Глава 2.ТЕПЛОВОЕ СОСТОЯНИЕ ЧЕЛОВЕКА, ЕГО ПОКАЗАТЕЛИ И КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ

  Главная     Учебники -  Кройка, шитьё     Гигиена одежды Делль Р.А.

 поиск по сайту           правообладателям

    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10    ..

 

 

 

Глава 2.ТЕПЛОВОЕ СОСТОЯНИЕ ЧЕЛОВЕКА, ЕГО ПОКАЗАТЕЛИ И КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ

Под тепловым состоянием человека понимают функциональное состояние, характеризующееся содержанием и распределением тепла в глубоких и поверхностных («оболочка», «ядро») тканях организма, а также степенью напряжения механизмов терморегуляции.

Исходя из этого понимания теплового состояния его показателями являются: температура тела, температура кожи (средневзвешенная и локальная), потоотделение, теплосодержание в организме и его изменение (дефицит и накопление), теплоощущение, показатели гемодинамики (частота сердечных сокращений, артериальное давление, минутный объем кровотока, пульсовое давление и др.), функции дыхания (частота дыхания), энерго- и водосолевого обмена, умственная и физическая работоспособность.

Теплоощущения человека, как общие, так и локальные, в значительной степени отражают его индивидуальное отношение к своему объективному тепловому состоянию, обусловленному суммой факторов, определяющих теплообмен с окружающей средой. В связи с этим при его исследовании традиционным стал анализ теплоощущений человека.

Под воздействием тепла и холода у человека изменяются кровоснабжение кожи и подкожной клетчатки, их температура, а также температура венозной крови, что является главной причиной появления ощущений теплового дискомфорта.

Важная роль в формировании теплоощущений человека принадлежит терморецепторам кожи и подкожных вен. При этом терморецепторы подкожных вен формируют общее ощущение холода и тепла, терморецепторы кожи — локальное. Оценка теплоощущений человека применительно к оценке одежды проводится по семибалльной шкале: 1—холодно, 2 — прохладно,
3 —слегка прохладно, 4 — комфорт, 5 —слегка тепло, 6 — тепло, 7 — жарко. Необходимо отметить, что существует тесная корреляционная связь теплоощущений с рядом показателей теплового состояния человека, что делает необходимым учет теплоощущений при оценке соответствия одежды условиям ее эксплуатации.

Температура тела. Под температурой тела (температурой «ядра») подразумевают температуру внутренних органов и тканей (печени, мозга, желудка, легких, проксимального отдела

 

прямой кишки). Косвенным показателем температуры тела является температура полости рта, подмышечной впадины, дистального отдела прямой кишки, пищевода, слухового проход» (вблизи барабанной перепонки).

Наиболее многочисленные данные, имеющиеся в литературе но данному вопросу, характеризуют преимущественно ректально температуру (т. е. температуру в прямой кишке), измерению на глубине 10—15 см. Эта температура в большей степени (из доступных участков измерения) отражает температуру глубоких тканей организма.

Температура тела человека, находящегося в состоянии относительного покоя, в определенной степени зависит от параметров внешней среды, обусловливающих состояние теплообмена.

При нормальных условиях внешней среды и установившемся термическом равновесии процессов теплоотдачи и теплообразования колебания температуры тела (ректальной температур»,) находятся в пределах ±0,1 °С. В среднем для человека, находящегося в состоянии относительного физического покоя (& положении сидя), она составляет 37,1 °С. Это постоянство температуры обеспечивается лишь в глубоко лежащих тканях (на глубине более 25 мм от поверхности кожи). Изменение температуры тела под влиянием внешних условий происходит лишь при достаточно интенсивном их воздействии и свидетельствует о том, что в этом случае физиологические механизмы регуляции теплопродукции и теплоотдачи не в состоянии сохранить тепловой баланс организма. При температуре тела tр, равной 36,8— 47 °С, человек, находящийся в состоянии относительного физического покоя, оценивает свои теплоощущения соответственно» к.1к «холодно» и «прохладно». Температура тела tp, равная Л7,8°С, является в данном случае признаком существенного перегревания организма. Предельной физиологической величиной, характеризующей перегревание человека, находящегося в состоянии относительного физического покоя, является температура тела tр, равная 38 °С, а предельной физиологической величиной охлаждения — температура tp, равная 35,8 °С.

