Санитарно-гигиенические предпосылки проблемы физиологического состояния человека при разработке специальной одежды для различных климато-географических районов

Санитарно-гигиенические предпосылки проблемы физиологического состояния человека при разработке специальной одежды для различных климато-географических районов

Источник: Сборник информационных и нормативных материалов "Условия труда на геологосъемочных работах"

Редактор и составитель Лучанский Григорий

Москва, ФГУНПП «Аэрогеология», 2004 г.

А.П. Михеев, A.M. Береговой, Л.Н. Петрянина. Проектирование зданий и застройки населенных мест с учетом климата и энергосбережения

 

Человек более 80% своей жизни проводит в помещении: дома, на работе, в общественных зданиях и в транспорте. Его здоровье, самочувствие, работоспособность во многом определяются уровнем комфорта помещений.

Между телом человека и окружающей средой постоянно происходит теплообмен.

Схема теплообмена тела человека с окружающей средой (по Колумару и Лизе)

В организме человека вырабатывается значительное количество тепла. Величину производимой человеческим организмом энергии физиологи определяют по количеству потребляемого кислорода.  В состоянии покоя взрослый человек расходует в среднем 15 л/ч (0,42·10-5 м3/с) кислорода. Если принять количество теплоты, освобождаемое при сгорании кислорода, равным примерно 21·103 Дж/м3, тогда количество получаемой человеком энергии составит 88 Вт. Во время физической деятельности человек потребляет кислорода во много раз больше, чем в состоянии покоя (в 12 раз и более).

Чтобы уравновесить теплопродукцию и теплоотдачу, организм человека должен иметь соответствующий механизм терморегуляции. Не затрагивая физиологические процессы регуляции, рассмотрим лишь физические процессы, связанные с теплоотдачей тела человека.

Основными составляющими теплоотдачи человеческого тела являются: конвекция, излучение (радиация), теплопроводность и испарение. Конвективная теплоотдача составляет примерно 32-35% всей теплоотдачи; количество тепла, отдаваемое путем излучения, – 42-44%; на долю испарения приходится около 10-15%. Тепло, отдаваемое путем теплопроводности, очень незначительно и, как правило, не учитывается. Некоторая часть теплоотдачи происходит при выдыхании воздуха (нагревание и испарение воздуха) и за счет кондукции при контакте тел с поверхностями, например пола, стола и др.).

Интенсивность радиации, как основной составляющей теплоотдачи с поверхности кожи человека, главным образом связана с температурой окружающих поверхностей, и особенно с температурой поверхностей наружных стен.

Конвективная теплоотдача от тела воздуху происходит в результате перемещения воздуха в пространстве и зависит от температуры и скорости движения воздуха. Теплоотдача путем испарения связана с параметрами воздушной среды: влажностью, температурой и скоростью движения воздуха.

Организм человека испаряет примерно 800-1000 мл влаги в сутки (на 1 г воды затрачивается 2400 Дж тепла). При температурах воздуха выше температуры кожи человека количество испаряемой влаги возрастает. Потоотделение начинается при температуре окружающего воздуха 28...29°С и при температуре выше 34° является единственным способом теплоотдачи организма.

Исследованиями установлено, что средняя температура кожи человека существенно зависит от влажности воздуха, оцениваемой показателями относительной влажности или упругости водяного пара. Так, по данным Сейферта изменение упругости водяного пара с 2700 до 5400 Па при температуре воздуха 30....35°С и скорости движения воздуха 0,35 м/с повышает температуру кожи человека с 34 до 36,5°С. При этом установлено, что повышение скорости движения воздуха с 0,35 до 1,3 м/с способствует снижению средней температуры кожи на 1,5°С.

Для расчетов различных способов теплоотдачи целесообразно использовать общее уравнение теплового баланса человека:

Q=M-(±W±Qис±Qр±Qк),  где

Q - избыток или недостаток тепла в организме человека;

М- тепло, выделяемое организмом человека по количеству потребляемого кислорода (зависит от физической деятельности человека);

W- тепловой эквивалент механической работы;

Qис- теплоотдача путем испарения;

Qр - радиационная теплоотдача;

QK- конвективная теплоотдача.

Из формулы следует, что если численное значение правой части положительно, то температура тела повышается, т. е. человеку становится жарко, а если это значение отрицательно, то температура тела уменьшается и человеку становится холодно. При тепловом балансе (Q =0) теплоощущение человека благоприятное. В зависимости от восприятия и адаптации человека к климату местности, времени года, возраста, вида одежды и со­стояния здоровья терморегуляция (человек – воздушная среда) изменяется в определенных пределах. Все это необходимо учитывать при разработке архитектурно-конструктивных решений зданий и помещений, особенно при выборе конструкций наружных стен, оконных и балконных заполнений, полов, входных узлов, покрытий, а также систем инженерного оборудования. 

