Теплообмен человека с окружающей средой. Терморегуляция. Микроклимат и теплообмен человека с окружающей средой реферат

Теплообмен человека с окружающей средой.

Необходимость учета основных параметров микроклимата может быть объяснена на основании рассмотрения теплового баланса между организмом человека и окружающей средой.

Величина тепловыделений Q организмом человека зависит от степени физического напряжения в определенных метеорологических условиях и составляет от 85 ( в состоянии покоя) до 500 Дж/ с (тяжелая работа).

Человек постоянно находится в процессе теплового взаимодействия с окружающей средой. Для того, чтобы физиологические процессы в его организме протекали нормально, выделяемая организмом теплота должна отводится в окружающую человека среду. Соответствие между количеством этой теплоты и охлаждающей способностью среды характеризует ее как комфортную.

Нормальное тепловое самочувствие (комфортные условия), соответствующее данному виду работу, обеспечивается при соблюдении теплового баланса:

Q = QИ + QК + QИСП + QВ +QТ,

поэтому температура внутренних органов человека остается постоянной (около 36,3 0С). Эта способность человеческого организма поддерживать постоянной температуру при изменении параметров микроклимата и при выполнении различной по тяжести работы называется терморегуляцией.

Отдача теплоты организмом человека в окружающую среду производится в результате излучения на окружающие поверхности QИ , конвекции, т.е. перемещения газовой среды у тела и омывания воздухом QК, испарения влаги с поверхности тела QИСП, теплопроводности QТ. Часть теплоты расходуется на нагрев вдыхаемого воздуха QВ.

Количество теплоты, отдаваемое организмом человека различными путями, зависит от величины того или иного параметра микроклимата. Так, теплоотдача конвекции зависит от температуры окружающего воздуха и скорости его движения. Излучение теплоты происходит в направлении окружающих человека поверхностей, имеющих более низкую температуру, чем температура поверхности одежды (27 – 31 0С) и открытых частей тела человека (около 33,4 0С). Передача теплоты конвекцией тем больше, чем ниже температура окружающей среды и чем выше скорость движения воздуха. При высоких температурах окружающих поверхностей (30 – 35 0С) теплоотдача конвекцией и излучением полностью прекращается, а при более высоких температурах теплообмен идет в обратном направлении – от поверхностей к человеку, т.е. происходит нагрев тела человека. Количество теплоты, отдаваемой человеком в окружающую среду при испарении влаги, напрямую зависит, в первую очередь, от температуры воздуха и физической нагрузки человека, при этом количество влаги, выводимой на поверхность потовыми железами колеблется в очень широких пределах от 0,6 до 21 г/мин. Теплопроводность тканей человека мала, поэтому основную роль в процессе транспортирования теплоты играет конвективная передача с потоком крови.

В состоянии покоя при температуре окружающего воздуха 180С доля QИ  45%, QК  30%, QИСП  20%, QВ  5%.

Влияние параметров микроклимата на самочувствие человека.

Параметры микроклимата оказывают непосредственное влияние на тепловое самочувствие человека и его работоспособность.

При высокой температуре воздуха в помещении кровеносные сосуды расширяются, при этом происходит повышенный приток крови к поверхности тела, и теплоотдача в окружающую среду значительно увеличивается. Однако при температурах окружающего воздуха и поверхностей оборудования в помещении 30 – 350С отдача теплоты конвекцией и излучением в основном прекращается. При более высокой температуре большая часть теплоты отдается путем испарения с поверхности кожи. В этих условиях организм теряет определенное количество влаги, а вместе с ней и соли, играющей важную роль в жизнедеятельности.

Вопреки установившемуся мнению величина потоотделения мало зависит от недостатка воды в организме или от ее чрезмерного потребления. У человека, работающего в течение 3 часов без питья, образуется только на 8% меньше пота, чем при полном возмещении потерянной влаги. При потреблении воды вдвое больше потерянного количества наблюдается увеличение потоотделения всего на 6 % по сравнению со случаем, когда вода возмещалась на 100 %.Для человека считается допустимым снижение его массы на 2 – 3 % путем испарения влаги – обезвоживания организма. Обезвоживание на 6 % влечет нарушения умственной деятельности; на 15 –20% - приводит к смертельному исходу. Вместе с потом организм теряет значительное количество минеральных солей (до 1 %, в том числе 0,4 – 0,6 %NaCl). При неблагоприятных условиях потеря жидкости за смену может составить 8 – 10 л, а в них до 60 г поваренной соли (всего в организме 140 г соли). Потеря соли лишает кровь способности удерживать воду и приводит к нарушению деятельности сердечно-сосудистой системы. При высокой температуре воздуха легко расходуются углеводы, жиры, разрушаются белки. Для восстановления водного баланса работающих в горячих цехах устанавливаются пункты подпитки подсоленной (около 0,5 %NaCl) газированной водой из расчета 4…5 л на человека в смену. Возможно применение белково-витаминного напитка. Вообще же в жарких климатических условиях рекомендуется пить охлажденную подкисленную воду или чай .

Длительное воздействие высокой температуры особенно в сочетании с повышенной влажность может привести к значительному накоплению теплоты в организме и развитию перегревания – гипертермии– состоянию, при котором температура тела повышается до 38…390С. При гипертермии и как следствие тепловом ударе, который может произойти при работах на открытом воздухе, наблюдается головная боль, головокружение, общая слабость, искажение цветового восприятия, сухость во рту, тошнота, рвота, обильное потовыделение. Пульс и дыхание учащены. При этом наблюдается синюшность, бледность, временами возникают судороги, потеря сознания.

