2. Занятие. Комплексная оценка микроклимата в спортивных сооружениях

2. Занятие. Комплексная оценка микроклимата в спортивных сооружениях Основные понятия: Комплексная оценка микроклимата. Охлаждающая способность воздуха. Эффективная температура. Индекс теплового напряжения. Тепловой баланс организма. Радиационная температура. Мощность теплового излучения.

План занятия. n Характеристика комплексных показателей микроклимата. n Приборное обеспечение комплексных методов оценки микроклимата. n Правила работы с приборами. n Инфракрасная радиация, и её воздействие на организм человека. n Расчёт и оценка теплового баланса организма.

Вопросы для самопроверки и обсуждения: n n n n В чём смысл и гигиеническое значение комплексных методов оценки условий микроклимата? В чём заключается гигиеническое значение охлаждающей способности воздуха? Как устроен кататермометр, и каков порядок работы с ним? В чём отличие эквивалентно-эффективной и корригированной эффективной температур? В чём заключается гигиеническое значение показателя «влажная шаровая температура» ? Каково гигиеническое значение инфракрасной радиации при оценке условий микроклимата в спортивных сооружениях? При каких условиях достигается тепловое равновесие организма?

n n Защита организма человека от неблагоприятных воздействий внешней среды (ветер, туман, дождь и др. ) и обеспечение теплового комфорта, который является условием нормальной жизнедеятельности человека. Сохранение теплового комфорта достигается путем терморегуляции организма и применения требуемой для данных условий внешней среды одежды. Состояние теплового комфорта – это равновесие между процессами теплопродукции и теплоотдачи. Величина теплопотери во многом зависит от состояния физических свойств окружающего воздуха, т. е. от погоды, климата и микроклимата.

Микроклимат – это климат приземного слоя воздуха небольшой территории (опушки леса, поля, площади города) или искусственно созданные климатические условия в закрытых помещениях для защиты людей от неблагоприятных внешних воздействий и создания зоны теплового комфорта для них. n Микроклимат оценивается по показателям температуры, относительной влажности, скорости движения воздуха и радиационного режима, который определяется температурой ограждающих поверхностей помещения. n В зависимости от величины этих показателей, микроклимат для человека может быть комфортным или дискомфортным. n

n n n Дискомфортный микроклимат подразделяется на микроклимат охлаждающий и нагревающий. Нагревающий микроклимат бывает острым (острая гипертермия, гиперпиретическая и судорожная форма патологии) и хроническим. Хронический перегрев может возникнуть при длительном пребывании, особенно во время работы, в микроклимате с температурой воздуха 26 -28 С, высокой влажностью (более 80%), высокой радиационной температурой и скоростью движения менее 0, 3 м/сек. Нарушается водно-солевого обмен, изменение функции ЦНС приводит к снижению желудочной секреции, развитию гипоацидного гастрита, ахилии и т. д. Острая гипотермия возможна не только при температуре воздуха ниже 0 С, но и при более высокой температуре за счет высокой относительной влажности и подвижности воздуха (ветре).

Способность организма отвечать на действие неблагоприятных погодных факторов развитием патологических метеотропных реакций, называется метеоустойчивость или метеолабильность. n Особенно чувствительны к изменению метеорологических факторов люди, страдающие сердечно-сосудистыми, нервно-психическими и простудными заболеваниями. n Высокой метеолабильностью отличаются пожилые люди и дети. n

Основной же показатель теплового комфорта человека – это средневзвешенная температура поверхности тела (кожи), которая приблизительно одинакова для всех видов деятельности человека (33 градуса С – для кожи, покрытой одеждой). n

Уравнение теплового баланса для организма человека : n M +S ± R ± C ± P - E = 0, где n M - тепло процессов метаболизма, полученное из химических субстратов пищи, подвергшихся расщеплению в клетках; n S - накопленное организмом тепло; n R, C, P - тепло отданное (со знаком -) или полученное (со знаком +) путем излучения, конвекции, теплопередачи; n E - тепло, отданное за счет испарения.