В условиях высокой внешней температуры вследствие затруднения теплоотдачи может наступить перегревание организма. У человека, находящегося в покое, нарушения терморегуляции наблюда­ются, когда температура воздуха превышает 30—31° (при относи­тельной влажности 80—90%) или 40° (при относительной влажности 40—50%). Естественно, что при выполнении мышечной работы перегревание может возникнуть при более низкой температуре воздуха. Следует учесть, что при температуре воздуха выше 38—40° в организме накапливается тепло также и в результате нагревающего действия воздуха и окружающих предметов,

В жилых помещениях в зависимости от климатических условий рекомендуются следующие нормы температуры воздуха: для холодного климата – 21°, умеренного и теплого –18–19°, жаркого – 17–18°. Разница в температуре воздуха по горизонтали (от стен с окнами до противоположных стен) не должна превышать 2°, а по вертикали (от уровня пола до уровня головы) – 2,5°.

Климатические данные отопительного периода по некоторым пунктам РФ

(СНиП 11-А.6-72)

Пункт	Температура воздуха, ºC				Отопительный период иод		Средняя скорость ветра в январе, м/с
	Абсолютная минимальная	Средняя наиболее холодной пятидневки	Средняя наиболее холодных суток	Расчетная для вентиляции	Про-должи-тель-ность, сут.	Средняя температура, °С
Архангельск	-45	-32	-36	-19	251	-4,7	5,9
Братск	-59	-43	-46	-30	246	-10,3	3,4
Волгоград	-36	-22	-29	-13	182	-3,4	6,3
Горький	-41	-30	-35	-16	218	-4,7	5,1
Казань	-47	-30	-35	-18	218	-5,7	5,7
Красноярск	-53	-40	-44	-22	235	-7,2	6,2
Самара	-43	-27	-36	-18	206	-6,1	5,4
Санкт-Петербург	-36	-25	-28	-11	219	-2,2	4,2
Москва	-40	-25	-32	-14	205	-3,2	4,9
Новосибирск	-50	-39	-42	-24	227	-9,1	5,7
Екатеринбург	-43	-31	-38	-20	228	-6,4	5
Ульяновск	-48	-31	-36	-18	213	-5,7	4,6
Уфа	-42	-29	-36	-19	211	-6,4	5,2
Челябинск	-45	-29	-35	-20	216	-7,1	4,5
Чита	-49	-38	-41	-30	240	-11,6	3,9

Количество тепла и влаги, выделяемых одним человеком

Выполняемая работа	Тепло, Вт				Влага, г/ч
	Полное		Явное		При 10°С	При 35°С
	При 10°С	При 35°С	При 10°С	При 35°С
В состоянии покоя	160	93	140	12	30	115
Физическая:
- легкая	180	145	150	5	40	200
- средней тяжести	215	195	165	5	70	280
- тяжелая	290	290	195	10	135	415

Допустимые нормы температур и скоростей движения воздуха при воздушном душировании

Примечания: Интенсивность теплового облучения определяется как средняя в течение 1 ч.

Направление воздушной струи при воздушировании рекомендуется предусматривать, как правило, на облучаемую поверхность тела.

 

Допустимые нормы величины температуры,

относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне

(Справочник помощника санитарного врача и помощника эпидемиолога (Под ред. Д.П. Никитина, А.И. Зайченко. Москва, Медицина, 1990 – 512 c.)

Изменение реакции человека на световые и звуковые раздражители в зависимости от возраста

 

Критерии оценки тяжести и напряженности труда 

(Рощин А.В. Предупредительный сан.надзор за новой техникой и технологией. Москва, Медицина, 1985 – 200 с.) 

Показатели	Количественные критерии тяжести и напряженности работ по категориям
	1	2	3	4
	легкая	средней тяжести	тяжелая	очень тяжелая
	малонапряженная	умеренно напряженная	напряженная	очень напряженная
А. По эргономическим данным
Максимальная масса поднимаемых вручную грузов, кг	До 5	До 15	До 40	Свыше 40
Максимальная величина прилагаемых усилий, Н	До 50	До 150	До 400	Свыше 400
Средняя величина усилий при частоте их применения свыше 30 в час, Н	До 20	До 100	До 200	Свыше 200
Наклоны туловища (свыше 30º) при работе стоя, кол-во наклонов в минуту за смену	До 0,5	До 1,0	До 2,0	Свыше 2,0
Время нахождения в неудобной (вынужденной) позе, процент от общего времени смены	До 10	До 25	До 50	Свыше 50
Число производственно-важных объектов наблюдения	До 5	До 10	До 25	Свыше 25
Время сосредоточенного наблюдения, процент от общего времени смены	До 25	До 50	До 75	Свыше 75
Количество сигналов (сообщений)в час	До 15	До 35	До 60	Свыше 60
Б. По степени функционального напряжения организма
Частота сердечных сокращений (среднерабочая, в скобках среднесменная), удары в 1 мин	До 90	До 100	До 120 (110)	Свыше 120 (110)
Снижение статической выносливости мышц кисти к концу смены, %	До 10	До 30	До 50	Свыше 50
Увеличение скрытого периода зрительномоторной реакции к концу смены, %	Нет увеличения	До 25	До 50	Свыше 50
Увеличение времени различения (концентрация внимания), %	До 5	До 25	До 50	Свыше 50