Производственные процессы, выполняемые при пониженной температуре, большой подвижности и влажности воздуха, могут быть причиной охлаждения, и даже переохлаждения – гипотермии. В начальный период воздействия умеренного холода наблюдается уменьшение частоты дыхания, увеличение объема вдоха. При продолжительном действии холода дыхание становится неритмичным, частота и объем вдоха увеличиваются, изменяется углеводный обмен. Появление мышечной дрожи, при которой внешняя работа не совершается, а вся энергия превращается в теплоту, может в течение некоторого времени задерживать снижение температуры внутренних органов. Дрожь разогревает наше тело. При дрожи организм выделяет энергию в 200 ватт на м2, т.е. столько же, как и при ходьбе со скоростью 5 км/ ч. Однако такой способ обогрева очень не экономичен: слишком малое количество энергии при этом переходит в тепло. Результатом действия низких температур являются холодовые травмы и обморожения.

Для того, чтобы согреться организм стремится гармонично регулировать расширение и сужение кровеносных сосудов. Надо ли в этом случае искать спасения в алкоголе или курении? Под влиянием алкоголя сосуды расширяются и ускоряют циркуляцию крови. Сразу же возрастает теплообмен с внешней средой, и тело быстро остывает. Курение действует в другом направлении. Никотин в крови усиливает естественную реакцию сужения сосудов. В этом случае кровь продвигается по сосудам с трудом, и риск обморожения увеличивается.

Переносимость человеком температуры, как и его теплоощущения, в значительной мере зависит от влажности и скорости окружающего воздуха. ( Например, при tОС= +10С и скорости ветра 30 км/ч организм должен согревать себя так, как приtОС= - 390С без ветра). Чем больше влажность, тем меньше испаряется пота в единицу времени и тем быстрее наступает перегрев тела. Особенно неблагоприятное воздействие на тепловое самочувствие человека оказывает высокая влажность (85 %) приtОС300С, т.к. при этом почти вся выделяемая теплота отдается в окружающую среду при испарении пота. При повышении влажности пот не испаряется, а стекает каплями с поверхности кожного покрова. Возникает так называемоепроливное течение пота, изнуряющее организм и не обеспечивающее необходимую теплоотдачу.

Недостаточная влажность ( 20 %) вызывает пересыхание и растрескивание слизистых оболочек дыхательных путей, а затем и загрязнение болезненными микроорганизмами. Оптимальные величины относительной влажности составляют 40 – 60 %.

studfiles.net

ТЕПЛООБМЕН ЧЕЛОВЕКА С ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДОЙ » Буквы.Ру Научно-популярный портал

051414 1418 1 ТЕПЛООБМЕН ЧЕЛОВЕКА С ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДОЙ Жизнедеятельность человека сопровождается непрерывным выделением теплоты в окружающую среду. Ее количество зависит от степени физического напряжения и составляет от 85 (в состоянии покоя) до 500 Вт (при тяжелой работе). Чтобы физиологические процессы в организме протекали нормально, выделяемая организмом теплота должна полностью отводиться в окружающую среду, Нарушение теплового баланса может привести к перегреву либо к переохлаждению организма и как следствие к потере трудоспособности, быстрому утомлению, потере сознания и тепловой смерти.

Одним из важных интегральных показателей теплового состояния организма является средняя температура тела около 36,5 «С. Она зависит от степени нарушения теплового баланса и уровня энергозатрат при выполнении физической работы. При выполнении работы средней тяжести и тяжелой при высокой температуре воздуха она может повышаться от нескольких десятых градуса до 1…2°С. Наивысшая температура внутренних органов, которую выдерживает человек, составляет 43 °С, минимальная — 25 °С.

Температурный режим кожи играет основную роль в теплоотдаче. Ее температура меняется в довольно значительных пределах и под одеждой составляет 30…34 °С. При неблагоприятных метеорологических условиях на отдельных участках тела температура может понижаться до 20 °С, а иногда и ниже.

Нормальное тепловое самочувствие имеет место, когда тепловыделение QТП человека полностью воспринимается окружающей средой QТО, т. е. когда имеет место тепловой баланс QТП = QТО. В этом случае температура внутренних органов остается постоянной. Если теплопродукция организма не может быть полностью передана окружающей среде (QТП > QТО), происходит рост температуры внутренних органов и такое тепловое самочувствие характеризуется понятием «жарко». В случае, когда окружающая среда воспринимает больше теплоты, чем ее воспроизводит человек (QТП < QТО), то происходит охлаждение организма. Такое тепловое самочувствие характеризуется понятием «холодно».

Теплообмен между человеком и окружающей средой осуществляется конвекцией Qk в результате смывания тела воздухом, излучением на окружающие поверхности и в процессе тепломассообмена Qл при испарении влаги, выводимой на поверхность кожи потовыми железами и при дыхании. Нормальное самочувствие человека реализуется при соблюдении равенства:

QТП = Qk + Qл + QТМ

Количество теплоты, отдаваемое организмом человека различными путями, зависит от того или иного параметра микроклимата. Так, величина и направление конвективного теплообмена человека с окружающей средой определяется в основном температурой окружающей среды, атмосферным давлением, подвижностью и влагосодержанием воздуха.

Излучение теплоты происходит в направлении окружающих человека поверхностей, имеющих более низкую температуру, чем температура поверхности одежды и открытых частей тела человека. При высоких температурах окружающих поверхностей (свыше 30 °С) теплоотдача излучением полностью прекращается, а при более высоких температурах теплоотдача излучением идет в обратном направлении — от горячих поверхностей к человеку.

