2 курс / Нормальная физиология / Тепловой_стресс_Чвырев_В_Г_,_Ажаев_А_Н_,_Новожилов_Г_Н_

По данным Е.Ф. Медведевой, Н.А. Федотовой (1971), при выполнении физической работы средней тяжести предельно допустимыми являются температура воздуха 28 °С и относительная влажность 40-55 %. Температура воздуха 30 °С при относительной влажности 55 % допускается только для акклиматизированных к подобным условиям людей. Считается, что допустимая относительная влажность воздуха в холодный период года при температуре воздуха 13-25 °С и выполнении физической работы различной тяжести не должна превышать 75 %. В теплое время при всех видах работ она не должна превышать 55 % при температуре воздуха 28 °С, 60 % - при 27 °С; 65 % - при 26 °С; 70 % - при 25 °С и 75 % - при 24 °С [Репин Г.Н., Афанасьева Р.Ф., 1985].

По данным B. Givoni (1963), при 30 °С влажность воздуха оказывает действие начиная с абсолютной ее величины 10 мм рт.ст. при отсутствии движения воздуха. При 35 °С без движения воздуха влажность сильно влияет на тепловой обмен, особенно при давлении водяных паров 20 мм рт.ст. и выше. Движение воздуха даже небольшое (50 см/с) заметно сказывается на тепловом обмене человека уже при абсолютной влажности 25 мм рт.ст. При значительной влажности (35 мм рт.ст.) для обеспечения комфорта требуется повышение скорости движения воздуха до 250 см/с. При 40 °С влажность оказывает на тепловой обмен значительное влияние уже при ее абсолютной величине 20 мм рт.ст. даже в условиях интенсивного движения воздуха [Givoni В., 1963].

Движение воздуха, если его температура ниже температуры поверхности тела, увеличивает теплоотдачу конвекцией. Человек начинает ощущать воздушные потоки при скорости движения воздуха около 0,25 м/с [Давыдов В.Г., 1961]. При более высокой температуре движение воздуха облегчает испарение воды с поверхности тела. По данным А.А. Шаптала (1966), Ю.П. Тихова (1962), при температуре воздуха до 28 °С и его влажности 90-100 % для достижения теплового равно-весия организма человека скорость воздуха должна возрастать до 1,5- 2,5 м/с. Однако при скорости воздуха 3 м/с и выше при высокой температуре окружающей среды затрудняется теплоотдача с поверхности тела [Давыдов В.Г., 1961; Шапта-ла А.А., 1966]. В.В. Либерман, Т.В. Куксинская (1964) устано-вили, что при 2630 °С в условиях нормальной влажности воздуха увеличение его движения с 2 до 3 м/с не оказывает влияния на теплоощущение человека и его тепловое состоя-ние.

Скорость движения воздуха, по мнению О.А. Сидорова (1962), должна меняться в зависимости от тяжести выполняемой физической работы, но не должна превышать 0,5 м/с (табл. 32).

Таблица 32

Рекомендуемыетемпературавоздухаискоростьегодвижениявпокоеи при физической работе [Сидоров О.А., 1962]

Из таблицы видно, что при повышении скорости движения воздуха до 0,5 м/с один и тот же тепловой эффект достигается при изменении температуры всего лишь на 1-3 °С.

В условиях повышенной температуры значительный охлаждающий эффект наступает при скорости движения воздуха до 1 м/с. В этом случае, по данным С.А.Клюгина, А.Е.Малышевой (1952), допустима температура воздуха 30 °С.

Рекомендуемая скорость движения воздуха при различных температурах окружающей среды [Клюгин С.А., Малышева А.Е., 1952] представлена ниже.

Температура воздуха Допустимая скорость в рабочей зоне, °С движения воздуха, м/с

Обдувание работающих с помощью душирующих устройств и установок с подачей рециркуляционного воздуха открывает большую возможность улучшить условия микроклимата на рабочих местах специалистов в районах с жарким климатом. Считается, что воздух по возможности должен подаваться спереди в направлении груди работающего, а нормируемая скорость должна соответствовать осевой в душирующей струе [Тетеревников Т.В. и др., 1978]. При выполнении операторской деятельности при 32 °С Ф.М. Шлейфман и соавт. (1978) допускают обдув не выше 2,3 м/с. Н.К. Витте (1956) установил, что при движении воздуха со скоростью 1 м/с теплоотдача конвекци-ей возрастает в 2 раза, при 4 м/с - почти в 4 раза по сравне-нию с теплоотдачей конвекцией при практически неподвиж-ном воздухе.