Если тепловой баланс не будет поддерживаться, то дополнительное тепло, полученное различными путями, приведет к повышению температуры тела, а недостаток тепловой энергии - к его охлаждению.

n Тепловой баланс любого тела определяется соотношением между теплом, которое оно получает, и теплом, которое оно отдает. Для комфортных условий работы необходимо, чтобы тепловыделение организма равнялось его теплоотдаче, n при этом температура внутренних органов человека остается постоянной (около 36, 6 градусов С). n

n n Отдача тепла организмом с поверхности кожи в обычных условиях происходит за счет: • 1. Излучения тепла в сторону более холодных поверхностей и окружающих предметов (стены помещений, остекленная поверхность окон). С излучением теряется до 45% тепла. • 2. Теплопроведения - за счет нагревания прилегающего воздуха, находящегося в движении (конвекция) или при соприкосновении тела человека с предметами (сиденья стульев, пол, стены) – кондукции. Чем ниже температура окружающего воздуха, чем больше его влажность и скорость движения воздуха , тем больше тепла отдает человек этим путем (до 30%). Если при таких метеоусловиях, человек будет одеваться ориентируясь только по температуре воздуха на улице, то он рискует получить обморожение даже при плюсовой температуре. • 3. Испарения влаги с поверхности тела и слизистых оболочек верхних дыхательных путей (теряется около 25%).

Тепловое самочувствие человека или тепловой баланс в системе человек – среда обитания зависит от: n температуры среды, n подвижности воздуха, n относительной влажности воздуха, n атмосферного давления, n температуры окружающих предметов n и интенсивности физической нагрузки. n

Методы комплексной оценки теплового действия метеорологических факторов на организм человека: n n 1. Определение охлаждающей способности воздуха по кататермометру. Использование кататермометра основано на том, что поверхность резервуара условно уподобляется в отношении потери тепла коже человека. Этот прибор позволяет определить величину потери тепла физическим телом в зависимости от температуры и скорости движения окружающего воздуха. 2. Метод эффективных и эквивалентно-эффективных температур, при котором оценка метеорологических условий производится на основании сопоставления определенных сочетаний температуры, влажности и скорости движения воздуха с субъективными ощущениями человека. 3. Метод результирующих температур, который позволяет оценить в комплексе воздействие на человека 4 -х факторов внешней среды: температуры, влажности, скорости движения воздуха и величины теплового излучения.

n n Эффективно-эквивалентной называется температура возду , ощущаемая человеком при определенной относительной влажности воздуха и определенной скорости его движения. Эффективная и эффективно-эквивалентная температура (имеется в виду совпадение теплоощущений при различных комбинациях метеорологических факторов) есть условная температура, показывающая эффект теплоощущения, зависящий от одновременного воздействия на организм температуры, влажности и скорости движения воздуха в определенных их сочетаниях между собой.

Результирующая температура (РТ) - учитывает совместное влияние на самочувствие человека температуры, влажности, подвижности воздуха и лучистого тепла. n В условиях, когда температура воздуха (конвекционная температура) равна средней температуре окружающих поверхностей (средняя радиационная температура), величины Эффективной Температуры и Результирующей Температуры равны. n

n n 4. Влажная шаровая температура (ВШТ) интегральный показатель температуры среды, учитывающий температуру, влажность воздуха, радиационную температуру. Влажная шаровая температура рассчитывается по формуле: ВШТ = 0, 1 tсух. + 0, 7 tвл. + 0, 2 tшар. , где n n ВШТ - влажная шаровая температура; tсух. - температура по показаниям сухого термометра психрометра; tвл. - температура по показаниям влажного термометра психрометра; tшар. - радиационная температура по показаниям шарового черного термометра.

Шаровой термометр.

Шаровой термометр для определения результирующей температуры представляет собой зачерненную снаружи (степень черноты поверхности не ниже 0, 95) полую сферу, изготовленную из меди или другого теплопроводного материала, внутри которой помещен либо стеклянный термометр, либо термоэлектрический преобразователь. . n Диапазон измерений от 10 до 50 °С. n Время нахождения шарового термометра в точке замера перед измерением не менее 20 мин. n Точность измерений - 0, 1 °С. n

n Если Влажная Шаровая Температура достигает 29, 4° С, то для лиц, не акклиматизированных к высоким температурам, ограничивают физическую нагрузку. n При 31, 1°С физические нагрузки исключают. n При 32, 2°С ВШТ физические нагрузки отменяют и для лиц, акклиматизированных к высоким температурам.