Отдача теплоты при испарении влаги, выводимой на поверхность кожи потовыми железами, зависит от температуры воздуха, интенсивности работы, выполняемой человеком, от скорости движения окружающего воздуха и его относительной влажности.

Температура, скорость, относительная влажность и атмосферное давление окружающего воздуха получили название параметры микроклимата. Температура окружающих предметов и интенсивность физической нагрузки организма характеризуют конкретную производственную обстановку.

Основными параметрами, обеспечивающими процесс теплообмена человека с окружающей средой, как было показано выше, являются показатели микроклимата. В естественных условиях на поверхности Земли (уровень моря) они изменяются в существенных пределах. Так, температура окружающей среды изменяется от —88 до + 60 °С; подвижность воздуха — от 0 до 60 м/с; относительная влажность — от 10 до 100 % и атмосферное давление — от 680 до 810 мм рт. ст.

Вместе с изменением параметров микроклимата меняется и тепловое самочувствие человека. Условия, нарушающие тепловой баланс, вызывают в организме реакции, способствующие его восстановлению. Процессы регулирования тепловыделений для поддержания постоянной температуры тела человека называются терморегуляцией. Она позволяет сохранять температуру тела постоянной. Терморегуляция осуществляется в основном тремя способами: биохимическим путем; путем изменения интенсивности кровообращения и интенсивности потовыделения.

Терморегуляция биохимическим путем, называемая химической терморегуляцией, заключается в изменении теплопродукции в организме за счет регулирования скорости окислительных реакций. Изменение интенсивности кровообращения и потовыделения изменяет отдачу теплоты в окружающую среду и поэтому называется физической терморегуляцией.

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. Экспериментально установлено, что оптимальный обмен веществ в организме и соответственно максимальная производительность деятельности имеют место, если составляющие процесса теплоотдачи находятся в следующих пределах: Qk≈30 %; Qл≈ 50 %; QТМ≈ 20 %. Такой баланс характеризует отсутствие напряженности системы терморегуляции.

Параметры микроклимата оказывают непосредственное влияние на тепловое самочувствие человека и его работоспособность. Установлено, что при температуре воздуха более 25 °С работоспособность человека начинает падать. Предельная температура вдыхаемого воздуха, при которой человек в состоянии дышать в течение нескольких минут без специальных средств защиты, около 116°С.

Переносимость человеком температуры, как и его теплоощущение, в значительной мере зависит от влажности и скорости окружающего воздуха. Чем больше относительная влажность, тем меньше испаряется пота в единицу времени и тем быстрее наступает перегрев тела. Особенно неблагоприятное воздействие на тепловое самочувствие человека оказывает высокая влажность при <ос > 30 °С, так как при этом почти вся выделяемая теплота отдается в окружающую среду при испарении пота. При повышении влажности пот не испаряется, а стекает каплями с поверхности кожного покрова. Возникает так называемое проливное течение пота, изнуряющее организм и не обеспечивающее необходимую теплоотдачу. Вместе с потом организм теряет значительное количество минеральных солей, микроэлементов и водорастворимых витаминов. При неблагоприятных условиях потеря жидкости может достигать 8…10 л за смену и с ней до 40 г поваренной соли (всего в организме около 140 г NаС1). Потери более 30 г NаС1 крайне опасны для организма человека, так как приводят к нарушению желудочной секреции, мышечным спазмам, судорогам. Компенсация потерь воды в организме человека при высоких температурах происходит за счет распада углеводов, жиров и белков.

Для восстановления водносолевого баланса работающих в горячих цехах устанавливают пункты подпитки подсоленной (около 0,5 % NаС1) газированной питьевой водой из расчета 4…5 л на человека в смену. На ряде заводов для этих целей применяют белково-витаминный наииток. В жарких климатических условиях рекомендуется пить охлажденную питьевую воду или чай.

Длительное воздействие высокой температуры особенно в сочетании с повышенной влажностью может привести к значительному накоплению теплоты в организме и развитию перегревания организма выше допустимого уровня — гипертермии — состоянию, при котором температура тела поднимается до 38…39 °С. При гипертермии и как следствие тепловом ударе наблюдаются головная боль, головокружение, общая слабость, искажение цветового восприятия, сухость во рту, тошнота, рвота, обильное потовыделение, пульс и дыхание учащены. При этом наблюдается бледность, синюшность, зрачки расширены, временами возникают судороги, потеря сознания.

В горячих цехах промышленных предприятий большинство технологических процессов протекает при температурах, значительно превышающих температуру воздуха окружающей среды. Нагретые поверхности излучают в пространство потоки лучистой энергии, которые могут привести к отрицательным последствиям. Инфракрасные лучи оказывают на организм человека в основном тепловое действие, при этом наступает нарушение деятельности сердечно-сосудистой и нервной систем. Лучи могут вызвать ожог кожи и глаз. Наиболее частым и тяжелым поражением глаз вследствие воздействия инфракрасных лучей является катаракта глаза.

Производственные процессы, выполняемые при пониженной температуре, большой подвижности и влажности воздуха, могут быть причиной охлаждения и даже переохлаждения организма — гипотер-мии. В начальный период воздействия умеренного холода наблюдается уменьшение частоты дыхания, увеличение объема вдоха. При продолжительном действии холода дыхание становится неритмичным, частота и объем вдоха увеличиваются. Появление мышечной дрожи, при которой внешняя работа не совершается, а вся энергия превращается в теплоту, может в течение некоторого времени задерживать снижение температуры внутренних органов. Результатом действия низких температур являются холодовые травмы.

