劉蔚巍，連之偉，鄧啟紅，戎偉芳

(1. 中南大學(xué) 能源科學(xué)與工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙，410083；2. 中原工學(xué)院 能源與環(huán)境學(xué)院，河南 鄭州，450007；3. 上海交通大學(xué) 醫(yī)學(xué)院，上海，200025)

人體熱舒適客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)

劉蔚巍1，連之偉2，鄧啟紅1，戎偉芳3

(1. 中南大學(xué) 能源科學(xué)與工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙，410083；2. 中原工學(xué)院 能源與環(huán)境學(xué)院，河南 鄭州，450007；3. 上海交通大學(xué) 醫(yī)學(xué)院，上海，200025)

在人體、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，對(duì)有可能作為人體熱舒適客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)的重要生理參數(shù)進(jìn)行探討。人體熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)在人工氣候室內(nèi)進(jìn)行，對(duì)不同環(huán)境溫度下受試者的生理參數(shù)和主觀感覺(jué)同時(shí)進(jìn)行測(cè)量。研究結(jié)果表明：受自主性體溫調(diào)節(jié)活動(dòng)影響的生理參數(shù)如人體皮膚溫度、心率變異性、新陳代謝率、腦電波、肌電、排汗率與人體熱舒適具有較好的生理相關(guān)性，并且在人體處于熱舒適與不舒適狀態(tài)時(shí)差異顯著，具備作為人體熱舒適客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)的生理基礎(chǔ)；平均皮膚溫度反映熱舒適程度的靈敏性較高，具備較高的可靠性，而且其測(cè)量與計(jì)算較為簡(jiǎn)單，可作為一個(gè)有效的客觀指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)穩(wěn)態(tài)熱環(huán)境下的人體熱舒適程度。

熱舒適；體溫調(diào)節(jié)；生理指標(biāo)；平均皮膚溫度

人體熱舒適評(píng)價(jià)一直是人體熱舒適研究中相當(dāng)重要的內(nèi)容，對(duì)人體的熱舒適狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)價(jià)是深入開(kāi)展熱舒適研究的基礎(chǔ)，同時(shí)也直接影響到實(shí)際應(yīng)用中對(duì)熱舒適環(huán)境的評(píng)判與創(chuàng)造。到目前為止，對(duì)人體熱舒適程度進(jìn)行評(píng)價(jià)的方法相當(dāng)有限，基本上都是采用熱舒適主觀評(píng)價(jià)方法，即采用熱舒適問(wèn)卷調(diào)查的形式直接詢(xún)問(wèn)人們?cè)谀碂岘h(huán)境下的熱感覺(jué)與熱舒適程度[1?3]。熱舒適主觀評(píng)價(jià)方法是一種較為可靠、簡(jiǎn)便的評(píng)價(jià)方法，然而，熱舒適主觀評(píng)價(jià)方法評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性在很大程度上會(huì)受到受試者自身對(duì)熱舒適是否能合理判斷的影響，或者說(shuō)熱舒適主觀評(píng)價(jià)的結(jié)果具有較大的主觀性。人體熱舒適雖然是一種主觀感覺(jué)，但從生理學(xué)角度看，當(dāng)人體處于熱舒適或熱不舒適時(shí)，受自主性體溫調(diào)節(jié)活動(dòng)的影響，其生理狀態(tài)也是不同的[4]。根據(jù)不同熱舒適程度間人體熱生理狀態(tài)的差異來(lái)評(píng)價(jià)熱舒適程度，也就是熱舒適客觀評(píng)價(jià)方法，評(píng)價(jià)結(jié)果將不完全依賴(lài)于受試者對(duì)熱舒適狀態(tài)的主觀判斷，更客觀，同時(shí)由于引入了人體生理參數(shù)，評(píng)價(jià)結(jié)果還具有生理學(xué)意義，可為進(jìn)一步人體熱舒適生理機(jī)理研究提供理論依據(jù)。與人體熱舒適有關(guān)的生理參數(shù)較多，而生理指標(biāo)的合理選擇對(duì)熱舒適客觀評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性有重要影響。在此，本文作者對(duì)有可能作為人體熱舒適客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)的重要生理參數(shù)進(jìn)行探討。

