Pagrindinis žmogaus kūno šilumos nuostolis atsiranda per. Kūno šilumos generavimas ir išleidimas

Šilumos susidarymą, arba šilumos gamybą, lemia medžiagų apykaitos intensyvumas. Šilumos susidarymo reguliavimas didinant arba mažinant medžiagų apykaitą vadinamas chemine termoreguliacija.

Kūno gaminama šiluma nuolat perduodama jį supančiai išorinei aplinkai. Jei nebūtų šilumos perdavimo, kūnas mirtų nuo perkaitimo. Šilumos perdavimas gali padidėti ir mažėti. Šilumos perdavimo reguliavimas, keičiant jį atliekančias fiziologines funkcijas, vadinamas fizine termoreguliacija.

Kūne susidarančios šilumos kiekis priklauso nuo medžiagų apykaitos organuose lygio, kurį lemia nervų sistemos trofinė funkcija. Didžiausias šilumos kiekis susidaro organuose, kuriuose vyksta intensyvi medžiagų apykaita – griaučių raumenyse ir liaukose, daugiausia kepenyse ir inkstuose. Mažiausias šilumos kiekis išsiskiria kauluose, kremzlėse ir jungiamajame audinyje.

Kylant aplinkos temperatūrai šilumos gamyba mažėja, o mažėjant – didėja. Vadinasi, tarp išorinės aplinkos temperatūros ir šilumos susidarymo yra atvirkščiai proporcingas ryšys. Vasarą šilumos gamyba mažėja, o žiemą padidėja.

Ryšys tarp šilumos susidarymo ir šilumos nuostolių priklauso nuo aplinkos temperatūros. Esant 15-25°C temperatūrai, šilumos išsiskyrimas ramybės būsenoje drabužiuose yra tokio paties lygio ir yra subalansuotas šilumos perdavimo būdu (abejingumo zona). Kai terpės temperatūra žemesnė nei 15°C, tomis pačiomis sąlygomis šilumos gamyba didėja esant 0°C ir palaipsniui mažėja iki 15°C (apatinė padidinto mainų zona). Jei terpės temperatūra 25-35°C, medžiagų apykaita kiek sumažėja (sumažėjusios apykaitos zona) ir išsaugoma termoreguliacija. Padidėjus aplinkos temperatūrai virš 35 ° C, pažeidžiama termoreguliacija, padidėja medžiagų apykaita ir kūno temperatūra (viršutinė padidėjusios metabolizmo zona, perkaitimo zona). Vadinasi, išorinės aplinkos temperatūros padidėjimas arba kūno atšilimas sumažina šilumos gamybą tik iki tam tikro lygio esant tam tikrai išorinės aplinkos temperatūrai. Ši temperatūra vadinama kritine, nes tolesnis jos padidėjimas lemia ne mažėjimą, o šilumos susidarymo padidėjimą ir kūno temperatūros padidėjimą. Lygiai taip pat aušinimo metu yra kritinė išorinės aplinkos temperatūra, žemiau kurios šilumos gamyba pradeda mažėti.

Kai raumenys ilsisi, šilumos gamybos padidėjimas kūno aušinimo metu yra nereikšmingas.

Ypač reikšmingas šilumos susidarymo padidėjimas esant žemai aplinkos temperatūrai pastebimas drebėjimo ir raumenų darbo metu. Nereguliarūs, smulkūs raumenų susitraukimai – drebulys ir sustiprėję judesiai, kuriuos žmogus daro šaltyje, kad sušiltų ir atsikratytų šaltkrėtis ar drebulys, sustiprėtų trofinės funkcijos, žymiai padidėtų medžiagų apykaita ir šilumos gamyba. Šilumos gamyba šiek tiek padidėja, o esant žąsies odai - plaukų folikulų raumenų susitraukimas.

Reikėtų atsižvelgti į tai, kad vaikščiojimas padidina šilumos gamybą beveik 2 kartus, o greitas bėgimas - 4-5 kartus, kūno temperatūra gali pakilti keliomis dešimtosiomis laipsnių, o temperatūros padidėjimas darbo metu pagreitina oksidacinius procesus ir taip prisideda prie baltymų skilimo produktų oksidacijai. Tačiau ilgai intensyviai dirbant aukštesnėje nei 25 °C aplinkos temperatūroje kūno temperatūra gali pakilti 1–1,5 °C, o tai jau sukelia pokyčius ir gyvenimo sutrikimus. Kai atliekant raumenų darbą aukštoje aplinkos temperatūroje kūno temperatūra pakyla daugiau nei iki 39 °C, gali ištikti šilumos smūgis. Raumenys sukuria 65-75% šilumos, o intensyvaus darbo metu net 90%.

Likusi šilumos dalis susidaro liaukų organuose, daugiausia kepenyse.

Ramybės būsenoje esantis kūnas nuolat praranda šilumą: 1) dėl šilumos spinduliavimo arba šilumos perdavimo iš odos į aplinkinį orą; 2) šilumos laidumas, arba tiesioginis šilumos perdavimas tiems daiktams, kurie liečiasi su oda; 3) išgaravimas nuo odos ir plaučių paviršiaus.

Ramybės būsenoje 70-80 % šilumos į aplinką atiduoda oda per šilumos spinduliavimą ir šilumos laidumą, o apie 20 % – išgaruojant vandeniui odoje (prakaituojant) ir plaučiuose. Šilumos perdavimas kaitinant iškvepiamąjį orą, šlapimą ir išmatas yra nereikšmingas, jis sudaro 1,5-3% viso šilumos perdavimo.

Dirbant raumenimis, šilumos perdavimas garuojant smarkiai padidėja (žmonėms, daugiausia prakaituojant), pasiekdamas iki 90% visos paros šilumos.

