Контрольные вопросы по теме занятия: Понятие о микроклимате и факторах, его формирующих

Общее время занятий – 3 учебных часа (для студентов 2, 3 курса всех факультетов)


Мотивационная характеристика темы

Микроклимат помещений является важнейшим физическим фактором окружающей среды, от которого во многом зависит состояние и работоспособность людей. В практических условиях часто возникают ситуации, связанные с необходимостью пребывания людей в помещениях с неблагоприятными микроклиматическими условиями. В связи с этим всегда актуальными являются задачи гигиенического исследования основных закономерностей формирования микроклимата, термоадаптации организма, путей ускорения или облегчения этого процесса и, наконец, гигиенической оценки микроклимата как базовой основы для прогнозирования состояния и работоспособности людей.

Цель занятия. В результате проведенного занятия студенты должны овладеть методиками гигиенической оценки микроклимата помещений различного предназначении.

Задачи занятия:

1. 
   Ознакомить студентов с воздействием на организм микроклиматических факторов и их гигиеническим нормированием.
   
2. 
   Закрепить знания о влиянии микроклиматических составляющих (атмосферное давление, температура, влажность, скорость движения воздуха) на тепловое равновесие организма.
   
3. 
   Обратить внимание на важную роль микроклиматических условий в общем комплексе лечебных мероприятий в лечебно-профилактических учреждениях.
   
4. 
   Научить давать рекомендации по оптимизации микроклиматических параметров в помещениях различного предназначении.
   

Требования к исходному уровню знаний:

Для полного освоения темы необходимо повторить из:

• 
  физиологии: пути теплоотдачи организма;
  
• 
  физики: приборы для определения температуры, влажности, скорости и направления движения воздуха, атмосферного давления и принципы их работы.
  

Контрольные вопросы из смежных дисциплин:

1. Теплообмен организма с окружающей средой.

2. Факторы, определяющие теплопродукцию и теплоотдачу.

3. Приборы для определения температуры воздуха, влажности, скорости и направления движения воздуха, атмосферного давления. Условия их применения, методики определения.

Контрольные вопросы по теме занятия:

1. Понятие о микроклимате и факторах, его формирующих.

2. Температура воздуха и ее гигиеническое значение.

3. Влажность воздуха. Абсолютная, максимальная, относительная влажность. Физический и физиологический дефициты насыщения. Гигиеническое значение влажности воздуха.

4. Скорость движения воздуха, причины движения воздуха в открытой атмосфере и закрытых помещениях, гигиеническое значение показателя.

5. Методика исследования микроклимата закрытых помещений.

6. Атмосферное давление и его гигиеническое значение.

7. «Роза ветров» и ее гигиеническое значение.

8. Определение климата и погоды. Определение теплового комфорта и тепловой адаптации.

9. Общие принципы нормализации микроклимата и профилактика перегревания и переохлаждения.

10. Приборы для определения параметров микроклимата, принцип действия, методики использования.

УЧЕБНЫЙ МАТЕРИАЛ

Определение основных понятий

В процессе взаимодействия организма человека с воздушной средой появились приспособительные механизмы, нарушение которых из-за резкого изменения физических свойств воздуха может привести к их срыву и развитию патологических состояний в виде нарушения функционального состояния организма.

Функциональное состояние организма – совокупность характеристик физиологических систем, отражающих взаимодействие организма с окружающей средой, его жизнедеятельность и работоспособность.

Особое значение приобретают показатели микроклимата помещений как одного из важнейших физических факторов окружающей среды, от которого во многом зависит функциональное состояние организма людей, находящихся в этих помещениях.

Существует следующие значения понятия микроклимата. Микроклимат – это климат приземного слоя воздуха небольшой территории (опушка леса, поле, площадь города и т.п.). Микроклимат – это искусственно создаваемые климатические условия в закрытых помещениях (например, в жилище) для защиты от неблагоприятных внешних воздействий и создание зоны комфорта.

