Теплообмен человека с окружающей средой. Терморегуляция организма человека. Гигиеническое нормирование показателей микроклимата 16.Систе

Вопрос 6. Теплообмен человека с окружающей средой

 

Жизнедеятельность человека сопровождается непрерывным выделением теплоты в окружающую среду.

 

Количество её зависит  от степени физического напряжения и составляет от 85 (в состоянии  покоя) до 500 Вт (при тяжелой работе).

 

Для нормального протекания физиологических процессов, выделяемая организмом теплота должна полностью  отводиться в окружающую среду.

 

Нарушение теплового баланса  может привести к перегреву либо к переохлаждению организма и, как  следствие, к потере трудоспособности, быстрому утомлению, потере сознания и  тепловой смерти.

 

Одним из важных интегральных показателей теплового состояния  организма является средняя температура  тела около 36,5 °С.

 

Она зависит от степени  нарушения теплового баланса  и уровня энергозатрат при выполнении физической работы.

 

При выполнении работы средней  тяжести и тяжелой при высокой  температуре воздуха она может  повышаться от нескольких десятых градуса  до 1...2 °С.

 

Наивысшая температура внутренних органов, которую выдерживает человек, составляет 43 °С, минимальная − 25 °С.

 

Температурный режим кожи играет основную роль в теплоотдаче.

 

Ее температура меняется в довольно значительных пределах и  под одеждой составляет 30...34 °С.

 

При неблагоприятных метеорологических  условиях на отдельных участках тела температура может понижаться до 20 °С, а иногда и ниже.

 

Нормальное тепловое самочувствие имеет место, когда тепловыделение Qm человека полностью воспринимается окружающей средой Ото, т. е. когда имеет место тепловой баланс Qm = Ото.

 

В этом случае температура  внутренних органов остается постоянной.

 

Если теплопродукция организма  не может быть полностью передана окружающей среде (Qm > Ото), происходит рост температуры внутренних органов, и такое тепловое самочувствие характеризуется понятием «жарко».

 

Если окружающая среда  воспринимает больше теплоты, чем ее воспроизводит человек (Qm < Ото), то происходит охлаждение организма.

 

Такое тепловое самочувствие характеризуется понятием «холодно».

 

Теплообмен между человеком  и окружающей средой осуществляется конвекцией Qк в результате омывания тела воздухом, излучением на окружающие поверхности Qп и в процессе тепломассообмена Qтм при испарении влаги, выводимой на поверхность кожи потовыми железами и при дыхании.

 

Нормальное состояние  человека реализуется при соблюдении равенства

Количество теплоты, отдаваемое организмом человека различными путями, зависит от того или иного параметра  микроклимата.

 

Так, величина и направление  конвективного теплообмена человека с окружающей средой определяется в  основном температурой окружающей среды, атмосферным давлением, подвижностью и влагосодержанием воздуха.

 

Излучение теплоты происходите  в направлении окружающих человека поверхностей, имеющих более низкую температуру, чем температура поверхности  одежды и открытых частей тела человека.

 

При высоких температурах окружающих поверхностей (свыше 30 °С) теплоотдача  излучением полностью прекращается, а при более высоких температурах теплоотдача излучением идет в обратном направлении − от горячих поверхностей к человеку.

 

Отдача теплоты при  испарении влаги, выводимой на поверхность  кожи потовыми железами, зависит от температуры воздуха, интенсивности  работы, выполняемой человеком, от скорости движения окружающего воздуха и  его относительной влажности.

 

Температура, скорость, относительная  влажность и атмосферное давление окружающего воздуха получили название параметры микроклимата.

 

Температура окружающих предметов  и интенсивность физической нагрузки организма ха характеризуют конкретную производственную обстановку.

 

Одной из наиболее адекватных, хотя и сравнительно сложных методик  гигиенической оценки микроклимата является непосредственный расчет прямого  показателя тепловой нагрузки на организм по основному уравнению теплового  баланса.

 

В основном уравнении теплового  баланса учтены главные факторы, оказывающие влияние на изменение  содержание тепла в организме  человека:

где Q − тепловая нагрузка на организм (накопление или дефицит  тепла);

 

М − теплопродукция (метаболическое тепло, составляющее 67−75% от энергозатрат);

 

С− конвекционный обмен  организма и окружающего воздуха;

 

R− радиационный теплообмен  организма с окружающей средой;

 

Е− отдача тепла организма  испарением.

