微小气候是指小范围区域内的气候或建筑物内的气候，包括空气温度、湿度、风速和辐射等因素。这些因素都是同时存在，并综合作用于人体。微小气候评价是指各种因素对人体单独或综合作用影响的评述。
微小气候各要素的评价
空气温度 空气温度对人体热平衡有重要影响。气温升高时，皮肤毛细血管扩张。皮肤温度上升，使通过辐射、传导、对流的散热量增加。随着气温的上升，汗液分泌增多，蒸发散热逐渐成为主要的散热方式。气温32℃时出汗明显增加;气温33℃以上时，出汗是最主要的散热方式(蒸发散热)，据研究当皮肤温度为34℃时，每蒸发1g水分可散发热量580cal。同时，人体内其他器官也起了相应的变化，如由于汗腺活动，增加汗液分泌，引起体内水分、盐分损失，甚至引起水盐代谢障碍。高温还使胃酸分泌减少，胰腺和肠腺活动受到抑制，胃的收缩次数和收缩波也大大减弱。还使人的新陈代谢过程发生改变，肌肉活动能力下降，进行体力劳动时容易感到疲劳。气温降低时，通过中枢神经系统的调节，皮肤末梢毛细血管收缩，皮肤温度下降，使辐射、传导、对流散热减少。同时，人的食欲增加，还能使机体甲状腺活动和内脏器官代谢增加。
相对湿度 高温时人体主要依靠蒸发散热维持热平衡，但空气相对湿度高妨碍汗液蒸发，使汗液呈大滴落下，不能起蒸发散热作用。在低温情况下，空气湿度高，可加速机体散热，一方面体表散出的热很易被空气中的水蒸气所吸收，另一方面衣服在潮湿的环境中吸收水分后，导热性增高，散热增快，更使人感觉寒冷。在温度比较适中时，空气相对湿度的变化对人体的影响较小，如气温在16～17℃，相对湿度改变50%时，人体额部皮肤温度的平均改变仅为0.2℃。相对湿度过低时 (低于15%)会引起皮肤、口腔、鼻腔、以至气管粘膜开裂出血。
风速 空气的流动可促使人体散热。夏季适当的风速使人体感觉舒适，但如空气温度高于人体皮肤温度，空气的流动固然可以带走一部分热量，但热气流流经人体表面又可使人体从外界环境吸收较多的热。冬季冷空气的流动使人体散热加快，衣服的透风性增高，容易感到寒冷，在低温高湿的环境中更是如此。
辐射 辐射包括太阳辐射和人体与周围环境之间通过辐射形式的热交换。辐射不受空气介质影响，从温度较高的物体向温度较低的物体散出辐射热直至两物体的温度相等为止。辐射量与温度的4次方成正比，并和参与辐射的体表面积有关。当周壁温度比人体皮肤温度高时，热流从周壁向人体辐射，使人体受热，这种辐射称为正辐射。当周壁温度低于皮肤温度时，热流从人体向周壁辐射，这种辐射称为负辐射。人体对负辐射的反射性调节不敏感，因此在寒冷季节容易因负辐射而丧失大量热量，使人受凉。
微小气候综合评价 在微小气候的各种因素中，虽然气温对机体的热调节起着重要作用，但其它因素也各有作用。各项因素的不同组合，可使人体的散热方式发生改变，影响热平衡。因此，必须用某种能考虑各项因素的综合指标来进行评价。
综合评价微小气候的指标，按其根据的不同，可分为四类：
(1) 根据环境物理因素制订的，如湿球温度、黑球温度等。湿球温度表示气温和湿度综合作用的结果。黑球温度表示气温、辐射和风速综合作用的结果。这类指标简单易行，但没有考虑到人体的反应。目前已较少单独使用，常作为其它综合指标的组成成份。
(2) 根据主观感觉结合环境中物理因素测定而制订的，如有效温度、校正有效温度、逗留当量温度和风冷力等。
(3) 根据生理反应结合环境中温热因素而制订的，如湿黑球温度，预计4小时出汗率等。
(4) 根据机体与环境之间热交换的情况而制订的，如热强度指数、热应激指数等。
