Микроклимат помещений
План лекции:
1. Влияние микроклимата на организм человека.
2. Гигиеническая оценка микроклимата и принципы его
нормирования.
3. Средства улучшения микроклимата помещений.
стр. 59-73
Влияние микроклимата на организм человека.
Микроклиматпредставляетсобойкомплексфизическихфакторов, оказывающихвлияниенатеплообменчеловекасокружающейсредой, еготепловоесостояние, самочувствие, работоспособностьиздоровье.
Показателямимикроклиматаявляются: температура воздуха и его относительная влажность,
скорость движения воздуха,
тепловое излучение от внутренних поверхностей помещения (стены, потолок, пол, техническое оборудование).
Микроклимат определяет климатические условия на ограниченной территории: в пределах одного и того же населенного пункта, улицы, в
помещениях.
Постепениеговлияниянатепловойбалансчеловекамикроклимат подразделяетсянакомфортныйилинейтральныйидискомфортныйнагревающийилиохлаждающий.
Пребывание в условиях дискомфортного микроклимата в зависимости от степени этого дискомфорта, возраста человека и ряда других факторов может привести к возникновению острой или хронической формы тепловой патологии.
Влияниенагревающегомикроклимата наорганизмчеловека
При остром действии перегрева может возникать острая гипертермия, гиперпиретическая и судорожная формы этой патологии.
Острая гипертермия характеризуется повышением температуры тела до 38—40°С, потоотделением (часто профузным), тахикардией (до 100 ударов в 1 мин. и более), учащением дыхания, головокружением, нарушением зрительного восприятия.
Гиперпиретическая форма (тепловой удар) обычно возникает при сочетании высокой температуры воздуха с очень высокой влажностью. При легкой форме наблюдается адинамия, вялость, головная боль, влажная кожа, нормальная или субфебрильная температура тела, тахикардия,
тахипноэ.
При средней тяжести теплового удара пострадавший апатичен, неподвижен, температура тела 39—40°С, учащенный пульс, влажная гипе-
ремированная кожа, головная боль, тошнота, рвота, возможно периодическое сопорозное состояние.
Длятяжелойформыгипертермии характерно острое внезапное начало, быстрое нарастание неврологической симптоматики (психомоторное возбуждение, коматозное состояние, галлюцинации и др.), учащенное аритмичное дыхание, нитевидный пульс, тахикардия 140 и более уд./мин., сухая бледноцианотичная кожа, температура тела 40—41°С.
Судорожнаяформаостройгипертермии развивается в результате обильного потения, приводящего к потере большого количества минеральных солей и возникновению электролитного дисбаланса.
Хронический перегрев может возникать при длительном пребывании, особенно во время работы, в микроклимате с температурой воздуха 26-28°С, высокой влажностью (более 80%) и скоростью движения воздуха менее 0,3 м/сек. Хроническая гипертермия проявляется в поражении ряда физиологических систем. Нарушение водно-солевого обмена и функций ЦНС приводят к понижению желудочной секреции, развитию гипоацидного гастрита, ахилии. Расширение сосудов увеличивает нагрузку на сердечную мышцу, вызывает тахикардию, гипертрофию и дистрофию миокарда. Страдает и ряд других систем.
Влияниеохлаждающегомикроклимата наорганизмчеловека
Острая гипотермия возможна при температуре воздуха ниже 0°С, но может быть и при более высокой температуре в сочетании с высокой влажностью и подвижностью воздуха. Так, во время Великой Отечественной войны известны случаи отморожения ног у солдат при температуре воздуха, близкой к нулю, когда длительное вынужденное положение в окопах приводило к нарушению кровообращения в конечностях. Ноги быстро охлаждались в результате интенсивной теплоотдачи излучением в сторону холодных и сырых стен окопов. Переохлаждение конечностей усугублялось увлажнением одежды и обуви, которые становились более теплопроводными. Такая ситуация приводила к отморожению стоп (так называемая «окопная» или «траншейная» стопа).
Локальное охлаждение частей тела может вызвать местные воспалительные процессы (невралгии, миозиты), а также заболевания в результате рефлекторной реакции на воздействие холода (острые респираторные заболевания, ангина, гломерулонефрит и др.).
Общееохлаждениевызываетснижениезащитныхсилорганизма в отношении инфекционных агентов, способствует аллергическим заболеваниям (при переохлаждении образуются гистаминоподобные вещества), падает работоспособность. При глубокой общей гипотермии возможен летальный исход.