1 人體體溫調(diào)節(jié)活動(dòng)與熱舒適

人體對(duì)熱環(huán)境的反應(yīng)有2個(gè)方面：主觀感覺(jué)反應(yīng)和客觀生理反應(yīng)。主觀感覺(jué)反應(yīng)即熱舒適感覺(jué)，ASHRAE Standard 55將其定義為：人對(duì)熱環(huán)境感到滿(mǎn)意的意識(shí)狀態(tài)[5]?？陀^生理反應(yīng)即人體的自主性體溫調(diào)節(jié)活動(dòng)，是人體在熱環(huán)境中為維持體溫穩(wěn)定而產(chǎn)生的一種非意識(shí)性的生理調(diào)節(jié)反應(yīng)。

1.1 自主性體溫調(diào)節(jié)活動(dòng)的方式

人體自主性體溫調(diào)節(jié)具有 3種重要生理調(diào)節(jié)方式：皮膚血管收縮(Vasoconstriction)與擴(kuò)張(Vasodilation)、冷顫(Shivering)、發(fā)汗(Sweating)[4]。

(1) 皮膚血管收縮與擴(kuò)張。當(dāng)人體內(nèi)的溫度高于體溫調(diào)定點(diǎn)時(shí)，皮膚血管擴(kuò)張，導(dǎo)致皮膚血流量增加，將人體內(nèi)更多的熱量通過(guò)皮膚交換到外界環(huán)境；而當(dāng)人體內(nèi)的溫度低于體溫調(diào)定點(diǎn)時(shí)，皮膚血管收縮，使皮膚血流量減少，導(dǎo)致人體向外界環(huán)境的散熱也減少。

(2) 冷顫。當(dāng)人體內(nèi)的溫度降低到一定程度，而皮膚血管的收縮不足以維持體內(nèi)熱平衡時(shí)，人體肌肉會(huì)通過(guò)冷顫的方式產(chǎn)生熱量，從而使體溫恢復(fù)到正常范圍內(nèi)。

(3) 發(fā)汗。當(dāng)皮膚血流量的增加還不足以將體內(nèi)多余的熱量充分交換至體外時(shí)，人體開(kāi)始發(fā)汗，汗腺將汗液排至皮膚表面蒸發(fā)。這是冷卻皮膚、增加體內(nèi)散熱的一種非常有效的手段。

1.2 體溫調(diào)節(jié)活動(dòng)對(duì)熱舒適的影響

雖然人體熱舒適感覺(jué)是一種主觀心理意識(shí)，而體溫調(diào)節(jié)活動(dòng)是人體客觀的生理反應(yīng)，但是，二者之間有著密切的關(guān)系。研究表明：通常當(dāng)來(lái)自于人體熱感受器的神經(jīng)信號(hào)強(qiáng)度最弱、體溫調(diào)節(jié)活動(dòng)最小時(shí)，人就會(huì)處于熱舒適的狀態(tài)[4,6?7]；而較強(qiáng)的體溫調(diào)節(jié)活動(dòng)對(duì)熱不舒適的形成起了重要的作用，如冷環(huán)境下人體皮膚血管的收縮和冷顫會(huì)引起人冷不舒適，而熱環(huán)境下人體皮膚血管的擴(kuò)張和發(fā)汗會(huì)導(dǎo)致人熱不舒適[6,8]。圖1給出了人體體溫調(diào)節(jié)活動(dòng)與熱舒適的關(guān)系。

圖1 人體自主性體溫調(diào)節(jié)活動(dòng)對(duì)熱舒適的影響Fig.1 Effect of human psychological on physiological response in thermal environment

另一方面，從人體體溫調(diào)節(jié)的方式來(lái)看，體溫調(diào)節(jié)活動(dòng)會(huì)引起人體相關(guān)生理參數(shù)發(fā)生相應(yīng)的變化。因此，這些生理參數(shù)與熱舒適之間也應(yīng)該存在著相關(guān)性，具備可作為人體熱舒適客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)的生理基礎(chǔ)。

2 人體熱舒適客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)

在進(jìn)行大量人體熱生理反應(yīng)與熱舒適實(shí)驗(yàn)、動(dòng)物熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)以及閱讀相關(guān)文獻(xiàn)研究工作的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)皮膚溫度、心率變異性、新陳代謝率、腦電波、肌電、排汗率與熱舒適感覺(jué)有緊密聯(lián)系，有可能作為熱舒適客觀評(píng)價(jià)的生理指標(biāo)。

