Тепловий баланс людини
Відомий дослідник параметрів комфорту та якості повітря Оле Фангер запропонував формулу теплового балансу між тілом людини та навколишнім середовищем. У цій формулі за основу приймається теплообмін людини, яка перебуває у спокої, у стані температурного балансу із зовнішнім середовищем. При цьому абсолютно неважливо, яка саме його температура. У таких умовах кількість тепла, що виробляється тілом людини, дорівнює теплу, яке відводиться у зовнішнє середовище.
З цього випливає:
M = W + Qд + Qкде M-кількість тепла, що виробляється організмом, Вт/кв.м; W - обсяг механічної роботи, Вт/кв.м; Qд - загальна кількість тепла, що виділяється при диханні, Вт/кв.м; Qк - загальна кількість тепла, що відводиться через шкіру, Вт/кв.м.
Кількість тепла, що відводиться від людського тіла, залежить від наступних параметрів: - різниці температур між тілом і навколишнім повітряним середовищем; - втрат (або отримання) тепла від навколишніх стін; - шкірних випарів (охолодження при випаровуванні); - явних і прихованих втрат тепла при диханні відповідно за рахунок теплопровідності та випаровування. Тепло, яке виділяється людським організмом, передається у зовнішнє середовище через шкірний покрив за допомогою радіаційного теплообміну, конвекції, теплопровідності (явна теплота) та випаровування (прихована теплота), а також шляхом видихання теплого повітря.
Радіаційний обмін тепла відбувається між людиною та поверхнями огорож, його величина та напрямок залежать від цих поверхонь. Конвекція та теплопровідність залежать від температури, вологості та швидкості повітря, а також виду та теплопровідності одягу.
Випаровування вологи з поверхні людського тіла відбувається за рахунок різниці парціальних тисків водяної пари в насиченомушарі у поверхні тіла та в повітрі приміщення. У цьому витрачається теплота (енергія) організму, що йде випаровування вологи. Чим нижче значення відносної вологості повітря при даній температурі в приміщенні, тим більше тепловіддача буде випаровуванням.
Комфортні кондиції навколишнього середовища можуть мати різні значення і головним чином залежать від інтенсивності праці, що здійснюється людиною, та її одягу.
Залежно від того, в якому стані знаходиться організм людини (сон, відпочинок, розумова або фізична робота) та параметрів повітряного середовища, кожна людина виділяє 330-1050 кДж тепла, 40-415 г вологи та 18-36 літрів вуглекислого газу протягом години .
Зі зростанням фізичного навантаження на організм, при постійній температурі повітря і поверхонь огорож збільшуються показники тепловиділення та випаровування вологи. При постійному навантаженні і підвищення температури довкілля зменшується частка явного тепловідведення, а відведення тепла випаровуванням збільшується при майже постійних загальних тепловиділеннях.