 

 Гигиеническая классификация труда по показателям вредных и опасных факторов производственной среды, тяжести и напряженности трудового процесса 

Факторы условий труда	III класс условий труда
	I степень (1 балл)	II степень (2 балла)	III степень (3 балла)
	Выше максимально допустимых значений в теплый период или ниже минимально допустимых значений в холодный период года:
Температура воздуха (эффективная эквивалентная) на рабочем месте в помещении, °С. Тяжесть ручного физического труда (по методике НИИ труда Госкомтруда СССР)	До 4	До 8	Более 8
Статистическая нагрузка за смену, кг.с, при удержании груза:
одной рукой	44000–97000	Более 97000	–
двумя руками	98000–208000	Более 208000	–
с участием мышц корпуса и ног	131000–260000	Более 260000	–
Динамическая нагрузка за смену, кг.м, на мышцы:
рук, ног и корпуса	104000–125000	126000–170000	Более 170000
плечевого пояса	52000–62000	63000–85000	Более 85000
Максимальная разовая масса груза, поднимаемого вручную с пола более 100 раз или с рабочей поверхности более 200 раз в смену, кг	30–35	36–40	Более 40
Сменный грузооборот при среднем пути перемещения груза за смену 9 м и более при нагрузке на мышцы, т:
рук, ног и корпуса	12,1–15,0	15,1–18,0	Более 18,0
плечевого пояса	5,1–7,0	7,1–9,0	Более 9,0

Средняя реакция на различные виды информации: 

На предмет На цветовой рисунок Нa символ (слово) На звук

0,4 сек. 0,9 сек. 2,8 сек. 0,12— 0,

 

Степень загрузки внимания в зависимости от вид труда (%)

Уборка помещения Ручная нарезка резьбы Работа на строгальном станке Ручная опиловка Разметка, центровка деталей Вождение автомашины (спокойный участок) Вождение автомашины (большое движение) Работа на среднем токарном станке Печатание на машинке Расстановка карточек по алфавиту Чтение

9 13 15 25 31 35 60 59 73 90 100

Степень усвоения информации в зависимости от ее вида (%)

При чтении При прослушивании При наблюдении При одновременном прослушивании и наблюдении

10 20 30 50

 

Физиологические параметры, определяющие оптимальное  тепловое состояние организма

(Общая гигиена. Учебник. – М.: Медицина  – 1989 – 245 с.) 

 

Классификация

тепловых состояний организма человека в условиях высоких температур

(Общая гигиена: Учебник. – М., Медицина, 1990 – 288 с.) 

Показатели	Степень перегревания
	первая	вторая	третья
Теплоощущение	Тепло	Жарко	Очень жарко
Оральная температура, С°	37,5	37,6–38,5	38,6–40
Cредневзвешенная температура, кожи, С°	36,5	36,6–38,5	38,6–40
Потери массы тела, г/ч	350	351–650	651–1200
Изменение артериального давления, мм рт.ст.:
систолического	Небольшое снижение или увеличение	Увеличение на 5–15	Увеличение на 20–30
диастолического	То же	Снижение на 10–20	Снижение на 30–40
Работоспособность (физическая, умственная)	Сохранена	Снижена	Значительно снижена

  

Нормы предельно допустимых нагрузок

для женщин при подъеме и перемещении тяжести вручную 

Характер работ	ПД масса груза, кг
Подъем и перемещение тяжестей при чередовании с другой работой	15
Подъем тяжестей на высоту более 1,5	10
Подъем и перемещение тяжестей постоянно в течение рабочей смены	10

Суммарная масса грузов, перемещаемых в течение рабочей смены не должна превышать 7000кг

При перемещении грузов на тележка прилагаемое усилие не должно превышать 15 кг

 

Факторы, влияющие на утомление человека

(Записная книжка инженера. – М.: МПО «Восход» – 1989) 

 

Расход энергии при некоторых умственных процессах

Вид умственной деятельности	Увеличение расхода энергии по сравнению с состоянием покоя, %
Чтение стоя	16
Чтение вслух стоя	48
Выступление с публичной лекцией	94
Пребывание (лекционные и семинарские занятия)	10–84