4. Физиологические основы нормирования микроклимата (тепловое состояние человека, классификация, критерии оценки)

Система терморегуляции, наиболее поздно возникшая в эволюционном развитии человека, приобрела характер подсистемы, использовав для осуществления своей функции многочисленные компоненты других гомеостатических регулирующих систем. Система терморегуляции не может функционировать в организме изолированно от других гомеостатических систем. При действии высоких и низких температур имеет место интеграция системы терморегуляции с другими функциональными системами: сердечно-сосудистой, нервной, дыхательной, эндокринной и др. Степень участия последних, порядок их включения определяется величиной термической нагрузки на человека.

Функциональное состояние человека, обусловленное его теплообменом с окружающей средой, характеризующееся содержанием и распределением тепла в глубоких («ядро») и поверхностных («оболочка») тканях организма, а также степенью напряжения механизмов терморегуляции, принято обозначать как тепловое состояние.

На основе анализов результатов собственных исследований, данных отечественных и зарубежных авторов определены наиболее информативные и адекватные показатели теплового состояния, которыми являются: температура кожи (средневзвешенная и локальная (t_к)), температура «ядра» тела (t_т), средняя температура тела (_т), изменение теплосодержания в организме (Δ Q_т.с.), величина влагопотерь (Δ Р), изменение частоты сердечных сокращений (D ЧСС), теплоощущение (То).

В разработанных методических рекомендациях [10] представлены классификация теплового состояния и метод его оценки в целях обоснования гигиенических требований к микроклимату рабочих мест, а также мерам профилактики охлаждения и перегревания работающих.

Тепловое состояние человека по степени напряжения реакций терморегуляции, влияния на показатели работоспособности и здоровья подразделяется на оптимальное, допустимое, предельно-допустимое, недопустимое.

Оптимальное тепловое состояние человека характеризуется отсутствием общих и/или локальных дискомфортных теплоощущений, минимальным напряжением механизмов терморегуляции, оцениваемым по показателям и критериям, представленным в табл. 1, и является предпосылкой длительного сохранения высокой работоспособности.

Допустимое тепловое состояние человека характеризуется незначительными общими и/или локальными дискомфортными теплоощущениями, сохранением термостабильности организма в течение всей рабочей смены при умеренном напряжении механизмов терморегуляции, оцениваемом по показателям и критериям, представленным в табл. 2 и табл. 3. При этом может быть временное (в течение рабочей смены) снижение работоспособности, но не нарушается здоровье (в течение всего периода трудовой деятельности).

Предельно-допустимое тепловое состояние человека характеризуется выраженными общими и/или локальными дискомфортными теплоощущениями, значительным напряжением механизмов терморегуляции, оцениваемым по показателям и критериям, представленным в табл. 4-6. Оно не гарантирует сохранение термического гомеостаза и здоровья, ограничивает работоспособность.

Недопустимым является тепловое состояние, характеризующееся чрезмерным напряжением механизмов терморегуляции (граничные значения показателей которого выше или ниже указанных в табл. 4-6), приводящим к нарушению состояния здоровья.

В целях нормирования микроклимата в производственных помещениях применительно к 8-часовой рабочей смене используются показатели и критерии, приведенные в табл. 1-3, то есть в этом случае микроклиматические условия должны обеспечивать тепловое состояние работающих на оптимальном или допустимом уровне. При разработке мероприятий по предупреждению перегревания и переохлаждения организма человека могут быть использованы показатели и критерии, приведенные в табл. 4-6, с условием, что регламентируется время непрерывного воздействия термической нагрузки, а средневзвешенные во времени величины показателей за рабочую смену не превысят верхнюю или нижнюю границу, указанные соответственно в табл. 2 и в табл. 3.

В табл. 7 и 8 приведены некоторые показатели терморегуляторных реакций, соответствующие субъективному отказу от пребывания в охлаждающей или нагревающей среде.

Таблица 1

Критерии оптимального теплового состояния человека¹

Показатель теплового состояния человека	Энерготраты, Вт/м2 (ккал/м2 · ч)
	69 (60)	87 (75)	113 (97)	145 (125)	177 (153)
1. Температура тела, ректальная, tp, °C.	37,1 – 37,2	37,2 – 37,3	37,3 – 37,5	37,4 – 37,6	37,5 – 37,7
2. Средневзвешенная температура кожи2, к, °C.	32,5 – 33,5	32,1 – 32,8	31,6 – 32,5	30,9 – 32,0	30,2 – 31,4
3. Средняя температура тела2, т, °C.	35,3 – 35,8	35,3 – 35,8	35,3 – 35,8	35,3 – 35,8	35,3 – 35,8
4. Изменение теплосодержания2, Δ Qтс, кДж/кг (ккал/кг).	+ 0,87 (+ 0,2)
5. Увеличение частоты сердечных сокращений2, Δ ЧСС, уд/мин.	До 6	7 - 10	11 - 18	19 - 25	26 – 32
6. Влагопотери, Δ Р, г/ч.	До 80	До 100	До 120	До 150	До 180
7. Теплоощущения2, То, баллы.	4,0	4,0	4,0	4,0	4,0
8. Разность между температурой кожи груди и стопы, (tкг – tкс), °C.	2 - 4	2 - 4	Не характерна

¹По отношению к другим уровням энерготрат, критерии теплового состояния могут быть определены интерполяцией.

