Человеческий организм — это открытая, саморегулирующуюся система, которая состоит из белков и нуклеиновых кислот. Мы полностью зависим от окружающей среды: от воздуха, воды, почвы. Единство организма и среды описывает основной экологический закон К.Ф. Рулье — И.М. Сеченова: результаты развития любого организма определяются соотношением его внутренних особенностей и особенностей окружающей человека среды.

С точки зрения гигиены у малоэтажного строительства есть неоспоримые преимущества. Здесь малая плотность населения, много солнца и чистого воздуха, благоприятный микроклимат. У каждого дома есть участок земли, на котором можно разбить сад, выращивать зелень, заниматься спортом и отдыхать.

Комфортный безопасный дом защищает нас от воздействия вредных факторов внешней среды. Оберегает и укрепляет наше здоровье. Дискомфортные жилищные условия приводят к нарушению здоровья.

Летом в жаркое время дом может перегреваться. Это приводит к напряжению терморегуляционных процессов в организме, ухудшению самочувствия жителей, гипертермии. Люди с заболеваниями сердечно-сосудистой и дыхательной системы, тяжелее переносят перегрев.

Сырость в жилых помещениях — это следствие строительства жилья на влажной, заболоченной почве, недостаточной защиты наружных конструкций, применения гигроскопичных строительных материалов, неэффективного отопления и вентиляции. От сырости растут плесневые грибы, повышается относительная влажность. У человека затруднено испарение пота и повышается температура тела. Мы чаще болеем.

Показателями чистоты воздуха в жилых помещениях являются содержание диоксида углерода, окисляемость воздуха, общая микробная обсемененность, содержание гемолитических стрептококков.

Рекомендуемые гигиенические показатели чистоты воздуха жилых помещений.

Воздух внутри дома может загрязняться химическими, биологическими и физическими загрязнителями.

Вентиляция дома создает оптимальный воздушный режим, чтобы воздух в помещении был чистым и подвижным. Речь идет о вентиляции всего дома: внутренних помещений, цоколя и кровли.

Чтобы в доме всегда был чистый свежий воздух естественная вентиляция должна быть достаточной, а принудительная — регулируемой, бесшумной, эффективной.

Можно обойтись проветриванием помещений через окна, двери. Так как у нас холодная погода большую часть года, это неудобно и опасно для здоровья.

Необходимые условия температуры, влажности, движения и чистоты воздуха внутри помещения могут автоматически поддерживать кондиционеры, которые совмещают в себе функцию отопления и вентиляции. Кондиционеры нагревают, охлаждают, увлажняют осушают, очищают от пыли, дезодорируют, озонируют, ионизируют воздух.

Для сохранения и укрепления здоровья в доме должны быть оптимальные показатели микроклимата — температура, относительная влажность, скорость движения воздуха.

Комфортный микроклимат в помещении нужен для хорошего самочувствия, оптимального функционального состояния центральной нервной системы, высокой работоспособности.

Состав воздуха

Воздух, которым мы дышим — это воздушно-паровая смесь, которая состоит из водяного пара и сухой части. Состав сухой части постоянный в любой точке земного шара. Количество водяного пара меняется.

Состав сухой части атмосферного воздуха

Свойства водяного пара и точка росы

Водяной пар обычно находится в воздухе в перегретом состоянии. Чем выше температура влажного воздуха, тем больше давление насыщенного водяного пара. Между давлением насыщенного водяного пара и температурой есть зависимость. Когда температура повышается, давление насыщенного водяного пара очень быстро растет. График зависимости давления от температуры выглядит так:

Зависимость давления насыщенного водяного пара от температуры

График показывает, что способность воздуха содержать в себе водяной пар зависит от температуры. Если воздух, в котором содержится перегретый водяной пар, охлаждать при постоянном давлении, то при определенной температуре этот пар станет насыщенным. Такое состояние воздуха называют точкой росы, а соответствующую этому состоянию температуру воздуха называют температурой точки росы.

Точка росы — это температура, при которой происходит перенасыщение воздуха водяными парами и, как следствие выпадение конденсата на поверхностях, на которых эта температура достигнута. Точка росы зависит от температуры и влажности воздуха. Чем суше воздух, тем ниже будет температура, при которой начнет конденсироваться пар. И наоборот, чем более влажный воздух, тем выше температура конденсации.

