研究生產(chǎn)環(huán)境的微氣候條件，主要是保障人在生產(chǎn)過程中熱平衡。使勞動(dòng)者的身心愉悅，具有較高的工作效率，達(dá)到安全生產(chǎn)。生產(chǎn)環(huán)境的微氣候條件主要是指工作場(chǎng)所空氣的溫度、濕度和空氣的流速。這三個(gè)參數(shù)分別反應(yīng)了熱量傳遞的對(duì)流、蒸發(fā)和輻射三種途徑。

　　一、人體的熱交換與平衡

　　人的體溫一般波動(dòng)很小，為了維持生命，人體要經(jīng)常對(duì)36.5℃的目標(biāo)值進(jìn)行自動(dòng)調(diào)  節(jié)。人體通過新陳代謝不斷地從攝取的食物中制造能量，這些能量除用于生理活動(dòng)和肌肉做功外，其余均轉(zhuǎn)換為熱能。人要保持體溫，體內(nèi)的產(chǎn)熱量應(yīng)與對(duì)環(huán)境的散熱量及吸熱量相平衡。如果得不到這種平衡，則要隨著散熱量小于或大于產(chǎn)熱量的變化，體溫上升或下降，使人感到不舒服，甚至生病。人體的熱平衡方程式為：

　　S=M-W-H

　　式中  S —— 人體單位時(shí)間貯熱量；

　　     M —— 人體單位時(shí)間能量代謝量；

　　     W —— 人體單位時(shí)間所做的功；

　　     H —— 人體單位時(shí)間向體外散發(fā)的熱量。

　　當(dāng)M＞W(wǎng)十H時(shí)，人感到熱；當(dāng)M＜W十H時(shí)，人感到冷；當(dāng)M＝W十H時(shí)，人處于熱平衡狀態(tài)，此時(shí)，人體皮膚溫度在36.5℃左右，人感到舒適。

　　人體單位時(shí)間向外散發(fā)的熱量H，取決于人體的四種散熱方式，即輻射、對(duì)流、蒸發(fā)和傳導(dǎo)熱交換。

　　人體單位時(shí)間輻射熱交換量，取決于熱輻射強(qiáng)度、面積、服裝熱阻值、反射率、平均環(huán)境溫度和皮膚溫度等。

　　人體單位時(shí)間對(duì)流熱交換量，取決于氣流速度、皮聯(lián)表面積、對(duì)流傳熱系數(shù)、服裝熱阻值、氣溫及皮膚溫度等。

　　人體單位時(shí)間蒸發(fā)熱交換量，取決于皮膚表面積、服裝熱阻值、蒸發(fā)散熱系數(shù)及相對(duì)濕度等。蒸發(fā)散熱主要是指從皮膚表面出汗和由肺部排出水分的蒸發(fā)作用帶走熱量。在熱環(huán)境中，增加氣流速度，降低濕度，可加快汗水蒸發(fā)，達(dá)到散熱目的。

　　人體單位時(shí)間傳導(dǎo)熱交換量取決于皮膚與物體溫差和接觸面積的大小及傳導(dǎo)系數(shù)。不知不覺的散熱可能對(duì)人體產(chǎn)生有害影響。因此需要用適當(dāng)?shù)牟牧蠘?gòu)成人與物接觸點(diǎn)(桌面、椅面、控制器、地板等)。

　　二、人體對(duì)微氣候環(huán)境的主觀感覺

　　衡量微氣候環(huán)境的舒適程度是相當(dāng)困難的，不同的人有不同的估價(jià)。一般認(rèn)為，  “舒適”有兩種含義，一種是指人主觀感到的舒適；另一種是指人體生理上的適宜度。比較常用的是以人主觀感覺作為標(biāo)準(zhǔn)的舒適度。人的自我感覺的舒適度與工作效率有關(guān)。

　　1．舒適的溫度。人主觀感到舒適的溫度與許多因素有關(guān)，從客觀環(huán)境來看，濕度越大，風(fēng)速越小，則舒適溫度偏低；反之則偏高。從主觀條件看，體質(zhì)、年齡、性別、服裝、勞動(dòng)強(qiáng)度、熱習(xí)服等均對(duì)舒適溫度有重要影響。因此，在實(shí)踐中，所謂舒適溫度是指某一溫度范圍而言。生理學(xué)上常用的規(guī)定是：人坐著休息，穿著薄衣服，無強(qiáng)迫熱對(duì)流，未經(jīng)熱習(xí)服的人所感到的舒適溫度。按照這一標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定的溫度一般是21±3℃。影響舒適溫度的因素很多，主要有：季節(jié)（舒適溫度在夏季偏高，冬季偏低。）、勞動(dòng)條件、衣服（穿厚衣服對(duì)環(huán)境舒適溫度的要求較低。）、地域（人由于在不同地區(qū)的冷熱環(huán)境中長期生活和工作，對(duì)環(huán)境溫度習(xí)服不同。習(xí)服條件不同的人，對(duì)舒適溫度的要求也  不同。）、性別、年齡等。一般女子的舒適溫度比男子高0.55℃；40歲以上的人比青年人約高0.55℃。

