人体在救生舱高温高湿环境下长时间生存的热反应与热适应性

Refuge chamber, which can provide a breathable room for trapped miners when disaster occured, is important for saving the lives of miners. However, the trapped miners maybe continuously stay in the extreme hot and himid environment in refuge chamber for above 96 hours. What are the responses of human body in physiology and psychology for a continuously long-term exposure to an extreme hot and humid environment? What is the thermal tolerance limit of human body for long time survival in such an environment? To what extent can the thermal tolerant ability be improved by heat exposure training? These are all the key problems for promotion and application of refuge chamber. This research will investigate the relation between the thermal response of human body with the heat stress of environment and explore the regularity of thermal adaptability of human body via comprehensive field experiments. Both physiological and psychological indexes will be adopted to assess the thermal responses of human body to thermal environment. Statistical method will be uesed to analyze the experimental data to find out the relation between thermal response and heat stress. The results of this research will provide reliable data and theory support for instruct safe operation standards and safeguard measures for human survival and work in extreme hot and humid enviroment like that in refuge chamber.

救生舱能在灾害发生时为被困矿工提供一个可供呼吸的生存空间，对保障矿工生命安全具有重要作用。然而，被困工人可能需要在救生舱高温高湿环境下连续生存达96小时以上，人体长时间连续在高温高湿环境下生存，会在生理和心理上产生哪些变化？人体长时间生存的高温高湿极限是多少？通过人体耐热训练，能在多大程度上提高人体的耐热能力？这些都是救生舱推广使用所需要研究的重要科学问题。本项目将针对人体长时间连续在救生舱高温高湿环境下的生存问题，通过大量的舱内真人生存实验，采用客观与主观相结合的评价方法，运用统计分析的手段，探究人体热应变与环境热应力之间的变化关系，揭示人体热适应性规律。研究结果可为类似救生舱这种高温高湿环境下，人体生存和工作安全标准与保障措施的制定，提供理论和实验支持。

救生舱是一种新的井下救援装备。由于外部热环境与内部热、湿源共同作用，热、湿容易在舱内积聚而形成高温高湿环境。为避免人体在救生舱内因过热而产生二次伤害，同时又不会对蓄冷量有太高的要求，需要合理地设计和调控舱内热湿环境。本项目针对救生舱的特定条件，建立人体在高温高湿条件下的热反应模型，并利用环境舱真人实验数据对模型进行了验证。应用人体热应激模型，研究了人体主要生理指标随环境热应力和生存时间的变化规律，进一步得出了人体在救生舱内最大安全生存时间与舱内温度和相对湿度之间的关系。分析了舱内温度、舱内湿度、舱外温度、舱壁传热系数等参数对安全生存时间的影响。根据救生舱国家标准要求的防护时间，反演了为满足防护时间而需要保证的舱内温湿度。探讨了我国现行救生舱温湿度标准的合理性，建议采用干球温度32℃、相对湿度70%作为救生舱内温湿度设计标准。相同条件下，热适应个体具有更低的核心温度，和更大的安全生存时间，但热适应个体具有更大的失水量。通过增加矿工的热适应性，有利于提高矿工在灾害时的耐热生存能力。项目还研究了救生舱内空气成分调节与处理方法，模拟分析了舱内送风口位置、送风方向、送风温度等参数对舱内热湿环境的影响。在此基础上，设计开发了救生舱样舱，并对样舱开展了真人实验测试，测试结果满足国家救生舱标准要求。本项目的研究结果，可为救生舱内热湿环境设计和运行控制提供理论依据。