Микроклимат (греч. micros – малый и климат) – комплекс физических факторов окружающей среды в ограниченном пространстве, оказывающий влияние на тепловой обмен организма.

Микроклимат определяется основными физическими параметрами: температура, движение и влажность воздуха, температура ограждающих поверхностей и лучистой (тепловой) энергией инфракрасного спектра.

Теплоощущение человека под влиянием окружающей среды является физиологической реакцией, защищающей организм от нарушения теплового баланса, и побуждает принять необходимые меры защиты в случае его нарушения. Тепловой обмен человека определятся взаимоотношением между образованием (теплопродукцией) тепла в результате обмена веществ и отдачей или получением тепла из окружающей среды.

Между человеком и окружающей средой постоянно происходит теплообмен. Поддержание тепловой стабильности человека обеспечивается работой системы терморегуляции, которая состоит из процессов теплообразования (химическая терморегуляция) и теплоотдачи (физическая терморегуляция).

     Физическая терморегуляция включает следующие механизмы:

- сосудистая реакция перераспределение крови между периферией (подкожные сосуды) и внутренними органами;

- изменение позы человека;

- пиломоторная реакция (сокращение мелких подкожных мышц, которые у животных поднимают шерсть, а у человека эта реакция проявляется «гусиной кожей»);

- изменение частоты дыханий.

     Химическая терморегуляция включает следующие механизмы:

- образование тепла при выполнении работы (мышечное сокращение приводит к выделению тепла);

- холодовый тонус мышц;

- реакции биохимического разобщения (нарушение согласованности между биохимическими реакциями получения энергии в организме, в результате чего образовавшаяся энергия рассеивается в тканях и повышает их температуру);

- специфическое динамическое действие пищи (выделение тепла при потреблении смешанной пищи увеличивается в среднем на 10% от уровня основного обмена).

       Нормальная жизнедеятельность и высокая работоспособность человека сохраняются в том случае, если тепловое равновесие, т.е. соответствие между продукцией тепла и его отдачей в окружающую среду, достигается без напряжения терморегуляции. Отдача же тепла организмом зависит от условий физических факторов окружающей среды.

       Изменение теплообразования у человека происходит тогда, когда изменяется температура окружающей среды (ниже или выше допустимой – 18-20^оС).

       При низких температурах специфической реакцией химической терморегуляции является холодовая мышечная дрожь, при этом внешняя работа не совершается и вся энергия сокращения переходит в тепло.

       Эффективность повышения теплопродукции зависит от адаптационных возможностей организма, особенностей организации и характера питания, физической активности, состояния здоровья, теплоизоляционных свойств одежды и некоторых других факторов.

       Согласно современным представлениям о функциональной структуре системы терморегуляции организм человека делится на гомойотермное «ядро» и относительно пойкилотермную «оболочку».

       Показателем температуры «ядра» служит аксилярная температура, температура полости рта и других полостей тела. Температура «ядра» относительно постоянна, но может изменяться при очень интенсивных воздействиях, например, при тяжелой физической работе, сильном тепловом воздействии, переохлаждении организма. Теплообразование осуществляется в «ядре» терморегуляции. В состав «ядра» входят внутренние органы туловища, головной мозг, мышцы верхний трети бедер.           

       «Оболочку» составляют ткани поверхностного слоя тела толщиной в 2,5 см. Изменения теплопроводности «оболочки» главным образом определяют постоянство температуры «ядра». Теплоизолирующие свойства «оболочки» зависят от характера тканей и от степени их кровоснабжения. Постоянство температуры «ядра» обеспечивается главным образом путем изменения кровоснабжения и кровенаполнения тканей «оболочки». Таким образом, важным показателем реакции организма на воздействие параметров микроклимата является температура кожи. Комфортному теплоощущению соответствует разница кожных температур 3-5^оС на закрытых одеждой и открытых участках тела.

Теплоотдача осуществляется с поверхности «оболочки». Известно 4 пути теплоотдачи: конвекция (отдача тепла из организма менее нагретым слоям воздуха, которые прикасаются к коже), кондукция (отдача тепла менее нагретым предметам при соприкосновении с ними тела человека), излучение (отдача тепла через инфракрасное (тепловое) излучение менее нагретым предметам, находящимся на расстоянии, то есть без соприкосновения), испарение (отдача тепла при испарении воды с поверхности кожи и дыхательных путей, при испарении 1 г пота необходимо 620-640 калорий).

Потеря тепла конвекцией прямо пропорциональна разности температур кожи и воздуха. Чем выше разность, тем больше теплоотдача. Если температура воздуха возрастает – потеря тепла конвекцией падает, а при температуре воздуха 35 - 36ºС прекращается. Потеря тепла конвекцией возрастает и с увеличением скорости движения воздуха, но воздух, имеющий большую скорость движения, не успевает нагреваться и ненамного усиливает отдачу тепла. В тоже время, воздействуя на барорецепторы, может оказывать раздражающее действие.

Интенсивность теплоотдачи путем кондукции изменяется в зависимости от площади соприкосновения и зависит от температуры предмета. Очень интенсивно происходит отдача тепла при нахождении в холодной воде. При температуре воды близкой к 0⁰С переохлаждение наступает через 5 минут.

Потеря тепла излучением зависит от разницы между температурой кожи тела человека температурой окружающих предметов. Если первая выше – происходит отдача тепла, и наоборот.