Дальнейшее увеличение скорости движения воздуха (до 9 м/с) приводит к повышению теплоотдачи конвекцией не в 2 раза, а всего лишь на 40 % (табл. 33).

Таблица 33

Теплоотдачаконвекциейвсостояниипокояипривыполнениифизической работы (4,5 ккал/мин) при различных скоростях движения воздуха

При движении воздуха, имеющего температуру 35 °С, не увеличивается теплоотдача конвекцией [Витте Н.К., 1956]. Учитывая, что состояние терморегуляции организма человека зависит не только от температуры, но и от скорости движения воздуха на рабочем месте шахтеров, А.А.Шаптала (1966) предлагает регулировать скорость вентиляционной струи.

Зависимость скорости воздушного потока от температуры воздуха в забое [Шаптала А.А., 1966] представлена ниже.

Нормальная терморегуляция в жаркой среде и хорошее тепловое самочувствие сохраняются у горнорабочих, выполняющих работу при повышенной скорости движения вентиляционного воздуха.

Подвижный воздух, к сожалению, может оказывать и негативное влияние, обусловленное его давлением, высушивани-

ем кожи и утомлением ее рецепторного аппарата. Локальное и постоянное воздействие токов воздуха способствует развитию невралгии, миозита, радикулита и других простудных заболеваний. Ввиду этого возникает необходимость строго регламентировать температуру и скорость движения воздуха, подаваемого на рабочее место, в условиях высокой температуры окружающей среды, особенно когда воздушное душирование влияет на влажную кожу. Если температура обдува ниже температуры поверхности тела, то теплоотдача испарением вследствие потоотделения не играет ведущей роли в теплообмене. Когда температура обдува превышает температуру кожи, движение воздуха повышает эффективность потоотделения. Поэтому и при температуре воздуха 35 °С и выше есть смысл обдувать рабочего, хотя теплоотдача конвекцией и равна нулю. Благоприятный эффект от движения воздуха отмечается до тех пор, пока поверхность тела покрыта потом [Витте Н.К., 1956].

Исследования по влиянию на тепловое состояние человека различных сочетаний температуры воздуха, его влажности и скорости движения позволили составить нормы микроклимата производственных и жилых помещений в РФ и за рубежом.

Американская ассоциация промышленных гигиенистов, устанавливая нормы для акклиматизированных лиц, работающих в обычной летней одежде при достаточном потреблении воды, считает, что следует запрещать физическую работу, если температура тела превышает 38 °С.

Нормативы микроклимата в других странах допускают повышение температуры воздуха летом при низкрй его влажности до 35, 28-32 и 25-28 °С соответственно при легкой, сред-ней и тяжелой физической работе. Считается, что в условиях высокой влажности воздуха (80 %) допустимая температура должна быть на 3-5 °С ниже вышеуказанных величин. Нормативы микроклимата разрабатываются в зависимости от климатогеографических районов и сезона года.

По данным Р.Ф. Афанасьевой и соавт. (1989), в районах с жарким климатом (IV зона) на рабочих местах верхней допустимой температурой воздуха является 32 °С при легкой рабо-те, 31 °С - при работе средней тяжести и 30 °С - при тяже-лой.

При этом скорость движения воздуха должна быть увеличена на 0,1 м/с, а относительная влажность воздуха снижена на 5 % на каждый градус повышения температуры воздуха сверх верхних границ допустимых температур. Для жилых помещений в условиях жаркого климата допустимой считается температура воздуха 26 °С при его подвижности в среднем 0,5 м/с, а при 29-30 °С его подвижность должна возрастать до 0,8 м/с. Озеленение и солнцезащита снижают радиационную температуру на 12-15 °С [Геллер И.М., Рахматуллова М.Д., 1970].

