熱應(yīng)力指數(shù)簡(jiǎn)介

熱應(yīng)力指數(shù)實(shí)際上是由包含環(huán)境和新陳代謝因素的熱平衡方程導(dǎo)出的，它是指為保持人體熱平衡所需的蒸發(fā)散熱與可透過(guò)服裝散發(fā)到環(huán)境中去的最大蒸發(fā)散熱量的比值。熱應(yīng)力指數(shù)是在假定環(huán)境對(duì)健康的勞動(dòng)個(gè)體無(wú)身體傷害且在8h的工作日內(nèi)平均每人的單位時(shí)間出汗量為1L/h的條件下得出的。由于熱應(yīng)力指數(shù)是在假定勞動(dòng)個(gè)體健康且適應(yīng)日平均水平熱暴露的基礎(chǔ)上得出的，因此熱應(yīng)力指數(shù)不適用于熱應(yīng)力很高環(huán)境中的熱應(yīng)力評(píng)價(jià)，而且不能反映新陳代謝和環(huán)境熱產(chǎn)生的熱應(yīng)力。利用熱應(yīng)力指數(shù)對(duì)熱應(yīng)力的評(píng)價(jià)中，需要測(cè)量空氣流速、干球溫度、濕球溫度及平均輻射溫度，還要測(cè)量或估算新陳代謝產(chǎn)熱量。因此，熱應(yīng)力指數(shù)的計(jì)算較復(fù)雜，這限制了它在控制工作環(huán)境溫濕度中的應(yīng)用。

熱應(yīng)力指數(shù)干球溫度

干球溫度常用于評(píng)估舒適性區(qū)域內(nèi)從事輕度勞動(dòng)強(qiáng)度(單位時(shí)間生理產(chǎn)熱量<290.5W)、身著常規(guī)室內(nèi)服裝(熱阻為0.217m?K/W)勞動(dòng)個(gè)體的熱應(yīng)力。在有輕微空氣流動(dòng)和相對(duì)濕度為20%～60%的條件下，從事輕度勞動(dòng)強(qiáng)度時(shí)，適宜的干球溫度為22.0～25.2℃;從事中度勞動(dòng)強(qiáng)度(290.5W<單位時(shí)間生理產(chǎn)熱量<400.2W)或重度勞動(dòng)強(qiáng)度(400.2W<單位時(shí)間生理產(chǎn)熱量<521.5W)時(shí)，適宜的干球溫度為15.6～18.8℃。干球溫度雖然容易測(cè)量，但只適用于舒適區(qū)域。舒適區(qū)域內(nèi)如果存在較強(qiáng)的長(zhǎng)波輻射，就需對(duì)適宜的干球溫度范圍做適當(dāng)調(diào)整，以滿足舒適要求。

熱應(yīng)力指數(shù)濕球溫度

濕球溫度適用于評(píng)價(jià)濕球溫度與干球溫度大致相等但環(huán)境為高濕度情況下的熱應(yīng)力。對(duì)于身著常規(guī)服裝的勞動(dòng)個(gè)體在低風(fēng)速及上限濕球溫度約30℃的環(huán)境中從事輕度勞動(dòng)強(qiáng)度時(shí)，工作效率不會(huì)衰減。當(dāng)勞動(dòng)個(gè)體從事中度或重度勞動(dòng)強(qiáng)度時(shí)，上限濕球溫度將降低至28℃。當(dāng)濕球溫度高于上限值時(shí)，勞動(dòng)個(gè)體的工作效率降低，事故率增加。濕球溫度不僅易于測(cè)量，還適用于評(píng)價(jià)濕球溫度與皮膚溫度大致相等的任何熱、濕環(huán)境的熱應(yīng)力，但不適用于輻射熱負(fù)荷及空氣流速較高的熱、濕環(huán)境。

