Влияние кондиционирования на организм человека

Здоровье, работоспособность, да и просто самочувствие человека в значительной степени определяются условиями микроклимата и воздушной среды в жилых и общественных помещениях, где он проводит значительную часть своего времени.
Если говорить о физиологическом воздействии на человека окружающего воздуха, то следует напомнить, что человек в сутки потребляет около 3 кг пищи и 15 кг воздуха. Что это за воздух, какова его свежесть и чистота, душно, жарко или холодно человеку в помещении, во многом зависит от инженерных систем, специально предназначенных для обеспечения воздушного комфорта.
Среди таких систем можно выделить и систему кондиционирования воздуха (СКВ). Принципиальное преимущество СКВ состоит в том, что, помимо выполнения задач вентиляции и отопления, СКВ позволяет создать благоприятный микроклимат (комфортный уровень температур) в летний, жаркий период года, благодаря использованию в своем составе фреоновой холодильной машины.
Таким образом, подготовка воздуха в СКВ может включать его охлаждение, нагрев, увлажнение или осушку, очистку (фильтрацию, ионизацию и т.п.), причем система позволяет поддерживать в помещении заданные кондиции воздуха независимо от уровня и колебаний метеорологических параметров наружного (атмосферного) воздуха, а также переменных поступлений в помещений тепла и влаги.
Для того, чтобы понять, насколько все-таки жизненно необходимо поддержание в помещении определенных метеорологических параметров, рассмотрим более подробно основные понятия, связанные с комфортным кондиционированием.

Тепловые комфортные условия.
На теплоощущения человека оказывают влияние, в основном, следующие четыре фактора: температура и влажность воздуха, скорость его перемещения (подвижность) и температура ограждающих поверхностей помещения. При различных комбинациях этих параметров тепловые ощущения человека могут оказаться одинаковыми.
Необходимо иметь в виду, что, хотя, теплоощущения и определяется перечисленными параметрами, не любое их сочетание обеспечивает комфортные условия. Каждый из этих параметров может быть изменении не произвольно, а только в некоторых определенных пределах, удовлетворяющих условиям комфортных теплоощущений.
Значение допустимых пределов колебаний температуры, влажности и подвижности воздуха позволяет регламентировать применение тех или иных видов СКВ.
Человек чувствует себя комфортно в том случае, когда от него нормально (без форсирования теплоотдачи) отводится столько тепла, сколько вырабатывает его организм, т.е. комфортное теплоощущение человека зависит от баланса между теплогенерацией и теплопотерями в окружающую среду. В результате теплогенерации и теплопотерь внутренняя температура человеческого тела поддерживается на уровне 36,6 – 36,8о С и управляется довольно сложным механизмом автоматической терморегуляции организма: уменьшением или увеличением потока крови через кожный покров, а также усиленным или заторможенным обменом веществ (расходом энергии). Температура кожного покрова человека зависит от параметров окружающего воздуха и, в среднем равна 33о С.
Благодаря автоматической терморегуляции организма человек приспосабливается к изменению параметров окружающего воздуха. Однако эта терморегуляция эффективна лишь при медленных и малых отклонениях параметров от нормальных, необходимых для хорошего самочувствия. При больших и быстрых отклонениях параметров воздушной среды нарушаются физиологические функции организма. Например, у людей, попавших в условия «перегрева», повышается температура тела, резко снижается работоспособность, появляется повышенная раздражительность и т.п.
Задача кондиционирования воздуха состоит в поддержании таких параметров воздушной среды, при которых каждый человек благодаря своей индивидуальной системе автоматической терморегуляции организма чувствовал бы себя комфортно, т.е. не замечал влияния этой среды.
С гигиенической точки зрения наиболее благоприятный уровень температуры, поддерживаемый в жилом помещении, составляет 22о С, а допустимые колебания от 21до 23о С. Более низкая температура воздуха, например 18о С, рекомендуемая в нормативных материалах при проектировании отопительных систем оценивается как «прохладно» и «холодно».

Параметры воздушной среды, влияющие на комфортное состояние человека.