По данным Ю.Д. Губернского, С.Н. Киминой (1986), в жи-

лых помещениях температура воздуха в условиях жаркого сухого климата должна быть от 21 до 37,8 °С при относительной влажности 20-60 % и подвижности 0,1-0,25 м/с. Для климатических условий с высокой влажностью температура в помещениях должна составлять 23-26,4 °С при движении воздуха от

0,15 до 0,5 м/с.

Оптимальные и допустимые параметры микроклимата, которые в настоящее время приняты для промышленных предприятий РФ, приведены в табл. 34 и 35.

Таблица 34

Оптимальные величины температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне производственных помещений [Афанасьева Р.Ф. и др., 1987]

Таблица 35

Допустимые величины температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне производственных помещений [Афанасьева Р.Ф. и др., 1987]

Продолжение табл. 35

В допустимых нормативах установлены верхние и нижние границы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха. Учитывая многообразие климатических поясов в РФ, нормы предусматривают возможность повышения температуры воздуха на рабочем месте до 30 °С и снижения до 13 °С. В зависимости от температуры окружающей среды относительная влажность воздуха может меняться от 55 до 75 %, а скорость движения воздуха - от 0,1 до 0,6 м/с.

Большое внимание исследователи уделяют нормированию перепада температур. Ю.М. Стенько (I960), П.А. Просецкий (1960) считают, что перепад между температурой внутри и снаружи помещений не должен превышать 12-15 °С. По данным М.М. Геллера, М.Д. Рахматуллаевой (1970), летом перепад температуры воздуха в помещении и снаружи должен быть не более 10-12 °С.

Допустимые величины перепада температур зависят от интенсивности воздействия наружной температуры. Так, по данным Ф.М. Шлейфман (1963), после пребывания человека при температуре воздуха 40 °С допустим перепад температур 15-20 °С, а при 30 и 35 °С - соответственно 10 и 15 °С. В ус-ловиях жаркого климата летом при температуре наружного

воздуха 35—40 °С в помещениях некоторые авторы допускают температуру 25—28 °С [Симонович Т.Д., 1960; Стенько Ю.М., 1960]. П.И.Гуменер (1962) считает, что при температуре наружного воздуха 30—35 °С температура в помещении 25—27 °С воспринимается как комфортная.

Неблагоприятное влияние на тепловое состояние организма оказывают большие перепады температур между воздухом и стенами (ограждением). При снижении температуры стен до 10 °С продолжительность работы людьми, одетыми в летнюю одежду (даже при 20 °С), ограничивается 1 ч (табл. 36).

Таблица 36

Допустимое сочетание температуры воздуха истен[Медведева Е.Ф., 1961]

При температуре воздуха 23-25 °С и степени черноты поверхности стен, равной 0,8, предельно допустимой считается температура стен 35 °С [Эрман И.М. и др., 1963]. При снижении черноты излучающих поверхностей, по данным некоторых авторов, температура стен может повышаться до 38-40 °С. По данным Н.А. Бессоновой (1978), допустимой разницей средней температуры окружающих поверхностей и температуры воздуха является 5 °С. Комфортное же тепловое состояние человека возможно при перепаде этих температур не более чем

1,5 «С.

При низкой температуре окружающей среды движение воздуха и увеличение его влажности сокращают величину допустимого перепада температур. Наоборот, мышечная работа во время охлаждения позволяет переносить значительно больший перепад температур между окружающими стенами и воздухом.

Допустимое тепловое облучение работающих от открытых источников тепла при использовании средств индивидуальной защиты на постоянных и непостоянных рабочих местах не должно быть выше 140 Вт/м2 [Репин Г.Н., 1972; Шлейфман Ф.М. и

др., 1982].

По данным Р.Ф. Афанасьевой и соавт. (1989), при отсутствии открытых источников тепла на рабочих местах интенсивность инфракрасного облучения не должна превышать 35 Вт/м2 при

облучении 50 % и более поверхности тела работающего, 70 Вт/м2 - при облучении от 25 до 50 % и 100 Вт/м2 - при облучении не более 25 % поверхности тела.

