Микроклимат помещений жилых и общественных зданий: влияние на человека и основные принципы нормирования

При установлении норм микроклимата помещений, как для взрослых людей, так и для детей, обычно исходят из того, что нормативные параметры должны обеспечивать тепловой комфорт организма (см. оптимальное тепловое состояние человека).

Как уже было сказано ранее, в определении комфорта как условие входит приятное теплоощущение человека, поскольку роль субъективной оценки микроклимата велика. Однако, считать ее достаточной для суждения о степени комфорта было бы неправильно даже в отношении взрослых людей. У детей же, например, раннего возраста, словесный отчет о теплоощущениях вообще невозможен. Поэтому при определении теплового комфорта должны учитываться как субъективные, так и объективные показатели теплового состояния. С этих позиций под определением понятия комфорта следует понимать такие метеорологические условия, когда при субъективно хорошем теплоощущении тепловое равновесие организма обеспечивается без напряжения терморегуляторного аппарата и физиологические сдвиги е выходят за пределы колебаний, обычных у людей данного коллектива, причем это условия (табл. 1 и 2), при которых «протекание всех остальных физиологических функций происходит на уровне наиболее благоприятном для отдыха и восстановления сил организма после предшествовавшей рабочей нагрузки». Под термином «тепловой комфорт» понимаются метеорологические условия, обеспечивающие оптимальный уровень физиологических функций, в том числе и терморегуляторных. Именно метеорологические параметры теплового комфорта служат гигиенической «нормой».

Для детей нормальными, комфортными могут быть признаны лишь такие температурные условия, при которых детский организм находится в состоянии теплового равновесия без резкого напряжения терморегуляторных механизмов. Это означает, что небольшое напряжение терморегуляторных реакций следует трактовать как оптимальное для ребенка состояние.

В микроклиматических условиях, которые принято считать «нормальными» обычно от 8 до 13% взрослых людей ощущают ту или иную степень дискомфорта. Это объясняется индивидуальными различиями в уровнях обмена, качестве сосудистых реакций, толщине подкожно-жирового слоя и т.д.

Индивидуальная вариабельность реакций на воздействие метеофакторов в условиях теплового комфорта очень велика у детей. Поэтому даже в однородном коллективе температурная «норма», ограничиваемая 1 – 2 градусами, всегда будет вызывать у части детей определенную, нерезко выраженную степень напряжения терморегуляции, так как она рассчитана на «среднего» абстрактного ребенка и не может «удовлетворять» всех детей. С другой стороны, определенное напряжение системы терморегуляции не только вредно, но даже полезно ребенку с точки зрения тренировки аппарата терморегуляции, в первую очередь, его физического компонента. Однако, для этой цели достаточно ограничиться систематическими закаливающими процедурами и широким использованием динамического микроклимата открытой атмосферы, а в жилищах и общественных зданиях сохранить тепловой комфорт, так как обеспечить в широком масштабе так называемый «динамический», «пульсирующий» микроклимат в настоящее время не представляется возможным, тем более, что в обычных жизненных ситуациях микроклимат жилых и общественных помещений никогда не бывает стабильным. Он постоянно меняется в связи с изменениями наружных, атмосферных условий и может регулироваться с помощью вентиляции. Для того, чтобы гигиенические нормы (например, температурные) могли служить основой для технических расчетов средств обеспечения теплового комфорта (теплоизоляции ограждающих конструкций, отопления) они должны быть достаточно узкими и, хотя бы на какой-то срок, стабильными для определенного коллектива. Даже при этом условии не всегда удается создать абсолютно идентичные параметры микроклимата внутри одного здания (на разных этажах, в торцовых и рядовых помещениях). Расширение микроклиматических границ зоны комфорта, с этой точки зрения, не желательно и даже вредно. При нормировании температуры воздуха в помещениях необходимо определять как границы теплового комфорта, обеспечивающего у подавляющего большинства людей физиологический покой системы терморегуляции, так и допустимые, полезные пределы их колебаний.