Влажность. Если человек занимается физическим трудом, то он выделяет пот. Тот, кто не выделяет видимого пота, также выделяет влагу (водяной пар), причем среднее количество этой влаги составляет около 900г в сутки. Около трети этого количества выдыхается через легкие, остальная часть выделяется кожей. С другой стороны, человеческий организм требует, чтобы выделяемая влага возмещалась не только впитыванием ее из жидкости и пищи, поступающих в желудок, но и при дыхании через легкие.
Поэтому очень важно, чтобы состояние воздуха в помещении допускало дальнейшее насыщение воздуха водяными парами, выделяемыми находящимися в помещении людьми, которые только при этом условии могут чувствовать себя хорошо. Окружающий воздух будет поглощать водяной пар, пока не будет достигнуто такое насыщение, после которого любое дополнительное количество водяного пара начнет выпадать в виде конденсата. Это вызывает обильное потение и утомление, так как дыхание становится все более тяжелым, и организм, пытаясь компенсировать потерю влаги, выделяемой при чрезмерном потении, поглощает все больше и больше жидкости. Такое состояние воздуха преобладает в жаркие летние месяцы.
Влияние влажности воздуха на теплообмен человека зависит от основных параметров микроклимата: температуры воздуха и теплового излучения.
Наиболее оптимальной считается относительная влажность воздуха от 30 до 60 %. Верхняя граница влажности составляет около 70 %.
Превышение указанных параметров влажности воздуха в условиях как высоких, так и особенно относительно низких температур крайне нежелательно. При низком влагосодержании воздуха, характерном для холодного периода, возрастает отдача тепла человеком за счет интенсивного испарения влаги с поверхности тела, высыхают поверхности слизистых оболочек дыхательных путей. Что способствует прониканию болезнетворных микроорганизмов в органы дыхания, восприимчивости организма к простуде и другим заболеваниям.
Воздух с очень низким содержанием водяного пара также оказывает неблагоприятное воздействие на кожу человека: она становиться сухой, шероховатой и может растрескиваться от натяжения. Очень сухой воздух обычно бывает зимой в теплых помещениях. Нижняя граница влажности составляет около 20 %. При более низких значениях влажности существенно возрастает дискомфорт и опасность заболевания ринитами и фарингитами у людей, постоянно находящихся в условиях пониженной влажности воздуха в помещении.
Для того чтобы избежать вредного воздействия чрезмерной влажности или, наоборот, сухости воздуха, его необходимо осушать в летние месяцы, и увлажнять зимой. Этот двусторонний процесс и является одной из основных функций систем кондиционирования.
Подвижность. Температура и относительная влажность воздуха не определяют полностью теплофизическое состояние среды. Немаловажное значение играет подвижность воздуха.
Отсутствие движения воздуха в помещении или чрезмерно низкие его значения ассоциируются с плохой вентиляцией. Причина неприятного самочувствия в плохо вентилируемом помещении объясняется тем, что при отсутствии движения воздуха образуется тонкая неподвижная воздушная оболочка, которая быстро насыщается парами воды, принимает его температуру и уменьшает теплоотдачу.
Легкое движение воздуха сдувает обволакивающий человека насыщенный водяными парами и перегретый слой воздуха.
В то же время чрезмерная подвижность воздуха, особенно в условиях охлаждения, вызывает увеличение теплопотерь конвекцией и способствует быстрому охлаждению организма.
Значение подвижности воздуха выбирается в зависимости от характера деятельности человека. Подвижность воздуха, кроме того, оказывает существенное влияние на состояние внутренней среды помещения: распределение температур и влажности по объему помещения, наличие застойных зон и т.д. Подвижность воздуха зависит от способа организации воздухообмена, типа воздухораспределительного устройства, скорости выпуска воздуха и его расхода. Влияние подвижности воздуха на комфортное состояние человека необходимо рассматривать в совокупности с температурой и влажностью воздушной среды помещения.
