ISO 14505-12026 热环境的人类工效学-车辆热环境评估第1部分热应力评估的原则和方法标准立项发展报告

热环境的人类工效学——车辆热环境评估第1部分：热应力评估的原则和方法标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:ErgonomicsoftheThermalEnvironment—EvaluationofThermalEnvironmentsinVehicles—Part1:PrinciplesandMethodsforAssessmentofThermalStress摘要随着汽车工业的快速发展和人们对驾乘舒适性要求的不断提高，车辆内部热环境对人体热应力及驾驶安全的影响日益受到关注。在高温、高湿或强烈太阳辐射条件下，驾驶员及乘客的热应力水平直接关系到热舒适感受、操作绩效乃至生命健康安全。国际标准化组织（ISO）长期致力于热环境人类工效学领域的标准化工作，其中ISO14505系列标准为车辆热环境的评估提供了系统性的技术框架。本报告围绕ISO14505-1:2026《热环境的人类工效学——车辆热环境评估第1部分：热应力评估的原则和方法》展开论述，系统梳理了该标准的立项背景、研制历程、主要内容与技术要点，深入分析了其在车辆热环境评估领域中的核心地位和应用价值。报告指出，该标准确立了一套融合物理测量与人体生理响应的综合评估方法论，为车辆热应力水平的量化分级提供了统一的国际技术准则，对于指导汽车空调系统设计优化、座舱热环境人因工程改进以及相关国际技术法规的制定均具有重要意义。本报告同时就该标准与ISO14505系列其他部分及国内外相关标准的协调关系进行阐述，并对未来的修订方向和技术发展趋势作出展望。关键词：热环境人类工效学；车辆热环境；热应力评估；ISO14505-1；热舒适；标准化一、引言车辆作为人们日常出行的重要载体，其内部热环境质量直接影响乘员的生理状态和心理感受。研究表明，当座舱内温度超出人体热中性区时，乘员可能出现心率加快、注意分散、认知能力下降等应激反应，严重时甚至危及行车安全。据统计，在夏季高温天气下，封闭停放的车辆座舱内温度可在短时间内攀升至60℃以上，这一现象在全球范围内引发了广泛关注。在此背景下，如何科学、规范地评估车辆热环境中的热应力水平，成为热环境人类工效学领域的重要研究课题。热应力（thermalstress）是指使人体产生热负荷和热应变的环境因素综合作用的结果，它区别于热舒适（thermalcomfort）的主观感受维度，更侧重于客观的热平衡状态和生理负荷评估。车辆热环境的热应力评估涉及空气温度、平均辐射温度、相对湿度、风速等多个环境参数的协同作用，同时还需考虑乘员代谢率、服装热阻以及太阳辐射透过车窗玻璃等特殊因素的影响，其技术复杂度显著高于一般建筑环境的热环境评估。国际标准化组织（InternationalOrganizationforStandardization,ISO）于2002年首次发布ISO14505-1:2002，确立了车辆热环境评估中热应力评估的基本原则和方法，填补了该领域的国际标准空白。此后，随着汽车设计理念的演进、热环境测试技术的进步以及对人体热响应机理认识的深化，ISO/TC159/SC5（人类工效学标准化技术委员会物理环境分技术委员会）于2023年启动了该标准的系统修订工作。经过多轮国际专家会议讨论和技术方案论证，修订版标准于2026年5月8日正式发布，标准编号为ISO14505-1:2026，替代了原有的ISO14505-1:2002版本。本报告旨在全面呈现ISO14505-1:2026的立项背景、技术内容、修订要点及应用前景，为相关领域的科研人员、工程技术人员和标准化工作者提供参考。二、标准立项背景与研制历程2.1立项背景ISO14505-1的立项最早可追溯至20世纪90年代末期。