Теплообмен человека с окружающей средой

Человек будет чувствовать себя комфортно, т.е. не будет ощущать ни холода, ни перегрева в том случае, если от него нормально (без форсирования теплоотдачи) будет отводиться столько энергии, сколько вырабатывает его организм, т.е. комфортное теплоощущение человека зависит от баланса между теплогенерацией и теплопотерями в окружающую среду. В этом случае внутренняя температура тела человека поддерживается на уровне 36,6 – 36,8 ^оС.

Для оценки вырабатываемой в организме энергии введен показатель “met”. Активность человека, находящегося в расслабленном состоянии либо в положении сидя, характеризуют 1 met = 58 Вт/м²; в наклонном положении в наличии опоры – 0,8 met; в сидячем положении при выполнении офисной или домашней работы – 1,2 met и т.д.

Выделение теплоты в окружающую среду с учетом теплоизоляционных свойств одежды характеризуют показателем “clo” (clothing – одежда). 1 clo равен 0,155 м²К/Вт и соответствует рабочей одежде, состоящей из легкого нижнего белья, носок, рубашки, брюк, костюма, туфель.

Энергетический баланс человека зависит от многих факторов: возраста и пола человека, здоровья, теплозащитных свойств одежды, тепловой обстановки в помещении, физической деятельности. С ростом физической нагрузки потребление кислорода возрастает и метаболическая тепловая энергия также увеличивается. В таблице 1.1 приводятся показатели met при различных видах деятельности человека.

Таблица 1.1 – Производимая внутри организма человека метаболическая теплота при различной физической деятельности

Данные разных авторов по энергетическому балансу иногда расходятся, но в нашей стране в производственных помещениях в зависимости от тяжести выполняемых работ [5] на основе интенсивности энергозатрат разграничивает следующие категории работ:

- к категории 1а относятся работы с интенсивностью энергозатрат до 139 Вт, производимые сидя и сопровождающиеся незначительным физическим напряжением (ряд профессий на предприятиях точного приборо- и машиностроения, на часовом, швейном производствах, в сфере управления и т.п.);

- к категории 1б относятся работы с интенсивностью энергозатрат 140-174 Вт, производимые сидя, стоя или связанные с ходьбой и сопровождающиеся некоторым физическим напряжением (ряд профессий в полиграфической промышленности, на предприятиях связи, контролеры, мастера в различных видах производства и т.п.);

- к категории Па относятся работы с интенсивностью энергозатрат 175-232 Вт, связанные с постоянной ходьбой, перемещением мелких (до 1 кг) изделий или предметов в положении стоя или сидя и требующие определенного физического напряжения (ряд профессий в механосборочных цехах машиностроительных предприятий, в прядильно-ткацком производстве и т.п.);

- к категории Пб относятся работы с интенсивностью 233-290 Вт, связанные с ходьбой, перемещением и переноской тяжестей до 10 кг и сопровождающиеся умеренным физическим напряжением (ряд профессий в механизированных литейных, прокатных, кузнечных, термических, сварочных цехах машиностроительных и металлургических предприятий и т.п.);

- к категории Ш относятся работы с интенсивностью энергозатрат более 290 Вт, связанные с постоянными передвижениями, перемещением и переноской значительных (свыше 10 кг) тяжестей и требующие больших физических усилий (ряд профессий в кузнечных цехах с ручной ковкой, литейных цехах с

ручной набивкой и заливкой опок машиностроительных и металлургических предприятий и т.п.).

В общественных зданиях учет физической нагрузки человека производится делением помещений на категории в зависимости от вида деятельности человека [6].

Помещения 1 категории – помещения, в которых люди в положении лежа или сидя находятся в состоянии покоя и отдыха.

Помещения 2 категории – помещения, в которых люди заняты умственным трудом, учебой.

Помещения 3а категории – помещения с массовым пребыванием людей, в которых люди находятся преимущественно в положении сидя без уличной одежды.

Помещения 3б категории – помещения с массовым пребыванием людей, в которых люди находятся преимущественно в положении сидя в уличной одежде.

Помещения 3в категории – помещения с массовым пребыванием людей, в которых люди находятся преимущественно в положении стоя без уличной одежды.

Помещения 4 категории – помещения для занятий подвижными видами спорта.

Помещения 5 категории – помещения, в которых люди находятся в полураздетом виде (раздевалки, процедурные кабинеты, кабинеты врачей и т.п.).

Помещения 6 категории – помещения с временным пребыванием людей (вестибюли, гардеробные, коридоры, лестницы, санузлы, курительные, кладовые).

Очень незначительная часть вырабатываемой в организме человека энергии превращается в механическую. По данным датского ученого Оле Фангера максимально возможная доля может составлять около 20%. Малая часть энергии расходуется на обеспечение внутриобменных процессов, значит большую ее часть надо удалять.

Отдача теплоты организмом человека происходит:

– излучением (радиационный теплообмен); по данным разных авторов доля теплоотдачи излучением составляет 42 – 50%;