Šilumos perdavimas šilumos spinduliuote ir šilumos laidumas priklauso nuo temperatūrų skirtumo tarp odos ir aplinkos. Kuo aukštesnė odos temperatūra, tuo didesnis šilumos perdavimas šiais būdais. Odos temperatūra priklauso nuo kraujo pritekėjimo į ją. Padidėjus aplinkos temperatūrai, odos arteriolės ir kapiliarai. Tačiau kadangi odos temperatūros skirtumas mažėja, absoliuti šilumos perdavimo vertė esant aukštai aplinkos temperatūrai yra mažesnė nei esant žemai.

Kai odos temperatūra lyginama su aplinkos temperatūra, šilumos perdavimas sustoja. Toliau kylant aplinkos temperatūrai, oda ne tik nepraranda šilumos, bet ir pati įkaista. Šiuo atveju šilumos perdavimo šilumos spinduliavimu ir šilumos laidumu nėra ir išsaugomas tik šilumos perdavimas garuojant.

Priešingai, šaltyje susiaurėja odos arteriolės ir kapiliarai, oda tampa blyški, sumažėja per šunį pratekančio kraujo kiekis, sumažėja odos temperatūra, išsilygina odos ir aplinkos temperatūrų skirtumas, ir šilumos perdavimas mažėja.

Žmogus sumažina šilumos perdavimą dirbtiniais užvalkalais (linais, drabužiais ir kt.). Kuo daugiau oro šiuose dangteliuose, tuo lengviau sulaiko šilumą.

Šilumos perdavimo reguliavimas vandens garinimu atlieka svarbų vaidmenį, ypač dirbant raumenims ir labai padidėjus aplinkos temperatūrai. Nuo odos paviršiaus ar gleivinių išgaravus 1 dm 3 vandens, organizmas netenka 2428,4 kJ.

Vandens netekimas iš odos atsiranda dėl vandens prasiskverbimo iš gilių audinių į odos paviršių ir daugiausia dėl prakaito liaukų veikimo. Esant vidutinei aplinkos temperatūrai, suaugęs žmogus kasdien praranda 1674,8-2093,5 kJ išgaruodamas iš odos.

Ryšium su staigiu prakaitavimo padidėjimu, kylant aplinkos temperatūrai ir dirbant su raumenimis, šilumos perdavimas taip pat labai padidėja, nors ne visas prakaitas išgaruoja.

Didelius prakaito nuostolius lydi didelis mineralinių druskų kiekis, nes vien valgomosios druskos prakaite yra 0,3–0,6%. Netekus 5-10dm 3 prakaito, netenkama 25-30 gramų druskos. Todėl, jei troškulys, kylantis dėl gausaus prakaitavimo, yra patenkinamas vandeniu, tada dėl didelio druskų kiekio netekimo atsiranda sunkūs sutrikimai (traukuliai ir kt.). Jau netekus 2 dm 3 prakaito, gaunamas druskų trūkumas organizme. Šiuos nuostolius papildo geriamas vanduo, kuriame yra 0,5-0,6 % valgomosios druskos, kurį rekomenduojama gerti gausiai ilgai prakaituojant.

Nuo plaučių paviršiaus nuolat išgaruoja vanduo. Iškvepiamas oras yra 95-98% prisotintas vandens garų, todėl kuo sausesnis įkvepiamas oras, tuo daugiau šilumos išsiskiria išgaruojant iš plaučių. Įprastomis sąlygomis plaučiai kasdien išgarina 300-400 cm 3 vandens, o tai atitinka 732,7-962,9 kJ. Aukštoje temperatūroje kvėpavimas paspartėja, o šaltyje retėja. Vandens išgarinimas nuo odos paviršiaus ir plaučių tampa vieninteliu šilumos perdavimo būdu, kai oro temperatūra pasiekia kūno temperatūrą. Tokiomis sąlygomis ramybės būsenoje per valandą išgaruoja daugiau nei 100 cm 3 prakaito, todėl per valandą išsiskiria apie 251,2 kJ.

Vandens išgaravimas iš odos ir plaučių paviršiaus priklauso nuo santykinės oro drėgmės. Jis sustoja vandens garų prisotintame ore. Todėl buvimą drėgname karštame ore, pavyzdžiui, vonioje, sunku ištverti. Drėgname ore žmogus blogai jaučiasi net esant santykinai žemai aplinkos temperatūrai – 30 °C. Odiniai ir guminiai drabužiai yra blogai toleruojami, nes yra nepralaidūs ir neleidžia prakaitui išgaruoti, todėl po tokiais drabužiais kaupiasi prakaitas. Esant aukštai oro temperatūrai ir raumeningam darbui su odiniais ir guminiais drabužiais, pakyla žmogaus kūno temperatūra.

Žmogaus perkaitimas vandens garų prisotintoje vietoje yra ypač pavojingas, nes dėl to neįmanoma atsikratyti šilumos pertekliaus pačiu veiksmingiausiu būdu – garavimu.

Priešingai, sausame ore žmogus gana lengvai toleruoja žymiai aukštesnę temperatūrą nei drėgname.

Oro judėjimas turi didelę reikšmę didinant šilumos perdavimą šilumos spinduliavimu, šilumos laidumu ir garavimu. Padidinus oro judėjimo greitį, padidėja šilumos perdavimas. Esant grimzlei ir pučiant vėjui, šilumos nuostoliai labai padidėja. Bet jei aplinkinis oras yra aukštos temperatūros ir yra prisotintas vandens garų, tada oro judėjimas neatvės. Vadinasi, fizinę termoreguliaciją užtikrina: 1) širdies ir kraujagyslių sistema, kuri lemia kraujo pritekėjimą ir nutekėjimą odos kraujagyslėse, taigi ir šilumos kiekį, kurį oda atiduoda į aplinką; 2) kvėpavimo sistema, t.y. plaučių ventiliacijos pokyčiai; 3) pakitusi prakaito liaukų funkcija.