　　2．舒適的濕度。舒適的濕度一般為40％～60％。在不同的空氣濕度下，人的感覺不同，溫度越高，高濕度的空氣對(duì)人的感覺和工作效率的消極影響越大。有關(guān)研究證明，室內(nèi)空氣濕度φ(％)與室內(nèi)氣溫t (℃)的關(guān)系為：

　　   φ＝188-7.2t    (12.2＜t＜26）

　　3．舒適的風(fēng)速。在工作人數(shù)不多的房間里，空氣的最佳速度為0.3m／s；而在擁擠的房間里為0.4m／s。室內(nèi)溫度和濕度很高時(shí)，空氣流速最好是l～2m／s。有關(guān)工作場(chǎng)所風(fēng)速可參閱采暖通風(fēng)和空調(diào)設(shè)計(jì)規(guī)范.

　　三、微氣候環(huán)境的綜合評(píng)價(jià)

　　研究微氣候環(huán)境對(duì)人體的影響，不能僅考慮其中某個(gè)因素，因?yàn)槿诉M(jìn)入作業(yè)場(chǎng)所時(shí)，要受溫度、濕度、風(fēng)速和熱輻射等多種因素的綜合影響。因此，要綜合評(píng)價(jià)微氣候環(huán)境。目前，評(píng)價(jià)微氣候環(huán)境有四種方法或指標(biāo)。

　　1．有效溫度(感覺溫度)。有效溫度是美國采暖通風(fēng)工程師協(xié)會(huì)研究提出的，是根據(jù)人在不同的空氣溫度、濕度和空氣流速的作用下產(chǎn)生的溫?zé)嶂饔^感受所制訂的經(jīng)驗(yàn)性溫度指標(biāo)。在已知干球溫度、濕球溫度和氣流速度，就可以根據(jù)有效溫度圖求出有效溫度。此指標(biāo)使用比較方便,其缺點(diǎn)是在一般溫度條件下過高的估計(jì)了高濕度的影響,而在高溫情況下又低估了風(fēng)速、高溫度的不利作用。德國的工效學(xué)標(biāo)準(zhǔn)采用該指標(biāo)。當(dāng)有效溫度高時(shí)，人的判斷力減退。當(dāng)有效溫度超過32℃時(shí)，作業(yè)者讀取誤差增加，到35℃左右時(shí)，誤差會(huì)增加4倍以上。不同作業(yè)種類的有效溫度參見表5-9。

表5－9  不同作業(yè)種類的有效溫度

　　2．不適指數(shù)。不適指數(shù)是由紐約氣象局1959年發(fā)表的一項(xiàng)評(píng)價(jià)氣候舒適程度的指標(biāo)，它綜合了氣溫和濕度兩個(gè)因素。不適指數(shù)可由下式求出：

　　DI=（t_d+t_w）×0.72+40.6

　　式中  DI —— 不適指數(shù)；

　　      t_d —— 干球溫度，℃；

　　      t _w—— 濕球溫度，℃。

　　據(jù)日本學(xué)者研究認(rèn)為，日本人感到舒適的氣候條件與美國人有所區(qū)別。表5-10為美國人和日本人對(duì)不同的不適指數(shù)的不適主訴率。

表5－10    不適指數(shù)與不適主訴率

　　通過計(jì)算各種作業(yè)場(chǎng)所、辦公室及公共場(chǎng)所的不適指數(shù)，就可以掌握其環(huán)境特點(diǎn)及對(duì)人的影響。不適指數(shù)不足之處是沒有考慮風(fēng)速。