熱應(yīng)力指數(shù)平均輻射溫度

平均輻射溫度是指環(huán)境四周表面對(duì)人體輻射作用的平均溫度。人體與圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面的輻射熱交換取決于各表面的溫度及人與表面間的相對(duì)位置關(guān)系。實(shí)際環(huán)境中圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面溫度各不相同也不均勻，如冬季窗玻璃的內(nèi)表面溫度比內(nèi)墻壁表面低得多。人與窗的距離及相互之間的方向直接影響人體的熱損失。因此輻射溫度的平均值是假定人作為黑體在一均勻的黑色內(nèi)表面的空間內(nèi)產(chǎn)生的熱損失與在真實(shí)的內(nèi)表面溫度不均勻的環(huán)境的熱損失相等時(shí)的溫度。其數(shù)值可由各表面溫度及人與表面位置關(guān)系的角系數(shù)確定或用黑球溫度計(jì)測(cè)量。

建立熱應(yīng)力指數(shù)的目的在于把環(huán)境變量綜合成一個(gè)單一的指數(shù)，用于定量表示熱環(huán)境對(duì)人體的作用應(yīng)力。具有相同指數(shù)值的所有環(huán)境條件作用于某個(gè)人所產(chǎn)生的熱過(guò)勞均相同。例如A和B是兩個(gè)不同的環(huán)境，A環(huán)境空氣溫度高但相對(duì)濕度低，B環(huán)境空氣溫度低但相對(duì)濕度高。如果兩個(gè)環(huán)境具有相同的熱應(yīng)力指數(shù)值，則對(duì)某個(gè)人應(yīng)產(chǎn)生相同的熱過(guò)勞。熱應(yīng)力指數(shù)的意義見(jiàn)表1 。

表1 熱應(yīng)力指數(shù)的意義2100433B

熱應(yīng)力指標(biāo)是為保持人體熱平衡所需要的蒸發(fā)散熱量與環(huán)境容許的皮膚表面最大蒸發(fā)散熱量之比。

是衡量熱環(huán)境對(duì)人體處于不同活動(dòng)量時(shí)的熱作用的指標(biāo)。熱應(yīng)力指標(biāo)HSI用需要的蒸發(fā)散熱量與容許最大蒸發(fā)散熱量的比值乘以100%表示。其理論計(jì)算是假定人體受到熱應(yīng)力時(shí)：①皮膚保持恒定溫度35℃；②所需要的蒸發(fā)散熱量等于人體新陳代謝產(chǎn)熱加上或減去輻射換熱和對(duì)流換熱；③8小時(shí)期間人的最大排汗能力接近于1L/h。當(dāng)HIS=0時(shí)人體無(wú)熱應(yīng)變，HIS〉100時(shí)體溫開(kāi)始上升。此指標(biāo)對(duì)新陳代謝率的影響估計(jì)偏低而對(duì)風(fēng)的散熱作用估計(jì)偏高。2100433B

1. 熱應(yīng)力隨約束程度的增大而增大。由于材料的線膨脹系數(shù)、彈性模量與泊桑比隨溫度變化而變化，熱應(yīng)力不僅與溫度變化量有關(guān)，而且受初始溫度的影響。

2. 熱應(yīng)力與零外載相平衡，是由熱變形受約束引起的自平衡應(yīng)力，在溫度高處發(fā)生壓縮，溫度低處發(fā)生拉伸形變。

3. 熱應(yīng)力具有自限性，屈服流動(dòng)或高溫蠕變可使熱應(yīng)力降低。對(duì)于塑性材料，熱應(yīng)力不會(huì)導(dǎo)致構(gòu)件斷裂，但交變熱應(yīng)力有可能導(dǎo)致構(gòu)件發(fā)生疲勞失效或塑性變形累積。

指一些熱塑性塑件過(guò)度暴露在較高溫度下發(fā)生的裂紋及破裂的現(xiàn)象稱(chēng)為熱應(yīng)力開(kāi)裂。2100433B