Гипертермальная среда широко распространена в общественных или промышленных зданиях из-за отсутствия систем охлаждения. Те, кто работает в таких условиях, страдают от болезней, связанных с жарой и снижением производительности. Оценка и повышение тепловой устойчивости человека привлекает широкое внимание на протяжении более 50 лет. Физиологические параметры резко меняются в различных условиях благодаря самозащитному механизму каждой системы, такому как увеличение выделения пота, вызванное системой терморегулирования.
Люди всегда поддерживают тепловой баланс, увеличивая частоту сердечных сокращений, температуру сердечника и кровоток для профилактики заболеваний, связанных с повышением температуры. Жаркая окружающая среда оказывает значительное влияние на сердечно-сосудистую систему, дыхательную систему, обмен веществ, терморегуляционную систему.
Для того чтобы сделать внутреннюю среду более безопасной и обеспечить здоровье людей, акцент в исследовании постепенно смещался в сторону теплового стресса, вызванного жаркой окружающей средой. Для количественной оценки гипертермальной среды вместо отдельных переменных параметров среды было разработано множество индексов теплового стресса. Относительная влажность и солнечная радиация позднее были включены в индекс нагрузки на окружающую среду, более полный индекс теплового стресса.
Однако исследователи постепенно осознали, что оценка теплового стресса должна включать не только факторы окружающей среды, но и физиологические реакции. Динамическая адаптация организма человека к жаре может эффективно повысить терпимость к воздействию тепла. Эта физиологическая адаптация, известная как тепловая акклиматизация (ТА), может быть искусственно вызвана периодическим тепловым воздействием.
Термоустойчивость - это междисциплинарный вопрос, затрагивающий инженерные, физиологические, экологические науки, гигиену труда и другие факторы. Таким образом, исследователи представляют различные области, и их результаты весьма разрозненны. Тепловые реакции человеческого организма были рассмотрены в основном с медицинской или физиологической точки зрения. В отличие от этого, инженеры-промышленники и инженеры-строители на самом деле уделяют больше внимания практичности тепловой устойчивости, чем ее обоснованию или механизмам.
Экологические параметры
Для точной оценки теплового напряжения, вызванного жаркой окружающей средой, характеристики среды должны быть описаны с использованием конкретных параметров. Параметры окружающей среды показывают временные и пространственные различия во внутренней среде, в то время как физиологические реакции на тепло являются сложным процессом. Поэтому изучение влияния различных параметров окружающей среды на тепловую устойчивость человека имеет большое значение, и были проведены многочисленные исследования для изучения того, как эти параметры влияют на тепловую устойчивость.
Например, многие исследования были сосредоточены на температуре, некоторые из них были направлены на определение предела тепловой устойчивости при различных температурных условиях. Влажность также стала популярной темой исследований, которая может повлиять на терпимость к жаре, снижая теплоотдачу кожи. Тепловое излучение может также влиять на физиологические реакции.
Температура
Среди факторов окружающей среды, влияющих на тепловую устойчивость человека, наиболее значимым фактором является температура. Для оценки жаркой окружающей среды были предложены три основные температуры. Следует отметить, что различные температуры имеют различные области применения. Температурой воздуха, указывает количество тепла в воздухе. Температуры недостаточно для оценки гипертермальной среды, поскольку он не отражает влажность и излучение окружающей среды. TW - это температура, которая отражает эффект испарения.
Когда уровень относительной влажности достигнет 100%, Твин будет равен ТD. Во влажной среде TW более практичен и приемлем для оценки теплового стресса. TB - это температура, которая измеряется на не отражающей черной поверхности, подверженной тепловому излучению. Обычно он применяется для измерения температуры теплового излучения на внутренних поверхностях зданий, чтобы инженеры и ученые могли оценить воздействие высоких уровней излучения и нагрева.
Асимметричная интенсивность излучения
Помимо температуры и относительной влажности, тепловое излучение также влияет на устойчивость к воздействию тепла. В герметичном пространстве с разницей температур между каждой внутренней поверхностью угловые коэффициенты одинаковы, но теплопередача излучения различна, что называется асимметричным тепловым излучением. Высокая асимметричная интенсивность излучения, неизбежная в некоторых промышленных зданиях, создает неудобства для работников и даже приводит к тепловому ущербу.
Физиологические параметры
Физиологические параметры могут отражать уровень тепловой нагрузки, другими словами, конечным рецептором теплового стресса, вызываемого горячей средой, является тело человека. Поэтому при оценке уровня опасности гипертермальной среды следует сместить акцент на физиологические реакции на основе получения точных параметров.
Большинство исследований в этой области проводились имитационные эксперименты в искусственной климатической камере, имитирующей гипертермическую среду с определенной температурой и влажностью. Взрослые разных возрастов и профессий были привлечены в качестве субъектов для выполнения высокотемпературных упражнений в камере, представляющих тяжелый ручной труд на реальных рабочих местах. В этих испытаниях измерялись:
- артериальное давление,
- скорость дыхания,
- скорость метаболизма,
- температура кожи,
- выработка пота,
- максимальное поглощение кислорода (VO2max).
Указанные выше важные параметры заметно увеличились по мере увеличения продолжительности теплового воздействия.
Тепловой стресс от жаркой окружающей среды не компенсируется, но человеческий организм может регулироваться через физиологические системы для обеспечения гомеостаза. Каждый текущий индекс оценки имеет узкий диапазон применения в связи с индивидуальными и экологическими различиями. Будущее направление оценки тепловой устойчивости может заключаться в обобщении обнаруживаемой закономерности или создании неизвестного правила на основе физиологических реакций.