　　3．三球溫度指數(shù)(WBGT)。它是指用干球、濕球和黑球三種溫度綜合評(píng)價(jià)允許接觸高溫的閾值指標(biāo)。

　　當(dāng)氣流速度小于1.5m／s的非人工通風(fēng)條件時(shí)，采用下式計(jì)算：

　　    WBGT＝0.7WB十0.2GT十0.1DBT 

　　當(dāng)氣流速度大于1.5m／s的人工通風(fēng)條件時(shí)，采用下式計(jì)算：

　　    WBGT＝0.63WB十0.2GT十0.17DBT

　　式中:WB —— 濕球溫度，℃；

　　     GT —— 黑球溫度，℃；

　　    DBT —— 干球溫度，℃。

　　若操作場(chǎng)所和勞動(dòng)強(qiáng)度在時(shí)間上是不恒定的，則需計(jì)算時(shí)間加權(quán)平均值。

　　關(guān)于WBGT的允許熱暴露閾值，ISO  7243－1982（E）只提出了一個(gè)參考值。美國工業(yè)衛(wèi)生委員會(huì)推薦的各種不同的勞動(dòng)休息制度的三球溫度指數(shù)閾值參見表5－11。

表5－11允許接觸高溫的閾值（WBGT，℃）

　　4.卡他度

　　卡他溫度計(jì)是一種測(cè)定氣溫、濕度和風(fēng)速三者綜合作用的儀器。卡他度一般用來評(píng)價(jià)勞動(dòng)條件舒適程度。卡他度H可通過測(cè)定卡他溫度計(jì)的液柱由38℃降到35℃時(shí)所經(jīng)過的時(shí)間(t)而求得。

　　    H＝F/t

　　式中  H —— 卡他度；

　　    F —— 卡他計(jì)常數(shù)；

　　    t —— 由38℃降至35℃所經(jīng)過的時(shí)間(s)。

　　卡他度分為干卡他度和濕卡他度兩種。干卡他度包括對(duì)流和輻射的散熱效應(yīng)。濕卡他度則包括對(duì)流、輻射和蒸發(fā)三者綜合的散熱效果。一般H值越大，散熱條件越好。工作時(shí)感到比較舒適的卡他度見表5-12

表5－12  較舒適的卡他度

　　四、微氣候環(huán)境對(duì)人體的影響

　　1．高溫作業(yè)環(huán)境對(duì)人體的影響

　　一般將熱源散熱量大于84kJ／(m2.h)的環(huán)境叫高溫作業(yè)環(huán)境。高溫作業(yè)環(huán)境有三種類型：

　　高溫、強(qiáng)熱和輻射作業(yè)，其特點(diǎn)：氣溫高，熱輻射強(qiáng)度大，相對(duì)濕度較低；

　　高溫、高濕作業(yè)，其特點(diǎn)：氣溫高、濕度大，如果通風(fēng)不良就會(huì)形成濕熱環(huán)境；

　　夏季露天作業(yè)，如農(nóng)民勞動(dòng)、建筑等露天作業(yè)。

　　高溫作業(yè)環(huán)境對(duì)人的影響包括以下幾個(gè)方面。

　　（1）高溫環(huán)境使人心率和呼吸加快。人在高溫環(huán)境下為了實(shí)現(xiàn)體溫調(diào)節(jié)，必須增加血輸出量，使心臟負(fù)擔(dān)加重，脈搏加速，因此心率可以作為熱負(fù)荷的簡(jiǎn)便指標(biāo)。另據(jù)研究，長期接觸高溫的工人，其血壓比一般高溫作業(yè)及非高溫作業(yè)的工人高。

　　（2）高溫作業(yè)環(huán)境對(duì)消化系統(tǒng)具有抑制作用。人在高溫下，體內(nèi)血液重新分配，引起消化道相對(duì)貧血，由于出汗排出大量氯化物以及大量飲水，致使胃液酸度下降。在熱環(huán)境中消化液分泌量減少，消化吸收能力受到不同程度的抑制，因而引起食欲不振、消化不良和胃腸疾病的增加。

　　（3）溫?zé)岘h(huán)境對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)具有抑制作用。溫?zé)岘h(huán)境下大腦皮層興奮過程減弱，條件反射的潛伏期延長，注意力不易集中。嚴(yán)重時(shí)，會(huì)出現(xiàn)頭暈、頭痛、惡心、疲勞乃至虛脫等癥狀。

　　（4）高溫環(huán)境下，人的水分和鹽分大量喪失。在高溫下進(jìn)行重體力勞動(dòng)時(shí)，平均每小時(shí)出汗量為0.75～2.0L，一個(gè)工作日可達(dá)5～10L。高溫工作影響效率，人在27～32℃下工作，其肌部用力的工作效率下降，并且促使用力工作的疲勞加速。當(dāng)溫度高達(dá)32℃以上時(shí)，需要較大注意力的工作及精密工作的效率也開始受影響。