Температура тела при выполнении физической работы в меньшей степени зависит от метеорологических условий, он» определяется в основном уровнем энерготрат.

Повышение температуры тела при физической работе многие исследователи расценивают как выражение активной установки терморегуляции организма на новый уровень, способствующий увеличению работоспособности мышц и нервной системы, благодаря более высокой скорости реакций. Между уровнем энерготрат организма Qз.т и температурой тела tр существует тесная корреляционная зависимость, которая для условий теплового комфорта выражается уравнением [2.1]

 

tр=36,61+0,007Qэ.t/S.

 

Исходя нз практических соображений, многими авторами делалась попытка установить корреляционную связь между ректальной температурой тела и температурой тела, измеренной в других, более доступных для измерений участках.

Применительно к состоянию относительного физического покоя (в положении сидя) и условиям, близким к тепловому комфорту, ректальная температура может быть рассчитана по известным температурам: подъязычной (tя) и подмышечной (tм) [2.2].
 

tр= 13,6+0,65 tя;

tР= 19,0+0,51 tм.

 

 

При выполнении физической работы (в условиях теплового комфорта и холодового дискомфорта) связь между температурой тела, измеренной в прямой кишке, под языком и подмышечной впадине слабая, что необходимо учитывать при расчетах интегральных показателей температурного режима человека (средней температуры тела и теплосодержания). В условиях ограниченной теплоотдачи, обусловливающей перегревание организма, температуры тела, измеренные в прямой кишке и под языком, могут быть близки между собой.

Температуру тела рекомендуется измерять в прямой кишке и лишь в случае затруднений (в частности, в производственных условиях)—в подмышечной впадине и под языком. Ориентировочно в условиях, близких к тепловому комфорту и допустимому охлаждению, ректальная температура тела может быть определена по известным значениям подмышечной и подъязычной согласно уравнениям.
 

 

tр = 59,39—0,612 tм;

 tр=18,51+0,512 tя.
 

 

Продолжительность одномоментного измерения температуры тела в подмышечной впадине должна быть не менее 10 мин, в прямой кишке — не менее 5 мин. У лиц, выполняющих физическую работу, температуру тела следует определять не ранее чем через 20 мин после начала работы и не позднее 5 мин после ее окончания. Необходимо отметить, что в условиях воздействия холода температуру тела не следует определять под языком вследствие охлаждения полости рта при дыхании.

Температура кожи («оболочки»). Большая часть тепла, образующегося в организме человека, рассеивается с поверхности тела. Это определяет значение температуры кожи при оценке теплового состояния организма. Зависимость уровня температуры кожи от термических условий среды, тесная корреляционная связь с теплоощущениями позволяют считать ее одним из информативных показателей теплового состояния организма.

В настоящее время для обобщающей характеристики температурного поля поверхности тела человека принято использовать средневзвешенную температуру кожи (tс.к), рассчитываемую в соответствии с ее значением на отдельных участках я площадью этих участков по отношению ко всей поверхности тела.

Средневзвешенная температура кожи достаточно тесно коррелируется с общими теплоощущениями человека (табл. 2.1). Для ее определения различными авторами предложено большое число расчетных формул, различающихся между собой количеством точек, выбранных для изменения, а следовательно, площадью поверхности, характеризующей однородное температурное поле.
 

В настоящее время на основе сравнительного анализа различных систем измерения температуры поверхности тела рекомендуется 11-точечная система (рис. 2.1). Средневзвешенная температура кожи tс.к, °С, по 11-точечной системе измерения рассчитывается по формуле
 

 

 

 

Рис. 2 1. Точки измерения температуры кожи на поверхности тела человека

 


Как показывают полученные в последние годы данные, в процессе физической работы комфортные теплоощущения наблюдаются при более низкой средневзвешенной температуре кожи, чем в состоянии покоя. Эта закономерность относится и к теплоощущениям другого уровня. 1

Ниже приводятся уравнения, отражающие взаимосвязь средневзвешенной температуры кожи и уровня энерготрат человека при различных его теплоощущениях в баллах [2.3].