n Тепловое излучение (инфракрасная радиация)- это электромагнитное излучение, которое возникает за счет энергии вращательного и колебательного движения атомов и молекул в составе вещества. n Тепловое излучение характерно для всех тел, которые имеют температуру, превышающую температуру абсолютного нуля. n Тепловое излучение тела человека относится к инфракрасному диапазону электромагнитных волн

n n n Мощность теплового излучения - характеристика интенсивности теплового излучения. Это количество теплоты (Дж), излучаемое с единицы поверхности тела (м 2) за единицу времени (1 сек), т. е. Вт/м 2 Закон Кирхгофа. n Тепловое излучение является равновесным - сколько энергии излучается телом, столь ее им и поглощается. n 2. Закон Стефана-Больцмана. n Общая энергетическая светимость во всем диапазоне длин волн пропорциональна четвертой степени абсолютной температуры тела.

n n Тепловое излучение, которое играет роль в жизни живых организмов делится на коротковолновую (от 0, 3 до 3 мкм) и длинноволновую (от 5 до 100 мкм). Источником коротковолнового излучения служат Солнце и открытое пламя, а живые организмы являются исключительно реципиентами такого излучения. Длинноволновая радиация и излучается, и поглощается живыми организмами. Величина коэффициента поглощения зависит от соотношения температур среды и тела, площади их взаимодействия, ориентации этих площадей, а для коротковолнового излучения – от цвета поверхности.

n n По характеру воздействия на организм человека инфракрасные лучи подразделяют на коротковолновые и длинноволновые. Тепловые излучения коротковолнового инфракрасного диапазона глубоко поникают в ткани и разогревают их, вызывая быструю утомляемость, понижение внимания, усиленное потовыделение, а при длительном облучении – тепловой удар. Длинноволновые лучи инфракрасные лучи глубоко в ткани не проникают и поглощаются в основном в эпидермисе кожи. Они могут вызывать ожоги кожи и глаз (катаракта глаза).

n Радиационная температура - величина, характеризующая полную (по всему спектру) энергетическую яркость излучающего тела. n Радиационная температура равна температуре абсолютно черного тела, при которой его яркость равна яркости излучающего тела.

Корригированная эффективная температура (КЭТ) - учитывает дополнительно к Эффективной Температуре и уровень лучистого тепла. n Температурный предел окружающей среды в единицах КЭТ равен: n 30° для малоподвижной и легкой работы, n 29° - при средней рабочей нагрузке n 25, 5° - при тяжелой физической работе. n Для акклиматизированных лиц эти пределы могут быть увеличены на 2°. n

n Тепловая нагрузка среды (ТНС) - сочетанное действие на организм человека параметров микроклимата n температура, n влажность, n скорость движения воздуха, n тепловое облучение), n выраженное одночисловым показателем в °С.

n Определение индекса тепловой нагрузки среды (ТНС-индекса) n 1. Индекс тепловой нагрузки среды (ТНС-индекс) является эмпирическим показателем, характеризующим сочетанное действие на организм человека параметров микроклимата (температуры, влажности, скорости движения воздуха и теплового облучения). 2. ТНС-индекс определяется на основе величин температуры смоченного термометра аспирационного психрометра и температуры внутри зачерненного шара. 3. Температура внутри зачерненного шара измеряется термометром, резервуар которого помещен в центр зачерненного полого шара; отражает влияние температуры воздуха, температуры поверхностей и скорости движения воздуха. Зачерненный шар должен иметь диаметр 90 мм, минимально возможную толщину и коэффициент поглощения 0, 95. Точность измерения температуры внутри шара 0, 5°С. 4. ТНС-индекс рассчитывается по уравнению: n n n ТНС = 0, 7 tвл + 0, 3 tш n 5. ТНС-индекс рекомендуется использовать для интегральной оценки тепловой нагрузки среды на рабочих местах, на которых скорость движения воздуха не превышает 0, 6 м/с, а интенсивность теплового облучения - 1200 Вт/м 2.

