第四节 辐射

一、辐射热

太阳光主要包括红外线、可见光、紫外线等，太阳辐射热的最大强度（峰值）位于可见光的范围内，但半数以上的热能来自红外线。当阳光照射到服装之后，一部分被反射，剩余部分被吸收或透过。被服装吸收或透过的光线可以使身体感到温暖。影响环境气候变化并直接与服装工效学有关的就是这种太阳辐射的热效应。

在大气层上界的太阳辐射热能，随太阳与地球之间的距离以及太阳的活动情况而变化，其范围是75～84kJ/（m²·min），平均值约为82kJ/（m²·min），此值称为太阳常数。照射至地球表面的太阳辐射热强度小于太阳常数。因为太阳辐射线通过大气层时，空气中的水蒸气、二氧化碳和固体飘浮物（微尘），能够吸收一小部分红外线。

在地球表面一定区域内，太阳辐射热的日变型及年变型，取决于太阳辐射的强度和持续时间。太阳辐射热的理论估算值取决于大气层厚度，而某一区域的大气层厚度又是由地球自转、公转以及地轴与公转轨道平面的夹角等因素决定的，这些因素都是可以比较精确地计算出来的。但是，真正到达地面的太阳辐射热量还取决于天空中云块的间隙及空气中的微尘、水蒸气的含量以及大气污染的情况，即与大气的透明度有关。这些因素只能粗略估测，而无法精确地进行计算。

太阳辐射线投射到地球上某一区域所穿过的空气层的厚度，与太阳照射的角度即太阳高度角有关，也与该区域的海拔高度有关。太阳的高度角随该区域所在的地理纬度而异，最大值在热带区，向南北两极逐渐减小。

人在室内时，一般被比体表温度低的天棚、墙壁、地板等包围着，这时人体向这些低温表面辐射出辐射能。在室外有太阳或其他高温物体存在的情况下，人体会吸收其辐射能。辐射散失或吸收的辐射能量随着物体表面温度和表面性质的不同而不同。

冬天进入没有暖气的室内时会感觉很冷，是因为人体向四周的冷壁或冰冷物体上辐射出较多体热。但在屋里住了几天之后就不会觉得像当初那么冷了，这是因为周围物体的温度升高。进入众人聚集的房间时就会感到暖和，也是因为人体辐射热的原因。因此，辐射是服装工效学中重要因素之一，尤其对于高热环境中或在日光直射下工作的人员，辐射热的问题更为突出。

二、辐射热的测量方法

辐射热是服装环境学中重要因素之一。测量辐射热主要通过黑球温度计、WBGT指数仪、辐射热温度计等。

图2-3 WBGT指数仪

1.黑球温度计（Black Bulb Thermometer）

黑球温度计在直径为150mm、壁厚为0.5mm的铜质空心球，球体外表面涂成没有反射作用的黑色，球中插入棒型温度计，温度计的水银球位于空球中心。如图2-3所示为一台WBGT指数仪，其中右侧为黑球温度计。

黑球温度计可以测定工作场所的辐射热，通常将其置于待测环境中15～20min后即可读数。黑球温度包括了周围的气温、辐射热等综合因素，其温度的高低，间接地表示了人体对周围环境所感受辐射热的状况。它是一个体感温度，在相同的体感之下可比空气温度高2～3℃。也就是说，如果采用辐射传热，设计温度可降低2～3℃。

2.WBGT指数仪^[4]

WBGT指数仪由黑球、湿球和干球三个温度计构成，如图2-3所示。它综合考虑气温、风速、空气湿度和辐射热四个因素，主要用来评价高温车间气象条件环境。WBGT指数可方便地应用在工业环境中，用以评价环境的热强度。WBGT指数主要是用来评价在整个工作周期中人体所受的热强度，而不适用于评价短时间内或热舒适区附近的热强度。美国及一些欧洲国家用WBGT指数法评价高温车间的热环境条件，国际标准化组织也从1982年起正式采用此法作为标准（ISO 7243）。我国新修订的GB/T 4200—2008《高温作业分级》标准也采用了WBGT指数法。

WBGT指数仪各测头性能如下：

（1）湿球温度测头：测量范围：5～40℃，精度：±0.5℃。

（2）黑球温度测头：测量范围：20～120℃。精度：20～50℃，±0.5℃；50～120℃，±1℃。

（3）干球温度测头：测量范围：10～60℃，精度：±1℃。

在室内和室外无太阳辐射热时，WBGT指数的计算方法如下：

WBGT=0.7t_w+0.3t_g　　　　　　（2-7）

在室外有太阳辐射热时，WBGT指数的计算方法如下：

WBGT=0.7t_w+0.2t_g+0.1t_a　　　　　　（2-8）

式中：t_w——湿球温度，℃；

t_g——黑球温度，℃；

t_a——干球温度，℃。

3.辐射热温度计^[5]

辐射热温度计是将多个热电偶直交排列并接合起来，称为热电偶堆。把接合点指向辐射热源时，接合点的温度会因吸收辐射热而上升。通过测量不同接合点间的电压和电流，可计算出辐射热。