2. КОНТРОЛЬ ПОКАЗАТЕЛЕЙ МИКРОКЛИМАТА

Нормативные параметры производственного микроклимата установлены ГОСТ 12.1.005—88, а также СанПиН 2.2.4.584—96.

Этими нормами регламентировали параметры микроклимата в рабочей зоне производственного помещения: температуру, относительную влажность, скорость движения воздуха в зависимости от способности организма человека к акклиматизации в разное время года, характера одежды, интенсивности производимой работы и характера тепловыделений в рабочем помещении.

Таблица– Оптимальные показатели микроклимата на рабочих местах производственных помещений

Период года	Категория работ по уровню энергозатрат, Вт	Температура воздуха, 0С	Температура поверхностей, 0С	Относительная влажность воздуха, %	Скорость движения воздуха, м/с
Холодный	Iа(до139)	22…24	21…25	60…40	0,1
	IIб (140…174)	21…23	20…24	60…40	0,1
	IIб(175…232)	19…21	18…22	60…40	0,2
	IIб (233…290)	17…19	16…20	60…40	0,2
	III (более 290)	16…18	15…19	60…40	0,3
Теплый	Iа (до 139)	23…25	22…26	60…40	0,1
	Iб (140…174)	22…24	21…25	60…40	0,1
	IIа (175…232)	20…22	19…23	60…40	0,2
	IIб (233…290)	19…21	18…22	.60…40	0,2
	III (более 290)	18…20)	17…21	60…40	0,3

Для оценки характера одежды и акклиматизации организма в разное время года введено понятие периода года. Различают теплый и холодный период года. Теплый период года характеризуется среднесуточной температурой наружного воздуха + 10 °С и выше, холодный — ниже + 10°С.

При учете интенсивности труда все виды работ, исходя из общих энегогозатрат организма, делятся на три категории: легкие, средней тяжести и тяжелые. Характеристику производственных помещений по категории выполняемых в них работ устанавливают по категории работ, выполняемых половиной и более работающих в соответствующем помещении.

К легким работам (категория I) относятся работы, выполняемые сидя или стоя, не требующие систематического физического напряжения (работа контролеров, в процессах точного приборостроения, конторские работы и др.). Легкие работы подразделяют на категорию 1а (затраты энергии до 139 Вт) и категорию 16 (затраты энергии 140…174 Вт). К работам средней тяжести (категория II) относят работы с затратой энергии 175…232 (категория На) и 233…290 Вт (категория 116). В категорию На входят работы, связанные с постоянной ходьбой, выполняемые стоя или сидя, но не требующие перемещения тяжестей, в категорию Пб — работы, связанные с ходьбой и переноской небольших (до 10 кг) тяжестей (в механосборочных цехах, текстильном производстве, При обработке древесины и др.). К тяжелым работам (категория III) с затратой энергии более 290 Вт относят работы, связанные с систематическим физическим напряжением, в частности с постоянным передвижением, с переноской значительных (более 10 кг) тяжестей (в кузнечных, литейных цехах с ручными процессами и др.).

В рабочей зоне производственного помещения согласно ГОСТ 12.1.005—88 могут быть установлены оптимальные и допустимые микроклиматические условия. Оптимальные микроклиматические условия — это такое сочетание параметров микроклимата, которое при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивает ощущение теплового комфорта и создает предпосылки для высокой работоспособности.

Допустимые микроклиматические условия — это такие сочетания параметров микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека могут вызвать напряжение реакций терморегуляции и которые не выходят за пределы физиологических приспособительных возможностей. При этом не возникает нарушений в состоянии здоровья, не наблюдаются дискомфортные теплоощущения, ухудшающие самочувствие, и понижение работоспособности.

Измерения показателей микроклимата проводят в рабочей зоне на высоте 1,5 м от пола, повторяя их в различное время дня и года, в разные периоды технологического процесса. Измеряют температуру, относительную влажность и скорость движения воздуха.

051414 1418 2 ТЕПЛООБМЕН ЧЕЛОВЕКА С ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДОЙ Для измерения температуры и относительной влажности воздуха используют аспирационный психрометр Асмана (рис. 2). Он состоит из двух термометров. У одного из них ртутный резервуар покрыт тканью, которую увлажняют с помощью пипетки. Сухой термометр показывает температуру воздуха. Показания влажного термометра зависят от относительной влажности воздуха: температура его тем меньше, чем ниже относительная влажность, поскольку с уменьшением влажности возрастает скорость испарения воды с увлажненной ткани и поверхность резервуара охлаждается более интенсивно.

051414 1418 3 ТЕПЛООБМЕН ЧЕЛОВЕКА С ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДОЙ 051414 1418 4 ТЕПЛООБМЕН ЧЕЛОВЕКА С ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДОЙ

Чтобы исключить влияние подвижности воздуха в помещении на показания влажного термометра (движение воздуха повышает скорость испарения воды с поверхности увлажненной ткани, что ведет к дополнительному охлаждению ртутного баллона с соответствующим занижением измеряемой величины влажности по сравнению с ее истинным значением) оба термометра помещены в металлические защитные трубки. С целью повышения точности и стабильности показаний прибора в процессе измерения температуры сухим и влажным термометрами через обе трубки пропускаются постоянные потоки воздуха, создаваемые вентилятором, размещенным в верхней части прибора.

