3.2.2 Физиологическое действие метеорологических условий на организм человека.

Все жизненные процессы в организме человека сопровождаются непрерывным выделением теплоты в окружающую среду, количество которой меняется от 85 Вт (в состоянии покоя) до 500 Вт (при тяжелой работе).

Для нормального протекания физиологических процессов необходимо, чтобы выделяемая организмом человека теплота (теплопродукция) полностью отводилась в окружающую среду. Нарушение теплового баланса может привести к перегреву или к переохлаждению и, как следствие, к потере трудоспособности, несчастным случаям (потеря сознания и возможность летального исхода) и профессиональным заболеваниям.

Уравнение теплового баланса «человек - окружающая среда» впервые было предложено профессором И.И. Флавицким в 1884 г.

Qчел. ⁼ Qkohb.+ Qтепл.+ Qизл. +Qисп.+Qдых.

где:

Q_чел. - тепло, выделяемое человеком (теплопродукция

Q _конв.- теплоотдача конвекцией;

Q_тепл. -теплоотдача за счет теплопроводности через одежду;

Q_изл. - теплоотдача излучением на окружающие поверхности;

Q_исп. - теплоотдача испарением влаги (пота) с поверхности кожи;

Q_дых. - теплоотдача вследствие нагревания вдыхаемого воздуха.

Теплообмен между человеком и окружающей средой осуществляется конвекцией, за счет отдачи тепла с поверхности тела человека менее нагретым притекающим к нему слоям воздуха, теплопроводностью через одежду, излучением на окружающие поверхности и в процессе испарения влаги (пота) с поверхности кожи и при дыхании, а также за счет нагрева вдыхаемого воздуха.

Преобладание того или иного процесса теплоотдачи зависит от температуры среды, скорости движения воздуха, относительной влажности, атмосферного давления, температуры окружающих предметов и интенсивности физической нагрузки организма. При температуре около 20°С, когда человек не испытывает никаких неприятных ощущений, связанных с микроклиматом, теплоотдача конвекцией составляет 15%, излучением -50...65%, испарением -20...25%. При изменении температуры, влажности, скорости движения воздуха, характера выполняемой работы эти соотношения существенно меняются. При температуре воздуха 30°С отдача теплоты испарением становится равной суммарной отдаче теплоты излучением и конвекцией. При температуре воздуха более 36°С отдача теплоты происходит уже полностью за счет испарения.

Если температура окружающего воздуха соответствует температуре кожи, отдача тепла конвекцией прекращается, в случае ее превышения происходит не отдача, а восприятие конвекционного тепла.

Одежда уменьшает теплоотдачу. Теплоизолирующие свойства одежды зависят от толщины используемых материалов и их качества.

Отдача тепла излучением в производственных условиях является одним из основных путей теплообмена человека с окружающей средой. Тепло отдается организмом излучением тогда, когда температура стен, пола, потолка, а также поверхностей оборудования ниже температуры поверхности тела (32...33°С). В тех случаях, когда температура окружающих поверхностей выше температуры тела, происходит не потеря, а восприятие тепла.

При повышении температуры воздуха и окружающих поверхностей, когда отдача тепла конвекцией и излучением уменьшена, основным путем отдачи тепла организмом является испарение.

При испарении 1 г воды организм теряет около 2,5 кДж теплоты. Испарение происходит, главным образом, с поверхности кожи и в значительно меньшей степени через дыхательные пути (10...20%). При нормальных условиях с потом организм теряет в сутки до 1 л жидкости. При тяжелой физической работе при температуре воздуха более 30°С количество теряемой организмом жидкости может достичь 10... 12 л. При интенсивном потоотделении, если пот не успевает испариться, наблюдается выделение его в виде капель. При этом влага на коже препятствует отдаче теплоты. Такое потоотделение ведет только к потере воды и солей, но не выполняет основную функцию - усиление отдачи теплоты.

Соблюдение теплового баланса не является единственным условием теплового комфорта человека. Должны быть соблюдены и другие условия, касающиеся ограничения доли теплоотдачи за счет испарения влаги с поверхности кожи (не более 30%), уровня средневзвешенной температуры кожи и температуры кожи на отдельных участках поверхности тела.

Микроклимат по степени его влияния на тепловой баланс человека подразделяется на нейтральный, нагревающий, охлаждающий.

Нейтральный микроклимат - такое сочетание параметров микроклимата, которое при воздействии на человека в течение рабочей смены обеспечивает тепловой баланс организма, при котором разность между величиной теплопродукции и суммарной теплоотдачей находится в пределах ± 2 Вт, а доля теплоотдачи испарением влаги не превышает 30%.

Охлаждающий микроклимат - сочетание параметров микроклимата, при котором имеет место превышение суммарной теплоотдачи в окружающую среду над величиной теплопродукции организма, приводящее к образованию общего или локального дефицита тепла в теле человека (> 2 Вт).

Нагревающий микроклимат - сочетание параметров микроклимата, при котором имеет место изменение теплообмена человека с окружающей средой, проявляющееся в накоплении тепла в организме (> 2 Вт) или в увеличении доли потерь тепла испарением влаги (> 30%).