Факторы окружающей среды и температурный комфорт

Из всего изложенного ясно, что влияние непосредственного окружения на организм человека определяется по крайней мере четырьмя физическими факторами: температурой воздуха, давлением водяного пара в воздухе (влажностью), температурой излучения и скоростью движения воздуха (ветра). От этих факторов зависит, ощущает ли испытуемый «температурный комфорт» или ему слишком жарко либо холодно. Условие комфорта состоит в том, чтобы организм не нуждался в работе механизмов терморегуляции, т.е. ему не требовалось бы ни дрожи, ни выделения пота, и кровоток в периферических органах мог сохранять промежуточную скорость. Это условие соответствует термонейтральной зоне (когда равновесие между продукцией и отдачей тепла обеспечивается за счет изменения просвета сосудов, но без вовлечения механизмов испарения).

Указанные четыре физических фактора до некоторой степени взаимозаменяемы в отношении ощущения комфорта и потребности в терморегуляции. Иными словами, ощущение холода, вызванное низкой температурой воздуха, может быть ослаблено соответствующим повышением температуры излучения. Если атмосфера кажется душной, то соответствующее ощущение может быть ослаблено путем снижения влажности или температуры воздуха. Если температура излучения низкая (холодные стены), для достижения комфорта требуется увеличение температуры воздуха. Подобные взаимоотношения между рассматриваемыми факторами позволяют выражать различные их комбинации одним числом, например эффективной температурой.

Согласно исследованиям, значение комфортной температуры для легко одетого (рубашка, трусы, длинные хлопковые брюки) сидящего испытуемого равно примерно 25-26°С при влажности воздуха 50% и равенстве температуры воздуха и стен. Было показано, что соответствующее значение для обнаженного испытуемого при относительной влажности воздуха 50% составляет 28°С. В условиях температурного комфорта средняя температура кожи равна примерно 34°С. При физической работе по мере того, как испытуемый затрачивает все больше физических усилий, комфортная температура снижается. Например, для легкой кабинетной работы предпочтительная температура воздуха равна примерно 22°С. Как ни странно, во время тяжелой физической работы комнатная температура, при которой не возникает потоотделения, ощущается как слишком низкая. Каждой степени дискомфорта может быть сопоставлено одно значение температуры ― эффективная температура. В диапазоне более низких температур влияние влажности оказывается меньше, поскольку в этом случае вклад испарения в общую теплоотдачу незначителен.

Регуляция температуры тела

Биологическую терморегуляцию целесообразно описывать с помощью терминов кибернетики, разработанной для технических систем управления. Чтобы осуществлять постоянно контроль за тепловым режимом управляемой системы, необходимы датчики. Выходные сигналы с датчиков передаются на центральный контроллер, где происходит обработка температурной информации и откуда посылаются сигналы для контроля и управления одним или более эффекторами (исполнительными звеньями). Выходные сигналы от эффекторов должны вызывать противодействие изменениям температуры, связанным с внешними или внутренними возмущениями. Если подобный принцип выполняется, система представляет собой цикл с отрицательной обратной связью.

Значения комфортной температуры в воде. Когда окружающей средой служит вода, роль пограничного слоя воздуха выполняет слой воды, обладающей по сравнению с воздухом значительно большей теплопроводностью и теплоемкостью. В воде при заданной температуре от покоящегося тела путем конвекции отводится значительно больше тепла, чем в воздухе. Когда вода находится в движении, возникающий турбулентный поток вблизи поверхности тела отнимает тепло так быстро, что при температуре воды 10°С даже сильное физическое напряжение не позволяет поддерживать тепловое равновесие, и возникает гипотермия. Если тело находится в полном покое, для достижения температурного комфорта температура воды должна быть 35-36°С. Этот нижний предел термонейтральной зоны зависит от толщины изолирующей жировой ткани. В ряде исследований, проведенных на людях с различной степенью ожирения, было показано, что нижняя предельная комфортная температура в воде колеблется от 31 до 36°С.

К выходным функциям эффекторов относятся: выработка тепла, изменение теплоизолирующих свойств тканей и выделение пота. Все эти функции контролирует преимущественно нервная система, только при долгосрочной адаптации в регуляции этих функций начинают участвовать также гормональные процессы. В терморегуляции участвуют две нейронные системы: 1) соматомоторная и 2) симпатическая. Формы терморегуляторного поведения, такие, как обмахивание веером или утепление либо облегчение одежды, также могут быть отнесены к категории функций эффекторов (поведенческая адаптация).