2.1 人體皮膚溫度

人體皮膚血管的收縮或擴(kuò)張會(huì)導(dǎo)致皮膚溫度降低或升高，因此，皮膚溫度是反映人體冷熱應(yīng)激程度以及人體與環(huán)境之間熱交換狀態(tài)的1個(gè)重要生理參數(shù)。現(xiàn)有的研究基本上都將皮膚溫度作為1個(gè)與熱舒適以及熱感覺(jué)密切相關(guān)的人體生理參數(shù)。Fanger[9]提出的人體熱舒適的3個(gè)條件之一就是人體平均皮膚溫度應(yīng)滿(mǎn)足給定的舒適要求。Bulcao等[10]研究了皮膚溫度與體溫對(duì)人體熱舒適程度的影響，認(rèn)為人體熱舒適在很大程度上取決于皮膚溫度。Huizenga等[11]對(duì)受試者在局部與整體受冷/熱時(shí)的21個(gè)部位的局部皮膚溫度進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)當(dāng)人體處于熱中性狀態(tài)時(shí)，手部以及手指的皮膚溫度有顯著性波動(dòng)。Wang等[12]通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究認(rèn)為手指溫度或手指－前臂溫度差也許可用來(lái)監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)人的熱舒適狀態(tài)。

Lan等[13]測(cè)量了受試人員在不同空調(diào)溫度下(21，24，26和29 ℃)的局部皮膚溫度，并對(duì)平均皮膚溫度進(jìn)行計(jì)算。圖2所示為實(shí)驗(yàn)中受試者平均皮膚溫度與熱舒適程度的關(guān)系。

圖2 平均皮膚溫度與熱舒適的關(guān)系Fig.2 Relationship between mean skin temperature and thermal comfort

圖2表明：與舒適狀態(tài)時(shí)相比，人體在感到冷不舒適時(shí)平均皮膚溫度較低，而在感到暖不舒適時(shí)平均皮膚溫度較高。這3種熱舒適狀態(tài)下的平均皮膚溫度均具有顯著性差異。

2.2 心率變異性

在應(yīng)用動(dòng)態(tài)心電圖的過(guò)程中，人們發(fā)現(xiàn)心跳的脈搏之間的時(shí)間間期不一致，這種心跳間期有節(jié)律的波動(dòng)稱(chēng)為心率變異性。人體體溫調(diào)節(jié)活動(dòng)受自主神經(jīng)系統(tǒng)(交感神經(jīng)與副交感神經(jīng)系統(tǒng))支配，心率變異性(Heart rate variability，HRV)分析正是醫(yī)學(xué)上一種用來(lái)評(píng)價(jià)自主神經(jīng)系統(tǒng)功能和平衡性的有效方法[14]。

在心率變異性頻域分析中，低頻段與高頻段的功率比值FL/FH是1個(gè)很重要的指標(biāo)。它反映了交感神經(jīng)與迷走神經(jīng)的相對(duì)均衡性。FL/FH增加表明交感神經(jīng)活動(dòng)增強(qiáng)，迷走神經(jīng)活動(dòng)受到抑制；其值減少則表明交感神經(jīng)活動(dòng)減弱，迷走神經(jīng)活動(dòng)增強(qiáng)。而交感神經(jīng)興奮會(huì)引起體溫調(diào)節(jié)活動(dòng)(發(fā)汗、皮膚血管收縮)的產(chǎn)生。Liu等[6]對(duì)受試人員在不同熱舒適狀態(tài)下的心率變異性進(jìn)行分析，結(jié)果如圖3所示(其中，“★”表示有顯著性差異；n表示符合成對(duì)T檢驗(yàn)要求的受試者的人數(shù))。

圖3 人體處于熱舒適與不舒適時(shí)心率變異性指標(biāo)FL/FH的比較Fig.3 Heart rate variability (FL/FH) at thermal comfort and discomfort

由圖3可知：當(dāng)人體處于不舒適狀態(tài)時(shí)，其FL/FH顯著高于處于舒適狀態(tài)時(shí)的值，表明較強(qiáng)的交感神經(jīng)活動(dòng)(導(dǎo)致體溫調(diào)節(jié)活動(dòng)增強(qiáng))對(duì)人體熱不舒適感覺(jué)的產(chǎn)生起重要作用?？梢?jiàn)：FL/FH可為評(píng)判人體熱舒適與不舒適提供有效的生理依據(jù)。