Перед измерением в специальную пипетку набирают воду и увлажняют ее тканевую оболочку влажного термометра. При этом прибор держат вертикально, затем взводят часовой механизм и устанавливают (подвешивают или удерживают в руке) в точке измерения.

Через 3…5 мин показания сухого и , влажного термометров устанавливаются на определенных уровнях, по которым с помощью специальных таблиц рассчитывается относительная влажность воздуха.

Скорость движения воздуха измеряется с помощью анемометров (рис. 2.7). При скорости движения воздуха свыше 1 м/с используют крыльчатые или чашечные анемометры, при меньших скоростях — термоанемометры.

Принцип действия крыльчатого и чашечного анемометров — механический. Под воздействием аэродинамической силы движущегося потока воздуха ротор прибора с закрепленными на нем крыльями (пластинками) начинает вращаться со скоростью, величина которой соответствует скорости набегающего потока. Через систему зубчатых колес ось соединена с подвижными стрелками. Центральная стрелка показывает единицы и десятки, стрелки мелких циферблатов — сотни и тысячи делений. С помощью расположенного сбоку рычага можно отключить ось от механизма зубчатых колес или подключить ее.

Перед измерением записывают показания циферблатов при отключенной оси. Прибор устанавливают в точке измерения, и ось с закрепленными на ней крыльями начинает вращаться. По секундомеру засекают время и включают прибор. Через 1 мин движением рычага ось отключают и снова записывают показания. Разность показаний прибора делят на 60 (число секунд в минуте) для определения скорости вращения стрелки — количества проходимых ею делений за 1 с. По найденной величине с помощью прилагаемого к прибору графика определяют скорость движения воздуха в секунду.

051414 1418 5 ТЕПЛООБМЕН ЧЕЛОВЕКА С ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДОЙ 051414 1418 6 ТЕПЛООБМЕН ЧЕЛОВЕКА С ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДОЙ

Для измерения малых скоростей движения воздуха используют термоанемометр, который позволяет также определять температуру воздуха. Принцип измерения основан на изменении электрического сопротивления чувствительного элемента прибора при изменении температуры и скорости воздуха. По величине электрического тока, измеряемого гальванометром, определяют с помощью таблиц скорость движения потока воздуха

ЛИТЕРАТУРА

Денисенко Г.Ф. Охрана труда: Учебное пособие. – М.: Высшая школа, 1995. .
Дружинин В.Ф., Мотивация деятельности в чрезвычайных ситуациях, М., 1996.
Жидецкий В.Ц., Джигирей В.С., Мельников А.В. Основы охраны труда. Учебник – Изд. 2-е, дополненное. –СПб: Афиша, 2000.
Леонтьева И.Н., Гетия С.И. Безопасность жизнедеятельности. М., 1998.

bukvi.ru

Теплообмен человека с окружающей средой.

Количество просмотров публикации Теплообмен человека с окружающей средой. - 748

Параметры микроклимата производственных помещений.

МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ И ИХ НОРМИРОВАНИЕ В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЯХ

Лекция 6

План лекции:

1. Параметры микроклимата производственных помещений.

2. Теплообмен человека с окружающей средой

3. Влияние параметров микроклимата на самочувствие человека.

4. Гигиеническое нормирование параметров микроклимата

Одним из необходимых условий нормальной жизнедеятельности человека является обеспечение нормальных метеорологических условий в помещениях, оказывающих существенное влияние на тепловое самочувствие человека.

Метеорологические условия или микроклимат зависят от теплофизических особенностей технологического процесса, климата͵ сезона года, условий отопления и вентиляции.

Метеорологические условия, или микроклимат, в производственных условиях определяются следующими параметрами: температурой воздуха t (oC), относительной влажностью(%), скоростью движения воздуха на рабочем месте v(м/с).

Жизнедеятельность человека сопровождается непрерывным выделением теплоты в окружающую среду. Ее количество зависит от степени физического напряжения в определенных метеорологических условиях и составляет от 85 (в состоянии покоя) до 500 Дж/с. В организме человека постоянно протекают различные химические процессы с выделением теплоты. За час человек вырабатывает количество тепла, крайне важно е для того, чтобы вскипятить литр ледяной воды. В случае если бы тело человека было покрыто не кожей, а непроницаемой оболочкой, каждый час температура повышалась бы на несколько градусов, а через 40 часов достигла бы 100 градусов. При выполнении тяжелой физической работы скорость обмена веществ в организме резко повышается, в связи с этим выделяется гораздо больше тепла.

Для того, чтобы физиологические процесса в организме протекали нормально, выделяемая организмом теплота должна полностью отводиться в окружающую среду.

Одними из важных интегральных показателей теплового самочувствия организма является средняя температура тела (внутренних органов) порядка 36,6о С. Она зависит от степени нарушения теплового баланса и уровня энергозатрат при выполнении физической работы. При выполнении работы средней тяжести и тяжелой при высокой температуре воздуха температура тела может повышаться от нескольких десятых градуса до 1-2оС. Наивысшая температура внутренних органов, которую выдерживает человек +43оС, минимальная +25оС.

Нормальное тепловое самочувствие имеет место, когда тепловыделение человека полностью воспринимается окружающей средой, ᴛ.ᴇ. когда выполняется уравнение теплового баланса . В этом случае температура внутренних органов остается постоянной. В случае если теплопродукция организма не должна быть передана полностью окружающей среде, происходит рост температуры внутренних органов. В случае если окружающая среда воспринимает больше теплоты, чем ее производит человек, то происходит охлаждение организма.