Индекс термической нагрузки по Джовани позволяет рассчитывать количество тепла, которое необходимо выделять из организма путем испарения пота в условиях нагревающего климата или микроклимата. n Этот индекс термической нагрузки рассчитывается по формуле: S = (M ± C ± R) × 1/f - Eнеобх× 1/f, где: n S - индекс термической нагрузки (необходимое количество потовыделения, г/час); M - интенсивность обмена веществ, ккал/час (легкая работа - 170 ккал/час; средняя - 300 ккал/час; тяжелая - 420 ккал/час); C - величина теплообмена конвекцией, ккал/час; R - величина радиационного тепла, получаемая человеком от Солнца, ккал/час; Eнеобх. - необходимое охлаждающее испарение пота, ккал/ч; f - эффективность охлаждающего потовыделения. n Индекс термической нагрузки (ИТН) по Дживони может быть n ИТН также можно использовать для определения необходимого количества воды в целях возобновления ее содержания в организме. n n n использован для оценки физиологического напряжения в условиях, когда потовыделение эквивалентное термической нагрузке.

Оценка напряжения процессов терморегуляции осуществляется по клинико : -физиологическим показателям n n n n 1. Температура кожи лба, тыла кисти, грудины, тыла стопы в °С; 2. Разность температур кожи лба, тыла кисти, грудины, тыла стопы в °С; 3. Частота дыхания за 1 мин. ; 4. Частота сердечных сокращений (пульс) за 1 мин. ; 5. Артериальное давление в мм. рт. ст. ; 6. Проба на продолжительность произвольной задержки дыхания на глубине вдоха в секундах; 7. Наличие и интенсивность потоотделения кожи лба (описательно, йодокрахмальная проба).

Требования к организации контроля и методам измерения микроклимата n n n Измерения показателей микроклимата должны проводиться: в холодный период года - в дни с температурой наружного воздуха, отличающейся от средней температуры наиболее холодного месяца зимы не более чем на 5°С, в теплый период года - в дни с температурой наружного воздуха, отличающейся от средней максимальной температуры наиболее жаркого месяца не более чем на 5°С. При выборе участков и времени измерения необходимо учитывать все факторы, влияющие на микроклимат рабочих мест (фазы технологического процесса, функционирование систем вентиляции и отопления и др. ). Измерения показателей микроклимата следует проводить не менее 3 раз в смену (в начале, середине и в конце).

n Показателями, характеризующими микроклимат в производственных помещениях, являются: температура воздуха; температура поверхностей; относительная влажность воздуха; скорость движения воздуха; интенсивность теплового облучения.

n n n n При работах, выполняемых стоя, температуру и скорость движения воздуха следует измерять на высоте 0, 1 и 1, 5 м, а относительную влажность воздуха - на высоте 1, 5 м. При наличии источников лучистого тепла тепловое облучение на рабочем месте необходимо измерять от каждого источника, располагая приемник прибора перпендикулярно падающему потоку. Температуру и относительную влажность воздуха при наличии источников тепл излучения и воздушных потоков на рабочем месте следует измерять аспирационными психрометрами. При отсутствии в местах измерения лучистого тепла и воздушных потоков температуру и относительную влажность воздуха можно измерять психрометрами, не защищенными от воздействия теплового излучения и скорости движения воздуха. Могут использоваться также приборы, позволяющие раздельно измерять температуру и влажность воздуха. Скорость движения воздуха следует измерять анемометрами вращательного действия (крыльчатые, чашечные и др. ). Малые величины скорости движения воздуха (менее 0, 5 м/с), особенно при наличии разнонаправленных потоков, можно измерять термоэлектроанемометрами, а также цилиндрическими и шаровыми кататермометрами при защищенности их от теплового излучения. Температуру поверхностей следует измерять контактными приборами (электротермометры) или дистанционными (пирометры и др. ).

