Шмидт, Тевс (ред.) - Физиология человека - т.3 (Шмидт, Тевс (ред.) - Физиология человека - 1996), страница 9

В случае коротковолнового инфракрасного излучения (испускаемого такими излучателями, как электр о радиаторы или солнце) и испускающая, и поглошающая способности кожи становятся значительно меньше 1 (0,5-0,8) и оказываются зависимыми от кожной пигментации. Перенос тепла путем конвекции и излучения часто объединяют и называют нсухвй» теплввтдачей. В этом случае значение температуры окружающей среды представляет собой оивративную темнературу-взвешенное среднее между температурами воздуха и излучения. Коэффициенты переноса тепла для конвекции и излучения объединяют и получают коэффициент )т в, обратная величина которого служит характеристикой изолируюгцих свойств окружающей среды 1 Перенос тепла путем неиарвиия.

Около 20Ув теплоотдачи тела человека в условиях нейтральной температуры (см. рис, 25.7) осуществляется за счет испарения воды с поверхности кожи или со слизистой оболочки, выстилаюшей дыхательные пути. Перенос тепла из кожи путем испарения описывается следующим уравнением: Н =Ь „.(Р „— Р, )А, (8) где Р „и Р,„— давление водяного пара соответственно на коже (среднее значение) и в окружакяцем воздухе, а Ь„-коэффициент переноса тепла путем испарения. Величина п„„варьирует в зависимости от очертаний поверхности кожи, атмосферного давления и скорости обдувающего воздуха.

Наиболее важное заключение из приведенного выше уравнения состоит в том, что теплоотдача путем испарения происходит даже тогда. когда относительная влажность окружающего воздуха достигает 100'Ув. Единственное необходимое требование заключается в том, чтобы Р„, было больше Р „это условие сохраняется до тех пор, пока температура кожи выше температуры окружающей среды и кожа полностью увлазкнена благодаря достаточному вьщеленню пота. Потерю воды за счет диффузии ее через кожу и слизистую оболочку называют неон(ущаемой или внежелезистой потерей в отличие от железистой потери воды в результате фулкции потовых желез. Толъко последний механизм находится под контролем системы терморегуляции и оказывает существенное влияние на общее количество переносимого ГЛАВА 25.

ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС И РЕГУЛЯЦИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ТЕЛА 673 тепла. Когда температура окружающей среды превышаег температуру тела, теплоотдача может осуществляться только путем испарения. Эффективность потоотделения для процесса терморегуляции основана на поглощении большого количества тепла испаряющейся водой, 2400 кДж на ! л.

Путем испарения 1 л волы организм человека может отдать треть всего тепла, выработанного в условиях покоя за целый день (см. водный баланс, с. 813). Влияние одежды. Одежда с точки зрения физиологии является формой теплового сопротивления, или изоляции, 1 (23, величину которого нужно прибавить к значениям термосопротивления тканей организма (1,) и окружающего пограничного слоя (1 „).

Эффективность одежды обусловлена мельчайшими объемами воздуха, присутствующими в структуре плетеной ткани или в ворсе, где не может возникать сколько-нибудь заметных потоков возпуха. В этом случае тепло переносится только путем проведения, а воздух является плохим проводником тепла. Факторы окружающен среды н температурный комфорт Из всего изложенного ясно, что влияние непосредственного окружения на организм человека определяется по крайней мере четырьмя фвзическими факторамш температурой воздуха, давлением водяного пара в воздухе (влажностью), температурой излучения и скоростью движения воздуха (ветра). От этих факторов зависит, огцущает ли испытуемый «температурный камфартн или ему слишком жарко либо холодно. Условие комфорта состоит в том, чтобы организм не нуждался в работе механизмов терморегуляции- т.е.

ему не требовалось бы ии дрожи, ни вьщеления пота-и кровоток в периферических органах мог сохранять промежуточную скорость. Это условие соответствует упомянутой выше термоиейтральиой зове (рис. 25.4). Указанные четыре физических фактора до некоторой степени взаимозаменяемы в отношении ощущения комфорта и потребности в терморегуляции. Иными словами, ощущение холода, вызванное низкой температурой воздуха, может быть ослаблено соответствующим повышением температуры излучения. Если атмосфера кажется душной, то соответствующее ощущение может бъпь ослаблено путем снижения влажности или температуры воздуха. Если температура излучения низкая (холодные стены), для достижения комфорта требуется увеличение температуры воздуха. Подобные взаимоотношения между рассматриваемыми факторами позволяют выражать различные их комбинации одним числом, например эффективной температурой Согласно проведенным недавно исследованиям (33, значение комфортной температуры для легко одетого (рубашка, трусы, длинные хлопковые брюки) сидящего испьпуемого равно примерно 25 — 20 'С при влажности воздуха 50% и равенстве температуры воздуха и стен.