Отдача теплоты организмом человека в окружающую среду происходит в результате теплопроводности через одежду Qт, конвекции у тела Qк, излучения на окружающие поверхности Qи, испарения влаги с поверхности кожи Qисп, нагрева вдыхаемого воздуха Qв.

Количество теплоты, отдаваемое организмом различными путями, зависит от величины того или иного параметра микроклимата. Так, теплоотдача конвекцией зависит от температуры окружающего воздуха и скорости его движения на рабочем месте. Удерживаемый на внешней поверхности тела пограничный слой воздуха препятствует отдаче теплоты конвекцией. При скорости движения воздуха равной 0, толщина этого слоя 4-8 мм. При увеличении скорости до 2 м/сек, слой воздуха составляет всего 1мм. Чем ниже температура окружающего воздуха и выше скорость движения, тем больше отдача теплоты конвекцией.

Излучение теплоты происходит в направлении окружающих человека поверхностей, имеющих более низкую температуру, чем температура поверхности одежды и кожи человека. При высоких температурах окружающих поверхностей (30-35 град.) теплоотдача излучением полностью прекращается, а при более высоких температурах теплообмен идет в обратном направлении – от поверхностей к человеку.

Отдача теплоты за счёт испарения влаги и нагрева выдыхаемого воздуха зависит не только от температуры и интенсивности работы, выполняемой человеком, но и от относительной влажности и скорости движения воздуха.

referatwork.ru

2. ТЕПЛООБМЕН ЧЕЛОВЕКА С ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДОЙ И ВЛИЯНИЕ НА НЕГО МИКРОКЛИМАТА. Тепловой баланс в системе "человек–среда обитания"

Теплообмен человека с окружающей средой. Терморегуляция — МегаЛекции

МИКРОКЛИМАТ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ

Здоровье и работоспособность человека в значительной степени определяются условиями микроклимата и воздушной среды жилых и общественных зданий. Отечественными и зарубежными гигиенистами установлена связь между микроклиматом в жилище и на рабочем месте и состоянием здоровья людей.

При производственных процессах практически всегда выделяется тепло. Источниками тепла могут быть печи, котлы, паропроводы, газоходы, различное электрооборудование, осветительные установки и др. В теплое время года добавляется тепло солнечного излучения.

Обеспечение заданных показателей микроклимата является одной из основных задач специалистов по строительной теплофизике, отоплению, вентиляции и кондиционированию воздуха.

Физиологическое действие метеорологических условий на человека

Одним из необходимых условий нормальной жизнедеятельности и поддержания высокой работоспособности человека является обеспечение нормальных метеорологических условий в помещениях, оказывающих существенное влияние на тепловое самочувствие человека. Нормальное тепловое самочувствие имеет место, когда тепловыделение человека полностью воспринимается окружающей средой. Если теплопродукция организма не может быть полностью передана окружающей среде, происходит рост температуры внутренних органов и такое тепловое самочувствие характеризуется понятием жарко. В противном случае – холодно.

Например, понижение температуры и повышение скорости движения воздуха, способствует усилению конвективного теплообмена и процесса теплоотдачи при испарении пота, что может привести к переохлаждению организма. При повышении температуры воздуха возникают обратные явления.

Особенно неблагоприятное воздействие на тепловое самочувствие человека оказывает высокая влажность при температурах окружающего воздуха более 30°С, так как при этом почти вся выделяемая теплота отдается в окружающую среду при испарении пота. При повышении влажности пот не испаряется, а стекает каплями с поверхности кожного покрова. Возникает так называемое проливное течение пота, изнуряющее организм и не обеспечивающее необходимую теплоотдачу.

Недостаточная влажность приводит к интенсивному испарению влаги со слизистых оболочек их пересыхания и растрескивания, а затем и к загрязнению болезнетворными микробами. Поэтому, при длительном пребывании людей в закрытых помещениях, рекомендуется ограничиваться относительной влажностью 30…70%

При обильном потовыделении масса организма человека уменьшается. Считается допустимым для человека снижение его массы на 2…3% путем испарения влаги – обезвоживания организма.

Вместе с потом организм теряет значительное количество минеральных солей. Для восстановления водного баланса работающих в горячих цехах устанавливают пункты подпитки подсоленной газированной водой.

Длительное воздействие высокой температуры особенно с повышенной влажностью может привести к значительному накоплению теплоты в организме и развитию перегревания организма выше допустимого уровня – гипертермии.

Теплообмен человека с окружающей средой. Терморегуляция

Теплообмен между человеком и окружающей средой осуществляется: конвекцией в результате омывания тела воздухом, теплопроводностью, излучением на окружающие предметы и в процессе тепломассообмена при испарении влаги, выводимой на поверхность кожи потовыми железами и при дыхании.

Количество тепла, отдаваемого организмом каждым из этих путей, зависит от параметров микроклимата на рабочем месте.

Величина и направление конвективного теплообмена человека с окружающей средой определяется в основном температурой окружающей среды, атмосферным давлением, подвижностью и влагосодержанием воздуха. Теплопроводность тканей человека мала, поэтому основную роль в процессе транспортирования теплоты внутри организма играет конвективная передача с потоком крови.

Теплопроводность сухого воздуха мала, поэтому теплоотдача через соприкосновение человека с воздухом также мала. Более интенсивно идет обмен теплом при соприкосновении человека с не нагретыми поверхностями, но, как правило, поверхность соприкосновения в этом случае незначительна.