Точкой росы можно назвать место, где теплый воздух встречается с холодными поверхностями. То же самое происходит ранним летним утром — на растениях появляются капли воды.

В домостроении, при резком похолодании на улице, оконные стекла запотевают.

Загрязнение воздуха

В помещении на человека воздействуют несколько факторов:

• химические:соединения углерода, серы, азота, углеводороды,
• физические: микроклимат, электрические и электромагнитные излучения, шум,
• биологические: сапрофитные и патогенные микроорганизмы, бытовые насекомые.

Химические загрязнители воздуха

Химические загрязнители или антропотоксины — это продукты жизнедеятельности человека, таких как стирка белья, приготовление еды, сгорание природного газа. Из-за химического загрязнения в воздухе растет количество оксидов углерода, серы и азота, аэрозолей, формальдегида, сероводорода, бензола, радиоактивного полония и радона. Повышается температура и влажность воздуха, уменьшается содержание кислорода, появляется неприятный запах.

Химические загрязнители воздуха нарушают работу органов дыхания и кровеносной системы.

Предельно допустимые концентрации некоторых загрязняющих веществ в воздухе помещений — ПДК по СанПиН 1.2.3685−21:

Физические загрязнители воздуха

Физическими загрязнителями воздуха помещений считают электрическое и электромагнитное поля, ионизирующее, ультрафиолетовое и инфракрасное излучение, которые создаются электропроводкой, электрическими плитами, холодильниками, СВЧ-печами, телевизорами, компьютерами, телефонами и другими бытовыми электроприборами. Электромагнитные поля воздействуют на нервную, иммунную, эндокринную, сердечно-сосудистую, половую системы.

Максимально допустимый уровень электромагнитного поля внутри жилых зданий не должен превышать 0,5 кВ/м.

Биологические загрязнители воздуха

Биологические загрязнители воздуха — шерсть домашних животных, пылевые клещи, плесневые и дрожжевые грибы, патогенные стрептококки, стафилококки, бациллы, вирусы. Загрязненный патогенными бактериями воздух вызывает туберкулез, дифтерию, стафилококковую инфекцию, вирусов — корь, грипп, натуральную оспу.

Максимальный допустимый уровень содержания плесневых грибов в воздухе жилых помещений — не более 800 КОЕ/м³.

Метеорологические параметры воздуха

Метеорологические параметры воздуха закрытых помещений — это температура, относительная влажность и подвижность или скорость движения. К этим параметрам предъявляются санитарно-гигиенические требования — окружающая человека воздушная среда должна создавать благоприятные условия для отвода вырабатываемого в нашем организме тепла.

Одинаковое тепловое ощущение человека можно сохранить при нескольких комбинациях из метеорологических параметров. Так, например, при повышении температуры воздуха для сохранения первоначального теплового ощущения можно повысить скорость движения или понизить температуру ограждающих конструкций.

Впервые к выводу о необходимости учета комплексного влияния параметров, характеризующих окружающую человека среду еще в 1884 году пришел выдающийся русский инженер И. И. Флавицкий. В таблице приведены некоторые сочетания температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха, которые соответствуют одинаковой эффективной температуре. То есть при этих сочетаниях мы чувствуем себя одинаково.

Например, для создания одного и того же теплового ощущения, чем выше температура воздуха, тем ниже должна быть его относительная влажность, так как усиленное испарение пота компенсирует уменьшение теплоотдачи конвекцией и излучением. Если температура воздуха продолжает расти, то чтобы сохранить такое же тепловое ощущение надо ускорить движение воздуха.

Но при температурах воздуха ниже + 7 °С относительная влажность оказывает обратное действие на тепловое ощущение. При таких температурах мы мало потеем и большую часть тепла отдаем конвекцией и излучением, на которые не действуют колебания относительной влажности.

В то же время, повышение влажности воздуха увеличивает теплопроводность одежды, и теплоотдача от тела усиливается. Поэтому при высокой влажности воздух, имеющий довольно низкую температуру, кажется более холодным, чем сухой воздух при такой же температуре.

Если температура воздуха выше температуры тела человека, то есть выше 36 °С, то подвижность воздуха увеличивает теплоотдачу конвекцией от воздуха к человеку.

В СНиП 41−01−2003 приведены оптимальные значения температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха для помещений различного назначения.