Было показано, что соответствующее значение для обнаженного испытуемого при относительной влажности воздуха 50% составляет 28 'С. В условиях температурного комфорта средняя температура кожи равна примерно 34'С При физической работе по мере того, как испытуемый затрачивает все.больше физических усилий, комфортная температура снижается. Например, для легкой кабинетной работы предпочтительная температура воздуха равна примерно 22'С.

Как ни странно, во время тяжелой физической работы комнатная температура, при которой не возникает потоотделения, ощущается как слишком низкая. Диаграмма на рис. 25.8 показывает, как соотносятся значения комфортной температуры, влажности н температуры окружазощего воздуха в условиях легкой физической работы (3 мет; 1 мет = интенсивность обмена веществ в условиях покоя). Каждой степени дискомфорта может быть сопоставлено одно значение температуры — эффективная температура (ЭТ).

Численное значение ЭТ находят путем проецирования на ось к точки, в которой линия дискомфорта пересекает кривую, соответствующую 50% относительной влажности (34) (ранее шкалу эффективной температуры строили в соответствии с относительной влажностью, равной 100%). Например, все комбинации значений температуры н влюкности в красной области на рис. 25.8 (30 'С при относительной влажности 100% или 45 'С при относительной влажности 20% н т.д.) соответствуют эффективной температуре 37'С, которая в свою очередь соответствует определенной степени дискомфорта. В диапазоне более низких температур влияние влажности оказывается меньше (наклон линий дискомфорта более крутой), поскольку в этом случае вклад испарения в общую теплоотдачу незначителен. Как показано на диаграмме, дискомфорт возрастает с увеличением средней температуры и влажности кажи (части поверхности тела, покрытой потом (34)).

Когда значения параметров, определянлцие максимальную влажность кожи (100%), превышены, тепловой баланс не может больше сохраняться. Таким образом, человек способен выдерживать условия за пределами этой грашщы лишь в течение короткого времени; пот при этом стекает ручьями, поскольку его выделяется больше, чем может испариться. Линии дискомфорта, представленные на рис. 25.8, конечно, смешаются в зависимости от тепловой изоляции, обеспечиваемой одеждой, скорости ветра и характера физической нагрузки. Когда, например, выполняемая работа требует увеличения интенсивности обменных процессов от 3 до 6 мет, предельно 674 ЧАСТЬ УН.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БАЛАНС, РАБОТА И ВЛИЯНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ЗО Б о З 40 к ж 3 эо й о 20 о г о го 0 0 гО 20 ЭО 40 ЕО С Тамлмигуоа окружающей среды (оперативная температуре! Рис. 26.8, Психометрическая диаграмма, отражающая соотношение между температурой окружающей среды (оперативная температура: взвешенное. среднее значение температуры излучения н воздуха) н влажностью, с одной стороны, н температурным дискомфортом с другой. Это соотношение установлено лля условий умеренной физической нагрузки («3 мет», т.е.

утроенное значение интенсивности метаболизма е покое),легкой спортивной оде»гам н незначительного относительного движения воздуха (О,б м.с '). ЭТ- эффективная температура: Тж „- средняя температура кожи (по [34]) выносимая на протяжении продолжительного времени эффективная температура меняется с 40 до 33'С. Значения комфортной температуры в воде. Когда окружаюшей средой служит вода. роль пограничного слоя воздуха (см. выше) выполняет слой воды, обладаюшей по сравнению с воздухом значительно большей теплопроводностью и теплоемкостью.

В воде при заданной температуре от покоящегося тела путем конвекции отводится значительно больше тепла, чем в воздухе. Когда вода находится в движении, возникаюший турбулентный поток вблизи поверхности .гела отнимает тепло так быстро, что при температуре воды 1О' С даже сильное физическое напряжение не позволяет поддерживать тепловое равновесие, и возникает гипотермиа. Если тело находится в полном покое, для достижения температурного комфорта температура воды должна быть 35-36 'С. Этот нижний предел термонейтральной зоны зависит от толшины изолируюшсй жировой ткани. В ряде исследований„ проведенных на людях с различной степенью ожирения, было показано, что нижняя предельная комфортная температура в воде колеблется от 31 до 36'С 152], 25.4.

Регуляция температуры тела Биологическую терморегуляцию целесообразно описывать с помощью терминов теории систем, разработанной для технических систем управления. Чтобы осушествлягь постоянно контроль за тепловым режимом управляемой системы, необходимы датчика. Выходные сигналы с датчиков передаются на пеапральаый коятроллер, где происходит обработка температурной информации и откуда посылаются сигналы лля контроля и управления одним или более зффекторами (исполнительными звеньями). Выходные сигналы от эффекторов должны вызывать противодействие изменениям температуры, связанным с внешними или внутренними возмушениями.