При увеличении интенсивности теплового облучения необходимо повышать скорость движения воздуха или снижать его температуру (табл. 37). По данным Г.Х. Шахбазяна (1957), в условиях одностороннего облучения и выполнения легкой работы без движения воздуха допускается интенсивность инфракрасного облучения 0,5 кал/см2-мин (349 Вт/м2) при температуре воздуха 14-16 °С и 1 кал/см2-мин (698 Вт/м2) при 12-14 °С. При двустороннем облучении температуру окружающего воздуха следует снижать еще на 2 °С. Выполнение тяжелой физической работы при одностороннем облучении интенсивностью 2 кал/см2-мин (1396 Вт/м2) обусловливает необходимость снижения температуры воздуха до 6 °С. По данным Ф.М.Шлейфман и соавт. (1978), при интенсивности инфракрасного облучения до 0,5 кал/см2-мин (349 Вт/м2) суммарная и разовая длительность облучения не ограничивается; при интенсивности 0,5-1 кал/см2-мин (349-698 Вт/м2) суммарная длительность не должна быть больше 70 % смены, а разо-вая - 15-20 мин; при интенсивности 1-3 кал/см2-мин (698-2093 Вт/м2) - не более 50 % смены, а разовая - 10-15.

Таблица 37

Рекомендуемая температура воздуха в зависимости от интенсивности инфракрасного облученияи скорости движения воздуха [Шахбазян Г.Х.,

Подход к формированию условий микроклимата в кабине самолетов США основывается на поддержании средневзвешенной температуры кожи на уровне 33 °С, т.е. в пределах комфортных теплоощущений. В связи с этим температура в кабине самолетов не должна превышать 21 °С. Только в отдельных случаях (на земле, маневры в полете) допускается ее повыше-

ние в кабине до 27 °С в течение 30 мин [Nunneley S.A., Ja-mes G.K., 1976].

Для пассажирских летательных аппаратов скорость движения воздуха в кабине ограничивается величиной 0,4 м/с, относительная влажность - не менее 15 %, температура возду-

ха - от 17 до 25 °С, атмосферное давление - 567 мм рт.ст. [Демидов Г.А., 1980]. По мнению А.А. Лавникова (1975), наиболее благоприятна в кабине самолетов температура 20-22 °С, скорость движения воздуха - 0,25-0,5 м/с, относительная влаж-ность - 45-65 %. По данным А.А. Лавникова (1975), А.Н.Ажа-ева (1993), минимальная температура воздуха в кабине долж-на быть не ниже 10 °С, скорость движения воздуха не должна превышать 1,5 м/с, а влажность - 70 %.

Допустимые условия микроклимата в кабине летательного аппарата по существующим нормам рассчитаны на то, чтобы они не снижали качество профессиональной деятельности, от которой зависит безопасность полетов, а следовательно, и жизнь экипажа и пассажиров. В связи с этим ряд исследователей считают, что условия микроклимата, регламентируемые нормативными документами, а также спецодежда с различной теплоизоляцией не должны влиять на работоспособность летчика [Ажаев А.Н., 1986; Головкин Л.Г., Логунов А.Д., 1987].

В условиях плавания в районах с жарким климатом на организм моряка действует комплекс внешних факторов: солнечная радиация, радиация от ограждений и машин, высокая температура, влажность и движение воздуха.

На основании физиологических исследований экипажа палубной и машинной команд была установлена граница температур, в пределах которой происходит теплообмен (радиацией и конвекцией) у моряков с окружающей средой - 24-28 °С (табл. 38).

Таблица 38

Нормативы микроклимата в судовых помещениях в летний период года

[Стенько Ю.М., 1966]

Продолжение табл. 38

При проектировании систем кондиционирования воздуха на судах, совершающих плавания в тропиках, рекомендуются следующие показатели: температура воздуха в каюте 25 °С, относительная влажность 50 %, скорость движения воздуха до 0,5 м/с [Стенько Ю.М., 1966]. Для расчетов кондиционирова-ния воздуха на судах, плавающих в тропиках, принимается перепад температур до 10-15 °С (табл. 39).

Таблица 39

Перепад температур при кондиционировании воздуха [Стенько Ю.М., 1966]

Условия микроклимата не должны приводить к перенапряжению и срыву терморегуляции организма, что может значительно нарушать работоспособность или вызвать изменения в состоянии здоровья, т.е. при нормировании микроклимата должен соблюдаться «принцип гарантийности». Нормы микроклимата должны быть:

1) дифференцированными в зависимости от их предназначения (для помещений наземной авиационной и морской