Температура

На человека оказывает влияние как погода в целом, так и отдельные ее компоненты. Так, при температуре:

• 27 − 32 ° C — организм перегревается, учащается дыхание и пульс, понижается давление, нарушается координация движений;
• выше 35 ° C — происходит тепловой удар с повышением температуры тела до 40 − 41 ° С, головными болями, рвотой, понижением давления, учащением дыхания, потерей сознания, судорогами;
• от 0 ° C до − 12 ° C — возможно переохлаждение организма со снижением температуры тела до 35 ° С, ослаблением болевой чувствительности, адинамией, сонливостью;
• при более низких температурах можно обморозить лицо и конечности.

Комфортные условия зависят не только от климата, но и от времени года. Для южных районов РФ летом — + 24 ° С, зимой — + 20,5 ° С; для умеренных широт и севера летом — + 22 ° С, зимой — + 19,5 ° С.

Влажность воздуха

Среднее количество влаги, которую человек выделяет за сутки составляет 900 г — пот, испарения, дыхание. На дыхание приходится треть от общего количества. Остальное мы выделяем через кожу. Мы должны восполнять эти потери не только через прием пищи и жидкости, но и при дыхании. Поэтому в помещении нужно поддерживать необходимый уровень влажности.

Окружающий воздух будет поглощать пар до тех пор, пока не начнет конденсироваться в виде капель — точка росы. Нахождение в таком влажном помещении вызывает сильное потоотделение и утомление, так как организм пытается компенсировать повышенное потоотделение, поглощая все больше жидкости. Так бывает летом в жару. Высокая влажность в сочетании с высокой температурой приводит к перегреву организма. Оптимальная относительная влажность 30 − 60 %, максимум — 70 %. При низкой влажности пересыхают наши слизистые оболочки, что способствует восприимчивости к инфекциям. Самый минимум — 20 %. Кожа тоже становится сухой — шелушится и трескается.

Зимой воздух в помещениях надо увлажнять, а летом — осушать до комфортных значений.

При относительной влажности ниже 20 % пересыхают слизистые оболочки носа, глотки, рта, глаз, затрудняется дыхание. При относительной влажности более 90 % прекращается испарение пота, повышается температура тела и снижается устойчивость организма к заболеваниям.

Подвижность воздуха

Отсутствие движения воздуха дома — результат плохой вентиляции. В помещениях с недостаточной вентиляцией мы плохо себя чувствуем, потому что без движения воздуха вокруг нашего тела образуется тонкий неподвижный слой, который быстро насыщается парами влаги, принимает температуру тела и снижает теплоотдачу. Без движения воздуха уменьшается отдача тепла путем конвекции, испарение пота, что приводит к повышению температуры тела. Но даже легкое движение воздуха сдувает эту оболочку.

А чрезмерная подвижность воздуха увеличивает теплопотери конвекцией и испарением, поэтому наш организм быстро охлаждается. Влияние подвижности воздуха надо рассматривать в совокупности с прочими параметрами. При температуре воздуха + 23 ° С допустимая скорость движения воздуха 0,15 м/с или 0,54 км/ч.

Газовый состав воздуха

Состав атмосферного воздуха меняется в закрытых помещениях:

• изменяется процентное содержание обязательных компонентов;
• появляются дополнительные, не свойственные чистому воздуху примеси.

Газовый состав комнатного воздуха зависит от количества поступающего свежего воздуха. В помещениях с недостаточным естественным воздухообменом становится «душно».

Кислород и углекислый газ — важнейшие для жизнедеятельности человека газы. Они участвуют в газообмене человека с окружающей средой. Этот газообмен происходит главным образом в наших легких при дыхании. Еще мы дышим кожей. Газообмен через кожу примерно в 100 раз меньше, чем через легкие, так как площадь поверхности тела взрослого человека составляет приблизительно 1,75 м², а площадь поверхности альвеол легких — около 200 м².

Человек поглощает только небольшую часть содержащегося во вдыхаемом воздухе кислорода — около 20%. Например, если атмосферный воздух содержит примерно 21% кислорода, то во выдыхаемом человеком воздухе его будет 17%. Обычно количество выдыхаемого углекислого газа меньше количества поглощенного кислорода.

Количество кислорода, необходимое человеку для поддержания нормальной жизнедеятельности, в основном зависит от интенсивности выполняемой им работы и определяется степенью нервного и мускульного напряжения.