Зона теплового комфорта должна быть узкой. Именно ее параметры будут служить собственно «нормой» и использоваться при теплотехнических расчетах. Вторая зона, более широкая, должна определить границы возможных и целесообразных колебаний метеорологических факторов. Знания микроклиматических границ этой зоны дает необходимый материал для проектирования автоматически регулируемых систем отопления и вентиляции, обеспечивающих «пульсацию» температуры и подвижности воздуха в помещениях. За пределами этой зоны у человека будет наблюдаться сильное напряжение аппарата терморегуляции. В этих условиях даже ребенок еще в состоянии в течение определенного времени поддерживать постоянство теплового баланса, но дорогой ценой, так как воздействие таких условий среды далеко не безразлично организму. Необходимость определения границ этой третьей зоны для помещений возникает в условиях жаркого климата в теплое время года и служит основанием для разработки специальных мероприятий для защиты от перегрева. Возрастная эволюция физиологических функций накладывает существенный отпечаток на характер теплообменных реакций. С возрастом не только изменяются уровни теплообразования, а, следовательно, и теплоотдачи, но и механизмы регуляции теплообмена. Эта эволюция особенно ярко выражена в период роста и развития организма, подчиняясь «энергетическому правилу скелетных мышц». Однако она продолжается и в более поздние периоды жизни, вновь проявляясь к старости. Проблема эта представляет специальный интерес при нормировании микроклимата помещений для детей и престарелых (детские ясли и сады, школы, родильные дома, дома престарелых). Одновременно постоянное пребывание в одних и тех же помещениях детей, взрослых и пожилых людей требует учета возрастных особенностей их теплообмена.

У детей школьного и особенно дошкольного возраста по сравнению со взрослыми в сохранении теплового равновесия большую роль играет химическая терморегуляция. Постоянство теплопродукции у 7- 6-летних детей сохраняется в узкой зоне температурных воздействий от 15 до 26°С, у старших школьников при температуре от 12 до 26°С, а у взрослых – от 12 до 36°С. В тоже время в условиях, близких к комфорту, среднее значение показателей, характеризующих тепловое состояние взрослых и детей разного возраста, снижаются. Нивелировка средних значений показателей теплообмена в условиях комфорта объясняется резким увеличением вариабельности индивидуальных их значений, перекрывающей возрастные различия. Аналогичное увеличение амплитуды колебаний индивидуальных значений наблюдается и при анализе данных о теплопродукции и терморегуляции и т.д. Эта закономерность, установленная впервые у детей, наблюдается и у взрослых. Она определяется тем, что в благоприятных условиях среды более четко проявляются особенности нервной регуляции организма и сказываются такие факторы, влияющие на теплообмен, как характер развития подкожно-жирового слоя, эндокринная деятельность, связанная с полом. У детей эти индивидуальные различия возрастают в период интенсивного роста и нейрогормональной перестройки в преднубертатный период. Следует подчеркнуть значимость этого гигиенического нормирования микроклимата. Если в условиях, близких к комфорту, возрастные различия нивелируются, нормативы микроклимата жилищ могут быть едиными для взрослых и детей. Однако, они должны учитываться при установлении допустимых компонентов метеофакторов.

Длительное воздействие комплекса метеорологических условий, светового и ультрафиолетовых режимов атмосферы, характерных для каждого сезона года и климатических условий местности, создает особый стереотип реакций организма, связанный с адаптацией и акклиматизацией человека к определенным условиям среды обитания. Это новое состояние определяет различия в характере ответных реакций людей, постоянно проживающих в условиях холодного, умеренного или жаркого климата, на одинаковые термические воздействия среды, на одинаковую световую обстановку.

Изменяется стереотип реакции организма и под влиянием циклических годовых изменений радиационного баланса земли, температуры и влажности воздуха. Эти ритмические сезонные колебания физиологических функций и сдвиги акклиматизационного характера должны учитываться при нормировании микроклиматических факторов помещений.

