Терморегуляция организма человека

Терморегуляцией называется способность организма человека регулировать теплообмен с окружающей средой и сохранять температуру тела в определенных границах (36,1 - 37,2°С).

Терморегуляция обеспечивается изменением двух составляющих теплообменногопроцесса: теплопродукции и теплоотдачи.

Из двух способов поддержания теплового равновесия основное значение имеет регуляция теплоотдачи, т.к. этот путь более изменчив и управляем в организме, тогда как регуляция теплопродукции положительную роль играет главным образом при низких температурах воздуха, при высоких же возможность регуляции теплообмена за счет уменьшения продукции тепла ограничена.

Нормальное тепловое самочувствие имеет место, когда соблюдается тепловой баланс

Qт.о.= Qт.в.

Здесь Qт.о. – количество тепла выделяемого человеком, а Qт.в. – количество тепла принимаемого человеком из окружающей среды. Это соответствие характеризует окружающую среду как комфортную. В условиях комфорта у человека не возникает беспокоящих его тепловых ощущений холода или перегрева.

Уравнение теплового баланса (“человек - окружающая среда”) имеет вид

Qт.о.= q_к + q_т + q_и + q_исп + q_д ,

где q_к – показатель конвекции;

q_т – показатель теплопроводности через одежду;

q_и – показатель излучения;

q_исп – показатель испарения кожи;

q_д – показатель испарения влаги при дыхании.

Теплообмен между человеком и окружающей средой осуществляется: конвекцией в результате омывания тела воздухом (q_к), теплопроводностью через одежду (q_т), излучением на окружающие поверхности (q_и), испарением влаги с поверхности кожи (q_исп), испарением влаги при дыхании (q_д ).

Величина тепловыделения организмом человека зависит от степени физического напряжения в определенных климатических условиях и составляет от 85 (в состоянии покоя) до 500 Дж/с (тяжелая работа). В состоянии покоя при температуре окружающего воздуха +18 °С доля q_к и q_т составляет около 30 %, q_и – 45%, q_исп – 20%, q_д – 5% всей отводимой теплоты.

Процессы регулирования тепловыделений осуществляются в основном тремя способами: биохимическим путем; путем изменения интенсивности кровообращения и интенсивности потовыделения.

Терморегуляция биохимическим путем заключается в изменении интенсивности происходящих в организме окислительных процессов. Например, мышечная дрожь, возникающая при сильном охлаждении организма, повышает выделение теплоты до 125...200Дж/с.

Терморегуляция путем изменения интенсивности кровообращения заключается в способности организма регулировать подачу крови (которая является в данном случае теплоносителем) от внутренних органов к поверхности тела путем сужения или расширения кровеносных сосудов. Перенос теплоты с потоком крови имеет большое значение вследствие низких коэффициентов теплопроводности тканей человеческого организма - 0,314..1,45 Вт/(м °С). При высоких температурах окружающей среды кровеносные сосуды кожи расширяются и к ней от внутренних органов притекает большое количество крови и, следовательно, больше теплоты отдается окружающей среде. При низких температурах происходит обратное явление: сужение кровеносных сосудов кожи, уменьшение притока крови к кожному покрову и, следовательно, меньше теплоты отдается во внешнюю среду. В пальцах кровоснабжение может изменяться даже в 600 раз.

Терморегуляция путем изменения интенсивности потовыделения заключается в изменении процесса теплоотдачи за счет испарения. Испарительное охлаждение тела человека имеет большое значение. Так, при 1Ж = 18°С, <р = 60 %, и» = 0 количество теплоты, отдаваемой человеком в окружающую среду при испарении влаги, составляет около 18 % общей теплоотдачи. При увеличении температуры окружающей среды до + 27°С доля (?„ возрастает до 30 % и при 36,6° С достигает 100 %.

Терморегуляция организма осуществляется одновременно всеми способами. Так, при понижении температуры воздуха увеличению теплоотдачи за счет увеличения разности температур препятствуют такие процессы, как уменьшение влажности кожи и, следовательно, уменьшение теплоотдачи путем испарения, снижение температуры кожных покровов за счет уменьшения интенсивности транспортирования крови от внутренних органов и вместе с этим уменьшение разности температур.

Экспериментально установлено, что оптимальный обмен веществ в организме и соответственно максимальная производительность труда имеют место, если составляющие процесса теплоотдачи находятся в следующих пределах: & + (?т * 30 %; О, * 45 %; (?п * 20 % и (?д * 5 %. Такой баланс характеризует отсутствие напряженности системы терморегуляции.

Параметры микроклимата воздушной среды, которые обусловливают оптимальный обмен веществ в организме и при которых нет неприятных ощущений и напряженности системы терморегуляции, называются комфортными или оптимальными. Зона, в которой окружающая среда полностью отводит тепло, выделяемое организмом, и нет напряжения системы терморегуляции, называется зоной комфорта. Условия, при которых нормальное тепловое состояние человека нарушается, называются дискомфортными. При незначительной напряженности системы терморегуляции и небольшой дискомфортности устанавливаются допустимые метеорологические условия.