WBGT 暑热指数模拟器 返回
劳动卫生模拟器

WBGT(湿球黑球温度)暑热指数模拟器

根据干球温度、相对湿度与日射量实时计算 WBGT 暑热指数。切换室内/室外模式,按厚生劳动省与 JIS Z 8504 基准判定危险度区分。

参数设置
干球温度 T_a
°C
相对湿度 RH
%
日射量
W/m²
环境(0=室外 / 1=室内)

室外使用含日射辐射的公式 WBGT=0.7T_w+0.2T_g+0.1T_a,室内使用无日射公式 WBGT=0.7T_w+0.3T_g。

计算结果
自然湿球温度 T_w (Stull)
黑球温度 T_g(估算)
WBGT 指数
危险度区分
干球温度对应的 WBGT 与危险度区分

横轴=干球温度 T_a (°C)/纵轴=WBGT (°C)/曲线=RH 30/60/90% 等湿度线/色带=危险度区分/黄点=当前 (T_a, WBGT)

理论与主要公式

WBGT(Wet Bulb Globe Temperature)把湿度、辐射热和气温合成为一个数值的暑热指数。室外(有日射)与室内(无日射)使用不同公式。

室外:

$$\text{WBGT} = 0.7\,T_w + 0.2\,T_g + 0.1\,T_a$$

室内(无日射):

$$\text{WBGT} = 0.7\,T_w + 0.3\,T_g$$

自然湿球温度(Stull 2011 近似):

$$T_w = T_a\arctan\!\bigl[0.151977\sqrt{\text{RH}+8.313659}\bigr] + \arctan(T_a+\text{RH}) - \arctan(\text{RH}-1.676331) + 0.00391838\,\text{RH}^{1.5}\arctan(0.023101\,\text{RH}) - 4.686035$$

黑球温度的简易估算:

$$T_g \approx T_a + 0.005\,S_{\text{solar}}$$

T_a 为干球温度 [°C],RH 为相对湿度 [%],S_solar 为日射量 [W/m²]。Stull 近似只需气温与湿度就能再现实测的自然湿球温度,精度约为 ±0.3–0.5°C。

WBGT 暑热指数模拟器是什么

🙋
夏天经常听说"今天 WBGT 超过28,所以体育活动取消"之类的,为什么不直接用气温呢?
🎓
简单来说,人体不仅受气温影响,还会被湿度和日射狠狠地撞击,光看气温会漏掉危险场景。WBGT 把湿球温度的权重设为0.7强烈反映湿度,再用黑球温度评估日射的辐射热。试试把上面的湿度滑块从30拖到90,气温固定在32度不变,你会看到 WBGT 大幅变化。
🙋
真的!湿度升高 WBGT 就上去,危险度颜色也变了。湿度为什么这么有效?
🎓
人体降温的主要机制是出汗蒸发带走热量。湿度高的时候汗液难以蒸发,即使气温相同热量也排不出去。这就是为什么 WBGT 公式中 T_w 系数高达0.7。在气温32度、湿度65%的室外条件下,WBGT 约为29°C,属于"警戒"区分,运动和户外作业要增加休息时间。
🙋
把室内/室外滑块切到1(室内)以后,日射量再怎么动 WBGT 都不变了。这是为什么?
🎓
室内模式假设没有日射,所以认为黑球温度等于气温。公式也切换为 WBGT=0.7T_w+0.3T_g,T_a 项消失了。实际的体育馆和工厂里没有强烈直射阳光的地方,黑球温度和气温几乎相等。相反,户外强日射条件下,黑球温度通常比气温高5–10度。
🙋
自然湿球温度是用 Stull 近似从气温和湿度计算的吧?跟实际的湿球温度计能对得上吗?
🎓
Stull (2011) 公式在气温5–50度、湿度5–99%范围内,与实测自然湿球温度的误差大约在±0.3–0.5度。只需气象观测的 T 和 RH 就能给出可用的 T_w,所以在防灾和劳动卫生的实时监测中应用很广。在现场没有 WBGT 计的时候,Stull 近似是非常强大的替代手段。