Усвоение кровью кислорода происходит лучше всего при парциальном давлении около 160 мм рт. ст., что при атмосферном давлении 760 мм рт. ст. соответствует нормальному процентному содержанию кислорода в атмосферном воздухе, то есть 21 %.

Снижение содержания кислорода во вдыхаемом воздухе до 7 − 8 % приводит к смерти, до 11 − 13 % — к снижению работоспособности, до 17 % — к учащению пульса и дыхания. Предельно допустимой нижней границей считается 16 % содержание кислорода в воздухе.

Наш организм умеет приспосабливаться, поэтому мы можем нормально дышать и при меньших количествах кислорода. Если сокращение содержания кислорода в воздухе происходит за счет инертных газов, то возможно значительное уменьшение количества кислорода — до 12 %. Однако в закрытых помещениях уменьшение содержания кислорода сопровождается не нарастанием концентрации инертных газов, а накоплением углекислого газа. Поэтому минимальное содержание кислорода в воздухе помещений должно быть выше.

Вообще говоря, в закрытых помещениях процентное содержание кислорода никогда не снижается до минимального уровня, так как концентрация углекислого газа гораздо раньше достигает предельного значения.

Углекислый газ CO₂ — бесцветный газ со слабым кислым вкусом и запахом. Углекислый газ в 1,52 раза тяжелее воздуха, слегка ядовит. Допустимые значения концентрации углекислого газа в воздухе помещения:

Для определения концентрации углекислого газа есть датчики CO₂.

В обычных условиях в состоянии покоя человек поглощает в час около 19 литров кислорода и выделяет около 16 л углекислого газа. Углекислый газ участвует в регуляции дыхания, кровообращения, газообмена. И избыток, и недостаток CO₂ плохо отражаются на состоянии организма. При уровне CO₂ меньше 0,03 % расстраивается система кровообращения и дыхания. Уровень CO₂ больше 1,5 % в воздухе помещений вызывает головную боль, головокружение, слабость, потерю чувствительности и даже потерю сознания.

Если дышать воздухом, с повышенным содержанием углекислого газа в концентрации 3 %, то это приводит к повышению содержания углекислого газа в артериальной крови — гиперкапнии, головной боли, одышке, снижению работоспособности, до 4 − 5 % — сильным головным болям, шуму в ушах, гипертонии, тахикардии, нервному возбуждению, до 8 − 10 % — образованию в крови карбогемоглобина, быстрой потере сознания и смерти.

В помещении должен быть организован регулируемый приток свежего наружного воздуха — 20 − 60 м³/ч на каждого человека, по действующим санитарным нормам. Чем больше объем приточного воздуха и выше кратность воздухообмена, тем лучше функциональное состояние организма и выше работоспособность.

Какие самые комфортные тепловые условия для человека в помещении

На теплоощущения человека, который находится в помещении, влияют:

• температура воздуха;
• влажность воздуха;
• скорость перемещения или подвижность воздуха;
• температура ограждающих поверхностей.

При различных комбинациях значений этих параметров наши тепловые ощущения могут быть одинаковыми. Не любое их сочетание создает комфортные условия.

В комфортных условиях нам не холодно, не жарко, нет чрезмерного движения воздуха около тела. Это происходит тогда, когда от нашего тела отводится столько тепла, сколько мы вырабатываем. В результате баланса между теплогенерацией и теплопотерями в окружающую среду наша внутренняя температура поддерживается на уровне 36,6 ° С. То есть, работает сложный механизм автоматической терморегуляции организма. Поэтому мы можем приспосабливаться к изменениям параметров окружающего воздуха. При условии, что эти изменения медленные и незначительные.

При резких отклонениях параметров окружающей среды в работе нашего организма нарушаются физиологические функции: терморегуляция, обмен веществ, работа сердечно-сосудистой и нервной системы. Например, при перегреве температура тела повышается, работоспособность снижается, раздражительность усиливается. Понятно, зачем испанцам долгий перерыв в самое жаркое время дня — сиеста )

С гигиенической точки зрения наиболее благоприятный для людей уровень температуры в помещении находится в пределах 21 − 23 ° С.

