Рух повітря

На тепловий обмін людини з навколишнім середовищем значно впливає швидкість руху повітря. При високій швидкості руху повітря і низькій його температурі організм втрачає теплоту переважно за

рахунок конвекції. Так, якщо при температурі повітря 25 °С і швидкості його руху 0,25 м/с тепловіддача випромінюванням становить 39 %, а конвекцією — 61 %, то при такій самій швидкості вітру, але при температурі - 40 °С тепловіддача становить відповідно 22 і 78 %. При збільшенні швидкості руху повітря до 25 м/с і такій самій температурі (-40 °С) тепловіддача випромінюванням не перевищує 3 %, а тепловіддача конвекцією досягає 97 %.

До основних причин руху повітря у виробничих приміщеннях належать такі:*

потоки повітря, що спричинюються його контактом з високонагрі-тим технологічним обладнанням і матеріалами (конвекційні потоки);*

інтенсивний повітрообмін через транспортні прорізи (ворота, двері), приточні отвори вентиляційних систем, аераційні ліхтарі, вікна внаслідок різниці температури повітря всередині виробничих приміщень і ззовні;*

вентиляційні установки у виробничих приміщеннях і підземних гірничих виробках;*

потоки повітря, які створюються частинами машин та обладнання, що рухаються.

Швидкість руху повітря на робочих місцях коливається у значних межах — 0,09-5 м/с і більше залежно від характеру технологічного процесу, природної та штучної вентиляції, архітектури виробничих приміщень тощо.

При роботі поза виробничими приміщеннями велике значення має природний рух повітря (вітер), особливо в поєднанні з низькою температурою (високі широти, Антарктида).

Різні фактори мікроклімату виробничих приміщень створюють комплекси метеорологічних умов, на основі яких розрізняють такі види виробничого мікроклімату (Шахбазян, 1986):*

гарячих цехів (з переважанням випромінюваної чи конвекційної теплоти);*

холодних цехів (охолоджуючий мікроклімат, який підтримується штучно, і мікроклімат неопалюваних приміщень, до якого умовно зараховують мікроклімат відкритої атмосфери у холодну пору року);*

з різко вираженими коливаннями (перепадами) основних елементів мікроклімату у місцях перебування працівників;*

створюваний системами опалення, вентиляції та кондиціонування.

Тепловий обмін людини в умовах виробництва

У процесі життєдіяльності людини хімічна енергія білків, вуглеводів і жирів, що надходять з їжею, постійно перетворюється на теплоту, яка виділяється в навколишнє середовище. Постійна температура тіла людини, як і теплокровних тварин, підтримується за рахунок складних процесів, які мають фізичну та хімічну основу і називаються відповідно фізична та хімічна терморегуляція.

В основі хімічної терморегуляції лежать процеси вивільнення енергії за рахунок окислення поживних речовин, в основі фізичної — зменшення або збільшення тепловіддачі залежно від умов навколишнього середовища. Розглянемо докладніше фізичну терморегуляцію.

Тепловий комфорт — це суб'єктивне відчуття людини, яким вона виражає задоволеність мікрокліматичними умовами навколишнього середовища, а також такий стан механізмів терморегуляції, коли вони не напружуються. Як правило, тепловий комфорт людини визначають за її тепловідчуттям і температурою шкіри.

Людина відчуває тепловий комфорт, коли середньозважена температура її шкіри становить 31,0-34,5 °С (при температурі навколишнього середовища 24-26 °С). За нижчої температури шкіри у людини з'являється неприємне відчуття холоду, за вищої температури — відчуття спеки. У комфортному стані кількість теплоти, що утворюється в організмі за одиницю часу (93-116,3 Вт), дорівнює кількості теплоти, що віддається ним у навколишнє середовище. Проте ця закономірність непостійна. Щодо гомойотермного організму, яким є людський організм, це спостерігається лише при вимірюваннях теплообміну протягом великого проміжку часу.

За сприятливих мікрокліматичних умов тепловтрати організму завжди дорівнюють теплоутворенню, внаслідок чого зберігається тепловий баланс, який і визначає тепловий комфорт організму.

Тепловіддача здійснюється одночасно кількома шляхами залежно від стану організму і навколишнього середовища:*

випромінюванням з поверхні тіла;*

конвекцією, тобто передаванням теплоти в повітря навколо поверхні тіла;*

кондукцією внаслідок переходу теплоти від поверхні тіла до предметів під час контакту з ними;*

випаровуванням вологи з поверхні шкіри та слизової оболонки дихальних шляхів.

У виробничих умовах кондукційна тепловіддача не має істотного значення. Згідно з окремими даними, при комфортних умовах мікроклімату і теплопродукції 80-120 Вт тепловіддача випромінюванням становить 45-55 %, конвекцією — 15-30%, випаровуванням вологи — 20-25 %, кондукцією — близько 2-5 %. Зміна кількісного співвідношення шляхів тепловіддачі визначається важкістю виконуваної роботи і метеорологічними умовами на робочому місці. Обмін теплоти організму з навколишнім виробничим середовищем здійснюється за законами термодинаміки, зокрема Стефана — Больцмана (для тепловіддачі випромінюванням), Ньютона (для тепловіддачі конвекцією) та Фур'є (для тепловіддачі кондукцією).

За комфортних умов різниця між температурою тіла та середньозваженою температурою шкіри коливається в межах 3-5 °С. Різниця між температурою на поверхні тулуба і на кінцівках у стані спокою за сприятливих умов навколишнього середовища не повинна перевищувати 0,5 °С; температура на ділянках шкіри (груди, спина), що закриті одягом, вища за температуру на оголених ділянках шкіри на 1-2 °С.

Тривала дія на організм людини високої температури може спричинити підвищення температури її тіла до кількох десятих градуса, а при недостатності механізмів терморегуляції — на 1-2 °С і більше. При виконанні фізичної роботи, а отже, при вищій теплопродукції, температура тіла змінюється швидше і помітніше.

Вплив високої температури навколишнього повітря на людину виявляється у зміні тонусу судин і їх кровонаповненні. При цьому звужуються кровоносні судини м'язів і внутрішніх органів і розширюються периферичні судини шкіри. За помірного перегрівання тіла збільшується частота серцевих скорочень і прискорюється кровотік. Граничне перегрівання тіла призводить до зниження швидкості кровотоку, що спричинюється зниженням функціональних можливостей міокарду. Виявлено високий ступінь кореляції між змінами температури тіла і частотою серцевих скорочень: підвищення температури тіла (при вимірюванні під язиком) на 1 °С відповідає