Теплообмен  между человеком и окружающей средой осуществляется конвекцией Qк в результате омывания тела воздухом, теплопроводностью Qт, излучением на окружающие поверхности Qл и в процессе тепломассобмена (Qтм = Qп + Qд) при испарении влаги, выводимой на поверхность кожи потовыми железами Qп и при дыхании Qд:

     Qтп = Qк + Qт + Qл +Qтм.

     Конвекционный теплообмен определяется законом Ньютона:

     Qк = @кFэ(tпов - tок),

     где @к – коэффициент теплоотдачи  конвекцией; при нормальных параметрах микроклимата @к = 4,06 Вт/(м кв на градус по Цельсию); tпов – температура поверхности тела человека (для практических расчетов зимой около 27,7 градусов, летом около 31,5 градусов); tок – температура воздуха, омывающего тело человека; Fэ – эффективная поверхность тела человека (размер эффективной поверхности тела зависит от положения его в пространстве и составляет приблизительно 50…80 % геометрической внешней поверхности тела человека); для практических расчетов Fэ = 1.8 м кв.

     На  основании изложенного выше можно  сделать вывод, что величина и  направление конвективного теплообмена  человека с окружающей средой определяется в основном температурой окружающей среды, атмосферным давлением, подвижностью и влагосодержанием воздуха.

     Таким образом, тепловое самочувствие человека, или тепловой баланс в системе «человек – среда обитания» зависит от температуры среды, подвижности и относительной влажности воздуха, атмосферного давления, температуры окружающих предметов и интенсивности физической нагрузки организма.

     Условия, нарушающие тепловой баланс, вызывают в организме реакции, способствующие его восстановлению. Процессы регулирования тепловыделений для поддержания постоянной температуры тела человека называется терморегуляцией. Она позволяет сохранять температуру внутренних органов постоянной. Терморегуляция организма осуществляется одновременно всеми способами. Так, при понижении температуры воздуха увеличению теплоотдачи за счет увеличения разности температур препятствуют такие процессы, как уменьшение влажности кожи, и следовательно, уменьшение теплоотдачи путем испарения, снижение температуры кожных покровов за счет уменьшения интенсивности транспортирования крови от внутренних органов, и вместе с этим уменьшение разности температур.

3.2 Показатели и критерии  теплового состояния  человека при   взаимодействии с  окружающей средой

 

     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 и площадью этих участков по отношению ко всей поверхности тела.

     Средневзвешенная  температура кожи достаточно тесно  коррелируется с общими теплоощущениями  человека.

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

     tс.к = 0,0086 t1 + 0,34 t1+ t2+t3+t4 / 4 + 0,134 t6 + 0,045 t7 +0,203 t8+t9 /2 +0,125 t 10 + 0,064 t11 

     t1 - t11 - соответственно температура кожи лба, груди, живота, спины, поясницы, плеча, кисти, верхней и нижней части поверхности бедра, голени, тыльной стороны стопы.

     В производственных условиях (в случае отсутствия выраженного локального воздействия параметров микроклимата или неравномерного утепления) допустимо измерение температуры кожи на пяти участках тела. В этом случае температура tс.к. оС, рассчитывается по уравнению

     tс.к = 0,07 t1 +0,5 t2 = 0,05 t7 + 0,18 t8 + 0,2 t10

     ниже  приводятся уравнения, отражающие взаимосвязь средневзвешенной температуры кожи и уровня энерготрат человека при различных его теплоощущениях в баллах. 

     Комфорт (4) tс.к. = 36,07 - 0,0354 Qэ.т. / S

     Прохладно (2) tс.к. = 33,34 - 0,0335 Qэ.т. / S

     Холодно (1) tс.к. = 30,36 -0,031 Qэ.т. / S

     В этих уравнениях Qэ.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 оС).

     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.

3.3 Оценка теплового состояния человека, как комплексный

показатель  соответствия одежды окружающей среде

 

     Определение энерготрат человека

     Энерготраты - (Q э.т) определяются методом непрямой калориметрии.

     Ориентировочно  энерготраты могут быть определены по величине объема легочной вентиляции с учетом калорического коэффициента воздуха:

     Q э.т = 0,232 * α Вт,

     где α - объем легочной вентиляции, приведенный  к нормальному объему при t о C, куб. дм/ч, атмосферном давлении в 760 мм рт. ст.

     Поверхность тела человека может быть определена исходя из данных роста и веса.

     Применительно к случаю выполнения динамической физической работы энерготраты могут быть определены по величине частоты сердечных сокращений.

     Влагопотери человека определяются путем взвешивания  его без одежды на медицинских  весах.

     При повторном взвешивании изменение веса компенсировать за счет используемого в первом взвешивании набора гирей.

     Расход  энергии в состоянии полного  покоя (при расслаблении мышц, отсутствии внешних раздражителей, натощак, в  комфортных микроклиматических условиях), т.е. условиях, обеспечивающих минимальную активность механизмов терморегуляции, принято называть основным обменом. Он характеризует то минимальное количество энергии, которое необходимо для поддержания основных жизненных процессов.

     Основной  обмен (табл. 1) у здорового человека колеблется в зависимости от возраста и пола.

     Таблица 1. Основной обмен  человека, Вт/м2

 

     Таблица 2. Энерготраты при различных видах физического действия человека

Заключение

 

     Не  вызывает сомнения утверждение, что  техносфера оказывает губительное  влияние на природу, а значит и на окружающую человека среду. Следовательно, человек должен решить задачу по охране природы, совершенствуя техносферу, снижая ее негативное влияние до допустимых уровней и обеспечивая себе безопасность в этой среде.

     Расточительный  стиль жизни огромным грузом ложится  на окружающую среду. Одной из основных причин постоянной деградации окружающей природной среды во всем мире является структура потребления и производства, не обеспечивающая устойчивости, особенно в промышленно развитых странах. В данном случае устойчивое развитие означает управляемое, согласованное с эволюционными законами природы и общества, то есть такое развитие, при котором жизненные потребности людей нынешнего поколения удовлетворяются без лишения такой возможности будущих поколений.

     В.И. Вернадский определил биосферу, как  термодинамическую оболочку с температурой от + 50 до – 50 градусов по Цельсию и  давлением около 1 атм. Эти условия  составляют границы жизни для  большинства организмов. Все живые  организмы образуют биомассу планеты способную жить и развиваться только при наличии теплового баланса.

 

Список литературы

 
   

1. Белов Н.А. Безопасность жизнедеятельности. - М.: Знание, 2000 - 364с.
2. Белов С.В., Ильницкая А.В., Козьяков А.Ф. и др.;   Безопасность жизнедеятельности. Учебник для вузов / Под общ. ред. С.В. Белова. – М.: Высш. шк., 1999.
3. Вернадский В. И. Живое вещество. М., 1978
4. Гостюшина А. В., Шубина С. И. Азбука выживания. Москва. 1995.
5. Дубовцев В.А. Безопасность жизнедеятельности. / Учеб. пособие для дипломников. - Киров: изд. КирПИ, 2009.
6. Московский комсомолец,18 мая 1998, с. 7
7. Поль Р. Механика, акустика и учение о теплоте. М., 1971
8. Реймерс Н. Ф. Надежды на выживание человечества. Концептуальная экология. М., ИЦ «Россия молодая», 1992.
9. Смородинский Я.А. Температура. М., 1981
10. Хван Т. А. , Хван П. А. Безопасность жизнедеятельности. Ростов. 2000.
11. Эткинс П.В. Порядок и беспорядок в природе. М., 1987