Тепловой баланс человека

Теплота, которую мы выделяем в окружающую среду передается через кожный покров радиационным теплообменом, конвекцией, теплопроводностью, испарением и когда мы выдыхаем теплый воздух.

Тепловой баланс человека можно представить так:

M = Qk + Qл + Qи + Qр + Qн + S, где

М — тепло, вырабатываемое в человеческом организме;
Qk — тепло, отдаваемое в окружающую среду или получаемое из нее человеком путем конвекции;
Qл — тоже, излучением;
Qи — расход тепла на испарение влаги с поверхности кожи и легких;
Ор — расход тепла на работу, совершаемую человеком, и на функционирование внутренних органов;
Qн — тепло, необходимое для нагревания или охлаждения вдыхаемого воздуха;
S — избыток или недостаток тепла в организме.

Qи, Ор — всегда с положительным знаком. На знак других слагаемых правой части уравнения влияют температура, влажность и подвижность воздуха в помещении.

Наше самочувствие зависит от условий отведения тепла от организма. Обязательное условие удовлетворительного самочувствия — равенство нулю последнего члена уравнения. Когда S ≠ 0, температура тела человека поднимается или падает. Но и тогда, когда S = 0, хорошее самочувствие наблюдается только тогда, когда нам не приходится чрезмерно напрягать механизм терморегуляции, то есть поддерживать постоянную температуру тела в диапазоне колебаний метеорологических параметров воздуха в помещении.

Теплообмен конвекцией и теплопроводностью — Qk, зависит от температуры, влажности и скорости движения воздуха, вида и теплопроводности одежды.

Теплообмен излучением или радиационный теплообмен — Qл, происходит между человеком и окружающими поверхностями. Его значение зависит от температуры поверхностей, предметов и оборудования, находящихся в помещении.

Теплообмен испарением или отвод тепла — Qи от человеческого организма за счет испарения влаги, тем интенсивнее, чем меньше парциальное давление водяного пара в окружающем воздухе и чем больше подвижность воздуха. При одной и той же температуре, чем ниже относительная влажность воздуха, тем выше интенсивность испарения.

Комфортные условия окружающей среды могут иметь разные значения в зависимости от интенсивности работы, которую человек выполняет и в какой одежде. В зависимости от этого каждый человек в течение часа выделяет:

• 330 − 1050 кДж теплоты,
• 40 − 450 г влаги,
• 18 − 36 л углекислого газа.

Резюме

Окружающая человека воздушная среда должна создавать благоприятные условия для отвода вырабатываемого в нашем организме тепла. В комфортных условиях нам не холодно, не жарко, нет чрезмерного движения воздуха около тела. Это происходит тогда, когда от нашего тела отводится столько тепла, сколько мы вырабатываем.

Чтобы создать комфортную обстановку в помещении надо учитывать все параметры — температуру, газовый состав и подвижность воздуха.

По гигиеническим требованиям воздух должен быть чистым, без запаха, с оптимальным уровнем физических факторов, физиологически полноценным химическим составом, без химических веществ выше допустимых нормативов и патогенных микроорганизмов.

Наиболее благоприятный для людей уровень температуры в помещении находится в пределах 21 − 23 ° С.

Оптимальная относительная влажность 30 − 60 %, максимум — 70 %. При низкой влажности пересыхают наши слизистые оболочки, что способствует восприимчивости к инфекциям — мы чаще болеем. Кожа тоже становится сухой — шелушится и трескается. Самая минимальная влажность в помещении — 20 %.

Зимой воздух в помещениях надо увлажнять, а летом — осушать до комфортных значений.

При температуре воздуха + 23 ° С можно считать допустимой скорость движения воздуха 0,15 м/с или 0,54 км/ч.

Кислород и углекислый газ — важнейшие для жизнедеятельности человека вещества. Следите за уровнем углекислого газа. Избыток и недостаток отрицательно сказываются на самочувствии. Мы так устроены, что на высокое содержание углекислого газа наш организм отреагирует быстрее, чем на пониженное содержание кислорода. Для определения концентрации углекислого газа есть датчики CO₂.

В помещении должен быть организован регулируемый приток свежего наружного воздуха — 20 − 60 м³/ч на каждого человека. Чем больше объем приточного воздуха и выше кратность воздухообмена, тем лучше функциональное состояние организма.

Без вентиляции невозможно поддерживать здоровый и комфортный микроклимат в доме.

Источник