常见问题

本工具采用日本厚生劳动省《工作场所中暑预防基本对策要纲》和 JIS Z 8504 给出的区分(低于25:基本安全/25–28:注意/28–31:警戒/31–35:严重警戒/35以上:危险)。日本运动协会的运动指南也使用几乎相同的阈值,户外运动在 WBGT 28 时中止剧烈运动,31 时原则上停止运动。
黑球温度计是直径15cm的涂黑中空铜球,其表面温度由日射吸收与空气对流散热的平衡决定,因此大体上比气温高出与日射量成比例的量。在户外典型风速条件下,T_g ≈ T_a + 0.005×S(S 单位为 W/m²)是常用的经验简易公式,本工具也采用这一形式。由于风速和球体特性的不同,与实测值之间可能存在数度的差异。
室外模式使用包含日射辐射的公式 WBGT=0.7T_w+0.2T_g+0.1T_a,并用气温+日射量×0.005 估算黑球温度 T_g。室内模式假设无日射,令 T_g=T_a,并切换为公式 WBGT=0.7T_w+0.3T_g。区别在于黑球温度权重从0.2变为0.3,干球温度的0.1项消失。这样就使室内外 WBGT 计算与 JIS Z 8504 保持一致。
户外运动中,超过 WBGT 28 时停止剧烈运动,达到31时原则上停止运动是标准判断。劳动现场则按作业强度设定不同阈值,重体力作业需要更低的 WBGT 阈值和更长的休息时间。本工具仅供概算,实际判定需要使用现场实测的 WBGT 值,并综合考虑作业内容、着装和适应程度。对老年人、幼儿和有基础疾病者,建议采用更低的警戒阈值。

实际应用

劳动卫生与作业管理:建筑工地、钢铁厂、户外维护作业等夏季户外劳动场所被要求按 WBGT 管理作业。厚生劳动省的指南为各作业强度规定了 WBGT 基准值,超过基准时需要延长休息时间、引入冷却背心或空调服、调整作业时段等对策。把现场的气温、湿度、日射条件输入本工具,就能事先大致掌握危险度区分。

学校体育与体育运营:日本运动协会的《中暑预防运动指南》基于 WBGT 用5级表示运动可否,学校现场据此判定体育课和社团活动的中止。操场上的直射阳光、体育馆里闷热的空气,可以根据情况切换室内/室外模式来评估 WBGT,从而做出更贴合实际的判断。

活动与演出的安全管理:夏季音乐节和户外体育赛事的主办方越来越多地用 WBGT 管理参与者的中暑风险。把气象厅和环境省发布的 WBGT 预测值与本工具的情景计算结合起来,可以用于增设供水点、安装喷雾淋浴,甚至最坏情况下推迟举办的判定。

建筑与空调设计:体育馆、体育设施、工厂作业区的设计中,需要在预想的气温、湿度、日射条件下估算室内 WBGT,从而决定空调和换气的必要能力。本工具的室内模式可以计算除去日射影响的纯气温、湿度下的 WBGT,可直接用于空调目标值的讨论。

常见误解与注意点

最常见的误解是"只要气温不高就不会中暑"。如 WBGT 公式所示,湿球温度 T_w 的系数高达0.7,因此即使气温不到30度,如果湿度高,WBGT 也会超过28进入"警戒"区分。例如梅雨明的闷热日子里,气温28度、湿度90%时,看似温和的气温下用模拟器把湿度拉高确认,会发现 WBGT 比想象中高得多。不要轻视湿度,相信计算值比相信体感更重要。

其次常见的是认为在室内就安全而放松警惕。室内模式去掉了日射项,但湿度的影响不变。体育馆和工厂这样的大空间换气不足时,室内空气与外气湿度相同、气温也超过30度,室内 WBGT 达到"严重警戒"的情况并不少见。即使切换到室内模式,只要把气温和湿度按实际室内值输入,就能可视化室内特有的高 WBGT 环境。

最后要注意,WBGT 是不考虑个体差异的平均性指标。老年人、婴幼儿、有基础疾病者、未适应暑热者,在相同 WBGT 下中暑风险差异很大。本工具返回的危险度区分仅作为一般参考,现场需要"按最弱者的判断"。另外,Stull 近似和黑球温度的简易估算都有误差,严格判定时请并用校准过的 WBGT 计实测。