有效温度和校正有效温度 以气流静止不动 (风速为零)，相对湿度为100%的条件下的空气温度作为使人产生某种温热感的有效温度，用以代表不同风速、相对湿度和气温下使人产生相同的温热感觉的环境。例如在气温22.4℃、相对湿度70%、风速0.5m/s和气温25℃、相对湿度20%、风速2.5m/s的环境中，人的温热感觉和气温17.7℃、相对湿度100%、风速0m/s的环境中相同。也就是说，这些环境的有效温度都是17.7℃。不同气温、相对湿度、气流的综合有效湿度可查图(图1)。
图1 有效温度图
如将黑球温度代替上述空气温度(干球温度)，所得即为校正有效温度。校正有效温度考虑到了辐射的影响。
有效温度是根据受试者进入不同气温、不同相对湿度、不同风速的房间后立即产生的温热感觉制订的。实践结果表明在某种微小气候下停留片刻和逗留较长时间，人的温热感觉不同，因此不能反映逗留较长时间的温热感觉。在低温条件下，有效温度过分强调了湿度的影响，而在高温条件下对湿度的影响又估计不足。在风速0.5～1.5m/s的条件下有效温度偏高。在高温高湿的环境中，有效温度对风速变化的影响反应迟钝。在低温时又高估了风的作用。有效温度虽然有上述缺点，但使用方便，在一定范围内能反映微小气候各项因素对人体温热感觉的综合作用，因此目前采用仍较广泛。
逗留当量温度 逗留当量温度与有效温度十分近似。其主要区别在于逗留当量温度是根据受试者在各种不同气温、相对湿度和风速的房间内逗留半小时以上所产生的温热感觉而制订的，得出的数值也相当于相对湿度100%空气静止条件下的温度。逗留当量温度可查图2。
图2 逗留当量温度图(穿衣、轻工作)
风冷力 风冷力或风冷指数适用于户外寒冷环境，反映风速与空气温度对人体的综合影响。风冷力即皮肤温度33℃时人体体表单位面积的散热量(kcal·m-2·h-1)。
风冷力=(
)·(33-t)×60式中： V 风速(m/s);
t 空气温度(℃)。
风冷力600时人感觉很凉，800时感觉冷，1000时感觉很冷，1200时为极度严寒，1400时可使裸露的皮肤冻伤，2000时裸露的皮肤在1分钟内即可冻伤，2300时在半分钟内冻伤。
湿黑球温度 湿黑球温度适用于户外炎热环境。考虑到直射太阳辐射的影响，如果用普通干湿球温度计和黑球温度计进行测定：
湿黑球温度=0.7t湿+0.2t黑+0.1t干
式中： t湿 湿球温度(℃);
t黑 黑球温度(℃);
t干 空气干球温度(℃)。
如果用通风干湿球温度计和黑球温度计进行测定：
湿黑球温度=0.7t湿+0.3t黑
湿黑球温度简单、易测、易算，目前国外在户外训练中应用较广。对于尚未适应炎热气候环境的人，户外活动时以湿黑球温度29.4℃为上限;对于已适应亚热带或热带环境的人，则以湿黑球温度31.1℃为上限。外界环境微小气候超出上述湿黑球温度上限时，应暂时停止户外活动，以防发生中暑。
预计4小时出汗率 预计4小时出汗率综合空气温度、湿度、辐射、风速、衣着、工作强度等因素，为4小时中的预计出汗量(L)。以4h为单元是因考虑到工作班次，用膳等情况。适用于室内热环境和户外有遮荫处(但不适用于太阳直射环境)，此处空气干球温度、黑球温度不超过55℃，湿球温度不超过37℃，风速不超过2.5m/s。
热强度指数 热强度指数是人体为了保持热平衡所需的蒸发散热量与最大可能蒸发散热量之比的百分数值。假设皮肤温度35℃，体表面积1.86m2，根据人体与外环境的热交换情况分析而制定，通过呼吸所进行的热交换未予计算在内。热强度指数100意味着为达到热平衡所需的蒸发热量等于最大可能蒸发散热量。热强度指数超过100表明人体不能保持热平衡，皮肤温度超过35℃。
热应激指数 热应激指数为使人体保持热平衡所需的出汗率。皮肤温度假设为35℃，体表面积1.8m2。如上述热强度指数先算出为保持热平衡所需的蒸发散热量(E需)和最大可能蒸发散热量(Emax)。然后根据两者之比求得出汗效率(n)。为保持热平衡所需的出汗率(E需/n)为热应激指数。热应激指数愈大表示所需出汗率愈高，人体对环境热的反应也愈见困难。
 |