2.3 新陳代謝率

人體新陳代謝率是影響人體熱舒適的1個(gè)重要的因素。在Fanger熱舒適方程、PMV-PPD指標(biāo)中，人體的新陳代謝率被作為影響人體熱舒適的人為因素。

在熱中性環(huán)境溫度下，人體的新陳代謝率最低，基本保持穩(wěn)定；在冷環(huán)境溫度中，為保持人體熱平衡，人體內(nèi)產(chǎn)熱，新陳代謝率會(huì)增加；而在熱環(huán)境中，人體也會(huì)通過(guò)體溫調(diào)節(jié)活動(dòng)來(lái)維持熱平衡，這時(shí)人體的呼吸、循環(huán)等生理功能處于較高水平，新陳代謝率也較高。葉曉江[15]對(duì)冷環(huán)境(自然通風(fēng))和熱舒適環(huán)境(空調(diào)環(huán)境)下受試者在靜坐時(shí)的新陳代謝率分別進(jìn)行測(cè)量計(jì)算，結(jié)果如圖4所示。圖4表明：在冷環(huán)境溫度下，受試者的新陳代謝率顯著高于舒適溫度下的新陳代謝率。

2.4 腦電波

人體腦電波產(chǎn)生的原理，目前較公認(rèn)的觀點(diǎn)是突觸后電位學(xué)說(shuō)，即認(rèn)為腦電波是皮層內(nèi)神經(jīng)細(xì)胞群同步活動(dòng)時(shí)突觸后電位的綜合反映[16]。

圖4 不同溫度環(huán)境下受試者的新陳代謝率Fig.4 Metabolic rate in cold and comfortable environment

腦電波包含4個(gè)周期性節(jié)律：δ波(頻率＜4 Hz，電壓 20～200 μV)，θ波(4～8 Hz，10 μV)，α波(8～14 Hz，20～200 μV)和β波(14～35 Hz，5～10 μV)。有研究表明：人體腦部溫度的變化可能會(huì)影響到腦電波的頻率，從而對(duì)腦電波的功率密度譜造成顯著影響[17]。

腦電波能反映人體精神狀態(tài)的變化[18]。熱舒適是人對(duì)熱環(huán)境的一種主觀反應(yīng)，也屬于精神狀態(tài)，因此，腦電波也許可反映人體的熱舒適程度。對(duì)受試者在不同熱感覺(jué)時(shí)的腦電波進(jìn)行測(cè)量與分析，結(jié)果如圖 5所示[19]。

圖5 不同熱感覺(jué)下腦電波各波段功率比例Fig.5 Relationship between the global relative EEG power and thermal sensation

從圖5可見(jiàn)：α波和β波與人體熱感覺(jué)有較明顯的關(guān)系；當(dāng)實(shí)驗(yàn)中受試者熱感覺(jué)為稍涼、中性、稍暖時(shí)，α波所占的功率比率明顯比其他熱感覺(jué)時(shí)的高，而β波在熱感覺(jué)為熱或冷時(shí)具有較高的功率比率。結(jié)合受試者的熱舒適狀態(tài)，可以得出腦電中α波的功率在人體感到熱舒適時(shí)增加，而β波的功率在人體感到不舒適時(shí)較高。

2.5 肌電

肌電是神經(jīng)?肌肉興奮發(fā)放生物電的結(jié)果。肌電能在一定程度上反映神經(jīng)肌肉的活動(dòng)，因而在神經(jīng)肌肉疾病診斷、康復(fù)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的肌肉功能評(píng)價(jià)、體育科學(xué)中的疲勞評(píng)定等方面都具有實(shí)用價(jià)值[20]。

有關(guān)肌電與人體精神狀態(tài)之間的聯(lián)系研究很少。葉曉江[15]對(duì)大鼠在不同環(huán)境溫度中的肌電(四肢肌與軀干肌)進(jìn)行測(cè)量，統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果如圖6所示。圖6表明：環(huán)境溫度對(duì)大鼠的肌肉放電頻率有影響；在環(huán)境溫度較低時(shí)，大鼠四肢肌和軀干肌的放電活動(dòng)明顯較多；當(dāng)環(huán)境溫度為 26.0～28.0 ℃時(shí)，其放電活動(dòng)下降到最低；當(dāng)環(huán)境溫度繼續(xù)上升時(shí)，其放電活動(dòng)又有所增加，但是增加的幅度很小(變化不顯著)。