 

 

В этих уравнениях Qз.т.— энерготраты, Вт; S — поверхность тела человека, м2. Приведенные уравнения применимы к человеку, не адаптированному к холоду, в диапазоне энерготрат до 300 Вт. У людей, акклиматизированных к холоду, комфортный уровень средневзвешенной температуры кожи (в состоянии относительного физического покоя) в результате снижения порога температурной чувствительности несколько ниже (на 1—1,5 °С).

В связи с тем что средневзвешенная температура кожи дает представление об общих теплоощущениях человека, характеризующих состояние его теплообмена с окружающей средой, ее значения, отражающие температуру «оболочки», используются при расчетах средней температуры тела и теплосодержания.

В последние годы на основе исследований, проведенных в Научно-исследовательском институте гигиены труда и профзаболеваний АМН СССР Р. Ф. Афанасьевой, Л. А. Басаргиной» П. А. Бессоновой и др., предложено уравнение для определения средневзвешенной температуры кожи в широком диапазоне теплоощущений То (от 1 до 7 баллов) и энерготрат (<=300 Вт)

 

 

Топография температуры кожи. Если общие теплоощущения
взаимосвязаны со средневзвешенной температурой кожи, то

локальные теплоощущения обусловлены температурой различных участков.

В связи с этим средневзвешенная температура кожи не  является достаточно информативным показателем теплового состояния человека, особенно при неравномерном ( поверхности) его нагревании или охлаждении. Например, при относительно высоком уровне средневзвешенной температуры кожи и нормальных общих теплоощущениях человек может жаловаться на охлаждение той или иной области тела (лица, стоп,

Кистей и т. п.). Даже температура кожи человека, находящегося и состоянии теплового комфорта, на разных участках тела неодинакова .

Эти различия обусловлены, в частности, особенностями кровообращения, терморецепторного аппарата, теплопроводности

Тканей. На топографию температуры кожи влияют одежда,

степень дискомфорта (перегревания или охлаждения), вид физической работы, индивидуальные особенности (пол и др.). Сравнение локальных температур у людей, оценивающих свои теплоощушения как комфорт, показывает, что, например, у раздетих наиболее высокая температура кожи наблюдается в области
 головы. У одетых людей наблюдаются большие, чем у раздетых , различия между максимальными и минимальными значениями температур кожи. При общем охлаждении человека различия в топографии температуры кожи увеличиваются, а при перегревании существенно уменьшаются.

У женщин и мужчин, находящихся в условиях теплового комфорта, средневзвешенные значения температуры кожи практически одинаковы, однако топография температур разная, а именно: у женщин, одетых одинаково с мужчинами, при различных внешних условиях наблюдается более низкая температура в области плеч, бедер и стоп, что требует дифференцированного подхода к оценке одежды [2.4].

При выполнении физической работы увеличивается конвекция вокруг тела человека, изменяется кровоснабжение его различных участков. Это является причиной изменения топографии температуры кожи. Например, при беге самая низкая температура кожи (при отсутствии перегрева) зафиксирована в области бедра, а при нагрузке на верхний плечевой пояс —в области верхних конечностей и туловища. Комфортные теплоощу-щения (общие и локальные) могут сохраняться при различной топографии температуры кожи, пока она на том или ином ее участке не снизится ниже определенного уровня (по данным Р. Ф. Афанасьевой, И. Н. Деденко).

Температура кожи, при которой у человека появляются дискомфортные локальные теплоощущения, неодинакова на различных участках тела. Например, теплоощущение «прохладно» в области стоп появляется (в зависимости от уровня энерготрат человека) при температуре их тыльной поверхности 31—25,5°С, а в области туловища — при температуре его поверхности 34— 29 °С.

В ряде случаев причиной, сокращающей время пребывания человека в тех или иных условиях, может быть локальное охлаждение или перегревание, обусловленное недостаточным утеплением или защитой от воздействия тепла той или иной области тела При воздействии холода такими областями чаще всего являются стопы и кисти, которые охлаждаются и вызывают неприятные ощущения, несмотря на достаточное утепление остальной поверхности тела. Даже перегревание организма не предотвращает их охлаждения. Локальное перегревание при воздействии тепла обусловлено спецификой производственных условий. Например, у рабочих металлургической промышленности интенсивному воздействию тепла подвергается лицо, передняя поверхность туловища, бедер, руки. При температуре кожи около 40—42 °С появляются болевые ощущения.