彼时，国际热环境人类工效学领域已建立了以ISO7730（热舒适PMV-PPD指标）和ISO7933（热应力预测）为代表的一系列标准，但这些标准主要针对建筑环境和工业作业环境设计，未能充分考虑车辆座舱的特殊热环境特征。车辆座舱具有空间狭小、换热边界条件复杂、太阳辐射透过玻璃直接加热乘员、空调气流组织不均匀等鲜明特征，直接套用既有标准将产生显著的评估偏差。为应对这一标准空白，ISO/TC159/SC5于1998年正式提出制定车辆热环境评估系列标准的提案，并获得成员国表决通过，由此启动了ISO14505系列标准的研制工作。该系列标准规划分为三个部分：第1部分规定热应力评估的原则和方法（ISO14505-1）、第2部分规定等效温度评估方法（ISO14505-2）、第3部分规定太阳辐射加载下热舒适评估方法（ISO14505-3）。这一结构设计体现了从客观热应力到主观热舒适的多维度评估框架。2.2研制历程首版制定（1998—2002年）：自1998年正式立项后，ISO/TC159/SC5/WG11工作组召集来自德国、瑞典、日本、美国、法国等国的热环境与车辆工程领域专家，围绕热应力评估指标体系、测量仪器要求、数据采集方法和评估流程等核心议题展开多轮技术讨论。研制期间，工作组开展了大量的实验室和实车对比验证试验，以确保标准方法的可操作性和结果的可比性。经过约四年的研制工作，ISO14505-1:2002于2002年12月正式发布。系统修订（2023—2026年）：随着新能源汽车的迅速普及和智能座舱理念的兴起，车辆热环境评估面临新的技术需求。一方面，电动车热泵空调系统的能效优化需要对座舱热负荷进行更精准的量化评估；另一方面，智能座舱中个性化送风、辐射加热/冷却等新型热环境调控手段的应用，对热应力评估方法提出了更高的精细度要求。此外，ISO7933:2023等国际标准相继完成修订更新，热应力评估的核心理论模型在新的国际共识方面取得了重要进展。在此背景下，ISO/TC159/SC5于2023年初正式启动ISO14505-1的修订工作。修订过程历经工作草案（WD）、委员会草案（CD）、国际标准草案（DIS）和最终国际标准草案（FDIS）各阶段，于2026年2月通过最终表决，并于同年5月8日正式出版发布。2.3起草单位与协作机构ISO14505-1:2026的制定与修订工作由ISO/TC159/SC5（人类工效学——物理环境分技术委员会）归口管理。标准起草过程中，多个国家的标准化机构和研究机构深度参与，其中包括德国标准化协会（DIN）主导的车辆热环境研究专家组、瑞典环境医学研究院、日本自动车技术研究会等。值得关注的是，中国作为ISO常任理事国，也派遣了中国标准化研究院人类工效学领域的专家参与该标准的修订工作，并在高温环境适应性验证和亚洲人群热响应特征数据方面作出了积极贡献。这种广泛的国际合作确保了标准在全球不同气候区、不同人群特征和不同车辆类型条件下的适用性和代表性。三、标准主要内容ISO14505-1:2026在技术框架上延续了首版标准的基本逻辑，但在具体内容上进行了全面的修订和完善。标准总体结构包括：范围、规范性引用文件、术语和定义、符号和缩略语、热应力评估的基本原则、热环境参数测量方法、热应力指数计算方法、评估程序、结果报告等主要章节，另附若干资料性附录。3.1适用范围该标准适用于各类乘用车、商用车及特种车辆座舱内的热环境评估，覆盖静态和行驶状态下的热应力测量与评估。标准中明确规定了其适用范围包括：-各类封闭式车辆座舱（如轿车、SUV、客车、卡车驾驶室等）；-车辆在静态停放、怠速运行及行驶过程中的热环境；-有空调和无空调状态下车辆座舱的热应力水平评估；-不同气候条件（高温、适中、低温）下的热环境评估。标准不适用于摩托车、自行车等开放交通工具，也不适用于车辆维修车间等非座舱环境的工业热应力评估场景。3.2术语与定义修订版标准在术语体系上进行了系统完善。