РЕКОМЕНДУЕМЫЕ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ВОЗДУХА В ПОМЕЩЕНИИ
ПО ДАННЫМ НЕКОТОРЫХ АВТОРОВ
Автор Температура, Т, оС Скорость движения воздуха, V, м/с
Raedler 18 – 26 0,05 – 0,5
Kollmar 20 – 26 0,1 – 0,4
Боголюбов К.К. 18 – 22 0,15 – 0,25
Hardy 20 0,12 – 0,6
Frank 19 – 26 0,1 – 0,44
В конденсируемых помещениях при высокой температуре воздуха летом существенное повышение его подвижности недопустимо, так как вызывает ощущение дискомфорта.
При температуре воздуха 23 – 24о С следует считать допустимой скорость движения воздуха до 0,05 м/с.
Еще одним важным компонентом комфортного состояния является динамика изменения скорости движения воздуха. Установлено, то люди более чувствительны к изменениям скорости воздушных потоков, чем к силе самих потоков. Существуют нормативные ограничения изменений скорости воздушных потоков, при этом вводится термин «интенсивность турбулентности». Эта задача представляется весьма сложной и не до конца еще проясненной.
Газовый состав. Воздушный комфорт человека в закрытых помещениях определяется качественной характеристикой комнатного воздуха, которая во многом зависит от количества поступающего свежего атмосферного воздуха.
Жалобы на духоту и «нехватку кислорода» отмечаются нередко как в помещениях с недостаточным естественным воздухообменом, так и в помещениях, уже оснащенных различными системами вентиляции и кондиционирования воздуха. При анализе причин ощущения несвежести воздуха в закрытых помещениях, как правило, решается вопрос: каким должен быть воздухообмен, чтобы был обеспечен оптимальный газовый состав воздуха в помещении?
Рекомендуемый в работах большинства исследователей объем свежего воздуха, который необходимо подавать в помещения, установлен на основании количества углекислоты, выделяемой человеком при дыхании в единицу времени. Эта величина зависит от нескольких переменных: температуры воздуха в помещении, возраст человека, его деятельности.
В условиях комфортного кондиционирования, когда газовый состав изменяется главным образом в результате жизнедеятельности людей, критерием санитарного состояния воздуха служит содержание в нем углекислого газа (СО2).
ДОПУСТИМЫЕ ЗНАЧЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА (СО2)
В ВОЗДУХЕ ПОМЕЩЕНИЯ
Помещение Допустимая концентрация СО2
по весу, г/м3 в % к объему
Для пребывания детей и больных 1,3 0,07
Для продолжительного пребывания людей 1,86 0,1
Для периодического пребывания людей 2,32 0,125
Для кратковременного пребывания людей 3,72 0,2
В обычных условиях в состоянии покоя человек поглощает в час около 19 л кислорода и выделяет около 16 л углекислого газа.
Действие углекислого газа на организм человека хорошо известно. Он участвует в регуляции дыхания, кровообращения, газообмена и т.д.
Избыток и недостаток СО2 во вдыхаемом воздухе одинаково вредно отражаются на состоянии организма.
Процесс освежения внутреннего воздуха целесообразно осуществлять за счет организации регулируемого притока наружного воздуха.
Действующими санитарными нормами регламентируется подача в помещении на одного человека 20 – 60 м3/ч свежего (приточного) воздуха.
Необходимость повышенной кратности воздухообмена (количество смен воздуха) отмечается многими исследователями гигиенических аспектов комфортного кондиционирования. Так, например, отмечается, что в помещениях административных зданий с кондиционированием воздуха комфорт обеспечивается при температуре воздуха в помещении 24оС и кратности воздухообмена до 12 смен в час. при повышении температуры воздуха до 26оС оптимальные условия сохраняются лишь при кратности воздухообмена, возрастающей до 15 смен в час. при снижении температуры воздуха
до 22оС величина воздухообмена соответственно уменьшается.
В жилых помещениях при увеличении объемов подаваемого воздуха с 20 до 60 м3/ч на человека отмечается улучшение функционального состояния организма, повышается работоспособность.
Следовательно, с увеличением количества поступающего в помещение воздуха на человека и кратности воздухообмена прослеживается достаточно четкое улучшение качества воздушной среды.

Posted in книги