Изменение теплосодержания. Если физиологические механизмы, внешняя среда и средства защиты не могут обеспечить теплового баланса организма, нарушается соотношение тепла, вырабатываемого в организме и отдаваемого в окружающую среду. В теле человека образуется дефицит тепла или происходит его накопление, т. е. теплосодержание организма Qт.с изменяется.

 

 

Изменение теплосодержания рассчитывается по отношению к его исходным показателям, определенным в условиях теплового комфорта у человека, находящегося в состоянии относительного физического покоя в положении сидя. В случае невозможности обеспечения данных условий до начала проведения исследований в качестве комфортной (для состояния относительного покоя) ректальная температура тела принимается равной -37,1 °С, подмышечная — 36,6 °С, слухового прохода — 36,8 °С, подъязычная — 36,9 °С, средневзвешенная кожи — 33,2 °С, а К— =0,61.

Изменения теплосодержания в организме человека во взаимосвязи с теплоощущениями приведены в табл. 2.4.

Значение дефицита тепла в организме позволяет судить о степени его охлаждения и перегревания, прогнозировать время пребывания в различных метеоусловиях, оценивать эффективность одежды, защищающей человека от перегревания или охлаждения.

Некоторые авторы [2.5] в качестве показателя теплового состояния человека используют теплосодержание организма

Qт.с.Теплосодержание Qт.c= 121,5—125,7 кДж/кг оценивается как оптимальное, Qт.с=135 кДж/кг — как предельно допустимое.

Тепловой поток. Одним из показателей, позволяющим косвенно с учетом фактора времени судить о тепловом состоянии человека , является плотность теплового потока с поверхности его тела q, Вт/м2, который отражает сумму потерь тепла радиацией и конвекцией. Она определяется на тех же участках тела, что и температура кожи. Аналогичным образом устанавливается и средневзвешенная плотность теплового потока qc.п.

 

Таблица 2,5

Средневзвешенная плотность теплового потока, Вт/м2

Энерготраты, Вт

Теплоощущенйе и время его появления

104—128

290—325*

406—464

580—700

Комфорт (длительный)

 

41±2

lOOdfclO

188±20

222±26

Прохладно через 1 ч

 

77±10

137±5

230 ±18* 282±20*

Холодно через 1 ч

на 5-й минуте

 

120+10

164±8

318±10

318=Ь5

на 60-й »

•Субъективная непереносимость

через

105±5

154±7

300d=10

300±10

3±0,5 ч

на 5-й минуте

 

145±5

на последней минуте •Субъективная непереносимость

через

123±5

 

1+0,2 ч

на 5-й минуте

 

198±10

                   

-—

на последней минуте Субъективная непереносимость

через

166±5

                   

Ю,75±0,2 ч

на 5-й минуте

 

258± 11

                                                                              

на' последней минуте

 

227±8

                   

 



В табл. 2.5 приведены полученные экспериментально средневзвешенные плотности теплового потока, позволяющие судить о времени появления тех или иных теплоощущений у человека в зависимости от его физической активности. Однако следует учитывать что при прогнозировании времени пребывания человека на холоде имеют значение не только средневзвешенные, но и локальные уровни теплопотерь, которые могут обусловить неприятные теплоощущения на том или ином участке тела.

В указанной таблице приведены данные теплового потока на пятой минуте и в конце воздействия холодового фактора. Степень снижения за этот период времени плотности теплового потока свидетельствует о выраженности физической терморегуляции.

Данные, приведенные ниже, характеризуют топографию плотности теплового потока, %, при ходьбе человека в состоянии теплового комфорта.

Голова

Туловище

Плечо

Кисть (тыльная сторона)

Бедро

Голень

Стопа

{тыльная

сторона)

18,1

21,5

7,8

6,4

20,6

16,9

8,4

 

 

Комфортный уровень плотности теплового потока, Вт/м2, при соответствующей физической активности человека может быть определен из следующего уравнения:

 

движений, увеличение массы одежды, несоответствие одежды эргономическим требованиям и т. д. Так, при увеличении массы зимней одежды с 4,3 до 6,5 кг энерготраты на выполнение одной и той же работы увеличиваются на 18%.

Установлено, что производительность труда каменщиков зимой на 13 % ниже, чем летом, что связано и с ограничением движений при ношении зимней одежды.