若将人体看作一个热力系统,人体与环境的能量交换遵守能量转换及守恒定律,即系统所获得的能量减去系统所失去的能量等于系统内部储存的能量:S=M-W-R-C-E。式中S为人体的蓄热率，M为新陈代谢率，W为人所做的机械功，R为环境的辐射，C为人体与环境的对流热交换，E为人体由于呼吸、皮肤表面水分蒸发及出汗所造成的与环境的热交换。若蓄热率S为零，说明人体系统的得热量正好等于失热量，从动态平衡角度看，人体处于热平衡状态。

人体靠摄取食物获得能量以维持生命。食物通过新陈代谢被分解氧化，同时释放能量，其中一部分直接以热能形式维持体温恒定并散发到体外，其它为肌体所利用的能量，最终也都转化为热能散发到体外。人体为维持正常的体温，必使产热和散热保持平衡。由此人体处于散热和产热平衡的状态为人体热平衡。

如果将人看作一个系统，则人与环境的热交换同样遵守热力学第一定律。因此，可以用热平衡方程来描述人与环境的热交换。

S = M -W- R - C- E- Q 式中：S ——人体蓄热率，W/m2； M ——人体新陈代谢率，W/m2；

W ——人体所做的机械功，W/m2；

R ——环境辐射，W/m2；

C ——着装人体外表面与环境的对流换热量，W/m2；

E ——皮肤扩散蒸发、汗液蒸发及呼吸所造成的散热量，W/m2；

其表示一般形式为 E=Ed+Esw+Ere+Cre，其中 Ed表示人体皮肤表面水分扩散蒸发散热量，

W/m2；Esw 表示人体汗液蒸发热损失，W/m2；Ere 表示人体呼吸潜热散热量，W/m；

Cre 表示人体呼吸显然散热量，W/m2；

Q ——热舒适系统输出能量，W/m2；

在稳定的环境条件下，方程（2-1）中的人体蓄热率 S=0，这时人体能够

持能量平衡。否则人的体温就会随着蓄热量的正负而升高或降低，人就会感到热

或者冷。若 S=0，则方程（2-1）可写成：

M -W -R -C - (E d +Es w +Er e +Cre) +Q =0

随着科学技术的发展，人类对于自我身体的认识，由表在的外貌形状深入至其运行机理。医学上，人体处于热平衡状态下，人体的生理反应正常，一旦平衡被打破人体会有易受寒，中暑等反应。人体热平衡方程作为学科基础，广泛运用在航天服开发研制，服装的散热性研究，生物医学，矿井开采研究等领域。