Šilumos perdavimą reguliuoja nervų sistema ir hormonai. Sąlyginiai refleksai į aplinką, kurioje kūnas buvo pakartotinai šildomas arba vėsinamas, yra labai svarbūs.

Širdies ir kraujagyslių sistemos, kvėpavimo ir prakaito liaukų funkcijų pokyčius refleksiškai reguliuoja išorinių jutimo organų dirginimas, o ypač odos receptorių dirginimas kintant aplinkos temperatūrai, taip pat vidaus organų nervinių galūnėlių dirginimas su temperatūros svyravimais kūno viduje. kūnas. Fiziologinius fizinės termoreguliacijos mechanizmus vykdo smegenų pusrutuliai, tarpvietės, pailgosios smegenys ir nugaros smegenys.

Šilumos perdavimas pakinta, kai patenka hormonai, kurie keičia organų, dalyvaujančių fizinėje termoreguliacijoje, funkcijas.

Keičiantis žmogų supančios aplinkos parametrams, šiuo atveju mikroklimatui, keičiasi ir jo šiluminė savijauta. Jei kokios nors sąlygos pažeidžia kūno šiluminę pusiausvyrą, iškart atsiranda reakcijos, kurios jį atkuria.

Žmogaus kūno termoreguliacija – tai šilumos išsiskyrimo reguliavimo procesas, padedantis palaikyti pastovią, artimą 36,5 laipsnių. Sąlygos, kurios trikdo normalų žmogų, vadinamos nepatogiomis. Sąlygos, kuriomis tai normalu, nėra įtemptos šilumos mainų situacijos, vadinamos patogiomis. Jie taip pat yra optimalūs. Kūno generuojamą šilumą visiškai pašalinanti zona, kurioje nėra termoreguliacijos sistemos įtampos, yra komforto zona.

Yra trys kūno termoreguliacijos būdai:

1. biocheminiu būdu.
2. Kraujo apytakos intensyvumo pokytis.
3. Prakaitavimo intensyvumas.

Pirmuoju metodu, biocheminiu, kinta organizme vykstančių procesų intensyvumas. Pavyzdžiui, nukritus aplinkos temperatūrai, atsiranda raumenų drebulys, dėl to padidėja šilumos išsiskyrimas. Tokia žmogaus kūno termoreguliacija vadinama chemine.

Antruoju metodu organizmas savarankiškai reguliuoja kraujo tekėjimą, kuris šiuo atveju laikomas šilumos nešikliu. Jis perneša šilumą iš vidaus organų į kūno paviršių. Tokiu atveju įvyksta būtinas kraujagyslių susiaurėjimas arba išsiplėtimas. Esant aukštai temperatūrai aplink - kraujagyslės plečiasi, padidėja kraujotaka iš vidaus organų, žemoje temperatūroje vyksta atvirkštinis procesas. sumažėja kraujotaka, išeina mažiau šilumos.

Sumažėjus oro temperatūrai, mažėja šilumos perdavimas, prakaitavimas, odos paviršiaus drėgmė, todėl, sumažėjus garavimui, mažėja kūno šilumos perdavimas. Didelis drėgmės praradimas gali būti pavojingas žmonėms.

Antruoju ir trečiuoju atveju vyksta fizinė žmogaus kūno termoreguliacija.

Mikroklimatas daro didelę įtaką žmogaus būklei, jo veiklai. Gyvenimo ir darbo sąlygų komfortui įtakos turi optimalios dujų oro sąlygos. Mikroklimato parametrai užtikrina šilumos mainus tarp kūno ir aplinkos. Tai žmogaus termoreguliacija.

Natūraliomis sąlygomis šie parametrai labai svyruoja. Kai jie keičiasi, tampa nebe taip, kaip anksčiau, ir žmogaus savijauta. Pavyzdžiui, aplinkos oro tolerancija priklauso ne tik nuo temperatūros, bet ir nuo drėgmės, oro greičio. Įrodyta, kad esant aukštesnei nei 25 laipsnių aplinkos temperatūrai, našumas sumažėja. O kuo daugiau, tuo greičiau organizmas perkaista, nes mažiau išgaruoja prakaitas. Jo išsiskyrimas išsekina organizmą. Tuo pačiu metu jis netenka daug vitaminų, mikroelementų, mineralų.

Ilgai veikiant aukštai temperatūrai kartu su didele drėgme, kūno temperatūra gali pakilti iki 39 laipsnių. Ši būklė vadinama hipertermija. Tai gali būti pavojinga gyvybei.

Žemesnė oro temperatūra taip pat pavojinga. Jie ne mažiau pavojingi nei aukšti. Yra vėsinimas ir hipotermija, vadinama hipotermija. Ir dėl to – peršalimo traumos.

Žmogaus kūno termoreguliacija vyksta visais būdais vienu metu. Tačiau periodiškai kai kurie iš jų dalyvauja mažiau, o kiti daug daugiau.

13. ŽMOGAUS ŠILUMOS PERDAVIMAS

Šilumos perdavimas yra šilumos mainai tarp žmogaus kūno paviršiaus ir aplinkos. Sudėtingame organizmo šilumos balanso palaikymo procese didelę reikšmę turi šilumos perdavimo reguliavimas. Kalbant apie šilumos perdavimo fiziologiją, šilumos perdavimas laikomas gyvybinės veiklos procesuose išsiskiriančios šilumos perdavimu iš organizmo į aplinką Šilumos perdavimas daugiausia vykdomas spinduliavimo, konvekcijos, laidumo, garavimo būdu. šiluminis komfortas ir vėsinimas, didžiausią dalį užima šilumos nuostoliai spinduliavimo ir konvekcijos būdu (73 -88% visų šilumos nuostolių) (1,5, 1,6) Sąlygomis, sukeliančiomis kūno perkaitimą, vyrauja šilumos perdavimas garuojant.