Лучистый поток при теплообмене излучением тем больше, чем ниже температура окружающих человека поверхностей. Излучение тепла происходит в окружающую среду, если в ней температура ниже температуры поверхности одежды (27-30 оС) и открытых частей тела (33,5 оС). При высоких температурах (30 - 35 оС) окружающей среды теплоотдача излучением полностью прекращается, а при более высоких температурах теплообмен идет в обратном направлении - от окружающей поверхности к человеку.

Количество теплоты, отдаваемой в окружающий воздух с поверхности тела при испарении пота, зависит как от температуры воздуха и интенсивности работы, так и от скорости окружающего воздуха и его относительной влажности.

Количество теплоты, выделяемой человеком с выдыхаемым воздухом, зависит от его физической нагрузки, влажности, и температуры вдыхаемого воздуха.

Комфортные условия для организма человека обеспечиваются при соблюдении теплового баланса.

Уравнение теплового баланса для организма человека за определенный период времени может быть представлено в следующем виде:

M +S ± R ± C ± P - E = 0,

где M - тепло процессов метаболизма, полученное из химических субстратов пищи, подвергшихся расщеплению в клетках;

S - накопленное организмом тепло;

R, C, P - тепло отданное (со знаком "-") или полученное (со знаком "+") путем излучения, конвекции, теплопередачи;

E - тепло, отданное за счет испарения.

Если тепловой баланс не будет поддерживаться, то дополнительное тепло, полученное различными путями, приведет к повышению температуры тела, а недостаток тепловой энергии - к его охлаждению. В обоих случаях создаются неблагоприятные условия для функционирования клеток организма, которые при превышении определенных температурных границ внутри тела начинают погибать.

Тепловой баланс любого тела определяется соотношением между теплом, которое оно получает, и теплом, которое оно отдает.

Величина тепловыделения организмом человека зависит от степени физического напряжения и составляет от 75 ккал/ч в состоянии покоя до 430 ккал/ч при тяжелой работе. Для комфортных условий работы необходимо, чтобы тепловыделение организма равнялось его теплоотдаче, при этом температура внутренних органов человека остается постоянной (около 36,6 оС).

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.

Процессы регулирования тепловыделений для поддержания постоянной температуры тела человека называютсятерморегуляцией. Она позволяет сохранять температуру внутренних органов постоянной, близкой к 36,5°С.

Процессы регулирования тепловыделений осуществляются в основном тремя способами: биохимическим путем, путем изменения интенсивности кровообращения и интенсивности потовыделения.

Терморегуляция биохимическим путем заключается в изменении интенсивности происходящих в организме окислительных процессов.

Терморегуляция путем изменения интенсивности кровообращения заключается в способности организма регулировать подачу крови (которая является в данном случае теплоносителем) от внутренних органов к поверхности тела путем сужения или расширения кровеносных сосудов.

Терморегуляция путем изменения интенсивности потовыделения заключается в изменении процесса теплоотдачи за счет испарения влаги.

Параметры микроклимата воздушной среды, которые обуславливают оптимальный обмен веществ в организме и при которых нет неприятных ощущений и напряженности системы терморегуляции, называются комфортными или оптимальными.

Зона, в которой окружающая среда полностью отводит теплоту, выделяемую организмом, и нет напряжения системы терморегуляции, называется зоной комфорта.

Условия, при которых нормальное тепловое состояние человека нарушается, называются дискомфортными.

Непосредственным измерением трудно установить количество теплоты, отдаваемой человеком. Поэтому об интенсивности общей теплоотдачи судят по косвенным показателям - значениям эффективной и эквивалентно - эффективной температур, характеризующих пребывание в так называемой “зоне комфорта”, где терморегуляция обеспечивается организмом легко, или за пределами этой зоны, когда для нормальной терморегуляции организм человека преодолевает большие нагрузки.

Эффективной называется температура воздуха, ощущаемая человеком при определенной относительной влажности воздуха и при отсутствии движения его в помещении.

Эффективно-эквивалентной называется температура воздуха, ощущаемая человеком при определенной относительной влажности воздуха и определенной скорости его движения.

megalektsii.ru

Пути теплообмена организма человека с окружающей средой — Мегаобучалка

Микроклимат производственных помещений

Методические указания к лабораторной работе для студентов

всех форм обучения, изучающих дисциплину

«Безопасность жизнедеятельности»

Барнаул 2002

УДК 628.882/889 (075.05)

Н.Н. Белоусова, Д.С. Стуров Микроклимат производственных помещений: методические указания к лабораторной работе для студентов всех форм обучения, изучающих дисциплину «Безопасность жизнедеятельности» /Алт. гос. тех. универ-т им. И.И.Ползунова. – Барнаул; Изд-во АлтГТУ, 2002г - 22 с

В методических указаниях представлены краткие сведения о влияниях микроклиматических условий производственных помещений на организм человека. Описаны приборы, контролирующие состояние воздушной среды, и методика измерений. Изложены принципы нормирования и оценки параметров микроклимата в производственных помещениях. Методические указания содержат весь необходимый материал для выполнения лабораторной работы на специальном стенде, разработанном авторами методических указаний.

Методические указания рассмотрены и одобрены на заседании кафедры БЖД 2002г.

Алтайский государственный технический университет

им. И.И. Ползунова, 2002 г

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: 1. Ознакомиться с особенностями воздействия микроклимата производственных помещений на организм человека.

2. Освоить методы контроля и нормирования параметров микроклимата.

План выполнения работы

1.1 Ознакомиться с методическими указаниями и уяснить их содержание.

1.2 Выбрать вариант задания самостоятельно или с помощью преподавателя и выполнить его в полном объёме.