　　在工業(yè)生產(chǎn)方面，人們?cè)缇桶l(fā)現(xiàn)一年四季氣溫變化與生產(chǎn)量的升降有密切關(guān)系。曾有學(xué)者研究美國金屬制品廠、棉紡廠、卷煙廠等工人的工作效率，發(fā)現(xiàn)每年隆冬與盛夏時(shí)生產(chǎn)量均降低。又據(jù)英國方面研究發(fā)現(xiàn)，夏季里裝有通風(fēng)設(shè)備的工廠，生產(chǎn)量較之春秋季降低3％，但缺少通風(fēng)設(shè)備的同類工廠，在夏季生產(chǎn)量降低13％。另外，事故發(fā)生率與溫度有關(guān)，據(jù)研究，意外事故率最低的溫度為20℃左右；溫度高于28℃或降到10℃以下時(shí)，意外事故增加30％。

　　2．低溫環(huán)境對(duì)人的影響

　　人體在低溫下，皮膚血管收縮，體表溫度降低，使輻射和對(duì)流散熱達(dá)到最小程度。在嚴(yán)重的冷暴露中，皮膚血管處于極度的收縮狀態(tài)，流至體表的血流量顯著下降或完全停滯，當(dāng)局部溫度降至組織冰點(diǎn)(-5℃)以下時(shí)，組織就發(fā)生凍結(jié)，造成局部?jī)鰝�。此外，最常見的是肢體麻木。特別是影響手的精細(xì)運(yùn)動(dòng)靈巧度和雙手的協(xié)調(diào)動(dòng)作。手的操作效率和手部皮膚溫度及手溫有密切關(guān)系。手的觸覺敏感性的臨界皮溫是10℃左右，操作靈巧度的臨界皮膚溫度是12～16℃之間，長時(shí)間暴露于l0℃以下，手的操作效率會(huì)明顯降低。甚至出現(xiàn)誤操作。

　　五、改善微氣候環(huán)境的措施

　　1．改善高溫作業(yè)環(huán)境

　　高溫作業(yè)環(huán)境的改善應(yīng)從生產(chǎn)工藝和技術(shù)、保健措施、生產(chǎn)組織措施等幾個(gè)方面入手加以改善。

　　（1）生產(chǎn)工藝和技術(shù)措施

　　①  合理設(shè)計(jì)生產(chǎn)工藝過程。在進(jìn)行生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)時(shí)，要切實(shí)考慮到作業(yè)人員舒適問題，應(yīng)盡可能將熱源布置在車間外部，使作業(yè)人員遠(yuǎn)離熱源，否則熱源應(yīng)設(shè)置在天窗下或夏季主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)頭，或熱源周圍設(shè)置擋板，防止熱量擴(kuò)散。

　　②  屏蔽熱源。在有大量熱輻射的車間，應(yīng)采用屏蔽輻射熱的措施。屏蔽方法有三種：直接在熱輻射源表面鋪上泡沫類物質(zhì)；在人與熱源之間設(shè)置屏風(fēng)；給作業(yè)者穿上熱反射服裝。

　　③  降低濕度。人體對(duì)高溫環(huán)境的不舒適反應(yīng)，很大程度上受濕度的影響，當(dāng)相對(duì)濕度超過50％時(shí)，人體通過蒸發(fā)散熱的功能顯著降低。工作場(chǎng)所控制濕度的惟一方法是在通風(fēng)口設(shè)置去濕器。

　　④  增加氣流速度。高溫車間，通風(fēng)條件差，影響工作效率。氣溫越高，影響越大。此時(shí)，如果增加工作場(chǎng)所的氣流速度、可以提高人體的對(duì)流散熱量和蒸發(fā)散熱量。高溫車間通常采用自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)措施以保證室內(nèi)一定的風(fēng)速。高溫環(huán)境下，氣流速度的增加與人體散熱量的關(guān)系是非線性的，在中等以上工作負(fù)荷，氣流速度大于2m／s時(shí)，增加氣流速度，對(duì)人體散熱幾乎沒有影響。因此，盲目地增加氣流速度是無益的。

　　（2）保健措施

　　①  合理供給飲料和補(bǔ)充營養(yǎng)。高溫作業(yè)時(shí)作業(yè)者出汗量大，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充與出汗量相等的水分和鹽分，否則會(huì)引起脫水和鹽代謝紊亂。一般每人每天需補(bǔ)充水3～5kg，鹽20g。另外還要注意補(bǔ)充適量的蛋白質(zhì)和維生素A、Bl、B2、C和鈣等元素。