Radiacinis šilumos perdavimas. Bet kokiomis žmogaus veiklos sąlygomis tarp jo ir aplinkinių kūnų šilumos mainai vyksta infraraudonosios spinduliuotės būdu (radiacinis šilumos mainai). Žmogus savo gyvenime dažnai susiduria su įvairių spektrinių charakteristikų infraraudonųjų spindulių šildomuoju poveikiu: nuo saulės, šildomo žemės paviršiaus, pastatų, šildymo prietaisų ir kt. Gamybinėje veikloje žmogus susiduria su spinduliniu šildymu. Pavyzdžiui, karštose metalurgijos, stiklo, maisto pramonės ir kt.

Spinduliuotės būdu žmogus išskiria šilumą tais atvejais, kai žmogų supančių tvorų temperatūra yra žemesnė už kūno paviršiaus temperatūrą. Žmogaus aplinkoje dažnai pasitaiko paviršių, kurių temperatūra daug žemesnė už kūno temperatūrą (šaltos sienos, įstiklinti paviršiai). Tokiu atveju šilumos nuostoliai dėl spinduliuotės gali sukelti vietinį arba bendrą žmogaus aušinimą. Radiacinis aušinimas yra veikiamas statybininkų, transporto, šaldytuvų aptarnavimo ir kt.

Šilumos perdavimas spinduliuote patogiomis meteorologinėmis sąlygomis sudaro 43,8-59,1% visų šilumos nuostolių. Jei patalpoje yra tvoros, kurių temperatūra žemesnė už oro temperatūrą, žmogaus šilumos nuostolių dėl radiacijos dalis didėja ir gali siekti 71%. Šis vėsinimo ir šildymo būdas turi gilesnį poveikį organizmui nei konvekcija (1,5J. Šilumos perdavimas spinduliuote * yra proporcingas žmogaus kūno paviršių ir aplinkinių objektų absoliučių temperatūrų ketvirtųjų laipsnių skirtumui. Su a. mažas temperatūrų skirtumas, kuris praktiškai stebimas realiomis žmogaus gyvenimo sąlygomis, šilumos nuostolių spinduliavimo (Srad, W) nustatymo lygtis gali būti parašyta taip:

kur rad yra spinduliavimo koeficientas, W/(m2°C); Spad - žmogaus kūno paviršiaus plotas, dalyvaujantis radiaciniame šilumos mainuose, m2; t1 – žmogaus kūno (drabužių) paviršiaus temperatūra, °С; t2 - aplinkinių objektų paviršiaus temperatūra, °С.

Spinduliavimo koeficientas a rad, esant žinomoms t1 ir t2 reikšmėms, gali būti nustatytas iš lentelės. 1.3.

Žmogaus kūno paviršius, dalyvaujantis spinduliuojant šilumą, yra mažesnis už visą kūno paviršių, nes kai kurios kūno dalys yra tarpusavyje apšvitintos ir nedalyvauja mainuose. Kūno paviršius, dalyvaujantis šilumos mainuose, gali sudaryti 71–95% viso žmogaus kūno paviršiaus. Žmonėms, stovintiems ar sėdintiems, spinduliavimo efektyvumo koeficientas iš kūno paviršiaus yra 0,71; žmogaus judėjimo procese jis gali padidėti iki 0,95.

Aprengto žmogaus kūno paviršiaus spinduliuotės šilumos nuostoliai Qrad, W taip pat gali būti nustatyti pagal lygtį

konvekcinis šilumos perdavimas.Šiluma konvekcijos būdu perduodama nuo žmogaus kūno paviršiaus (ar drabužių) į aplink jį (ją) judantį orą. Atskirkite laisvąjį konvekcinį šilumos perdavimą (dėl kūno paviršiaus ir oro temperatūrų skirtumo) ir priverstinį (veikiant oro judėjimui). Kalbant apie bendrus šilumos nuostolius šiluminio komforto sąlygomis, šilumos perdavimas konvekcija yra 20-30%. Šilumos nuostoliai dėl konvekcijos vėjo sąlygomis žymiai padidėja.

Naudojant bendrą šilumos perdavimo koeficiento vertę (a rad.conv), radiacinių-konvekcinių šilumos nuostolių (Rrad.conv) reikšmes galima nustatyti pagal lygtį

Orad.conv \u003d Orad.conv (tod-tv).

Laidus šilumos perdavimas.Šilumos perdavimas nuo žmogaus kūno paviršiaus į kietus objektus, besiliečiančius su juo, atliekamas laidumo (laidumo) būdu. Šilumos nuostolius laidumo būdu pagal Furjė dėsnį galima nustatyti pagal lygtį

Kaip matyti iš lygties, šilumos perdavimas laidumo būdu yra didesnis, kuo žemesnė objekto, su kuriuo žmogus liečiasi, temperatūra, tuo didesnis kontaktinis paviršius ir mažesnis drabužių medžiagų pakuotės storis.

Normaliomis sąlygomis savitasis laidumo šilumos nuostolių svoris yra mažas, nes nejudančio oro šilumos laidumo koeficientas yra nereikšmingas. Tokiu atveju žmogus praranda šilumą laidumu tik nuo pėdų paviršiaus, kurio plotas sudaro 3% kūno paviršiaus ploto. Tačiau kartais (žemės ūkio mašinų, bokštinių kranų, ekskavatorių ir kt. kabinose) sąlyčio su šaltomis sienomis plotas gali būti gana didelis. Be to, be kontaktinio paviršiaus dydžio, svarbi ir kūno dalis, kurią veikia vėsinimas (pėdos, apatinė nugaros dalis, pečiai ir kt.).

