Температура, влажность, скорость воздушного потока, инфракрасные излучения в помещении могут существенно влиять и на организм человека. Надежной защитой от негативного влияния микроклиматических условий является кожный покров человека. Он, как защитный экран, также защищает человека от проникновения патогенных микроорганизмов. Масса кожного покрова составляет в среднем около 20% от массы тела. При оптимальных условиях среды, кожный покров выделяет за сутки до 650г влаги и 10г CO2. При критических ситуациях за час организм только через кожный покров может выделить от 1 до 3,5л воды и значительное количество солей.
Центральная нервная система человека для обеспечения жизнедеятельности имеет механизмы, которые до определенного предела снижают влияние вредных и опасных факторов окружающей среды. Одним из таких факторов является температура воздуха.
При изменении температуры окружающей среды, температура тела сохраняется постоянной за счет равновесия между теплопроводностью и теплоотдачей (для здорового человека температура тела составляет 36,5 – 36,70С).
В результате окислительно-восстановительных процессов при усвоении пищи, в организме человека образуется тепло. На работу мышц затрачивается лишь 1/8 всего вырабатываемого тепла, остальная часть выделяется в окружающую среду для поддержания теплового баланса организма. Даже в условиях полного покоя в организме взрослого человека вырабатывается около 7,5*106 Дж/сут тепловой энергии. При физической работе тепловыделение увеличивается до 2,1*107-..2.5*107 Дж/сут.
Человеческий организм отдает или воспринимает тепловую энергию путем конвекции, излучения, теплопроводностью (кондукция) и испарения. В повседневной жизни теплообмен человека чаще происходит в результате конвекции и излучения. Однако, имеет место и кондукция, когда человек непосредственно контактирует поверхностью тела с предметами (оборудование и т.п.). Вышеизложенные способы переноса тепловой энергии обеспечивают теплообмен между телом и окружающей средой. При этом избыточное тепло отдается в окружающую среду:
через органы дыхания – около 5%, излучением – 40%, конвекцией – 30%, испарением – 20%, при нагревании пищи и воды в пищеварительном тракте – до 5%.
Неблагоприятные условия могут вызывать перенапряжение механизма терморегуляции, что ведет к перегреву или переохлаждению организма.
Конвекцию, излучение, теплопродукцию еще называют в общем, явной теплоотдачей. Соотношения составляющих теплоотдачи, их количественные характеристики достаточно хорошо изучены.
Вышеперечисленные виды теплообмена можно описать уравнением теплового баланса организма человека с окружающей средой:
(2.2.3)
где М - метаболическое тепло, Вт;
W - тепловой эквивалент механической работы, Вт;
Qс - теплоотдача путем испарения, Вт;
Qк - конвективная теплоотдача, Вт;
Qр - радиационная теплоотдача, Вт;
Qт – теплоотдача за счет теплопроводности (кондукция), Вт.
В холодный период года, когда tв<tr, конвективная теплоотдача составляет примерно 32 - 35% всей теплоотдачи. К конвекции также относят и тепло, отдаваемое путем теплопроводности, составляющее 2 - 3% от конвективного тепла. Основная часть конвективного тепла отводится с поверхности кожи и частично через одежду. Если температура окружающего воздуха выше температуры поверхности тела, организм человека воспринимает тепло.
Потери теплоты путем излучения определяется излучающей способностью поверхности тела и температурой окружающих ограждений и предметов (стены, окна, мебель). Количество этого тепла составляет порядка 42 - 52% от всего количества отдаваемого тепла.
Отвод теплоты за счет испарения воды зависит от количества принятой пищи и от величины производимой мускульной (физической) работы.
Теплоотдачу испарением можно разделить на две составляющие, образующиеся в результате невидимого испарения (несенсибильная перспирация) и потоотделения (сенсибильная перспирация).
При температуре ниже температуры кожи человека количество испаряемой влаги остается практически постоянным. При более высоких температурах влагоотдача возрастает. Потоотделение начинается при температуре окружающего воздуха 28 – 29 °С, и при температуре выше 34 °С теплоотдача вследствие испарения и потоотделения является единственным способом теплоотдачи организма.
Этот вид теплоотдачи значительно меняется при наличии одежды. Даже лежащая под кожей жировая ткань, представляет собой плохой проводник тепла, уменьшает эту теплоотдачу.
Человеческий организм имеет возможность при помощи механизма терморегулирования поддерживать постоянную температуру тела. Говоря, о постоянстве температуры, подразумевается температура внутренних органов так, как поверхностная температура различных участков тела значительно различается. При нормальных условиях внутренняя температура организма поддерживается на уровне 37±0,5 °С. Механизм регулирования температуры человеческого организма разделяют на процессы химической регуляции, связанные с теплопродукцией, и процессы физической регуляции, связанные с теплоотдачей. Оба механизма управляются нервной системой.
Терморегуляция – это способность организма регулировать теплообмен с окружающей средой, поддерживая температуру тела на постоянном уровне(36,6 +-0,50С). Поддержание теплообмена происходит путем увеличения или уменьшения передачи тепла в окружающую среду (физическая терморегуляция) или изменения количества вырабатываемого в организме тепла (химическая терморегуляция).
При комфортных условиях количество вырабатываемого тепла в единицу времени равняется количеству тепла, отдаваемого в окружающую среду, т.е. наступает равновесие – тепловой баланс организма.
(2.2.3)