Гигиенические требования и нормы в области микроклимата должны быть направлены не только на охрану здоровья людей от неблагоприятных метеорологических факторов и профилактику заболеваний, но и на создание оптимальных условий для отдыха и восстановления творческих сил человека. Многообразие климатических условий в Российской Федерации исключает возможность установления единых нормативов для всей территории страны и требует их дифференцирования применительно к отдельным климатическим районам.

При всех условиях работы и восстановление сил происходят в жилище, поэтому микроклимат его должен быть таким, чтобы восстановительные процессы в организме протекали на самом оптимальном уровне, а функция терморегуляции находилась бы в состоянии покоя или наименьшей активности. Другим назначением жилища является культурный отдых и умственный труд (чтение, приготовление уроков и домашних заданий, подготовка к докладам-лекциям, просмотр телевизионных программ, слушание радио и т.п.). Эти виды отдыха и труда человека также наиболее эффективны в условиях, исключающих необходимость в стимулировании терморегуляторных реакций (к ним относится дрожь, понижение или повышение температуры конечностей, усиленное потоотделение и др.).

Бытовые процессы в жилище (уборка, приготовление пищи и т.п.) относятся к тем видам физического труда, которые сопровождаются незначительным увеличением образования тепла в самом организме. К тому же люди предпочитают выполнять эти виды работ в более легкой, чем обычно, одежде, поэтому и для такой работы наиболее подходящими являются те микроклиматические условия, которые соответствуют зоне минимального напряжения терморегуляторной системы в условиях относительного покоя (то есть зоне комфорта).

Важное значение для установления определенного уровня теплового комфорта имеет характер одежды. Известно, например, что более высокие нормы температуры, принятые для жилых зданий в США по сравнению с Англией, в значительной мере объясняются различием в тканях одежды, которую носят зимой в этих странах.

В рационально построенном жилище при разных системах отопления (конвекционное, лучистое) степень теплового комфорта может быть также различная в связи с изменением условий, а, следовательно, и стереотипа теплоотдачи, хотя тепловой баланс при этом может быть и не нарушен. Относительно широкая биологическая приспособляемость человека исключает необходимость устанавливать узкий стандарт теплового комфорта для всех людей и при всех условиях. Однако, для определенной группы населения при соответствующих условиях покоя или активности такие стандарты можно установить, имея в виду задачи гигиенического нормирования, рассчитанного на «среднего» человека. При разных климатических условиях и в те или иные сезоны года уровень такого стандарта будет различен для мужчин и женщин, особенно для стариков и детей и вообще лиц с ослабленной функцией терморегуляции. Следовательно, при разработке «стандартов» теплового комфорта в условиях жилища, должны учитываться и пределы физиологических возможностей приспособления определенных групп населения.

Большое влияние одежды на тепловое состояние человека в условиях, близких к комфортным, позволяет не стремиться обязательно к установлению чрезмерно точных параметров, поскольку неизбежные индивидуальные колебания могут быть легко скомпенсированы путем соответствующего приспособления одежды.

Известные материалы о существовании в организме ритмических колебаний физиологических функций (суточных, сезонных), а также о сдвигах акклиматизационного характера имеет важное значение и с точки зрения гигиенического нормирования микроклиматических условий в жилище.

Для нормирования метеорологических условий в течение ночного периода имеет также значение зависимость продолжительности и глубины сна от температурных условий. Устранение термических раздражителей способствует распространению и углублению сонного торможения. Однако если сон при повышенной температуре воздуха протекает поверхностно, беспокойно, то умеренное понижение температуры вдыхаемого воздуха при соответствующей термоизоляции всей кожной поверхности, наоборот, способствует углублению сонного торможения. Особенно важно такое сочетание условий для обеспечения наилучшего сна у детей.