Šilumos perdavimas garuojant. Svarbus šilumos perdavimo būdas, ypač esant aukštai oro temperatūrai ir žmogui dirbant fizinį darbą, yra difuzinės drėgmės ir prakaito išgarinimas. Šiluminio komforto ir vėsinimo sąlygomis žmogus, esantis santykinio fizinio poilsio būsenoje, difuzijos būdu (nepastebimai prakaituojant) praranda drėgmę nuo odos paviršiaus ir viršutinių kvėpavimo takų. Dėl to žmogus aplinkai atiduoda 23-27% visos šilumos, o 1/3 nuostolių sudaro garavimo šiluma iš viršutinių kvėpavimo takų ir 2/3 iš odos paviršiaus. Drėgmės praradimą difuzijos būdu įtakoja vandens garų slėgis žmogų supančiame ore. Kadangi antžeminėmis sąlygomis vandens garų slėgio pokytis yra nedidelis, drėgmės nuostoliai dėl difuzinės drėgmės išgaravimo laikomi santykinai pastoviais (30-60 g/h). Jie šiek tiek svyruoja tik priklausomai nuo odos aprūpinimo krauju.

Šilumos nuostolius išgarinant difuzinei drėgmei nuo odos paviršiaus Qsp.d, W galima nustatyti pagal lygtį

Šilumos išsiskyrimas kvėpavimo metu.Šilumos nuostoliai dėl įkvepiamo oro šildymo yra nedidelė dalis, palyginti su kitų rūšių šilumos nuostoliais, tačiau didėjant energijos sąnaudoms ir mažėjant oro temperatūrai, tokio tipo šilumos nuostoliai didėja.

Šilumos nuostolius dėl įkvepiamo oro šildymo Qd.n, W galima nustatyti pagal lygtį

Qbreath.n = 0,00 12Qe.t (34 televizoriai),

kur 34 – iškvepiamo oro temperatūra, °C (patogių sąlygų).

Apibendrinant reikia pažymėti, kad aukščiau pateiktos šilumos balanso dedamųjų skaičiavimo lygtys leidžia tik apytiksliai įvertinti šilumos mainus tarp žmogaus ir aplinkos. Taip pat yra nemažai įvairių autorių pasiūlytų lygčių (empirinių ir analitinių), leidžiančių nustatyti radiacinių-konvekcinių šilumos nuostolių dydį (fred conv), reikalingą apskaičiuojant drabužių šiluminę varžą.

Šiuo atžvilgiu, be skaičiavimo, tyrime naudojami eksperimentiniai kūno šilumos perdavimo įvertinimo metodai, apimantys bendrą žmogaus drėgmės praradimą ir drėgmės praradimą išgaruojant sveriant nenusirengusį apsirengusį asmenį, taip pat radiacijos nustatymą. - konvekciniai šilumos nuostoliai, naudojant šilumos matavimo jutiklius, esančius ant kūno paviršiaus.

Be tiesioginių žmogaus šilumos perdavimo vertinimo metodų, naudojami netiesioginiai metodai, atspindintys skirtumo tarp šilumos perdavimo ir šilumos gamybos per laiko vienetą tam tikromis gyvenimo sąlygomis poveikį organizmui. Šis santykis lemia žmogaus šiluminę būseną, kurios išsaugojimas optimaliu arba priimtinu lygiu yra viena pagrindinių drabužių funkcijų. Šiuo atžvilgiu asmens šiluminės būklės rodikliai ir kriterijai yra fiziologinis pagrindas tiek drabužių dizainui, tiek jo vertinimui.

BIBLIOGRAFIJA

1 1. Ivanovas K. P. Pagrindiniai temperatūros pzmeo-stazės reguliavimo principai / Knygoje. Termoreguliacijos fiziologija. L., 1984. S. 113-137.

1.2 Ivanovas K. P. Temperatūros homeostazės reguliavimas gyvūnams ir žmonėms. Ašchabadas, 1982 m.

1 3 Berkovich EM Energijos apykaita sveikatai ir ligoms. M., 1964 m.

1.4. Fanger R.O. Terminis komfortas. Kopenhaga, 1970 m.

K5. Malysheva A. E. Žmogaus spinduliuotės šilumos mainų su aplinka higienos klausimai. M., 1963 m.

1 6. Kolesnikovas P. A. Drabužių šilumos izoliacinės savybės. M., 1965 m

1 7. Witte N. K. Žmogaus šilumos mainai ir jų higieninė reikšmė. Kijevas, 1956 m

Žmogus nuolat yra šilumos mainų su aplinka būsenoje.

Geriausia šiluminė žmogaus savijauta bus tada, kai žmogaus organizmo šilumos išsiskyrimas (QТB) bus visiškai atiduotas aplinkai (QTO), t.y. yra šilumos balansas

Kūno šilumos išsiskyrimo perteklius virš šilumos perdavimo aplinkai (QTB > QTO) lemia vidaus organų temperatūros padidėjimą, kūno įkaitimą ir jo temperatūros padidėjimą – žmogui pasidaro karšta. Priešingai, šilumos perdavimo perteklius, palyginti su šilumos išsiskyrimu (Q.TV< QТО) приводит к охлаждению организма и к снижению его температуры - человеку становится холодно.

Vidutinė žmogaus kūno temperatūra yra 36,6 0 C. Net ir nedideli nukrypimai nuo šios temperatūros viena ar kita kryptimi lemia žmogaus savijautos pablogėjimą.

Kūno šilumos išsiskyrimą (QTB) pirmiausia lemia žmogaus atliekamo darbo sunkumas ir intensyvumas, daugiausia raumenų apkrovos dydis.

Šilumos perdavimas iš žmogaus kūno į aplinką vyksta dėl:

Šilumos laidumas (QT) per drabužius. Šiluma gali būti perduodama tik iš aukštesnės temperatūros kūno į žemesnės temperatūros kūną. Šilumos perdavimo intensyvumas priklauso nuo kūnų temperatūrų skirtumo (mūsų atveju tai yra žmogaus kūno temperatūra ir žmogų supančių daiktų bei oro temperatūra) ir drabužių šilumą izoliuojančių savybių.

