Отвод тепла из тела человека

Если вдыхание нагретого воздуха не является фактором, существенно ухудшающим условия дыхания в респираторе, то повышенные температура и влажность подземных выработок являются весьма серьезной профвредностью труда работников горноспасательных частей. Опасность перегревания стала в особенности угрожающей в связи с переходом на разработку глубоких горизонтов и увеличением полей современных крупных механизированных шахт. В таких шахтах, даже при отсутствии нагревания воздуха в результате пожара, горноспасателям длительное время приходится передвигаться и выполнять тяжелую работу в условиях неблагоприятных для отвода тепла.

Для того чтобы человек мог выполнять какую-нибудь работу, ему, подобно тепловой машине, необходимо непрерывно отводить образующееся в результате процессов жизнедеятельности (главным образом окислительных) тепло.

Даже при отсутствии внешней работы одно только поддержание процессов основного обмена требует отвода тепла:

• спящий человек развивает около 70 ккал/час,
• человек бодрствующий, но лежащий неподвижно, — около 80 ккал/час;
• работник горноспасательной части, выполняющий среднюю работу, — 12 000 кгм/час (0,045 л.с.) - около 250 ккал/час,
• а при тяжелой работе, соответствующей максимальной нагрузке, при которой испытываются респираторы,— 25 000 кгм/час (0,093 л.c.) - свыше 400 ккал/час.

Роль отдельных путей отвода тепла указана ниже.

Количество отводимого дыханием тепла зависит от объема вентиляции,  температуры и влажности вдыхаемого воздуха. Пренебрегая теплоемкостью водяного пара, как величиной малой по сравнению с теплоемкостью воздуха, можно подсчитать количество тепла, отводимого дыханием по формуле:

Q₁=V[0,57(m₁—m₂) + C_р (t₁ - t₂)],                    (46)

где Q₁ - теплоотдача, ккал\час; V - вентиляция легких, м3\час; 0,57 - количество тепла, поглощаемого воды, ккал; m₂ - насыщенное влагосодержание при веческого тела, г\м3; m₂ - влагосодержание вдыхаемого воздуха, С_р - теплоемкость воздуха, ккал\град м3; t₁ - температура воздуха в легких; t₂ - температура вдыхаемого воздуха.

Поскольку в рудничных условиях разность температур окружающей среды и человеческого тела невелика, основное значение имеет степень влажности вдыхаемого воздуха: чем суше воздух, тем больше испаряется в легких влага, причем, как уже указывалось, на каждый грамм испарившейся воды расходуется при 37° около 0,57 ккал. Поскольку легочная вентиляция при работе, в среднем, составляет 1,8 м3/час (30 л/мин), влагосодержание при насыщении и температуре 37° — 44 г/м3 то, при относительной влажности воздуха 50%, охлаждающее действие воздуха за счет одного только испарения должно составить  .

Охлаждающее действие вдыхаемого воздуха при различных условиях температуры, влажности, легочной вентиляции, а следовательно, и мощности работы показано на графике (рис. 50). Здесь пунктиром показан ход определения охлаждающего действия воздуха с температурой 37° для приведенного выше случая вентиляции 1.8 м3. Из графика видно, что при абсолютно сухом воздухе его охлаждающее действие при легочной вентиляции 2 м3 составляет 50 ккал/час, т. е. равно 1/8 от цифры близкой к максимальной теплопроизводительности человека при работе — 400 ккал/час. Из изложенного, а также из графика видно, что респиратор, в котором производится полная осушка вдыхаемого воздуха (например пероксидный противогаз), оказывает при температуре вдыхаемого воздуха 37° такое же охлаждающее действие, как и противогаз, в котором вдыхаемый воздух насыщен влагой (например изолирующий противогаз с известковым химпоглотителем) при температуре вдыхаемого воздуха 15°. Рис. 50. График для определения количества тепла, отдаваемого при дыхании

Теплоизлучение происходит практически не со всей поверхности тела вполне обнаженного человека, которая для горноспасателя ростом 170 см и весом 70 кг составляет около 1,8 м2, а с поверхности около 1,5 м2. Отвод тепла теплоизлучением происходит лишь до тех пор, пока температура человеческого тела чиже температуры окружающих предметов.

Под проводимостью (конвекцией) понимают отдачу тепла потоку воздуха. Для определения количества тепла, отводимого за счет проводимости, существует ряд эмпирических формул, дающих значение коэффициента теплоотдачи (или тепловосприятия) проводимостью в зависимости от скорости движения окружающего воздуха.

При повышенной температуре окружающего воздуха потоотделение является единственным регулятором теплоотдачи человеческого тела. Поскольку в составе пота соли  (NaCl, KC1) составляют всего около 0,8% по весу, упругость паров пота почти равна упругости паров воды. Упругость паров воды быстро растет с возрастанием температуры воздуха, что, при условии его сухости, создает благоприятные условия теплоотдачи при повышенной температуре.