 

В данной формуле величины R и С могут быть отрицательными, если теплоотдача происходит путем радиации и конвекции, или положительными, если в результате теплообмена организм получает тепло этими путями, что определяется различием между температурой кожи и температурой окружающих поверхностей (для R) или температурой кожи и температурой воздуха (для С).

 

При температуре воздуха  и окружающих поверхностей 32 − 35 °С теплоотдача путем конвекции и излучения резко сокращается, при этом ведущее место в теплоотдаче занимает испарение (преимущественно пота).

 

При дальнейшем повышении  температуры воздуха и окружающих поверхностей организм начинает получать дополнительное тепло за счет конвекции  и радиации, при этом потоотделение  еще более возрастает.

 

В комфортных условиях на теплоотдачу  путем конвекции и радиации приходится 65 − 80% всей теплоотдачи организма.

 

При низких температурах теплоотдача  путем конвекции и радиации значительно  возрастает.

 

Тепловой баланс может  быть нулевым, положительным, отрицательным.

 

Нулевое значение Q связано  с сохранением теплового равновесия между теплопродукцией и теплоотдачей.

 

При положительной или  отрицательной тепловой нагрузке (накопление или дефицит тепла) говорят о  напряжении процессов терморегуляции, а при величинах, превышающих  допустимые, − о возможности развития перегрева или переохлаждения.

 

В соответствии с Р 2.2.755 – 99 «Гигиенические критерии оценки и классификация условий труда по показателям вредности и опасности факторов производственной среды, тяжести и напряженности трудового процесса.» для оценки нагревающего микроклимата в помещении независимо от периода года используется интегральный показатель − тепловая нагрузка среды ( ТНС−индекс).

 

ТНС– индекс  рассчитывают по уравнению

где Твл – температура мокрого термометра аспирационного психрометра, оС;

 

Тш – температура шарового термометра, оС.

 

ТНС – индекс – эмпирический интегральный показатель (выраженный в °С), отражающий сочетанное влияние  температуры воздуха, скорости его  движения, влажности и теплового  облучения на теплообмен человека с  окружающей средой.

 

 

 

Терморегуляция организма  человека

Безопасность жизнедеятельности - Лекции

 

Терморегуляция организма  человека

 

Вместе с изменением параметров микроклимата меняется и тепловое самочувствие человека. Условия, нарушающие тепловой баланс, вызывают в организме реакции, способствующие его восстановлению. Процессы регулирования тепловыделений для поддержания постоянной температуры  тела человека называются терморегуляцией.

 

Она позволяет сохранять  температуру тела постоянной. Терморегуляция осуществляется в основном тремя способами: биохимическим путем; путем изменения интенсивности кровообращения и интенсивности потовыделения.

 

Терморегуляция биохимическим  путем, называемая химической терморегуляцней, заключается в изменении теплопродукции в организме за счет регулирования скорости окислительных реакций. Изменение интенсивности кровообращения и потовыделения изменяет отдачу теплоты в окружающую среду и поэтому называется физической.

 

Важнейшим условием сохранения высокой работоспособности, обеспечения  комфортных условий труда является наиболее благоприятный газовый  состав воздуха, оптимальное соотношение  отрицательных и положительных  аэроионов, определенные метеорологические  условия и др.

 

Установлено, что ионные возмущения совпадают с появлением необычной  болезненности людей (жалобы на усталость, депрессию, тошноту, бессонницу, раздражительность, респираторные нарушения и др.).

 

Параметры микроклимата оказывают  непосредственное влияние на тепловое самочувствие человека и его работоспособность. Установлено, что при температуре  воздуха более 25 °С работоспособность человека начинает падать. Предельная температура вдыхаемого воздуха, при которой человек, в состоянии дышать в течение нескольких минут без специальных средств защиты, около 116°С.

 

Переносимость человеком  температуры, как и его теплоощущение, в значительной мере зависит от влажности и скорости окружающего воздуха. Чем больше относительная влажность, тем меньше испаряется пота в единицу времени и тем быстрее наступает перегрев тела.

 

 

Особенно неблагоприятное  воздействие на тепловое самочувствие человека оказывает высокая влажность  при tос> 30 °С, так как при этом почти вся выделяемая теплота отдается в окружающую среду при испарении пота.