Norėdami tai iliustruoti, galite atlikti paprastą eksperimentą.

Įmerkite termometrą į stiklinę karšto vandens, o pačią stiklinę įdėkite į indą iš pradžių su šiltu, o paskui su šaltu vandeniu. Stebėkite termometro rodmenų mažėjimo greitį pirmuoju ir antruoju atveju.

Temperatūros sumažėjimas stiklinėje, kai jis yra šaltame vandenyje, įvyks greičiau nei šilumos perdavimo intensyvumas iš karšto vandens stiklinėje į šiltą vandenį inde. Šis eksperimentas iliustruoja šilumos perdavimo priklausomybę nuo temperatūrų skirtumo.

Galima reguliuoti žmogaus šilumos mainus su aplinka dėl aplinkos temperatūros ir skirtingų šilumą izoliuojančių savybių drabužių pasirinkimo.

Konvekcinis šilumos perdavimas (QK). Kas tai yra? Oras šalia šilto objekto įkaista. Įkaitęs oras yra mažesnio tankio ir, būdamas lengvesnis, kyla aukštyn, o jo vietą užima šaltesnis aplinkos oras.

Oro dalių pasikeitimo reiškinys dėl šilto ir šalto oro tankių skirtumo vadinamas natūralia konvekcija.

Jei šiltas objektas pučiamas šaltu oru, tai paspartėja šiltesnių objekto oro sluoksnių pakeitimo šaltesniais procesas. Tokiu atveju šildomame objekte bus šaltesnis oras, didesnis temperatūrų skirtumas tarp šildomo objekto ir aplinkinio oro ir, kaip jau išsiaiškinome anksčiau, šilumos perdavimo iš objekto į aplinkinį orą intensyvumas bus didesnis. padidinti. Šis reiškinys vadinamas priverstine konvekcija.

Pvz.: iliustruojant priverstinės konvekcijos reiškinį yra tai, kad esant tokiai pačiai oro temperatūrai esant vėjuotam orui, žmogus klimato sąlygas suvokia kaip šaltesnes, nes. šilumos perdavimas iš jo kūno yra intensyvesnis.

Taigi šilumos mainai tarp žmogaus ir aplinkos gali būti reguliuojami keičiant oro judėjimo greitį.

• - spinduliuotė (QIR) į aplinkinius paviršius. Šiluminė energija, karšto kūno paviršiuje virsdama spinduliuojančia (elektromagnetine banga) – infraraudonaisiais spinduliais, perkeliama į kitą – šaltą – paviršių, kur vėl virsta šiluma. Kuo didesnis spinduliavimo srautas, tuo didesnis temperatūrų skirtumas tarp žmogaus ir aplinkinių objektų. Be to, spinduliavimo srautas gali kilti iš žmogaus, jei aplinkinių objektų temperatūra yra žemesnė už žmogaus temperatūrą ir atvirkščiai, jei aplinkiniai objektai yra labiau įkaista.
• - drėgmės išgarinimas (QISP) nuo odos paviršiaus. Jei žmogus prakaituoja, ant jo odos atsiranda vandens lašeliai, kurie išgaruoja, o vanduo iš skystos būsenos virsta garais. Šį procesą lydi energijos suvartojimas (QICP) išgaravimui ir dėl to kūno vėsinimui.

Kas lemia garavimo intensyvumą, taigi ir šilumos perdavimo iš organizmo į aplinką kiekį?

Pirma, dėl aplinkos temperatūros - kuo aukštesnė temperatūra, tuo didesnis garavimo greitis; antra, nuo oro drėgmės – kuo didesnė drėgmė, tuo mažesnis garavimo intensyvumas. Kiekviena oro temperatūra apibūdinama didžiausiu vandens kiekiu, kuris gali būti garų būsenos oro tūrio vienete.

Paprastas eksperimentas padės iliustruoti šį reiškinį. Į nedidelį buteliuką supilkite vandenį, įmerkite termometrą, apvyniokite buteliuką drėgnu skudurėliu ir pastatykite saulėje. Sekite termometro rodmenis. Vandens temperatūra butelyje pradės kristi.

Jei butelis nėra suvyniotas į drėgną skudurėlį, temperatūra pakils. Tai rodo, kad šiluminė energija išleidžiama vandeniui išgarinti iš skuduro.

Šią paprastą techniką galima naudoti, jei karštu oru norite gerti atšaldytą vandenį. Išgaruojantis vėsinimas paaiškina ir tai, kad karštu saulėtu oru nepatartina laistyti ypač jautrių temperatūrai augalų. Dėl intensyvaus garavimo vegetatyvinės augalų dalys gali atvėsti iki nepriimtinos temperatūros.

Paprastai oro drėgmė matuojama kaip santykinė drėgmė (?), išreiškiama procentais. Kaip santykinė oro drėgmė? = 70% reiškia, kad 70% didžiausio galimo kiekio yra vandens garų būsenoje ore. 100% santykinė oro drėgmė reiškia, kad oras yra prisotintas vandens garų ir tokioje aplinkoje išgaruoti negali.

Garavimo greitis didėja didėjant oro greičiui. Taip yra dėl tų pačių priežasčių, kaip ir šilumos perdavimo padidėjimas priverstinės konvekcijos metu. Šalia žmogaus kūno esantys ir vandens garų prisotinti oro sluoksniai pašalinami dėl oro judėjimo ir pakeičiami sausesnėmis oro dalimis, o garavimo intensyvumas didėja.

Iškvepiamo oro šildymas (QB). Kvėpavimo metu aplinkos oras, patekęs į žmogaus plaučius, įkaista ir tuo pačiu prisisotina vandens garų. Taigi šiluma iš žmogaus kūno pašalinama su iškvepiamu oru (QB).