Виды микроклимата:

• комфортный;

• нагревающий с преобладанием:

а) радиационного тепла,

б) конвекционного тепла;

• 
  охлаждающий:
  

а) с субнормальными температурами (+10^оС – 10^ОС),

б) с низкими температурами (ниже -10⁰);

• 
  переменный;
  
• 
  с повышенной влажностью:
  

а) при нормальной и низкой температуре воздуха,

б) при высокой температуре воздуха.

Влияние микроклимата на организм человека определяет характер отдачи тепла в окружающую среду. Отдача тепла в комфортных условиях происходит за счет теплоизлучения (40-50), теплопроведения: конвекция (20%), кондукция (>10%) и испарения (до 25%).

Проведение – отдача тепла при соприкосновении с воздухом (конвекция) и предметами (кондукция), имеющими более низкую температуру.

Излучение – испускание волн определенной длины предметами. Зависит от температуры предмета и не зависит от температуры окружающей среды.

Испарение – отдача тепла путем испарения пота с поверхности тела. Зависит от влажности окружающей среды. Если температура внешней среды выше температуры тела, то этот вариант теплоотдачи – единственный. Испарение интенсивней при низкой влажности и большой поверхности тела.

Наиболее часто неблагоприятное влияние микроклимата обусловлено изменением температуры, влажности и скорости движения воздуха. Изменению микроклиматических условий способствует также атмосферное давление. От физических свойств воздуха зависит климат и погода.

Климат – среднее состояние микроклиматических условий, установленных на основании многолетних наблюдений и характерное для данной местности.

Погода – среднее состояние метеорологических условий в течение короткого промежутки времени.

Далее рассмотрим значение каждой составляющей микроклимата.

Гигиеническое значение температуры воздуха

Организм человека обладает совершенными механизмами химической и физической терморегуляции, позволяющими ему приспосабливаться к различным температурным условиям и кратковременно переносить без ущерба для здоровья значительные колебания температуры. Однако возможности терморегулятивных механизмов не безграничны и при очень низких и очень высоких температурах воздуха организм может не сохранить постоянство температуры тела, то есть переохладиться или перегреться. Температуру воздуха измеряют с помощью термометров измеряющих и фиксирующих. К измеряющим относятся спиртовые, ртутные и электрические. К фиксирующим – максимальный и минимальный. Для непрерывной регистрации температуры воздуха применяют самопишущие приборы – термографы.

Гигиеническое значение влажности воздуха

Влажность воздуха имеет большое значение как фактор, существенно

влияющий на теплоотдачу организмом человека. Различают несколько видов влажности:

1. абсолютная влажность – количество водяных паров, содержащихся в единице объема воздуха при данной температуре. Измеряется в мм рт. ст. или г/м³;

2. максимальная влажность – количество водяных паров, которые насыщают единицу объема воздуха при данной температуре (измеряется в тех же единицах);

3. относительная влажность – отношение абсолютной влажности к максимальной, выраженное в процентах. Последний вид влажности имеет наибольшее гигиеническое значение, т.к. показывает степень насыщения воздуха водяными парами.

Практическое значение имеют и такие показатели как дефицит насыщения (физический и физиологический) и точка росы:

1. 
   физический дефицит насыщения – разность между максимальной и абсолютной влажностью при данной температуре;
   
2. 
   физиологический дефицит – разность между максимальной влажностью при температуре тела и абсолютной влажностью при данной температуре;
   
3. 
   температура точки росы – температура, при которой величина абсолютной влажности становится максимальной.
   

Оптимальная относительная влажность 40-60%, допустимая 30-70%.

Измеряется влажность с помощью психрометров (Августа и Ассмана) и гигрометров. Фиксировать изменения влажности можно с помощью гигрографа.

Гигиеническое значение подвижности воздуха

Подвижность воздуха характеризуется направлением движения и скоростью.

• 
  Направление определяется стороной света, откуда дует ветер, скорость – расстоянием, проходимым массой воздуха в единицу времени (м/сек).
  

Изменение направления ветра является показателем изменения погоды. Важно знать также преобладающее направление ветра в данной местности, чтобы учитывать его при планировке населенных мест, размещение на их территории больниц, промышленных предприятий, жилых районов.