人體感到寒冷時(shí)，會(huì)通過(guò)加強(qiáng)肌肉活動(dòng)產(chǎn)熱(如冷顫)，維持體內(nèi)熱平衡[14]。與大鼠相似，此時(shí)肌電可能與舒適狀態(tài)下的肌電有較大差異；因此，肌電也有可能作為反映人體的冷不舒適狀態(tài)的生理指標(biāo)。

圖6 不同環(huán)境溫度下大鼠肌肉放電情況Fig.6 Frequency of muscle discharge for rats under different indoor temperatures

2.6 排汗率

人體出汗有2種：一種是不顯性出汗，另一種是顯性出汗。正常人體的組織間液直接滲出皮膚或者是體內(nèi)水分通過(guò)皮膚角質(zhì)層擴(kuò)散到體表繼而蒸發(fā)后散發(fā)到大氣中，這種排汗方式為不顯性出汗。

當(dāng)環(huán)境溫度升高或活動(dòng)強(qiáng)度增大時(shí)，人體通過(guò)輻射和對(duì)流途徑散發(fā)的熱量不足以帶走代謝產(chǎn)生的熱量，為維持體熱平衡，汗腺開(kāi)始分泌汗液，即顯性出汗。一般認(rèn)為皮膚溫度達(dá)到 34 ℃時(shí)，人體開(kāi)始啟動(dòng)出汗機(jī)制[21]。

研究表明：人體在熱舒適時(shí)，應(yīng)有最佳的排汗率[9]。通常，當(dāng)人體顯性出汗時(shí)會(huì)感到熱不舒適，因此，排汗率可作為判斷舒適與熱不舒適的指標(biāo)。

3 討論

考察1個(gè)人體生理參數(shù)是否適合作為熱舒適客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)，應(yīng)重點(diǎn)考慮以下3個(gè)方面：

(1) 生理相關(guān)性，即熱環(huán)境中生理參數(shù)與熱舒適之間內(nèi)在的生理聯(lián)系；

(2) 靈敏性，即生理參數(shù)在不同熱舒適程度之間差異的顯著性；

(3) 可靠性，即生理參數(shù)用來(lái)評(píng)價(jià)熱舒適的準(zhǔn)確程度。

人體的熱舒適感覺(jué)在很大程度上受到自身自主性體溫調(diào)節(jié)活動(dòng)的影響。本文給出的這6個(gè)生理參數(shù)中，人體平均皮膚溫度、新陳代謝率、肌電、排汗率直接受自主性體溫調(diào)節(jié)活動(dòng)的影響，心率變異性反映的是控制自主性體溫調(diào)節(jié)活動(dòng)的神經(jīng)系統(tǒng)的興奮狀態(tài)，腦電波與自主性體溫調(diào)節(jié)活動(dòng)間接相關(guān)，因此，這些生理參數(shù)與熱舒適具有生理相關(guān)性。

在人體與動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，可以得到各生理參數(shù)的靈敏性。平均皮膚溫度隨著熱舒適程度從暖不舒適向冷不舒適變化時(shí)呈逐漸減小的趨勢(shì)，且在不同熱舒適程度下均具有顯著差異性；心率變異性(FL/FH)、新陳代謝率在人感到舒適時(shí)顯著較低，而在暖或冷不舒適時(shí)均較高；腦電波的不同節(jié)律在舒適與不舒適程度時(shí)表現(xiàn)出不同的差異性；肌電在冷不舒適時(shí)會(huì)顯著增加，而排汗率在暖不舒適時(shí)顯著增加。自主性體溫調(diào)節(jié)活動(dòng)的變化是這些生理參數(shù)在不同熱舒適程度下具有顯著性差異的主要原因。