В связи со сказанным актуальное значение приобретают вопросы унифицированных подходов к гигиенической оценке микроклимата и теплового состояния человека, а также нормирования микроклимата помещений.
Гигиеническая оценка микроклимата и принципы его нормирования.
Осуществляетсяпутемсубъективнойиобъективнойоценкимикроклиматаиобъективнойоценкифактическоготепловогосамочувствия
человека.
1.Субъективнаяоценка основывается на результатах опроса однородной группы людей, находящихся в данных микроклиматических условиях. Существует 7 характеристик теплоощущений — от «очень холодно» до «очень жарко».
2.Объективнаяоценкамикроклимата заключается в инструментальном исследовании всех физических параметров микроклимата и сравнении полученных данных с их нормативными значениями для помещений различного назначения.
При объективной оценке фактического теплового самочувствия человека чаще всего используются методы, основанные на применении и оценке температуры и влажности поверхности кожи испытуемого. Например, весьма информативным и доступным является сравнение температур кожи лба и кисти. В условиях теплового комфорта у здорового человека температура кожи лба составляет 32,5—33,5°С, кисти — 29— 30°С, а разница между ними в норме — 3—4°С.
•Нормированиемикроклиматапомещений
Важнейшая роль микроклимата в жизнедеятельности человека заключается в сохранении температурного гомеостаза организма. Однако термостабильность организма, обеспечиваемая равенством теплопродукции и теплоотдачи, не является единственным условием теплового комфорта человека. Должны быть соблюдены и другие условия, например: доля теплоотдачи за счет испарения влаги с поверхности кожи должна составлять не более 30% от суммарной теплоотдачи; разница средневзвешенной температуры кожи и температуры кожи на отдельных участках поверхности тела должна иметь определенные значения и т.д.
Основнымипринципамигигиеническогонормированияпараметровмикроклиматавпомещенияхжилыхиобщественныхзданийявляются:
а) гигиеническоенормированиедифференцированныхвеличин оптимальныхидопустимыхпараметровмикроклимата, учет суточной и сезонной ритмики колебаний физиологических функций, а также акклиматизации человека к определенным климатическим поясам.
Допустимые параметры, при их комплексном воздействии, могут вызывать изменения теплового состояния, незначительные дискомфортные тепловые ощущения. При этом может снижаться работоспособность человека, но не нарушается его здоровье;
б) дифференцированноенормированиепараметровмикроклимата
вотношениивозрастныхгруппнаселения;
в) учетпригигиеническомнормированииоптимальныхидопусти
мыхпараметровмикроклимата, уровняэнерготрат(активности) итеп
лозащитныхпоказателейодеждысоответствующихгруппнаселения.
Иллюстрацией к сказанному является следующее. Многообразие климатических условий в РФ исключает возможность установления единых параметров для всей территории страны. Например, в зимний период года оптимальными величинами температуры воздуха в жилых помещениях считаются следующие стандарты: для северных районов 21 — 22°С, для зоны умеренного климата — 18—20°С, для южных широт 17— 18°С.
Безусловно, приведенные стандарты температуры воздуха рассчитаны на «среднего» человека, т.к. для мужчин и женщин, особенно для стариков и детей, лиц с ослабленной функцией терморегуляции, оптимальные температуры воздуха в помещениях будут различными.
Для установления определенного уровня теплового комфорта имеет большое значение характер одежды. Известно, например, что более высокие нормы температуры, принятые для жилых зданий в США по сравнению с Англией, в значительной мере объясняются различием в тканях одежды, которую носят зимой в этих странах.
Вцеломгигиеническоенормированиетепловыхфакторовдолжно обеспечивать:
►комплексность;
►дифференцированность;
►гарантированность.
Последний принцип обозначает, что нормируемые параметры микроклимата должны гарантировать сохранение здоровья и работоспособности даже человеку с пониженной переносимостью колебаний факторов окружающей среды.
Например, верхняя граница скорости движения воздуха лимитируется и по той причине, что при скорости 0,5 м/сек. и более увеличивается число жалоб на дискомфортные ощущения в области глаз и верхних дыхательных путей (отмечались сухость слизистых оболочек, резь в глазах, слезотечение, затруднение носового дыхания).
