2. Тепловой баланс организма человека

Тепловой баланс человека складывается из теплопродукции организма ( ) и теплообмена радиацией ( ), конвекцией ( ) и испарением пота ( ), т.е.

.

(3.1)

В уравнение 3.1 теплообмен за счет теплопроводности и нагрева воздуха при дыхании ввиду ее незначительности (меньше 5%) не учитывается и в работе не изучается.

При сбалансированном теплообмене теплой баланс организма будет равен нулю, т.е.

.

(3.2)

Если теплопродукция будет меньше отвода тепла, то тепловой баланс организма будет отрицательным

.

(3.3)

В случае превышения теплопродукции организма над отводом тепла тепловой баланс положительный

(3.4)

Тепловой баланс может быть положительным и в случае нагревания организма внешним теплом за счет радиации, конвекции или совместного их воздействия.

Нулевой тепловой баланс организма человека при нормальных параметрах отражающей среды (скорость движения воздуха , относительная влажность 30-60%) зависит от характера выполняемой работы. Для состояния покоя он наступает при температуре окружающей среды , при выполнении легкой работы - , при выполнении работы средней тяжести и тяжелой физической работе - .

3. Теплопродуктивность организма

Теплопродуктивность организма в основном зависит от характера выполняемой работы и температуры окружающей среды.

С увеличением тяжести выполняемой работы теплоподуктивность организма возрастает. Так в состоянии покоя теплопродуктивность (при и прочих равных условиях) составляет 6,3кДж/мин, средней тяжести – 20,1кДж/мин и тяжелой физической работе – 44,3кДж/мин.

Теплопродуктивность организма, как видно из приведенных значений, при переходе от одной группы выполняемых работ к последующей возрастает примерно в два раза.

Зависимость теплопродуктивности организма от температуры окружающей среды является весьма сложной функцией. Для состояния покоя и при выполнении легкой работы теплопродуктивность с увеличением температуры окружающей среды от +10 до +45 возрастает в обоих случаях примерно на 15%.

Колебания теплопродуктивности организма в зависимости от температуры окружающей среды при средней тяжести работ не превышает десяти процентов.

Изменения теплопродуктивности организма в зависимости от температуры окружающей среды при тяжелых физических работах весьма значительны и составляют примерно 1,5 раза (снижается с 44 до 30 кДж/мин).

4. Влияние параметров окружающей среды на теплообмен организма.

Температура воздуха, его влажность и скорость движения характеризуют метеорологические условия производственной среды – микроклимат помещений или рабочих зон.

Параметры микроклимата оказывают существенное влияние на тепловой обмен организма радиацией, конвекцией и испарением пота.

Теплообмен радиацией и конвекцией осуществляется за счет разности температур кожного покрова и окружающей среды (воздуха, стен, потолка, оборудования). При температуре окружающей среды до 32-33 происходит отдача тепла радиацией и конвекцией пропорционально разности температур и тяжести выполняемой работы. При температуре окружающей среды 32-33 как в покое, так и при работе, отдачи тепла невелики. При температуре окружающей среды 38-40 и выше происходит теплообмен конвекцией путем проведения тепла между кожей и воздухом, наиболее активно протекающей на открытых участках тела. Вследствие этого отмечаются довольно большие различия (3-5 ) температуры на различных участках тела. Средневзвешенная температура кожи не превышает 37-38 и зависит, прежде всего, от температуры воздуха и окружающих предметов (см. табл. 3.1).

Таблица 3.1

Влияние температуры окружающей среды на температуру кожного покрова

Температура воздуха, стен, потолка и оборудования,	Средневзвешенная температура кожного покрова человека,
10 18 28 35 45	22,0 26,5 32,0 36,0 37,5

На теплоотдачу конвекцией значительное влияние оказывает и скорость движения воздуха. С увеличением скорости движения воздуха теплоотдача конвекцией возрастает, особенно значительное возрастание наблюдается до скорости воздуха 2-3 м/с.

Испарение пота, а следовательно и отдача тепла за счет потоиспарения, зависит от физиологического дефицита насыщения и скорости движения воздуха.

Физический дефицит насыщения представляет собой разности между максимальным парциальным давлением водяного пара при температуре кожного покрова и абсолютным парциальным давлением пара при температуре окружающего воздух

, мм.рт.ст.

(3.5)

где - максимальное парциальное давление водяного пара при температуре кожного покрова, мм.рт.ст.;

- абсолютное парциальное давление водяного пара в воздухе, мм.рт.ст.

С увеличением физического дефицита насыщения потоиспарение возрастает и отдача тепла организмом также увеличивается. При физиологическом дефиците насыщения близким к нулю пот с кожного покрова не испаряется, а только стекает. Поэтому теплоотдача испарением пота при этих условиях не происходит.

Если количество выделяемого пота превышает его испарительную возможность, то часть пота не испаряется, а стекает с кожного покрова.

Возможная величин испарения пота зависит от скорости движения воздуха и с увеличением последней возрастает. Наибольшее увеличение испарения пота наблюдается при возрастании скорости движения воздуха до 1-2 м/с.

Количество выделяемого пота зависит как от характера выполняемой работы, так и температуры окружающей среды. Так при выполнении работы средней тяжести при температуре +10 выделение пота составляет 0,6 г/мин, а при +45 - 6,5 г/мин.

Величину отдачи тепла испарением пота рассчитывают по формуле

кДж/мин,

(3.6)

где 2,45 кДж/г - скрытая теплота испарения пота;

Р – масса испарившегося пота, г/мин.

При недостаточной испарительной возможности за счет физиологического дефицита насыщения для снижения выделения пота следует увеличить скорость движения воздуха до такой величины, при которой теплоотдача организма испарением пота приведет к нулевому тепловому балансу.