1.4.5. Дефицит тепла в организме человека

При существенном несоответствии свойств материалов одежды и одежды в целом условиям жизнедеятельности человека, физиологические механизмы терморегуляции не в состоянии обеспечить тепловой баланс организма, в результате чего в теле человека происходит нарушение соотношения тепла, вырабатываемого в организме и отдаваемого в окружающую среду, и образуется его дефицит или накопление. Дефицит или накопление тепла можно определить как разницу между величинами суммарных теплопотерь и теплообразования либо по изменению теплосодержания. Последнее определяется по изменению средней температуры тела θ с учётом коэффициента смеши­вания температуры оболочки и ядра:

Д = C∙m∙θ,

где Д – дефицит тепла в организме;

C – средняя удельная теплоемкость тканей человека, равна 3,47 10⁸ Дж/(кг °С);

m – масса тела человека, кг; θ – изменение средней температуры тела.

θ =К∙t_р + (1 – К)∙t_с.в.к,

где К – коэффициент смешивания температуры тела (ядра), °С;

t_р – изменение ректальной температуры от её комфортного уровня;

1 – К – коэффициент смешивания с.в.к. (оболочки), °С;

t_с.в.к – изменение с.в.к. от её комфортного уровня, ºС.

Выводы

Материал, изложенный в главе, является теоретической основой, которая поможет студентам понять и учесть при проектировании одежды физиологические особенности организма человека как саморегулирующейся системы, которую необходимо рассматривать по схеме «человек–одежда–среда». Знание процессов терморегуляции, теплообразования и теплоотдачи, видов теплообмена мотивируют гармоничный подход к процессу проектирования изделий, обеспечивающих соблюдение гигиенических требований, предъявляемых к одежде.

Контрольные вопросы

1. В каком состоянии должны находиться все системы организма для поддержания постоянной температуры тела?

2. Перечислите виды теплоотдачи.

3. Какие виды терморегуляции Вы знаете?

4. Каким путем происходит максимальная отдача тепла организмом в летнее время?

5. Дайте определение терморегуляции.

2. Показатели теплового состояния человека

2.1. Пододёжный микроклимат

Механизм терморегуляции человека имеет ограниченные возможности, и для снижения теплопотерь организма человеку нужна одежда.

Между поверхностью кожи и наружной поверхностью одежды находится значительный слой воздуха, представляющий собой своеобразную климатическую зону, которая по своим параметрам значительно отличается от климата внешней среды и характеризуется более постоянной и изменяемой в сравнительно небольших пределах температурой, малой относительной влажностью и слабым движением воздуха.

Под термином пододёжный микроклимат следует понимать метеорологические условия воздушной прослойки, прилегающей к поверхности кожи и непосредственно влияющей на физиологическое состояние и здоровье человека.

Основными показателями микроклимата являются температура, влажность, содержание углекислоты.

С теплофизической точки зрения, комфортные атмосферные условия (комфортный микроклимат) – это такие комбинации температуры, скорости движения воздуха и его влажности, при которых человек может осуществлять нормальный тепловой баланс при условии, если температура тела нормальна и человек не потеет.

Однако при разных условиях жизни и труда целесообразно стремиться, например, к какой-либо определённой и одинаковой температуре, так как разные состояния организма требуют неодинаковой температуры пододёжного воздуха. Зона комфорта резко перемещается в ту или иную сторону. Так, человек, находящийся в покое, чувствует себя наиболее комфортно при температуре пододёжного воздуха, равной +30–32 °С, тогда как при тяжёлой физической работе зона комфорта опускается до +15 °С и ниже.

Испарение воды зависит от относительной влажности воздуха. В насыщенном водяными парами воздухе вода испаряться не может, поэтому непроницаемая для воздуха одежда (резиновая и т. п.) препятствует испарению пота; слой воздуха между одеждой и телом быстро насыщается парами и дальнейшее испарение пота прекращается.

Комфортному состоянию человека в состоянии покоя и при выполнении физической работы соответствуют различные влагопотери. Ниже приведены влагопотери организма человека по данным Г. Х. Шахбазяна (табл. 1) [1].

Таблица 1

Влагопотери человека в условиях комфорта

при выполнении работы разной тяжести

Физическая нагрузка	Энергозатраты, Вт	Потери массы, г/час
Незначительная	до 104	50–70
Легкая	до 208	90–140
Средняя	до 348	150–190
Тяжелая	до 487	210–240

Влагопотери тесно коррелируются с теплоощущениями человека и, в зависимости от функциональных сдвигов в организме, позволяют судить о степени напряжения механизмов терморегуляции. Ниже указаны влагопотери организма человека, во взаимосвязи с теплоощущениями при относительном покое по данным В. И. Кричагина (табл. 2) [1].

Таблица 2

Влагопотери организма человека, во взаимосвязи с теплоощущениями при относительном покое, г/час

Очень жарко	Жарко	Тепло	Комфорт	Прохладно	Холодно	Очень холодно
500–2000 (значительная часть пота стекает)	250–500 (значительная часть пота стекает)	60–250 (пот не стекает)	50–10 (пот не ощущается)	40 (пот не ощущается)	Влагопотери как показатель теплоощущений нехарактерны

Микроклимат под одеждой зависит не только от теплового состояния человека и метеорологических параметров внешней среды, но и от свойств одежды: её конструкции, физико-химических свойств применяемых материалов и пакета материалов.

Например, паро- и воздухонепроницаемые материалы, препятствуя прохождению влаги с поверхности тела человека в окружающую среду, способствуют увеличению влажности воздуха под одеждой.

Показатели микроклимата под одеждой в большой степени могут быть получены для сравнительной оценки различных видов одежды.

Только изучение физиологии организма в конкретной среде является тем научным подходом, который позволит правильно подойти к конструированию рациональной одежды.