Тепловой баланс человека
Известный исследователь параметров комфорта и качества воздуха Оле Фангер предложил формулу теплового баланса между телом человека и окружающей средой. В этой формуле за основу принимается теплообмен человека, который находится в покое, в состоянии температурного баланса с внешней средой. При этом совершенно неважно, какова точно его температура. В таких условиях количество тепла, вырабатываемого телом человека, равно теплу, которое отводится во внешнюю среду.
Из этого следует:
M = W + Qд + Qк
где
M— количество тепла, вырабатываемого организмом, Вт/кв.м;
W — объем производимой механической работы, Вт/кв.м;
Qд — общее количество тепла, выделяемого при дыхании, Вт/кв.м;
Qк — общее количество тепла, отводимого через кожу, Вт/кв.м.
Количество тепла отводимого от человеческого тела зависит от следующих параметров:
— разницы температур между телом и окружающей воздушной средой;
— потерь (или получения) тепла от окружающих стен;
— кожных испарений (охлаждения при испарении);
— явных и скрытых потерь тепла при дыхании соответственно за счет теплопроводности и испарения.
Тепло, которое выделяется человеческим организмом, передается во внешнюю среду через кожный покров посредством радиационного теплообмена, конвекции, теплопроводности (явная теплота) и испарения(скрытая теплота), а также путем выдыхания теплого воздуха.
Радиационный обмен тепла происходит между человеком и поверхностями ограждений, его величина и направление зависят от этих поверхностей. Конвекция и теплопроводность зависят от температуры, влажности и скорости воздуха, а также вида и теплопроводности одежды.
Испарение влаги с поверхности человеческого тела происходит за счет разности парциальных давлений водяных паров в насыщенном слое у поверхности тела и в воздухе помещения. При этом расходуется теплота (энергия) организма, которая идет на испарение влаги. Чем ниже значение относительной влажности воздуха при данной температуре в помещении, тем больше будет теплоотдача испарением.
Комфортные кондиции окружающей среды могут иметь различные значения и главным образом зависят от интенсивности труда, совершаемого человеком, и его одежды.
В зависимости от того, в каком состоянии находится организм человека (сон, отдых, умственная или физическая работа) и параметров воздушной среды, каждый человек выделяет 330-1050 кДж тепла, 40-415 г влаги и 18-36 литров углекислого газа в течение часа.
С ростом физической нагрузки на организм, при постоянной температуре воздуха и поверхностей ограждений увеличиваются показатели тепловыделения и отводимой испарением влаги. При неизменной нагрузке и повышении температуры внешней среды уменьшается доля явного теплоотвода, а отвод тепла испарением возрастает при практически неизменных общих тепловыделениях.
extraclimate.ru