2. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ В ПОВСЯКДЕНІШ УСЛОВИЯХ ПРОИЗВОДСТВА И В БЫТУ

 

2.1. Физиологическое воздействие факторов существования на жизнедеятельность человека

 

2.1.2. Влияние метеорологических факторов на организм человека

 

2.1.2.1. Теплообмен человека с окружающей средой

 

Жизнедеятельность человека сопровождается выделением тепла в окружающую среду. Величина тепловыделения организмом человека зависит от степени физического напряжения в определенных климатических условиях и составляет от 85 (в состоянии покоя) до 500 Дж/с (тяжелая работа). Для того, чтобы физиологические процессы в организме проходили нормально, тепло, выделяемое организмом человека, должно полностью отводиться в окружающую среду. Нарушение теплового баланса может привести к перегреву или переохлаждению организма человека и, в конечном итоге, к потере трудоспособности, потере сознания и тепловой смерти.

Нормальное тепловое самочувствие имеет место, когда тепловыделение (Q_тв) организма человека полностью воспринимается окружающей средой (Q_тн), т.е. когда имеет место тепловой баланс (Q_тв)⁼(Q_тн)- В этом случае температура внутренних органов остается постоянной на уровне 36,6°С.

Организм человека способен поддерживать квазістійку температуру тела при достаточно широких колебаниях параметров окружающей среды. Так, тело человека сохраняет температуру около 36,6"С при колебаниях окружающей температуры от - 40°С до +40°С. При нем температура отдельных участков кожи и внутренних органов может быть от 24"С до 37,1°С.

Интенсивные обменные процессы происходят в печени - ее температура - 38,0-38,5"С. существует суточный биоритм температуры кожи: максимальная (37,0-37,1°С) в 16.00-19.00, минимальная (36,0 - 36,2°С) в 2.00-4.00 часов по местному времени.

Уравнение теплового баланса "человек - окружающая среда" впервые было проанализировано в 1884 г. профессором И. И. Флавицьким. Теплообмен между человеком и окружающей средой осуществляется конвекцией в результате обтекания тела воздухом (g_k), теплопроводностью через одежду (g_т), излучением на окружающие предметы и в процессе тепломассообмена (g_тм) при испарении влаги, которая выводится на поверхность потовыми железами (g_п) и при дыхании (g_д):

Q_тн = g_к + g_т+g_в +g_п + g_д

Конвекционный теплообмен определяется законом Ньютона:

g_k=a_kF_e(t_пов - t_ис)

t_пов - температура поверхности тела человека (зимой - 27,5°С, летом -31°С);

t_ис - температура окружающей среды;

F_e- эффективная поверхность тела человека (50-60% геометрической внешней поверхности тела человека). Для практических расчетов она принимается равной 1,8 м²;

а_к - коэффициент теплоотдачи конвекцией; а_к= 4,06 Вт/(м²*град).

Величина и направление конвективного теплообмена человека с окружающей средой определяется в основном температурой окружающей среды, барометрическим давлением, подвижностью и вологовмістом воздуха.

Уравнение Фурье, которое описывает теплопроводность в одномірному теплопровідному поле, можно записать в виде:

 

 

α_в - коефіціенттеплопровідності тканей одежды человека, Вт/град;

Δ_в - толщина тканей одежды человека, м.

 

Теплообмен измерением происходит с помощью электромагнитных волн между телами, разделенными променепрозорим средой. Тепловая энергия, превращаясь на поверхности горячего тела в лучистую, передается на холодную поверхность, где снова превращается в тепловую. Лучистый поток тем больше, чем ниже температура поверхностей, которые окружают человека, и может быть определен с помощью обобщенного закона Стефана - Больцмана

 

 

Количество тепла, которое отдается человеком в окружающую среду при испарении влаги, выводимой на поверхность кожи потовыми железами, определяется по формуле:

g_п = G_п r, где G_п - количество влаги, которое выделяется и испаряется, кг/с; r - скрытая теплота испарения влаги, которая выделяется, Дж/кг.

Количество тепла, отдаваемого в окружающую среду с поверхности тела при испарении пота, зависит не только от температуры воздуха и интенсивности работы, выполняемой человеком, но и от скорости движения окружающего воздуха и его относительной влажности.

Количество тепла, которое расходуется на нагрев воздуха, который вдыхается, можно определить по уравнению:

g_д=V_лрP_вдС_г(t_вид - t_вд),где

V _лв - легочная вентиляция, м³/с; г - плотность влажного воздуха, вдыхаемого, кг/м³;

С_р - удельная теплоемкость воздуха, вдыхаемого, Дж/(кг/град);

t_вид - температура выдыхаемого воздуха, 0°С;

t_уд - температура вдуваемого воздуха, 0°С. Легочная вентиляция - объем воздуха, вдыхаемого человеком за единицу времени. Она определяется как произведение объема воздуха, вдыхаемого за один вдох, число циклов дыхания за секунду.

Количество теплоты, выделяемой человеком с воздухом, который выдыхается, зависит от его физической нагрузки, влажности воздуха, температуры окружающей воздухе.

В общем тепловое самочувствие человека зависит от температуры окружающей среды, подвижности и относительной влажности воздуха, барометрического давления, температуры окружающих предметов и интенсивности физической нагрузки организма.

Поскольку температура окружающих предметов, интенсивность физической нагрузки организма определяют конкретную производственную обстановку и характеризуются большим разнообразием, их рассматривают отдельно. Другие параметры: температура, скорость, относительная влажность и барометрическое давление окружающего воздуха получили название параметров микроклимата.