1.3 Дать ответы на контрольные вопросы (устно)

1.4 Оформить отчёт в соответствии с п.6 и защитить его у преподавателя.

Параметры микроклимата и их влияние на организм

Работающих на производстве

Общие требования к параметрам микроклимата

Параметры микроклимата в соответствии с ГОСТ 12.1.005-88 и СанПиН 2.2.4. 548-96 должны обеспечивать сохранение теплового баланса человека с окружающей производственной средой и поддержание оптимального или допустимого теплового состояния организма.

Параметрами, характеризующими микроклимат в производственных помещениях, являются:

- Температура воздуха, t ˚C

- Температура поверхностей (стен, потолка, пола, ограждений оборудования и т.п.), tп ˚C

- Относительная влажность воздуха, W %

- Скорость движения воздуха, V м/с

- Интенсивность теплового облучения, P Вт/м2

Теплообмен организма человека с окружающей средой

Одним из необходимых условий нормальной жизнедеятельности человека является обеспечение нормальных метеорологических условий в помещениях, оказывающих большое влияние на тепловое самочувствие человека. Метеорологические условия, или микроклимат, зависят от теплофизических особенностей технологического процесса, местного климата, сезона года, условий отопления (в холодный период года) и вентиляции в помещениях.

Трудовая деятельность человека сопровождается непрерывным выделением теплоты в окружающую среду. Её количество зависит от степени физического напряжения в определённых климатических условиях и составляет от 85 Вт (в состоянии покоя) до 500 Вт (при тяжёлой работе). Для того, чтобы физиологические процессы в организме протекали нормально, выделяемая организмом теплота должна полностью отводиться в окружающую среду. Нарушение теплового баланса может привести к перегреву, либо к переохлаждению организма и, как следствие, к потере работоспособности, быстрой утомляемости, потере сознания, к несчастным случаям и профзаболеваниям.

Нормальное тепловое самочувствие имеет место, когда тепловыделения человека Qтч полностью воспринимаются окружающей средой Qтс, т.е. когда имеет место тепловом баланс Qтч= Qтс, то в этом случае температура внутренних органов остаётся постоянной 36, 5 ˚C.

Если теплопродукция организма не может быть полностью передана окружающей среде (Qтч>Qтс), происходит рост температуры внутренних органов и такое тепловое самочувствие характеризуется понятием жарко. Теплоизоляция человека (например, в тёплой и плотной одежде), находящегося в состоянии покоя (сидя или лёжа) от окружающей среды, приведёт к повышению его температуры уже через 1 час на 1,2˚C. А то же самое при выполнении работы средней тяжести, вызовет повышение температуры на 5 ˚C, т.е. приблизится к критической (+43˚C) температуре.

В случае, когда окружающая среда воспринимает больше теплоты, чем её вырабатывает человек (Qтч<Qтс), происходит охлаждение организма. Такое тепловое самочувствие характеризуется понятием холодно.

Пути теплообмена организма человека с окружающей средой

Теплообмен между организмом человека и окружающей средой осуществляется:

- Конвекцией Qк в результате омывания открытых частей тела струями воздуха;

- Теплопроводностью одежды Qт;

- Излучением открытых частей тела Qизл на окружающие поверхности;

- Испарением влаги с поверхности тела Qисп;

- Нагревом вдыхаемого воздуха Qв.

Нормальный теплообмен (т.е. тепловой комфорт) образуется тогда, когда

Qтч= Qк+ Qт+ Qизл+ Qисп+ Qв= Qтс

При значительном превышении теплопродукции организма человека (Qтч»Qтс) возникает перегрев(гипертермия), угрожающая жизни и здоровью человека; при значительном уменьшении теплопродукции организма по сравнению с поглотительными возможностями среды, возникает переохлаждение (гипотермия), опасное для здоровья и жизни человека.

megaobuchalka.ru

Теплообмен человека с окружающей средой. Терморегуляция. Микроклимат и теплообмен человека с окружающей средой реферат

Теплообмен человека с окружающей средой.

Влияние параметров микроклимата на самочувствие человека.

ТЕПЛООБМЕН ЧЕЛОВЕКА С ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДОЙ » Буквы.Ру Научно-популярный портал

Теплообмен человека с окружающей средой.

2. ТЕПЛООБМЕН ЧЕЛОВЕКА С ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДОЙ И ВЛИЯНИЕ НА НЕГО МИКРОКЛИМАТА. Тепловой баланс в системе "человек–среда обитания"

Похожие главы из других работ:

2. Состояние окружающей среды и факторы риска, влияющие на здоровье человека

2.4 Ультразвук и меры защиты от него человека

Влияние микроклимата

Влияние микроклимата на людей

2.6 Воздействие микроклимата и световой среды на человека

1. Влияние ПЭВМ на здоровье человека

2. Влияние курения на организм человека

4. Влияние шума на организм человека

2. Параметры микроклимата, влияние на организм человека

2. Влияние показателей микроклимата на организм человека

1. Нормирование параметров микроклимата. Терморегуляция организма человека. Теплообмен между телом человека и окружающей средой

1.1 Здоровье как состояние организма человека, зависящее от факторов окружающей среды

Влияние факторов окружающей среды на пожар

2.2 Влияние на организм человека неблагоприятного производственного микроклимата и меры профилактики

1.1 Особенности формирования окружающей среды на пожарах и ее воздействие на человека

Теплообмен человека с окружающей средой. Терморегуляция — МегаЛекции

Пути теплообмена организма человека с окружающей средой — Мегаобучалка

Смотрите также