Для выяснения господствующего направления ветра для данной местности строится роза ветров: графическое изображение частоты повторяемости ветров, наблюдающихся в данной местности в течение года.

Определяется направление движения ветра с помощью флюгера и анеморумбометра.

• 
  Скорость движения ветра в комплексе с температурой и влажностью действует на тепловой обмен человека и может изменить его баланс. Ее влияние выражается в увеличении теплопотерь путем конвекции и испарения. При этом может меняться обмен веществ, процесс внешнего дыхания, энерготрат, состояние нервно-психической сферы. В жилых помещениях принято считать оптимальной скорость движения воздуха 0,1-0,4 м/сек. Измеряется скорость движения ветра с помощью анемометров (чашечные, крыльчатые), анеморумбометров. Малые скорости движения воздуха в помещениях измеряют с помощью кататермометров (цилиндрические и шаровые).
  

Гигиеническое значение атмосферного давления

Обладая весом и массой, воздух создает у поверхности атмосферное или барометрическое давление. С поднятием на высоту величина давления уменьшается, а при опускании под землю или под воду повышается. Однако и на поверхности земли атмосферное давление непостоянно, неравномерно и зависит от географических и метеорологических условий, времени года и суток. На уровне моря, широте 45⁰ при температуре 0⁰С атмосферное давление составляет 760 мм рт. ст. или 1 атмосферу. При этих условиях атмосфера давит на 1см² поверхности земли с силой около 1 кг. Суточные колебания атмосферного давления у поверхности земли составляют 4-7, а годовые – 20-30мм рт. ст.

Такие изменения здоровья люди чаще всего не ощущают, однако, по данным медицинской статистики, до 70% людей в той или иной степени реагируют на изменения погоды (связанные с изменением атмосферного давления). Явление это получило название метеопатической реакции или метеопатией.

Метеопаты – люди, испытывающие повышенную чувствительность к смене погоды и климата. Такие люди особенно часто выявляются в случаях с хроническими нарушениями сердечно-сосудистой, дыхательной, нервной, опорно-двигательной систем организма.

Метеочувствительность - реактивное состояние организма, оно проявляется и исчезает под влиянием целого комплекса биологических связей человека с природой.

Таким образом, метеопатию нельзя отнести к болезням, хотя она и является нежелательным состоянием организма.

Поскольку выявить самостоятельное влияние небольших колебаний атмосферного давления на организм очень трудно, его рассматривают как фактор, характеризующий состояние погоды в целом, оказывающий суммарное воздействие на организм.

Атмосферное давление измеряют с помощью ртутного барометра или барометра-анероида. Для непрерывной регистрации колебаний атмосферного давления используют барограф.

ЗАДАНИЕ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ

Определение температурного режима

Для определения температурного режима помещения измеряют температуру воздуха в жилых точках: у наружной стены (10см от нее), в центре и у внутренней стены (10см от нее). Измерения проводят на уровне 0,1 – 1 – 1,5 м от пола. Полученные данные заносят в протокол и анализируют перепады температуры по вертикали и горизонтали.

Среднюю температуру помещения вычисляют по трем значениям измерений в различных точках по горизонтали, проведенным на высоте 1,5 м:

• 
  колебания по вертикали в пределах нормы 2-3⁰С;
  
• 
  колебания по горизонтали в пределах нормы 2-3⁰С;
  
• 
  средняя температура в жилых помещениях зимой 18 – 23⁰С,
  

летом 22 – 24⁰С;

• 
  суточные колебания в период отапливания:
  

центральное 2 – 3⁰С,

печное 4 – 6⁰С.

Определение влажности воздуха с помощью психрометров

1. 
   С помощью станционного психрометра Августа.
   

В резервуар влажного термометра психрометра заливают воду, обильно смочив батист термометра, после чего психрометр подвешивают на штативе в точке измерения. Через 7-10 мин снимают показания сухого и влажного термометра.