Taigi šilumos mainai tarp žmogaus ir aplinkos vyksta dėl šilumos laidumo (QT), konvekcinio šilumos perdavimo (Qc), radiacijos (Qiz), garavimo (QICP), iškvepiamo oro šildymo (QB), t.y.:

Qtotal \u003d QT + QK + QIZ + QISP + QB - šilumos balanso lygtis

Aukščiau išvardintų šilumos perdavimo takų indėlis nėra pastovus ir priklauso nuo gamybinės patalpos mikroklimato parametrų, taip pat nuo žmogų supančių paviršių temperatūros. Jei t šių paviršių yra žemesni nei t žmogaus kūno, tai šilumos perdavimas spinduliuote iš žmogaus kūno pereina į šaltus paviršius. Priešingu atveju šilumos perdavimas vyksta priešinga kryptimi: nuo šildomų paviršių žmogui. Šilumos perdavimas konvekcijos būdu priklauso nuo oro temperatūros patalpoje ir jo greičio darbo vietoje, o šilumos perdavimas garuojant – nuo ​​santykinės drėgmės ir oro greičio.

Nustatyta, kad medžiagų apykaita žmogaus organizme yra optimali ir atitinkamai jos našumas yra didelis, jei šilumos perdavimo proceso komponentai yra maždaug šiose ribose:

QK + QT? trisdešimt procentų; QIZ? 45 %; QIS?20%; QB?5%.

Toks šilumos perdavimo komponentų balansas apibūdina įtampos nebuvimą žmogaus termoreguliacijos sistemoje.

Šilumos srautų kryptis QT, QK, Qiz gali būti iš žmogaus į orą ir žmogų supančius objektus ir atvirkščiai, priklausomai nuo to, kas yra aukštesnė - žmogaus kūno ar aplinkos oro ir jį supančių kūnų temperatūra (pav. 1.).

Ryžiai. vienas. Šilumos srautų krypties schema: QB - terminio oro iškvėpimas; QI – išgarinimas; Qiz – spinduliuotė; QK - konvekcinis šilumos perdavimas; QT – šilumos laidumas

Žmogaus kūno šilumos išsiskyrimą pirmiausia lemia raumenų apkrovos dydis žmogaus veiklos metu, o šilumos perdavimą – supančio oro ir daiktų temperatūra, judėjimo greitis ir santykinė oro drėgmė.

Tarp žmogaus ir jo aplinkos nuolat vyksta šilumos mainai. Aplinkos veiksniai kompleksiškai veikia organizmą, o priklausomai nuo jų specifinių reikšmių, vegetatyviniai centrai (skersinis kūnas, pilkas tarpvietės gumburas) ir tinklinis darinys, sąveikaujantis su smegenų žieve ir simpatinėmis skaidulomis siunčiantis impulsus į raumenis. užtikrinti optimalų šilumos susidarymo ir šilumos perdavimo santykį.

Kūno termoreguliacija – tai visuma fiziologinių ir cheminių procesų, kuriais siekiama palaikyti kūno temperatūrą tam tikrose ribose (36,1 ... 37,2 ° C). Kūno perkaitimas ar jo hipotermija sukelia pavojingus gyvybinių funkcijų pažeidimus, o kai kuriais atvejais - ir ligas. Termoreguliavimas užtikrinamas keičiant du šilumos mainų procesų komponentus – šilumos gamybą ir šilumos perdavimą. Kūno šilumos balansą labai veikia šilumos perdavimas, kaip labiausiai kontroliuojamas ir kintamas.

Šilumą gamina visas kūnas, o daugiausia – dryžuoti raumenys ir kepenys. Žmogaus kūno, apsirengusio namų drabužiais ir santykinai ramybės būsenoje, esant 15 ... 25 ° C oro temperatūrai, šilumos gamyba išlieka maždaug tokio paties lygio. Temperatūrai mažėjant, ji didėja, o pakilus nuo 25 iki 35 °C šiek tiek sumažėja. Kai temperatūra viršija 40 °C, šilumos gamyba pradeda didėti. Šie duomenys rodo, kad šilumos gamybos reguliavimas organizme daugiausia vyksta esant žemai aplinkos temperatūrai.

Šilumos gamyba didėja atliekant fizinį darbą, o kuo daugiau, tuo darbas sunkesnis. Išgaunamos šilumos kiekis priklauso ir nuo žmogaus amžiaus bei sveikatos.

Yra trys šilumos perdavimo iš žmogaus kūno tipai:

spinduliuotė (infraraudonųjų spindulių pavidalu, kuriuos kūno paviršius skleidžia žemesnės temperatūros objektų kryptimi);

konvekcija (oro kaitinimas plaunantis kūno paviršių);

drėgmės išgarinimas nuo odos paviršiaus, viršutinių kvėpavimo takų gleivinių ir plaučių.

Procentinis santykis tarp šių šilumos perdavimo tipų normaliomis ramybės sąlygomis išreiškiamas šiais skaičiais: 45/30/25. Tačiau šis santykis gali skirtis priklausomai nuo konkrečių mikroklimato parametrų verčių ir atliekamo darbo sunkumo.

Radiacinės šilumos perdavimas vyksta tik tada, kai aplinkinių objektų temperatūra yra žemesnė už atviros odos (32...34,5 °C) arba išorinių drabužių sluoksnių temperatūrą (lengvai apsirengusiam žmogui 27..28 °C ir maždaug 24 °C). vyrui žieminiais drabužiais).