核心术语包括：“热应力”（thermalstress）、“热应变”（thermalstrain）、“等效温度”（equivalenttemperature）、“平均辐射温度”（meanradianttemperature）、“作用温度”（operativetemperature）、“热负荷”（thermalload）等。相较于2002年版，2026版新增了“个性化热环境调控”（personalizedthermalenvironmentcontrol）和“瞬态热环境”（transientthermalenvironment）等术语，反映了现代车辆座舱热环境的新特征。3.3热应力评估的基本框架标准确立了以“环境参数测量→热应力指数计算→水平分级与结果评定”为主线的评估方法论框架。该方法论以人体热平衡方程为基础，综合考虑环境因素（空气温度、辐射温度、湿度、风速）和个体因素（代谢率、服装热阻）对热应力的综合影响。在评估原则方面，标准明确了以下核心准则：-综合性与客观性原则：热应力评估应以客观物理测量为基础，综合多种环境参数的系统效应，避免以单一温度指标（如仅空气温度）替代综合评估。-人体响应导向原则：热应力评估应围绕人体热平衡和生理热应变展开，评估结果应能反映乘员实际面临的热负荷水平。-人与环境协同原则：在评估热环境的同时应充分考虑人员个体差异（代谢率差异、服装差异、热适应差异等）。-动态评估原则：鉴于车辆热环境具有显著的瞬态变化特征（如刚进入高温暴晒车辆、空调降温过程、开窗通风等场景），评估方法应能捕捉热环境的动态变化过程并做出合理的综合判断。3.4环境参数测量方法该标准详细规定了车辆座舱内热环境参数测量的技术要求，包括：-测点布置：标准根据座舱空间特征和乘员位置分布，明确了头部、胸部、脚部等关键身体区域的测点高度和位置要求，并规定了多点测量的空间布点策略。-测量工况规定：明确了静态测量（车辆熄火）、怠速测量（发动机或空调运行）和动态测量（行驶状态）三种工况下的测量条件和记录要求。-太阳辐射测量：鉴于太阳辐射对车辆热环境的显著贡献，标准对太阳辐射强度的测量方法、传感器朝向和记录频次做了专门规定。3.5热应力指数的计算方法修订版标准在热应力指数计算方面进行了重要更新。标准推荐使用综合热应力指数对车辆热环境进行评估，主要指数包括：-预测热应激指数（PHS）：基于人体热平衡方程的预测热应激模型，通过计算人体核心温度和皮肤温度的预测变化趋势来评估热应力风险水平。该指数与ISO7933保持协调一致，但在边界条件设定上增加了适用于车辆环境的修正参数。-WBGT指数：湿球黑球温度指数，作为快速筛查工具使用。标准规定了在车辆环境中WBGT测量的特定修正方法，包括对太阳辐射贡献的加权调整和低风速条件下的修正系数。-等效温度（tₑq）：综合考虑空气温度、平均辐射温度和风速的综合温度指标，用于表征乘员感受到的综合热环境水平。该指标与ISO14505-2中规定的评估方法相关联。在指数选择方面，标准建议根据评估目的和场景选择适宜的热应力指数，并提供了指数选择的决策流程。3.6评估程序与分级标准规定了一套系统的热应力评估程序，包括以下步骤：（1）明确评估目的和场景；（2）确定测点布置方案；（3）开展环境参数测量和数据采集；（4）计算热应力指数；（5）结合人员特征进行热应力水平分级；（6）编制评估报告。在热应力水平分级方面，2026版标准借鉴了ISO7933:2023的最新成果，将热应力水平划分为低热应力、中等热应力、高热应力和极高热应力四个等级，并为每个等级给出了相应的生理反应特征描述和推荐的最大暴露时间参考值。相较于旧版，修订版在分级阈值的设定上更充分地考虑了车辆环境中人员活动强度相对较低（以坐姿为主）、暴露时间相对较短（通常为通勤或出行时长）的特殊性。3.7修订要点与ISO14505-1:2002相比，2026版标准的主要技术修订包括：1.