　　②  合理使用勞保用品。高溫作業(yè)的工作服，應(yīng)具有耐熱、導(dǎo)熱系數(shù)小、透氣性好的特點(diǎn)。

　　③  進(jìn)行職工適應(yīng)性檢查。因?yàn)槿说臒徇m應(yīng)能力有差別，有的人對(duì)高溫條件反應(yīng)敏感。因此，在就業(yè)前應(yīng)進(jìn)行職業(yè)適應(yīng)性檢查。凡有心血管器質(zhì)性病變的人，高血壓，潰瘍病，肺、肝、腎等病患的人都不適應(yīng)于高溫作業(yè)。

　　（3）生產(chǎn)組織措施

　　①  合理安排作業(yè)負(fù)荷。在高溫作業(yè)環(huán)境下，為了使機(jī)體維持熱平衡機(jī)能，工人不得不放慢作業(yè)速度或增加休息次數(shù)，以此來減少人體產(chǎn)熱量。作業(yè)負(fù)荷越重，持續(xù)作業(yè)時(shí)間越短。因此，高溫作業(yè)條件下，不應(yīng)采取強(qiáng)制性生產(chǎn)節(jié)拍，應(yīng)適當(dāng)減輕工人負(fù)荷，  合理安排作息時(shí)間，以減少工人在高溫條件下的體力消耗。

　　②  合理安排休息場(chǎng)所。作業(yè)者在高溫作業(yè)時(shí)身體積熱，需要離開高溫環(huán)境得到休息，恢復(fù)熱平衡機(jī)能。為高溫作業(yè)者提供的休息室中的氣流速度不能過高，溫度不能過低，否則會(huì)破壞皮膚的汗腺機(jī)能。溫度在20～30℃之間最適用于高溫作業(yè)環(huán)境下，身體積熱后的休息。

　　③  職業(yè)適應(yīng)。對(duì)于離開高溫作業(yè)環(huán)境較長時(shí)間又重新從事高溫作業(yè)者，應(yīng)給予更長的休息時(shí)間，使其逐步適應(yīng)高溫環(huán)境。

　　2．改善低溫作業(yè)環(huán)境

　　改善低溫作業(yè)環(huán)境應(yīng)做好以下工作：

　　（1）做好采暖和保暖工作。應(yīng)按照《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》和《工業(yè)企業(yè)采暖、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，設(shè)置必要的采暖設(shè)備。調(diào)節(jié)后的溫度要均勻恒定。有的作業(yè)需要和外界發(fā)生聯(lián)系，外界的冷風(fēng)吹在作業(yè)者身上很不舒適，應(yīng)設(shè)置擋風(fēng)板，減緩冷風(fēng)的作用。

　　（2）提高作業(yè)負(fù)荷。增加作業(yè)負(fù)荷，可以使作業(yè)者降低寒冷感。但由于作業(yè)時(shí)出汗，使衣服的熱阻值減少，在休息時(shí)更感到寒冷。因此工作負(fù)荷的增加，應(yīng)以不使作業(yè)者出汗為限。

　　（3）個(gè)體保護(hù)。低溫作業(yè)車間或冬季室外作業(yè)者，應(yīng)穿御寒服裝，御寒服裝應(yīng)采用熱阻值大、吸汗和透氣性強(qiáng)的衣料。

　　（4）采用熱輻射取暖。室外作業(yè)，若用提高外界溫度方法消除寒冷是不可能的；若采用個(gè)體防護(hù)方法，厚厚的衣服又影響作業(yè)者操作的靈活性，而且有些部位又不能被保護(hù)起來。還是采用熱輻射的方法御寒最為有效。

　　3．推薦的環(huán)境微氣候

　　在熱環(huán)境中，高濕或低濕都會(huì)增加機(jī)體的熱負(fù)荷，比同樣空氣溫度正常濕度的環(huán)境有更熱的感覺。當(dāng)氣溫大于皮溫時(shí)，氣流速度加大，促使人體從外界環(huán)境吸收更多的熱，使人更覺炎熱。在寒冷的冬季，低溫高濕，氣流速度大，則會(huì)使人體散熱過多，令人更覺寒冷，從而引起凍傷。

　　當(dāng)空氣流速為0.15m／s時(shí)，即有空氣清新感覺。在室內(nèi)，即使空氣溫度適宜，若空氣流速接近于零，也會(huì)使人產(chǎn)生沉悶的感覺。工作場(chǎng)所的風(fēng)速以不超過2m／s為宜。空調(diào)車間若使用循環(huán)風(fēng)，循環(huán)空氣中至少應(yīng)加入10％新鮮空氣。德國勞動(dòng)保護(hù)與事故研究所推薦的生產(chǎn)環(huán)境微氣候，見表5－13。

表5－13 德國勞動(dòng)保護(hù)與事故研究所推薦的生產(chǎn)環(huán)境微氣候