20 Pramoninis vėdinimas. Vėdinimo tipai.

Vėdinimas- reguliuojama oro kaita patalpoje. Vėdinimo sistemos skirtos užtikrinti reikiamą švarą, temperatūrą, drėgmę ir oro judėjimą. Vadinamos sudėtingos vėdinimo sistemos, užtikrinančios oro mainus pramoniniu mastu pramoninės vėdinimo sistemos, esant ventiliacijai mažose patalpose, naudokite buitinės vėdinimo sistemos. Atsižvelgiant į oro mainų organizavimo tikslą ir principą, išskiriami šie vėdinimo tipai: natūrali ventiliacija- ventiliacija, kuri sukuria reikiamus oro mainus: - dėl vėjo; - dėl šilto oro savitojo svorio skirtumo patalpos viduje ir šaltesnio oro lauke; mechaninė ventiliacija- vėdinimas, kuriame oro judėjimas atliekamas elektrinių ventiliatorių pagalba; adresu tiekiama ventiliacija užtikrinamas tik švaraus oro patekimas į patalpą, oras iš jos šalinamas per varstomas duris, nesandarumas tvorose ir dėl susidariusio perteklinio slėgio; ištraukiamoji ventiliacija skirtas pašalinti orą iš vėdinamos patalpos ir sukurti joje vakuumą, dėl kurio oras gali patekti į šią patalpą per tvorų ir durų nuotėkius iš lauko ir iš gretimų patalpų; tiekiamoji ir ištraukiamoji ventiliacija užtikrina vienalaikį oro tiekimą į patalpą ir organizuotą jo pašalinimą; vietinė ventiliacija- vėdinimo tipas, kuriame oras tiekiamas į tam tikras vietas (vietinė tiekiamoji ventiliacija), o užterštas oras šalinamas tik iš vietų, kuriose susidaro kenksmingi išmetimai (vietinė ištraukiamoji ventiliacija); bendra ventiliacija- ventiliacija, kurioje oro mainai vyksta visoje patalpoje. Šis vėdinimo būdas naudojamas, kai kenksmingų veiksnių emisija yra nereikšminga ir tolygiai paskirstoma visame patalpos tūryje.

21

Pramoninis apšvietimas. Pramoninio apšvietimo klasifikacija. Pramoninio apšvietimo klasifikacija parodyta 20.1 pav. Natūralus apšvietimas yra palankiausias tiek regos organams, tiek visam žmogaus kūnui. Esant nepakankamam natūralaus apšvietimo, naudojamas dirbtinis arba kombinuotas.

Natūralus gamybinių patalpų apšvietimas per šviesines angas išorinėse sienose (languose) vadinamas šoniniu, per šviesos angas pastatų lubose (žibintai) – viršutiniu, o per langus ir žibintus vienu metu – kombinuotu.

Ryžiai. 20.1. Pramoninio apšvietimo tipai

Jei atstumas nuo langų iki atokiausių darbo vietų yra mažesnis nei 12 m, tuomet numatomas šoninis vienpusis apšvietimas, didesniu atstumu - šoninis dvipusis apšvietimas.

Daugumoje pramoninių patalpų įrengiamos bendrojo dirbtinio apšvietimo sistemos – kai lempos yra viršutinėje (lubų) zonoje. Jei atstumas tarp šviestuvų yra vienodas, apšvietimas laikomas vienodu, jei šviestuvai dedami arčiau įrangos – lokalizuotas.

Toks dirbtinis apšvietimas vadinamas kombinuotu, kai prie bendrojo pridedamas vietinis apšvietimas. Svarstomas vietinis apšvietimas, kuriame lempų šviesos srautas koncentruojamas tiesiai į darbo vietą. Pagal Statybos normas ir taisykles (SNiP) pramoninėse patalpose neleidžiama naudoti tik vieno vietinio apšvietimo.

Visose patalpose ir teritorijose įrengiamas darbinis apšvietimas, užtikrinantis normalų darbą ir žmonių praėjimą, eismą, kai nėra arba trūksta natūralios šviesos.

Avarinis apšvietimas būtinas norint tęsti darbus staiga nutrūkus darbiniam apšvietimui, dėl kurio gali sutrikti įrenginių priežiūra ar nenutrūkstamas technologinis procesas, kilus gaisrui, sprogimui, apsinuodyti žmonės, susižalojus žmonių susibūrimo vietose ir pan. režimu, turėtų būti ne mažesnis kaip 5% apšvietimo, normalizuoto darbiniam apšvietimui naudojant bendrą apšvietimo sistemą, bet ne mažiau kaip 2 liuksai pastatų viduje ir 1 liuksas atvirose vietose.

Gamybinių patalpų apšvietimas laikomas budėjimu ne darbo valandomis.

Dirbtinis apšvietimas, sukurtas palei naktį saugomų teritorijų ribas, vadinamas apsauginiu apšvietimu.

Evakuacinis apšvietimas įrengiamas žmonėms pavojingose ​​vietose, taip pat pagrindiniuose praėjimuose ir laiptuose, skirtuose žmonėms evakuoti iš pramoninių pastatų, kuriuose dirba daugiau kaip 50 darbuotojų, gamybinėse patalpose, kuriose nuolat dirba žmonės, kur žmonės palikti patalpas staiga išsijungus darbiniam apšvietimui yra susijęs su traumų rizika dėl tolimesnio gamybos įrenginių eksploatavimo, taip pat gamybinėse patalpose, kuriose dirba daugiau kaip 50 darbuotojų, nepriklausomai nuo sužalojimo rizikos laipsnio. Evakuacinis apšvietimas turi užtikrinti minimalų pagrindinių praėjimų ir laiptų apšvietimą: patalpose 0,5 lx, atvirose patalpose 0,2 lk Sanitariniai ir higieniniai reikalavimai pramoniniam apšvietimui: optimali spektro sudėtis arti saulės; darbo vietų apšvietimo atitiktis standartinėms vertėms; darbo paviršiaus apšvietimo ir ryškumo vienodumas, įskaitant laiką; aštrių šešėlių nebuvimas ant darbinio paviršiaus ir objektų spindesys darbo zonoje; optimali šviesos srauto kryptis, padedanti pagerinti paviršiaus elementų reljefo skirtumą.