上述生理參數(shù)各自的靈敏性特點(diǎn)決定了它們不同的應(yīng)用范圍。皮膚溫度可用來(lái)評(píng)價(jià)人體熱舒適與不舒適程度，同時(shí)可反映不同的熱感覺(jué)；心率變異性能從自主性神經(jīng)系統(tǒng)活動(dòng)角度反映人體的熱舒適與不舒適狀態(tài)；新陳代謝率基于人體內(nèi)的能量消耗來(lái)判斷人的熱舒適與不舒適狀態(tài)；腦電波從人腦部活動(dòng)角度區(qū)別人的熱舒適與不舒適狀態(tài)；肌電可評(píng)價(jià)人的冷不舒適與舒適狀態(tài)；排汗率能區(qū)分暖不舒適與舒適狀態(tài)。

對(duì)6個(gè)生理參數(shù)的特點(diǎn)進(jìn)行比較，結(jié)果如表1所示。從表1可見(jiàn)：總體來(lái)看，平均皮膚溫度反映熱舒適程度的靈敏性要高于其他生理指標(biāo)，而且其測(cè)量與計(jì)算較簡(jiǎn)單，實(shí)用性較強(qiáng)。為此，建立了基于平均皮膚溫度的穩(wěn)態(tài)熱環(huán)境下人體熱舒適評(píng)價(jià)模型[22]，對(duì)絕大多數(shù)人員的熱舒適程度進(jìn)行了準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)，表明其具備較高的可靠性。

本文沒(méi)有對(duì)其他生理指標(biāo)的可靠性進(jìn)行探討，因此，下一步工作還需要在進(jìn)行大樣本實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，建立基于單個(gè)生理指標(biāo)的評(píng)價(jià)模型，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證考察其可靠性。

表1 6個(gè)生理參數(shù)應(yīng)用于熱舒適評(píng)價(jià)的特點(diǎn)比較Table 1 Comparison of characteristics between six psychological parameters

4 結(jié)論

(1) 熱舒適的形成在很大程度上受到人體自主性體溫調(diào)節(jié)活動(dòng)的影響，因此，由體溫調(diào)節(jié)活動(dòng)引起的生理參數(shù)的變化可反映人體的熱舒適程度。

(2) 人體皮膚溫度、心率變異性、新陳代謝率、腦電波、肌電、排汗率與人體熱舒適具有較好的生理相關(guān)性，具備作為人體熱舒適客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)的生理基礎(chǔ)。

(3) 心率變異性指標(biāo)FL/FH在人感到舒適時(shí)顯著較低，而在暖或冷不舒適時(shí)均較高，因此，自主性神經(jīng)系統(tǒng)活動(dòng)反映人體的熱舒適與不舒適狀態(tài)。

(4) 平均皮膚溫度反映熱舒適程度的靈敏性較高，具備較高的可靠性，而且其測(cè)量與計(jì)算較簡(jiǎn)單，可作為1個(gè)有效的客觀指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)穩(wěn)態(tài)熱環(huán)境下的人體熱舒適程度。

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LIU Wei-wei. Study on objective evaluation index of human thermal comfort[D]. Shanghai: Shanghai Jiaotong University.School of Mechanical Engineering, 2008: 20?60.

(編輯 陳燦華)

Objective evaluation indices of human thermal comfort

LIU Wei-wei1, LIAN Zhi-wei2, DENG Qi-hong1, RONG Wei-fang3

(1. School of Energy Science & Engineering, Central South University, Changsha 410083, China;2. School of Energy & Environment Engineering, Zhongyuan University of Technology, Zhengzhou 450007, China;3. College of Basic Medicine, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200025, China)

Based on the human and animal experiments, several potential physiological indices were discussed. The experiments were carried out at different air temperatures, and the physiological response associated with thermoregulation was measured. And subjects’ thermal comfort and sensation were investigated. The results indicate that skin temperature, heart rate variability, metabolism rate, brain wave, discharge frequency of muscle and sweating rate have favorable physiological relationship with thermal comfort. They can reflect thermal comfort in specific thermal environment. Among these physiological parameters, mean skin temperature has higher sensitivity and reliability, with easy measurement and calculation. Therefore it can be used as an effective objective index to evaluate thermal comfort in steady thermal environment.

thermal comfort; thermoregulation; physiological index; mean skin temperature

TU119+.5

A

1672?7207(2011)02?0521?06

2009?12?11；

2010?03?10

國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)資助項(xiàng)目(50838009)

劉蔚巍(1980?)，男，湖南湘陰人，博士，副教授，從事熱環(huán)境與人體熱舒適及健康的研究；電話：13786187290；E-mail：wliu@mail.csu.edu.cn