Гигиеническое значение микроклимата

Теплопродукция организма в состоянии покоя составляет для «стандартного человека» (масса 70 кг, рост 170 см, поверхность тела 1,8 м2) до 293 кДж в час, при легкой физической работе — до 628, средней тяжести — до 1256, тяжелой—1256... 2093 и более. Метаболическое тепло является своеобразным экскретом и должно непрерывно удаляться из организма. Нормальная жизнедеятельность и высокая работоспособность человека сохраняются в том случае, если тепловое равновесие, т. е. соответствие между продукцией тепла и его отдачей в окружающую среду, достигается без напряжения терморегуляции. Отдача же тепла организмом зависит от условий микроклимата, который характеризуется комплексом факторов, влияющих на теплообмен, т. е. температурой, влажностью, скоростью движения воздуха и радиационной температурой (т. е. средне-взвешенной температурой окружающих человека поверхностей или интенсивностью солнечного или другого излучения). Можно говорить о микроклимате города, улицы, больничной палаты, операционной, цеха и т. п. Чтобы понять влияние того или иного микроклимата на теплообмен организма, рассмотрим пути отдачи им тепла.

В нормальных условиях (при комнатной температуре 18°С) человек теряет около 85% тепла через кожу и 15% тепла на нагревание принимаемой пиши, питья, вдыхаемого воздуха и на испарение воды в легких. Из 85% тепла, отдаваемого через кожу, примерно 45% теряются излучением, 30% — проведением и 10% — за счет испарения влаги с поверхности кожи. Эти соотношения значительно меняются в зависимости от условий микроклимата.

Потеря тепла излучением по закону Стефана-Больцмана зависит от разницы между температурой кожи тела человека и радиационной температурой.

Потеря тепла проведением осуществляется путем соприкосновения тела человека с окружающим воздухом — конвекция или с предметами (пол, стена) — кондукция. Основное количество тепла теряется конвекцией. Потеря тепла конвекцией прямо пропорциональна разности между температурой кожи и температурой воздуха — чем больше разность, тем больше теплоотдача. Если же температура воздуха возрастает, то потеря тепла конвекцией падает, а при температуре 35—36° С прекращается. Потеря тепла конвекцией возрастает и с увеличением скорости движения воздуха, но воздух, имеющий большую скорость движения, не успевает нагреваться у тела и поэтому ненамного усиливает отдачу тепла. В то же время, воздействуя на барорецепторы, он оказывает раздражающее действие. Поэтому в горячих цехах, где искусственно создаваемое обдувание используют с целью увеличения теплоотдачи, скорости движения воздуха, превышающие 2—3 м/с, не применяют.

Влажный воздух, увеличивая влажность одежды, ухудшает ее теплозащитные свойства (увеличивая теплопроводность), т. е. при низкой температуре воздуха приводит к увеличению потери тепла проведением. Кроме того, влажный воздух обладает большей теплоусвояемостью. т. е. отбирает большее количество тепла в единицу времени, чем сухой, и поэтому он ускоряет охлаждение. Кстати, пол из керамических плиток имеет большую теплоусвояемость, чем деревянный, и потому он воспринимается нами как более холодный, при одинаковой с деревянным температуре.

Потеря тепла испарением зависит от количества влаги (пота), испаряющейся с поверхности тела. При испарении 1 г влаги организм теряет 2,43 кДж тепла (скрытая теплота испарения). При комнатной температуре с поверхности кожи человека испаряется около 0,5 л влаги в сутки, с которыми отдается около 1200 кДж. С повышением температуры воздуха и стен потеря тепла излучением и конвекцией понижается, человек потеет и резко увеличивается теплопотеря испарением. Если температура внешней среды выше температуры тела, то единственно возможной является потеря тепла за счет испарения. В особо трудных условиях (при тяжелой работе и высокой температуре внешней среды) количество выделяемого пота достигает 5—10 л в день (горячие цехи, пустыни). При испарении его организм может потерять 12142...24284 кДж тепла. Этот вид теплоотдачи очень эффективный, но только в том случае, если имеются условия для испарения пота. При профузном потении, когда пот стекает по телу, не успевая испаряться, охлаждающий эффект невелик.

Возможность потери тепла испарением усиливается при уменьшении влажности и увеличении скорости движения воздуха. Температура воздуха и радиационная температура на потерю тепла испарением не влияют.

Таким образом, движение воздуха усиливает потерю тепла конвекцией и испарением и, следовательно, при высокой температуре внешней среды является благоприятным фактором. Поэтому в жаркую погоду обмахивание, обдувание вентилятором и т. п. улучшают самочувствие, а безветрие, ухудшая теплоотдачу, способствует перегреву. При низкой температуре движение воздуха, увеличивающее теплоотдачу конвекцией, следует рассматривать как неблагоприятный фактор. Оно усиливает опасность отморожения и простуды. Даже при высокой температуре внешней среды, если одежда у человека влажная или кожа его покрыта потом, сильное движение воздуха (сквозняк), резко увеличивая потерю тепла испарением, может привести к простудному заболеванию.

Большая влажность воздуха (свыше 70%) неблагоприятно влияет на теплообмен как при высокой, так и при низкой температурах. Если температура воздуха высокая (больше 30° С), то большая влажность, затрудняя испарение пота, ведет к перегреванию. При низкой температуре высокая влажность воздуха способствует более сильному охлаждению. Это объясняется тем, что во влажном воздухе усиливается потеря тепла конвекцией. Как указывалось ранее, очень сухой воздух также действует неблагоприятно. Поэтому оптимальная влажность воздуха находится в пределах 30—60%.

При комфортном микроклимате физиологические механизмы терморегуляции не напряжены, хорошее теплоощущение, оптимально функциональное состояние центральной нервной системы, высокая физическая и умственная работоспособность, организм человека устойчив к воздействию негативных факторов среды. Дискомфортный микроклимат может быть перегревающим и охлаждающим. При дискомфортном микроклимате имеет место напряжение процессов терморегуляции, плохое тепло - ощущение, ухудшение условно-рефлекторной деятельности и функции анализаторов, понижается работоспособность и качество труда, падает устойчивость организма к действию вредных факторов (инфекционных, химических и др. Дискомфортный микроклимат может быть причиной острых и хронических заболеваний.