²Наиболее значимые показатели.

Таблица 2

Критерии допустимого теплового состояния человека (верхняя граница)³

Показатель теплового состояния человека	Энерготраты, Вт/м2 (ккал/м2 · ч)
	69 (60)	87 (75)	113 (97)	145 (125)	177 (153)
1. Температура тела, ректальная, tp, °C.	37,3	37,4	37,5	37,6	37,7
2. Средневзвешенная температура кожи4, к, °C.	33,8	33,6	33,4	33,2	33,0
3. Средняя температура тела4, т, °C.	36,3	36,3	36,3	36,3	36,3
4. Изменение теплосодержания4, Δ Qтс, кДж/кг (ккал/кг).	2,60 (0,62)	2,60 (0,62)	2,60 (0,62)	2,60 (0,62)	2,60 (0,62)
5. Увеличение частоты сердечных сокращений4, Δ ЧСС, уд/мин.	8	12	20	27	34
6. Влагопотери, Δ Р, г/ч.	90	120	140	170	210
7. Теплоощущения4, То, баллы.	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0
8. Разность между температурой кожи груди и стопы, (tкг – tкс), °C.	1	1	Не характерна

³Снижение работоспособности: возможно снижение выносливости мышц кистей к статической нагрузке до 10%, удлинение латентного периода простой зрительно-моторной реакции до 7%.

⁴Наиболее значимые показатели.

Таблица 3

Критерии допустимого теплового состояния человека (нижняя граница)⁵

Показатель теплового состояния человека	Энерготраты, Вт/м2 (ккал/м2 · ч)
	69 (60)	87 (75)	113 (97)	145 (125)		177 (153)
1. Температура тела, ректальная, tp, °C.	37,0	37,4	37,5	37,6		37,7
2. Средневзвешенная температура кожи6, к, °C.	32,0	33,6	33,4	33,2		33,0
3. Средняя температура тела6, т, °C.	34,9	36,3	36,3	36,3		36,3
4. Изменение теплосодержания6, Δ Qтс, кДж/кг (ккал/кг).	2,72 (0,65)	2,72 (0,65)	2,72 (0,65)	2,72 (0,65)		2,72 (0,65)
5. Увеличение частоты сердечных сокращений6, Δ ЧСС, уд/мин.	5	12	20	27		34
6. Влагопотери, Δ Р, г/ч.	Не характерны
7. Теплоощущения6, То, баллы.	3,0	3,0	3,0	3,0		3,0
8. Разность между температурой кожи груди и стопы, (tкг – tкс), °C.	6,0	6,0	Не характерна
9. Температура тыла кисти6, tгк, °C.	25,0	24,5	24,0		23,5		23,0
10. Температура тыла стопы6, tтс, °C.	28,0	27,5	27,0		26,5		26,0

⁵Снижение работоспособности: возможно снижение показателя координации движений до 10%.

⁶Наиболее значимые показатели.

Таблица 4

Критерии предельно-допустимого теплового состояния человека (верхняя граница)⁷,

для продолжительности не более трех часов за рабочую смену

Показатель теплового состояния человека	Энерготраты, Вт/м2 (ккал/м2 · ч)
	69 (60)	87 (75)	113 (97)	145 (125)	177 (153)
1. Температура тела, ректальная, tp, °C.	37,4	37,5	37,6	37,7	37,8
2. Средневзвешенная температура кожи8, к, °C.	32,6	34,5	34,3	34,1	23,8
3. Средняя температура тела8, т, °C.	36,7	36,7	36,7	36,7	36,7
4. Изменение теплосодержания8, Δ Qтс, кДж/кг (ккал/кг).	4,00 (0,95)	4,00 (0,95)	4,00 (0,95)	4,00 (0,95)	4,00 (0,95)
5. Увеличение частоты сердечных сокращений8, Δ ЧСС, уд/мин.	12	17	24	31	38
6. Влагопотери, Δ Р, г/ч.	120	150	180	220	260
7. Теплоощущения8, То, баллы.	6,0	6,0	6,0	3,0	6,0

⁷Снижение работоспособности: возможно снижение показателя координации движений до 20%.

⁸Наиболее значимые показатели.