Абсолютную и относительную влажность можно вычислить по формулам:

К= f – а • (t₁ – t₂) • В,

где f – максимальная влажность при t влажного термометра;

а – психрометрический коэффициент;

t₁ – температура сухого термометра;

t₂ – температура влажного термометра;

В – барометрическое давление в мм рт.ст.

K

R= ------- . 100%,

F

где R – относительная влажность;

К – абсолютная влажность;

F – максимальная влажность при t сухого термометра.

Относительную влажность рассчитывают и по психрометрическим таблицам. Ее значение находят в точке пересечения строки, соответствующей показаниям сухого термометра, с колонкой, соответствующей показанию влажного термометра.

Далее находят дефицит насыщения:

физический: D_физ. = F_{t помещ.} – K

физиологический: D_{физиол.} = F_{t тела} – К;

температуру точки росы – приравниваем найденную абсолютную влажность к максимальной и находим в таблице искомую температуру.

2. 
   С помощью аспирационного психрометра Ассмана.
   

С помощью пипетки водой смачивают батист влажного термометра аспирационного психрометра Ассмана, заводят пружину аспирационного устройства (или подключают к сети электропровод), после чего психрометр подвешивают на штативе в точке измерения. Через 8-10 минут снимают показания сухого и влажного термометров.

Абсолютную влажность вычисляют по формуле:

В

K = f – 0,5 • (t₁ - t₂) • ------ .

755

Относительную влажность вычисляют по выше указанной формуле для станционного психрометра. Оптимально относительная влажность – 40⁰-60%, допустимая – 30%-70%.

Относительную влажность рассчитывают и по психрометрическим таблицам, предназначенным для аспирационных психрометров, аналогично определению с помощью станционного психрометра.


Определение скорости движения воздуха кататермометром

Принцип работы:

Если кататермометр нагреть до определенной температуры, которая выше температуры воздуха, то при охлаждении под влиянием температуры и движения воздуха, прибор потеряет при определенном уровне температуры определенное количество тепла. Зная эту величину охлаждения кататермометра и температуру окружающего воздуха, по эмпирическим формулам и таблицам можно вычислить скорость движения воздуха.

Ход работы:

Шаровой кататермометр помещают в сосуд с горячей водой при температуре 65-70⁰С до тех пор, пока окрашенный спирт не заполнит половину верхнего резервуара. После этого кататермометр вытирают насухо и вешают на штатив в месте, где нужно определить скорость движения воздуха. Далее с помощью секундомера определяют время в секундах, за которое столбик опустился от Т₁ до Т₂. Можно брать интервалы от 40⁰ до 33⁰, от 39⁰ до 34⁰, от 38⁰ до 35⁰, т.е. такой интервал, чтобы частное от деления суммы Т₁ и Т₂ равнялось 36,5⁰. Опыт повторяют 2-3 раза и вычисляют средние показатели, на основе которых вычисляют величину охлаждения Н.

Величину охлаждения цилиндрического кататермометра и шарового с интервалом 38-35⁰ вычисляют по формуле:

F мкал

H = ---- = ---------, где

а см²сек

F – фактор прибора, постоянная величина, показывающая количество тепла, теряемое с 1см² поверхности прибора за время его охлаждения с 38⁰ до 35⁰.

При использовании на шаровом кататермометре интервалов 40-35⁰ и 39-34⁰, величину охлаждения вычисляют по формуле:

Ф • (Т₁-Т₂ ) мкал, F

Н = ------------ = --------, где Ф = -----

а см²сек 3

Значение фактора F обозначено на тыльной стороне каждого кататермометра.

Для вычисления скоростей движения воздуха менее 1м/сек применяют формулу:

H/Q – 0,20 ²

V = -------------------

0,40


Для вычисления скоростей более 1м/сек – формула:

H/Q – 0,13 ²

V = ------------------- ,

0,47


где Q – разность между средней температурой тела 36,5⁰ и температурой окружающего воздуха. Q= T⁰_тела – T⁰_возд.

0,20; 0,40; 0,13; 0,47 – эмпирические коэффициенты.