引入新的热应力模型体系：与ISO7933:2023保持同步更新的PHS模型，提高了对高温高湿环境下热应力预测的精度，尤其是对车辆座舱这种相对封闭且湿度波动较大的环境。2.细化了瞬态热环境的评估方法：新增了关于非稳态热环境（如空调启动后的降温过程、车辆出入隧道等场景）的评估指引，提出了短时测量和等效连续评估相结合的方法。3.扩展了适用工况范围：明确将新能源车辆（电动汽车、混合动力汽车）纳入适用对象，并考虑了电动汽车空调系统在不同运行模式下的热环境特点。4.更新了仪器技术要求：根据近年来传感器技术的进步，适当放宽了对部分仪器响应时间的要求，同时提高了对测温精度和辐射温度测量准确性的要求。5.增加了与热舒适评估的衔接指引：明确了热应力评估与热舒适评估之间的逻辑关系和衔接方法，为ISO14505系列标准的配套使用提供了技术指引。四、标准发布机构与主要起草单位4.1国际标准化组织（ISO）概述国际标准化组织（InternationalOrganizationforStandardization，简称ISO）是全球最大的非政府性国际标准化机构，成立于1947年2月23日，总部位于瑞士日内瓦。ISO的宗旨是在世界范围内促进标准化工作的开展，以利于国际物资交流和互助，并扩大在知识、科学、技术和经济方面的合作。截至目前，ISO拥有来自170多个国家和地区的国家标准机构成员，累计发布国际标准超过25000项。ISO14505-1:2026由国际标准化组织人类工效学标准化技术委员会物理环境分技术委员会（ISO/TC159/SC5）负责制定和修订。ISO/TC159成立于1975年，其工作范围涵盖人类工效学领域的标准化工作，秘书处由德国标准化协会（DIN）承担。SC5分技术委员会具体负责物理环境（热环境、照明环境、声环境、振动环境等）对人类工效学影响的标准化工作。SC5下设多个工作组（WG），其中WG11负责热环境人类工效学相关标准的研制和维护，ISO14505-1的工作由WG11直接管理。4.2主要起草单位介绍4.2.1德国标准化协会（DIN）德国标准化协会（DeutschesInstitutfürNormung，DIN）是ISO14505-1:2026修订工作的主导单位。DIN成立于1917年，总部位于柏林，是德国国家标准化机构，代表德国参与国际和欧洲标准化活动。在热环境人类工效学领域，DIN长期担任ISO/TC159/SC5秘书处工作，协调全球多个国家的标准化专家开展标准研制工作。在ISO14505-1:2026的修订过程中，DIN组织德国国内的汽车工程、热环境研究和人类工效学领域的专家学者成立了专门的工作组，开展了系统性技术研究工作。德国作为全球汽车工业强国，在车辆热管理技术方面积累了丰富的工程经验和测试数据。DIN协调德国汽车工业协会（VDA）以及奥迪、宝马、奔驰、大众等主要汽车制造商的技术资源，为修订工作提供了大量的实车验证数据和工程案例。在承担本项标准修订工作的同时，DIN还主导或深度参与了ISO7730、ISO7933、ISO7243等热环境人类工效学核心标准的制修订工作，在国际热环境标准化领域发挥着重要的引领作用。DIN的标准研制模式强调理论模型研究与工程实践验证的紧密结合，其牵头制定的标准普遍具有较强的工程可操作性和广泛的国际接受度。DIN凭借其近30年在车辆热环境标准化领域积累的技术基础，有力地保障了该项标准的实用性和一致性。4.2.2中国标准化研究院中国标准化研究院作为中国参与ISO/TC159工作的国内技术对口单位，参与了ISO14505-1:2026的修订投票和意见反馈工作，组织国内高校和科研机构对标准草案开展了技术评议。基于中国幅员辽阔、气候带跨度大，尤其是夏季南方地区高温高湿气候特征显著的特点，中国专家重点对高湿环境下的热应力修正模型提出了建议，为标准的全球适用性提供了来自亚洲气候区的实证支持。五、标