Нижняя граница скорости движения воздуха определяется тем, что легкое движение воздуха не только сдувает обволакивающий человека насыщенный водяными парами и перегретый слой воздуха, но и является тактильным стимулятором сложнорефлекторных процессов терморегуляции. Поэтомуоптимальнойвеличинойскоростидвижениявоздухавжилыхпомещенияхявляется 0,1 м/сек. Допустимая величина данного фактора составляет 0,25 м/сек. Многие авторы оценивают величину 0,25 м/сек. как верхнюю границу оптимальных значений данного
фактора микроклимата.
Нормированиевлажностивоздухаобусловленовтомчислееезначимостьювобеспечениидолжногоуровнявлажностикожичеловека, слизистыхглазиверхнихдыхательныхпутей. Установлено также, что «сухой» воздух способствует увеличению бактериальной и химической загрязненности воздушной среды (например, за счет увеличения испарения и летучести химических веществ). Перечисленные причины обусловливают как оптимальную величину относительной влажности воздуха 40—60%. Допустимой является относительная влажность 30—70%. Как отмечалось выше, оптимальные значения температуры воздуха в помещениях зависят от многих причин и будут обеспечивать комфортное состояние человека только при сочетании этих температур с другими факторами микроклимата, имеющими также оптимальные значения. Следует отметить, что по данным разных авторов оптимальные величины температуры и скорости движения воздуха имеют определенные различия, Величины температуры,
относительной влажности и скорости движения воздуха
в жилых, общественных и административных помещениях,
рекомендуемые в качестве оптимальных
Период года |
Температура воздуха |
Относительная влажность воздуха |
Скорость движения воздуха, не более |
Холодный и переходные периоды года |
18-23°С |
40-60% |
0,1-0,25 м/сек. |
Теплый период года |
22-24°С |
40-60% |
0,1—0,25 м/сек. |
В ряде случаев климатические условия (жаркий или холодный климат), технологические несовершенства жилых и общественных зданий, недостатки в использовании факторов, регулирующих микроклимат в помещениях, требую нормирования допустимых параметров микроклимата, изложенных в таблице 5.
Таблица 5 Величины факторов микроклимата в жилых, общественных и административных помещениях, рекомендуемые в качестве допустимых
Период года | Температура воз-Духа, °С | Относительная
влажность, % |
Скорость движения
воздуха, м/с, не более |
Интенсивность теплового облучения, Вт/м2, не более |
Холодный и переходные периоды года | 17-25°С | 15-75 | 0,15 |
35 |
Теплый период года | 20-28°С | 20-60 | 0,20 |
35 |
Проблема нормирования микроклимата помещений в летнее время наиболее актуальна для районов с жарким климатом.
Мнения различных авторов по вопросу оптимальных параметров микроклимата в жарких климатических районах отличаются.
Так, одни исследователи считают, что оптимальные параметры температуры воздуха в условиях жаркого сухого климата колеблются в пределах от 21 до 28°С, при относительной влажности 25—60% и скорости движения воздуха 0,1—0,25 м/с. Другие ученые принимают за верхнюю границу оптимальных условий температуру воздуха 24—25°С.
Вместе с тем очевидно, что при высокой температуре и влажности воздуха значительно уменьшается теплоотдача путем испарения, и перегревание организма наступает при более низкой температуре воздуха. Отсюда следует, что повышение температуры воздуха требует соответствующего снижения его влажности.
Нормированиемикроклиматапроизводственныхпомещенийотличаетсябольшейдифференцированностьюибольшейразницейоптимальныхзначенийосновныхфизическихфакторовмикроклимата. Эти отличия зависят от категорий работ по уровню энерготрат (5 категорий) и теплового излучения от внутренних поверхностей конструкций (таблица 6).
В тех случаях, когда особенности технологии производства, технические трудности и большие экономические затраты не позволяют обеспечить оптимальные величины параметров микроклимата, устанавливаются допустимые значения микроклимата на рабочих местах. Это означает, что при таких условиях тепловое состояние людей сохранится на допустимом уровне в течение 8-часовой рабочей смены (таблица 7).
Сточкизренияобеспечениятепловогокомфортачеловека важное значение имеет величина перепадов температуры воздуха. Градиент по высоте помещения не должен превышать 2°С на каждый метр высоты. Повышение вертикального перепада более 3°С может привести к охлаждению конечностей и рефлекторным изменениям температуры верхних дыхательных путей.
Разница температур в горизонтальном направлении должна составлять не более 2—3°С от наружной до внутренней стены.