Таблица 5

Критерии предельно-допустимого теплового состояния человека (верхняя граница)⁹,

для продолжительности не более одного часа за рабочую смену

Показатель теплового состояния человека	Энерготраты, Вт/м2 (ккал/м2 · ч)
	69 (60)	87 (75)	113 (97)	145 (125)	177 (153)
1. Температура тела, ректальная, tp, °C.	37,5	37,6	37,7	37,8	37,9
2. Средневзвешенная температура кожи10, к, °C.	35,4	35,4	35,4	35,4	35,4
3. Средняя температура тела10, т, °C.	37,2	37,2	37,2	37,2	37,2
4. Изменение теплосодержания10, Δ Qтс, кДж/кг (ккал/кг).	4,70 (1,12)	4,70 (1,12)	4,70 (1,12)	4,70 (1,12)	4,70 (1,12)
5. Увеличение частоты сердечных сокращений10, Δ ЧСС, уд/мин.	18	23	30	37	44
6. Влагопотери, Δ Р, г/ч.	250	300	350	400	450
7. Теплоощущения10, То, баллы.	7,0	7,0	7,0	7,0	7,0

⁹Снижение работоспособности: возможно снижение выносливости мышц кистей к статической нагрузке до 30%, удлинение латентного периода простой зрительно-моторной реакции до 15%.

¹⁰Наиболее значимые показатели.

Таблица 6

Критерии предельно-допустимого теплового состояния человека (нижняя граница)¹¹,

для продолжительности не более трех часов за рабочую смену

Показатель теплового состояния человека	Энерготраты, Вт/м2 (ккал/м2 · ч)
	69 (60)	87 (75)	113 (97)	145 (125)		177 (153)
1. Температура тела, ректальная, tp, °C.	36,9	37,1	37,2	37,5		37,7
2. Средневзвешенная температура кожи12, к, °C.	31,0	30,5	29,5	28,5		27,5
3. Средняя температура тела12, т, °C.	34,4	34,4	34,4	34,4		34,4
4. Изменение теплосодержания12, Δ Qтс, кДж/кг (ккал/кг).	4,82 (1,15)	4,82 (1,15)	4,82 (1,15)	4,82 (1,15)		4,82 (1,15)
5. Увеличение частоты сердечных сокращений12, Δ ЧСС, уд/мин.	4	5	8	12		22
6. Влагопотери, Δ Р, г/ч.	Не характерны
7. Теплоощущения12, То, баллы.	2,0	2,0	2,0	2,0		2,0
8. Разность между температурой кожи груди и стопы, (tкг – tкс), °C.	Не характерна
9. Температура тыла кисти12, tгк, °C.	24,0	23,5	23,0		22,5		22,0
10. Температура тыла стопы12, tтс, °C.	27,0	26,5	26,0		25,5		25,0

¹¹Снижение работоспособности: возможно снижение показателя координации движений до 20%.

¹²Наиболее значимые показатели.

Таблица 7

Показатели теплового состояния человека, соответствующие субъективному отказу от пребывания в охлаждающей среде (в состоянии относительного физического покоя)

Показатель	Плотность потока с поверхности тела, Вт/м2
	124 ± 6,3	166 ± 13,0	227 ± 11,0
1. Температура тела, ректальная, tр, °C.	36,9 ± 0,10	37,0 ± 0,15	37,3 ± 0,15
2. Температура кожи, tк, °C: средневзвешенная туловища кистей	25,8 ± 1,4 27,2 ± 2,0 19,0 ± 2,2	24,4 ± 1,2 36,1 ± 1,8 17,6 ± 1,9	21,9± 1,0 22,7 ± 2,6 16,1± 2,7
3. Коэффициент «смешивания» температуры «ядра» тела, Кт, °C.	0,40 ± 0,01	0,59 ± 0,03	0,71 ± 0,10
4. Средняя температура тела, т, °C.	30,2	31,8	32,8
5. Теплопродукция, Qм, Вт/м2.	99 (81 – 139)	110 (90 - 150)	122 (110 – 162)
6. Дефицит тепла в организме, Δ Qтс, Вт/м2.	198	140	104
7. Теплоизоляция тканей и организма, Кло.	0,44	0,33	0,32

Таблица 8

Некоторые показатели теплового состояния лиц, соответствующие субъективному отказу от воздействия внешней термической нагрузки

(t_в = 49,5 ± 0,4°C; φ = 17 ± 2%; t_ш = 50 ± 0,3°C; V = 0,15м/с; Q_м = 129 Вт/м²)

№	Показатель	Величина
1.	Температура тела ректальная, tр, °C.	37,7 - 37,8
2.	Изменение ректальной температуры, Δ tр, °C.	0,58 - 0,68
3.	Средневзвешенная температура кожи, к ,°C.	36,9 - 37,6
4.	Накопление тепла в организме, Δ Qтс, кДж/кг.	7,76 - 7,86
5.	Частота сердечных сокращений, ЧСС, уд/мин.	124 - 129
6.	Температурный градиент, , °C.	0,95 - 0,11
7.	Влагопотери, Δ Р, г/ч.	До 580