Микроклимат крытого спортсооружения Залы для занятия гимнастикой n n n n температура воздуха для новичков 18°С, для квалифицированных спортсменов — 15°С, Влажность воздуха в пределах 30– 60%, движение воздуха 0, 3– 0, 5 м/с. Освещение должно составлять на каждом снаряде 200 лк (в период соревнований — 400 лк), с величиной КЕО — не менее 1, 5%, величиной угла падения световых лучей — не менее 27°. Искусственное освещение - люминесцентными лампами, расположенными под потолком (общее освещение), отраженного типа белого свечения с наличием защиты на них. Вентиляция должна присутствовать обоих видов: естественная и искусственная. Коэффициент аэрации составляет 1/50, кратность воздухообмена — 3– 4 раза в час. Допустимый уровень шума — не более 60 д. Б.

n n Залы для спортивных игр Температура воздуха должна составлять 16 -18°С, Относительная влажность — 30– 60%, Движение воздуха — 0, 3– 0, 5 м/с. Необходим воздушный куб, равный 80 м 3 для занимающихся и 20 м 3 для зрителей. При указанных условиях содержание СО 2 в воздухе не должно превышать 0, 03 -0, 04 % (допустимое значение 0, 1 %), а кислорода - 20, 9 %. n n Освещение - в горизонтальной плоскости не менее 300 лк и в вертикальной плоскости (на уровне волейбольной сетки, баскетбольного щита)— не менее 100 лк. Общий уровень шума — не более 60 д. Б.

n n Отопление Современные спортсооружения чаще всего снабжены централизованным водяным или паровым отоплением. Но лучшим считается радиационное отопление, обеспечивающее подогрев пола, стен, потолка, однако оно достаточно дорогостоящее. Отопление должно быть в спортзале травмобезопасным, поэтому отопительные приборы располагаются под окнами, в углублениях и закрываются решетками. В случае расположения батарей в пространстве зала они должны быть надежно закрыты матами. n Достаточность отопления обеспечивается из расчета 1 м 2 батарей на 40 -60 м 3 объема зала. n Температура поверхности батареи не должна превышать 75 -80 °С из-за опасности загрязнения воздуха сгорающей краской, пылью.

Гигиенические требования к параметрам микроклимата основных помещений крытых плавательных бассейнов n n n n n вода должна быть питьевой и должна отвечать гигиеническим требованиям Сан. Пи. Н 2. 1. 4. 1074– 01 «Питьевая вода» : - температура воды на 1 -2°С ниже температуры воздуха); цвет — не более 5 °; - вкус и запах — не более 2 баллов; - прозрачность — на всю глубину ванны бассейна; - содержание остаточного хлора — 0, 3– 0, 5 мг/л (определяется в воде бассейна каждые 2 часа). . Допустимый уровень шума — не более 60 д. Б. Температура воды в бассейне составляет: для новичков — 29°С, для групп здоровья — 29 -30°С, для прыгунов — 28°С, для спортивного плавания — 24 -26°С. Влажность воздуха в бассейне — не более 65%, движение воздуха минимальное (0, 2 м/с). Освещение обязательно и естественное, и искусственное. Окна располагаются на одной из стен зала (лучше юго-восток) выше уровня воды на высоте не менее 1, 5 м, для того чтобы обеспечить оптимальный угол отражения световых лучей от поверхности воды и снизить ослепляющий эффект. Искусственное освещение создают люминесцентные лампы, расположенные под потолком зала. На поверхности воды световой поток составляет 150– 200 лк, в зоне прыжков (вертикальное освещение) — не менее 100 лк.

Температурная обстановка в помещении n Два основных параметра определяют нормальное теплоощущение – температура воздуха и средняя радиационная температура.

n n n n n Измерение температуры воздуха в спортивном зале нужно проводить до начала тренировочных занятий минимум в 3 -х точках: -у наружной стены, у внутренней стены на расстоянии 20 см от них, -в центре помещения, -в зоне расположения спортивных снарядов. Считывание показаний с приборов начинают спустя 15 мин от момента их установления, а с электронных приборов – спустя 1 -2 мин. В каждой точке необходимо произвести не менее 3 замеров и рассчитать среднее значение в каждой точке. Подвижность воздуха в помещении спортивного зала измеряют кататермометром в 3 -х точках: -на входе воздушных масс, в зоне расположения спортивных снарядов (в зоне тренировки), -в центре зала. n Скорость движения воздуха – осредненная по объему обслуживаемой зоны скорость движения воздуха. n Относительная влажность воздуха в одной точке помещения психрометром. - измеряется