Нормативы температуры воздуха помещений удовлетворяют гигиеническим требованиям только в том случае, если температура внутренних поверхностей стен ниже температуры комнатного воздуха не более чем на 2—3°С. Более низкая температура стен и окружающих предметов повышает радиационные потери тепла, что вызывает ощущение дискомфорта.
Особую ответственность и сложность представляет гигиеническое нормирование микроклимата больничных помещений.
Нормативы факторовмикроклиматабольничныхпомещенийдолжныучитыватьособенноститепловогосостояниябольного, еговозраст, характеристадию патологическогопроцесса, времясутокисезонгода, климатическое районированиерегиона.
Средства улучшения микроклимата помещений
Комфортные условия микроклимата обеспечиваются, прежде всего, системами отопления и вентиляции, устройствами кондиционирования воздуха. Для отопления жилищ, школ, дошкольных учреждений, больниц и большинства общественных зданий наиболее используемым является центральное водяное отопление. Схема такого отопления включает: генератор тепла (котел, бойлер), разводящие трубы и стояки, обогревательные приборы (радиаторы). Во избежание ожогов и возгорания пыли температура поверхности радиаторов (батарей) водяного отопления не должна превышать 80°С. Тепло от радиаторов отдается в помещение путем контакта их поверхности с воздухом. Поэтому подобное отопление называется конвекционным.
Паровое отопление из-за высокой температуры поверхности радиаторов не пригодно для обогрева жилых и общественных зданий.
В последние годы все чаще используется центральное панельно-лучистое отопление. При этой системе отопительные приборы представляют собой систему нагревательных труб в бетонных панелях, кото-
рые могут встраиваться в стены, пол или потолок. Через трубы пропускают горячую воду. Панели образуют большую теплоизлучающую поверхность, отдающую лучистое тепло всем другим поверхностям в помещении. Панели в стенах нагревают до 30—45°С, в полу — до 24—2б°С, в потолке до 24—28°С. При панельном отоплении обеспечивается равномерная температура воздуха по вертикали и горизонтали. Лучистое отопление качественно изменяет теплообмен человека: уменьшаются потери излучением и соответственно могут повыситься потери конвекцией. Благодаря этому тепловой комфорт достигается при более низких температурах воздуха. Это позволяет лучше и чаще проветривать помещения. Возможность пониженных температур воздуха (менее 18°С) при лучистом отоплении, имеет существенное значение для некоторых категорий больных (с сердечно-сосудистой патологией, нарушением функций внешнего дыхания, для дерматологических и др.).
Возможность дышать более холодным воздухом, чем при конвекционном отоплении, является одним из основных физиологических преимуществ лучистого отопления, т.к. при снижении температуры увеличивается парциальное давление кислорода. Кроме того, лучистое тепло проникает вглубь тканей и, воздействуя непосредственно на их клеточные элементы, благоприятно влияет на обменные процессы в организме.
Летом лучистая система отопления может использоваться для пропускания холодной воды для радиационного охлаждения помещения. Все большее применение находят централизованные и локальные системы кондиционирования. Автономные кондиционеры позволяют в помещениях объемом до 150—180 м3 поддерживать температуру воздуха в пределах 18—25°С, относительную влажность 40—60%, скорость движения воздуха — до 0,3 м/сек.
В районах с жарким климатом актуальной является борьба с перегревом помещений. Для этого используется правильная ориентация окон по сторонам света. Ориентация окон на юго-запад не рекомендуются в условиях жаркого и теплого климата из-за перегрева помещений.
Наиболееблагоприятнойявляетсяориентацияоконнавосток, юго-востокиюг. Защитапомещенийотсолнечнойрадиациииперегрева достигаетсятакжезасчет:
1) увеличениятолщинысильноинсолируемыхстендо 0,7 м иболее;
2) увеличениявысотыпомещений—до 3,2 м;
3) защитыстениоконотсолнечныхлучейверандамиизелеными насаждениями;
4) окраскинаружныхстенвбелыйцветдлялучшегоотражения
солнечныхлучей;
5)устройстванадокнамикозырьковидругихсолнцезащитныхсо-
оружений;
6) примененияставен, жалюзиилиштор, чтоснижаеттемпературу воздухавпомещениина 3-4,5°С;
7) сквозногопроветривания;
8) использованиявнутрипомещенийвентиляторовдляохлаждения теладвижущимсявоздухом;
9) применениякондиционеров.
