Нормальная шкала эффективных температур для средне одетых людей при условии выполнения легкой работы

Примечание. В процентах приведена относительная влажность воздуха.

Приложение 3

Методика оценки теплового баланса человека путем расчета тепловыделения

Оценка теплового самочувствия человека выполняется путем сравнения величины теплообразования при выполнении работы и тепловыделения; последняя величина определяется путем расчета количества тепла, выделяемого человеком излучением, проведением, испарением влаги.

Исходные показатели:

а) теплопродукция организма в покое составляет 0,8-1,5 ккал (3,34-6,27 кДж) на 1 кг массы тела за 1 час, при выполнении тяжелой работы - 7-9 ккал/кг ч;

б) поверхность тела “среднего” человека массой тела 65 кг составляет приблизительно 1,8 м² (см. табл. 5);

в) в выделении тепла проведением и испарением пота принимает участие 100 % поверхности тела;

г) в выделении тепла излучением принимает участие 80 % поверхности тела; при наличии одностороннего источника тепловой радиации, по отношению к нему в теплообмене излучением принимает участие 40 % поверхности тела.

Таблица 5.

Зависимость поверхности тела человека от его массы

1. Формула для расчета тепловыделения излучением (радиацией):

где: Q - количество тепла, выделяемого излучением, ккал/ч;

Т₁ – температура тела, °С;

Т₂ – температура внутренней поверхности стен °С;

S -площадь поверхности тела, кв. м.

2. Формулы для расчета тепловыделения проведением:

Qпр = 6(Т1 – Т2) × (0,5 + ) S	(2.1)
Qпр = 7,2 (Т1 – Т2) × (0,27 + )S	(2.2)

где : Q - количество тепла, выделяемого проведением, ккал/ч;

6; 0,5 - постоянные коэффициенты при скорости движения воздуха менее 0,6 м/с;

Т₁ – температура тела, °С;

Т₂ – температура воздуха,°С;

7,2; 0,27 - постоянные коэффициенты при скорости движения воздуха свыше 0,6 м/с;

V - скорость движения воздуха, м/с;

S -площадь поверхности тела, кв. м.

3. Формула для расчета максимального количества воды, которое может испаряться с поверхности тела:

Рисп. = 15(Fmax – Fабс) × (0,5 + )S

(3.1)

где: Р_исп. – количество воды, которое может испариться с поверхности тела при данных условиях, мл/ч;

15 - постоянный коэффициент;

F_max – максимальная влажность при температуре кожи тела;

F_абс – абсолютная влажность при данной температуре воздуха.

“F_абс” – можно определить по формуле:

(3.2)

где: F_отн.- относительная влажность при данной температуре воздуха, %;

F _max– максимальная влажность при температуре кожи тела, мм рт. ст. ;

(F_max – F_абс) – физиологический дефицит насыщения, мм рт. ст.;

V - скорость движения воздуха, м/с;

S – площадь поверхности тела, м².

Количество тепла, которое выделяется при этом, можно рассчитать, умножив результат на 0,6 (калорийный коэффициент испарения 1 г воды), или вместо коэффициента “15” в формуле (3.1) поставить цифру “9” (0,6 х 15 = 9). При этом необходимо учесть, что нормальное тепловое самочувствие сохраняется, если величина испарения пота не превышает 250 мл, на что расходуется 150 ккал.

Пример расчета:

Оценить тепловое самочувствие “стандартного человека” (поверхность тела 1,8 м², рост 170 см, масса 65 кг), находящегося в легкой одежде и выполняющего тяжелую работу (570 ккал/г). Температура тела 35°С, температура воздуха в помещении 32°С, средняя радиационная температура 22°С, скорость движения воздуха 0,7 м/с, относительная влажность 70 %.

Пользуясь упрощенными формулами определяем теплоотдачу излучением (1), полагая, что (отдача тепла происходит с 80 % поверхности тела) и проведением (2.2.).

Q_изл. = 4,5(35-22) × 1,8 × 0,8 = 83,5 ккал/ч

Q_пров = 7,2 × (36-32) × (0,27 + 0,83) × 1,46 = 46,2 ккал/ч

Для расчета максимального количества воды, которое может испариться с поверхности тела, по таблице “Максимальное напряжение водяных паров при разных температурах” определяем величину максимальной влажности при температуре 32^О С. Она составляет, согласно таблице, 35,6 мм рт. ст.

Абсолютную влажность при температуре воздуха 32^О С определим по упрощенной формуле (3.2):

F_абс. = = 24,9 мм рт. ст.

Подставим найденные результаты в формулу (3.1):

Р_исп =15 × (35,6-24,6) × (0,5 + 0,83) × 1,8 = 377 мл/ч.

Количество тепла отданного испарением при этом составляет:

456 х 0,6 = 226,2 ккал/ч.

Рассчитываем суммарное тепловыделение:

Q = 83,5 + 46,2 + 226,2 = 356,9 ккал.

Сопоставляя расчетное тепловыделение (357 ккал/л) и теплопродукцию (570 ккал/ч) для оценки теплового самочувствия человека можно прийти к заключению, что в условиях данного помещения теплопродукция человека превышает величину тепловыделения. Микроклимат помещения вызывает нагревающий эффект.

Примечание: Приведенные расчеты не учитывают выделения тепла дыханием: на нагревание вдыхаемого воздуха и на испарение влаги с поверхности легких, которое составляет в комфортных условиях около 15% общего количества тепловыделения. Мы вдыхаем воздух определенной температуры и влажности, а выдыхаем воздух, нагретый до температуры тела и на 100% насыщенный влагой.