 

При повышении влажности  пот не испаряется, а стекает каплями  с поверхности кожного покрова. Возникает так называемое проливное  течение пота, изнуряющее организм и не обеспечивающее необходимую  теплоотдачу. Вместе с потом организм теряет значительное количество минеральных  солей, микроэлементов и водорастворимых  витаминов (С, В,, В2).

 

При неблагоприятных условиях потеря жидкости может достигать 8...10 л за смену и с ней до 40 г  поваренной соли (всего в организме  около 140 г NаС1).

 

Потери более 30г NaС1 крайне опасны для организма человека, так  как приводят к нарушению желудочной секреции, мышечным спазмам, судорогам. Компенсация потерь воды в организме  человека при высоких температурах происходит за счет распада углеводов, жиров и белков.

 

Для восстановления водносолевого баланса работающих в горячих цехах устанавливают пункты подпитки подсоленной (около 0,5 % NаС1) газированной питьевой водой из расчета 4...5 л на человека в смену.

 

На ряде заводов для  этих целей применяют белково-витаминный напиток. В жарких климатических условиях рекомендуется пить охлажденную питьевую воду или чай.

 

Длительное воздействие  высокой температуры особенно в  сочетании с повышенной влажностью может привести к значительному  накоплению теплоты в организме  и развитию перегревания организма  выше допустимого уровня – гипертермии  – состоянию, при котором температура  тела поднимается до 38...39 оС.

 

При гипертермии и как  следствие тепловом ударе наблюдаются  головная боль, головокружение, общая  слабость, искажение цветового восприятия, сухость во рту, тошнота, рвота, обильное потовыделение, пульс и дыхание учащены. При этом наблюдается бледность, синюшность, зрачки расширены, временами возникают судороги, потеря сознания.

 

В горячих цехах промышленных предприятий большинство технологических  процессов протекает при температурах, значительно превышающих температуру  воздуха окружающей среды.

 

Нагретые поверхности  излучают в пространство потоки лучистой энергии, которые могут привести к отрицательным последствиям.

 

Инфракрасные лучи оказывают  на организм человека в основном тепловое действие. При этом наступает нарушение  деятельности сердечно-сосудистой и: нервной систем. Лучи могут вызвать ожог кожи и глаз. Наиболее частым и тяжелым поражением глаз вследствие воздействия инфракрасных лучей является катаракта глаза.

 

Производственные процессы, выполняемые при пониженной температуре, большой подвижности и влажности  воздуха, могут быть причиной охлаждения и даже переохлаждения организма  – гипотермии.

 

В начальный период воздействий  умеренного холода наблюдается уменьшение частоты дыхания, увеличение объема вдоха. При продолжительном действии холода дыхание становится неритмичным, частота и объем вдоха увеличиваются. Появление мышечной дрожи, при которой  внешняя работа не совершается, а  вся энергия превращаете; в теплоту, может в течение некоторого времени  задерживать снижение температуры  внутренних органов.

 

Результатом действия низких температур являются холодовые травмы.

 

 

 

 

 

Гигиенические нормирование параметров микроклимата

Безопасность жизнедеятельности - Лекции

 

Гигиенические нормирование параметров микроклимата

 

Нормативные параметры производственного  микроклимата установлены ГОСТ 12.1.005−88, а также СанПиН 2.2.4.584−96.

 

Этими нормами регламентированы параметры микроклимата в рабочей  зоне производственного помещения:

 

·  температура;

 

·  относительная влажность;

 

·  скорость движения воздуха  в зависимости от способности  организма человека к акклиматизации в разное время года;

 

·  характер одежды;

 

·  интенсивность производимой работы и характер тепловыделений в  рабочем помещении.

 

Для оценки характера одежды и акклиматизации организма в  разное время года введено понятие  периода года.

 

Различают теплый и холодный период года. Теплый период года характеризуется  среднесуточной температурой наружного  воздуха + 10оС и выше, холодный –  ниже + 10°С.

 

При учете интенсивности  труда все виды работ, исходя из общих энергозатрат организма, делятся на три категории: легкие, средней тяжести и тяжелые. Характеристику производственных помещений по категории выполняемых в них работ устанавливают по категории работ, выполняемых половиной и более работающих в соответствующем помещении.