В закрытых помещениях различного типа во время пребывания там людей меняются химический состав и физические свойства воздуха: нарастает количество углекислого газа, водяных паров, тяжелых ионов, уменьшается содержание кислорода, легких ионов, повышаются температура, запыленность и бактериальная загрязненность, появляются органические примеси.
Для улучшения микроклимата и сохранения чистоты воздуха важнейшим средством является вентиляция и естественное проветривание (аэрация) помещений.
Естественнаявентиляция помещений обусловливается разностью температур наружного и комнатного воздуха и силой ветра. Нагретый в помещении воздух поднимается вверх и уходит из комнаты через оконные и дверные проемы. На его место в нижнюю часть помещения устремляется холодный атмосферный воздух.
Механическаявентиляция может быть приточной, вытяжной или приточно-вытяжной.
Приточнаявентиляцияподает свежий воздух в помещение вентилятором, загрязненный воздух удаляется естественным путем. Одну приточную вентиляцию устраивают редко (например, на производстве для улучшения условий микроклимата).
Привытяжнойвентиляции воздух из помещений отсасывается с помощью вентилятора, а свежий воздух поступает естественным путем. Вытяжную вентиляцию применяют тогда, когда помещения загрязняются вредными газами, пылью или водяными парами.
Приточно-вытяжнаявентиляция позволяет вентилятором засасывать атмосферный воздух и после очистки, подогрева и увлажнения он подается через приточные каналы в помещение. Через вытяжные каналы воздух отсасывается из помещения другим вентилятором и выбрасывается наружу.
Приточно-вытяжная вентиляция устраивается в больницах, производственных помещениях, зрелищных учреждениях и др.
Чрезвычайно ответственно правильное устройство вентиляции в лечебно-профилактических учреждениях. Для очистки наружного воздуха от пыли применяются масляные и волокнистые фильтры (первая ступень очистки воздуха). Воздух, подаваемый в операционные, наркозные, родовые, послеоперационные палаты, реанимационные, ожоговые, палаты для новорожденных, грудных, недоношенных и травмированных
детей, дополнительно очищается в бактериальных фильтрах (вторая ступень очистки воздуха).
К организации воздухообмена операционных блоков предъявляются особые требования, целью которых является исключение возможности переноса инфекции из палатных и других смежных с операционным блоком помещений. В операционной приток должен преобладать над вытяжкой. Это направляет движение воздушных потоков из операционной в прилегающие к ней помещения, а из этих помещений в коридор. В коридорах необходимо устройство вытяжной вентиляции.
Необходимо предусматривать изолированные системы вентиляции для чистых и гнойных операционных, для родовых блоков, реанимационных отделений, перевязочных, рентгеновских кабинетов и др.
Вдетскихучрежденияхширокоераспространениеполучилосочетаниецентральнойвытяжнойвентиляциисместнымпритокомнеизмененногоатмосферноговоздуха—саэрацией. В теплое и переходное время года должна проводиться непрерывная аэрация помещений в присутствии детей. Приток воздуха осуществляется через фрамуги, створки окон. При правильном устройстве фрамуг наружный воздух направляется к потолку.
При низкой наружной температуре воздуха аэрация групповых и игральных комнат дошкольных учреждений должна проводиться до прихода детей и заканчиваться за 30 минут до их появления.
В помещениях спален и спален-веранд фрамуги закрывают за 30 минут до сна детей, затем открывают во время сна и вновь закрывают за 30 минут до подъема.
Учебные помещения в школах должны проветриваться во время перемен, а рекреационные — во время уроков. До начала занятий в школах и после их окончания необходимо осуществлять сквозное проветривание учебных помещений. Длительность сквозного проветривания определяется погодными условиями и в зависимости от этого составляет от 1-й до 30 минут. Уроки физкультуры следует проводить в хорошо аэрируемых залах. Для этого необходимо во время занятий открывать одно-два окна с подветренной стороны при температуре наружного воздуха выше +5°С и слабом ветре. При более низкой температуре и большей скорости ветра занятия в зале проводятся при открытых фрамугах, а сквозное проветривание — во время перемен. При достижении в помещении температуры воздуха до 14—15°С проветривание зала прекращается.
Таким образом, использование средств по оптимизации микроклимата помещений является совершенно необходимым, т.к. с их помощью улучшается теплоощущение, значительно повышается работоспособность, улучшается состояние больных и т.д. В ряде климатических районов, а также в холодное или жаркое время года, вне зависимости от климата отопление и вентиляция помещений являются непременными факторами для нормальной жизнедеятельности людей.