Можно также определить скорость движения воздуха по таблице, предварительно вычислив H/Q.

Скорость движения воздуха в помещениях должна находится в пределах 0,1 - 0,4 м/сек.

Определение скорости движения воздуха

чашечным (крыльчатым) анемометром

Принцип определения: ток воздуха вращает чашечную (крыльчатую турбину), обороты которой через систему зубчатых колес передаются счетному механизму с циферблатом и показательными стрелками. На основании скорости вращения по графику анемометра вычисляют скорость движения воздуха.

Ход работы:

Фиксируют исходные показатели циферблатов анемометра. Включают вентилятор. В воздушный поток на заданном расстоянии от вентилятора вносят турбину анемометра осью перпендикулярно направлению потока. Через 1-2 мин холостого вращения после установления скорости вращения включают счетчик оборотов. Через 5-10 мин. (t) счетчик выключают и фиксируют новые показатели стрелок N₂. Затем рассчитывают количество оборотов турбины за время исследований t:

N = N₂ - N₁

После этого рассчитывают скорость вращения:

V = N/t об/с

На графике анемометра на оси абсцисс делают отметку, соответствующую скорости вращения в об/с, продолжают условную линию до графика, опускают на ось координат и в точке пересечения с последней находят значение скорости движения воздуха в м/сек.

Схема построения «розы ветров»

Роза ветров – графическое изображение направления ветров в данной местности за определенный период времени.

Ход работы:

Строится график, для чего проводят линии с обозначением 4 основных (С, В, Ю, З) и 4 промежуточных (СВ, ЮВ, ЮЗ, СЗ) румбов. Затем по всем румбам от центра откладывают отрезки, соответствующие величинам повторяемости ветров в % по отношению к общему количеству дней в данном направлении за период наблюдения. Штиль (безветрие) обозначают из центра графика окружностью, диаметр которой соответствует частоте штиля. Концы отрезков соединяют прямыми линиями. Определяют господствующее направление ветра, место расположения промышленного предприятия (с подветренной стороны) и место строительства лечебно-профилактического учреждения (с наветренной стороны) в данном населенном пункте.

Определение атмосферного давления

Атмосферное давление определяется с помощью ртутных барометров и барометров-анероидов.

Принцип работы барометра-анероида и барографов:

в барометре имеется безвоздушная металлическая коробочка с упругими волнообразными стенками. Колебания атмосферного давления отражается на ее объеме и форме. Эти изменения посредством пружины и рычагов передаются стрелке (барометр) или самописцу (барограф).

Ход работы:

Перед началом отсчета следует осторожно постучать по стеклу прибора, чтобы преодолеть трение металлических передаточных частей. Цифры шкалы обозначают сотни и десятки мм рт. ст., единицы отсчитываются по промежуточным делением шкалы.

Чтобы узнать величину давления, надо только определить положение стрелки на шкале.

Величина давления выражается в миллиметрах ртутного столба и в гектопаскалях (система СИ). 1 гПа – это давление, которое оказывает тело массой около 1 г на 1см² поверхности. 1 гПа равен 0,7501 мм рт. ст. Для пересчета величины давления, выраженной в мм рт ст. в гектопаскали нужно полученную величину умножить на 4/3 или 1,33.

Самоконтроль усвоения темы

Каждый студент получает задачу для определения и оценки параметров микроклимата. На основании полученных данных дает их гигиеническую оценку и рекомендации по их оптимизации.


ЛИТЕРАТУРА

Основная

1. 
   Большаков, А.М. Руководство к лабораторным занятиям по общей гигиене / А.М. Большаков. М.: Медицина, 2004.
   
2. 
   Лакшин, А.М. Общая гигиена с основами экологии человека / А.М. Лакшин, В.А. Катаева. М.: Медицина, 2004.
   
3. 
   Пивоваров, Ю.П. Гигиена и основа экологии человека / Ю.П. Пивоваров, В.В. Королик, Л.С. Зиневич. М.: АСАДЕНА, 2004.