Потеря тепла испарением зависит от количества влаги, испаряющейся с поверхности тела. Теплоотдача путем испарения зависит от влажности воздуха, и может усиливаться при повышении температуры и скорости движения воздуха. В условиях воздействия микроклимата, незначительно отличающегося от гигиенических нормативов, удельный вес испарения с поверхности кожи составляет 2/3, с поверхности органов дыхания - 1/3. При повышенной влажности воздуха теплоотдача путем испарения затруднена.

В нормальных параметрах микроклимата человек теряет приметно 45% тепла излучением, 30% - конвекцией и кондукцией, 10% - испарением и 15% тепла теряется на нагревание принимаемой пищи, питья и вдыхаемого воздуха.

Температурный режим это совокупность ряда показателей: средней температуры воздуха в помещении, перепадов температуры по горизонтали и вертикали, перепадов «воздух-ограждение» и суточных колебаний температуры.

Наиболее полную информацию о температурном режиме помещения можно получить при определении температуры воздуха в 9 точках помещения. Штативы с термометрами располагаются в углах комнаты возле наружной и внутренней стены, а также в центре. Используется еще и методика, при которой устанавливаются штативы в комнате по диагонали в 3 точках. Термометры размещаются на разных высотах: 0,1 м или 0,5 м, 1,0 м, 1,5 м над уровнем пола. Такое количество измерений необходимо для полной оценки действия фактора на организм. Перепад температур по горизонтали (нормативная величина не более 2^оС) влияет на работу системы терморегуляции при перемещениях по комнате. Перепад температур по вертикали, при несоответствии его нормативной величине (не более 2,5^оС), также действует на систему терморегуляции, а кроме того, может быть причиной простудных заболеваний органов дыхания. Это связано с тем, что снижение температуры стоп приводит к рефлекторному снижению температуры носоглотки.

Перепады «воздух-ограждение» и суточный зависят от эффективности работы системы отопления и вентиляции.

Перепад «воздух-ограждение» определяется по разности температуры внутренней поверхности наружной стены помещения и температуры воздуха в 10 см от нее. Для определения температуры воздуха используется термометр метеорологический. Для определения температуры стен – контактный электротермометр. Нормативная величина перепада «воздух-ограждение» не более 5^оС.

Суточный перепад составляет разность между максимальной и минимальной величинами температуры воздуха в течение суток. Его величина не должны превышать 3^оС при центральном отоплении. Для его определения используется термограф.

       На температуру воздуха в помещении оказывают влияние следующие факторы:

1. Температура атмосферного воздуха и погодные условия, время года, время суток.

2. Ориентация световых проемов по сторонам света; размеры и конфигурация помещений и световых проемов; этаж, на котором находится помещение, и наличие объектов, затеняющих световой проем, - все это определяет особенности инсоляции.

3. Наличие источников явного тепла и температура технологического оборудования.

4. Работа санитарно-технических систем отопления и вентиляции.

5. Теплоизоляционные свойства строительных материалов стен, перекрытий, окон.

Для оценки влажностного режима в помещении используют следующие показатели: абсолютную, максимальную и относительную влажность воздуха, физический и физиологический дефицит влажности воздуха, точка росы.

Абсолютная влажность - это количество влаги (в граммах на 1 м³ или парциальное давление в мм. рт. .ст.) в воздуха при данной температуре. Этот показатель определяют расчетным путем по формуле Шпрунга.

А = f – 0,5(t – t₁) · B/755 , где

f – максимальная влажность при температуре влажного термометра психрометра (определяют по таблице),

t и t₁ – показания температуры по сухому и влажному термометру психрометра,

В – атмосферное давление в момент измерения влажности (мм. рт. ст.).

Максимальная влажность - это максимально возможное насыщение воздуха водяным паром при данной температуре. Ее определяют по таблице.

В гигиенической практике влажность воздуха оценивается по показателю относительной влажности - процентным соотношением абсолютной и максимальной влажности в момент наблюдения. Ее можно определить с помощью психрометра (по таблице) или расчетным путем.

Для определения относительной влажности воздуха используется стационарный психрометр Августа или аспирационный психрометр Ассмана.

В конструкции обоих психрометров имеются два термометра: сухой и влажный. Сухим термометром определяют температуру воздуха. Резервуар влажного термометра обвернут тонкой тканью (батистом). При смачивании ткани, влажный термометр показывает более низкую температуру чем сухой термометр за счет испарения. Разница температур сухого и влажного термометров зависит от скорости испарения с влажного термометра, которая определяется влажностью воздуха.

Рис. 1. Приборы для измерения влажности воздуха: а) психрометр Августа (статический); б) психрометр Ассмана (динамический); в) гигрометр.

Принцип измерения влажности основан на определении разности температур сухого и влажного термометров. Величину относительной влажности воздуха определяют по специальным психрометрическим таблицам.

Определение относительной влажности воздуха может осуществляться также и с помощью волосяного гигрометра или пленочного гигрометра. Для непрерывной регистрации изменений относительной влажности воздуха, в течение суток или недели, используют гигрографы.

Физический дефицит влажности воздуха показывает разницу между максимальной и абсолютной влажностью при данной температуре воздуха. Данный показатель позволяет оценить процессы испарения при обычной температуре, как быстро будут высыхать предметы.

Физиологический дефицит влажности воздуха показывает разницу между максимальной влажностью при температуре тела человека (37⁰С) и абсолютной влажностью воздуха. Данный показатель позволяет оценить процессы испарения пота с поверхности кожи, т.к. испарение происходит при температуре тела.

Точка росы – температура при которой абсолютная влажность становится равной максимальной и вода из парообразной формы конденсируется в виде капелек, которые в природе называются росой.

Таблица 1