С зимним сезоном связано некоторое повышение интенсивности обмена веществ, усиление сосудистых реакций на охлаждение, более быстрое наступление сдвигов при соответствующих условиях окружающей среды. Для летних условий характерно некоторое снижение обмена, повышение кожной температуры, ускорение потоотделительной реакции.

Для установления теплового комфорта важное значение имеют не только абсолютные величины температур кожи отдельных участков тела, но и соотношение этих цифр, свойственных здоровому человеку для данного сезона года. Изменения в таком же направлении встречаются в различных климатических зонах (север, юг). Разная «настройка» терморегуляторного аппарата в целом должна также учитываться при разработке вопроса о комфортных температурных условиях в разных климатических районах.

В холодном климатическом районе, характеризующимся большей суровостью (продолжительность зимнего периода с низкими температурами, доходящими до -45°С и ниже), организм человека часто подвергается, даже при кратковременном пребывании на открытом воздухе, резкому воздействию низких температур. В этих условиях организм быстро и резко переохлаждается. Поддержание теплового равновесия требует значительного напряжения терморегуляторных механизмов. Для быстрой нормализации теплового состояния в условиях жилища требуется более повышенная температура помещения.

В теплом и особенно в жарком климатических районах зимой организм человека не испытывает столь резкого охлаждения на открытом воздухе, вместе с тем здесь большое значение имеет постоянное воздействие лучистой энергии, являющейся мощным тепловым фактором, значительно ослабляющим холодовое различие организма. В соответствии с этим и требования организма к температуре воздуха в помещении в этих районах (зимой) значительно выше.

Следует учесть также большое значение в данных конкретных условиях среды «настройки» организма, выработанной в процессе индивидуального развития и приспособлении его к местным условиям. В южных широтах более низкие температуры среды оказываются в зоне теплового комфорта, тогда как на севере эта зона, наоборот, передвигается в область высоких температур в связи с различной «установкой» центров терморегуляции. Замедление в восстановлении температуры на открытых и особенно на закрытых частях тела, где сосудистая реакция отличается вялостью, является причиной длительного ощущения зябкости после охлаждения. При более высокой температуре в помещении на севере восстановление температур на открытых и закрытых частях тела после охлаждения происходит гораздо быстрее, чем и обуславливает лучшее – самочувствие человека. Предпочтение на севере более высокой температуры в жилище соответствует потребностям организма и является отражением физиологических закономерностей восстановления кожной температуры после охлаждения. Более высокая температура в жилище холодного климатического района, где население часто подвергается длительному воздействию интенсивных холодовых раздражений (вне жилища), является с гигиенической точки зрения рациональной и имеет свое физиологическое обоснование.

Сохранение единой, универсальной для всех климатических районов нормы температуры воздуха в жилище в зимний период нельзя считать научно подтвержденной. Обоснован принцип дифференцированного нормирования температуры в жилых помещениях в зимний период года в зависимости от климатических условий и установка конкретных параметров соответствующих температур: для северных районов 21-22°С, для зоны умеренного климата 18-20°С, для южных широт 17-18°С. Учитывая, что детское население, люди пожилого возраста, а также лица с функциональной недостаточностью сердечно-сосудистой системы отличаются меньшей эффективностью терморегуляторного аппарата и, как правило, нуждаются в холодный период года в повышенной температуре в жилище, практически нормативы следует ориентировать на верхний уровень температурных параметров. Таким образом, основными принципами гигиенического нормирования параметров климата в помещениях жилых и общественных зданий являются:

а) гигиеническое нормирование дифференцированных величин оптимальных и допустимых параметров микроклимата, учет суточной и сезонной ритмики колебаний физиологических функций, а также акклиматизации человека к определенным климатическим поясам;

б) дифференцированное нормирование параметров микроклимата в отношении возрастных групп населения;

в) учет при гигиеническом нормировании оптимальных и допустимых параметров микроклимата, уровня энерготрат (активности) и теплозащитных показателей одежды соответствующих групп населения.