Теплообмен человека с окружающей средой.

Необходимость учета основных параметров микроклимата может быть объяснена на основании рассмотрения теплового баланса между организмом человека и окружающей средой.

Величина тепловыделений Q организмом человека зависит от степени физического напряжения в определенных метеорологических условиях и составляет от 85 (в состоянии покоя) до 500 Дж/ с (тяжелая работа).

Человек постоянно находится в процессе теплового взаимодействия с окружающей средой. Для того, чтобы физиологические процессы в его организме протекали нормально, выделяемая организмом теплота должна отводится в окружающую человека среду. Соответствие между количеством этой теплоты и охлаждающей способностью среды характеризует ее как комфортную.

Нормальное тепловое самочувствие (комфортные условия), соответствующее данному виду работу, обеспечивается при соблюдении теплового баланса:

Q = Q_И + Q_К + Q_ИСП + Q_В +Q_Т,

поэтому температура внутренних органов человека остается постоянной (около 36, 3 ⁰С). Эта способность человеческого организма поддерживать постоянной температуру при изменении параметров микроклимата и при выполнении различной по тяжести работы называется терморегуляцией.

Отдача теплоты организмом человека в окружающую среду производится в результате излучения на окружающие поверхности Q_И, конвекции, т.е. перемещения газовой среды у телаи омывания воздухом Q_К, испарения влаги с поверхности тела Q_ИСП, теплопроводности Q_Т. Часть теплоты расходуется на нагрев вдыхаемого воздуха Q_В.

Количество теплоты, отдаваемое организмом человека различными путями, зависит от величины того или иного параметра микроклимата. Так, теплоотдача конвекции зависит от температуры окружающего воздуха и скорости его движения. Излучение теплоты происходит в направлении окружающих человека поверхностей, имеющих более низкую температуру, чем температура поверхности одежды (27 – 31 ⁰С) и открытых частей тела человека (около 33, 4 ⁰С). Передача теплоты конвекцией тем больше, чем ниже температура окружающей среды и чем выше скорость движения воздуха. При высоких температурах окружающих поверхностей (30 – 35 ⁰С) теплоотдача конвекцией и излучением полностью прекращается, а при более высоких температурах теплообмен идет в обратном направлении – от поверхностей к человеку, т.е. происходит нагрев тела человека. Количество теплоты, отдаваемой человеком в окружающую среду при испарении влаги, напрямую зависит, в первую очередь, от температуры воздуха и физической нагрузки человека, при этом количество влаги, выводимой на поверхность потовыми железами колеблется в очень широких пределах от 0, 6 до 21 г/мин. Теплопроводность тканей человека мала, поэтому основную роль в процессе транспортирования теплоты играет конвективная передача с потоком крови.

В состоянии покоя при температуре окружающего воздуха 18⁰С доля Q_И » 45%, Q_К » 30%, Q_ИСП» 20%, Q_В» 5%.