Na ilość ciepła generowanego przez człowieka wpływają czynniki indywidualne, które powodują, że odprowadzenie ciepła z organizmu jest mniej lub bardziej utrudnione. Do czynników tych zaliczana jest przede wszystkim budowa ciała człowieka, jego płeć, wiek lub też niepełnosprawność. Parametry te nie są uwzględnione w metodzie obliczania wskaźnika PMV, z tej przyczyny projektując warunki środowiska cieplnego w pomieszczeniach, powinno się zwrócić uwagę na przyszłych użytkowników i uwzględnić ich odczucia.

Odczuwanie środowiska cieplnego zależy od bilansu między ciepłem generowanym przez człowieka i przenikającym przez jego odzież a parametrami środowiska cieplnego w otoczeniu. Ocena środowiska cieplnego prowadzona jest zgodnie z zapisami normy PN-EN ISO 7730:2006 Ergonomia środowiska termicznego. Analityczne wyznaczanie i interpretacja komfortu termicznego z zastosowaniem obliczania wskaźników PMV i PPD oraz kryteriów miejscowego komfortu termicznego przy pomocy wskaźnika PMV. Wskaźnik ten uwzględnia ilość ciepła produkowanego przez człowieka, izolacyjność jego odzieży, jak również parametry środowiska cieplnego.

Działania układu termoregulacji człowieka

W organizmie człowieka w sposób ciągły produkowana jest energia, która częściowo odpowiada za funkcjonowanie poszczególnych organów, częściowo w postaci ciepła służy utrzymaniu temperatury wewnętrznej na odpowiednim poziomie 37±0,3°C [1]. Ilość ciepła będącego w organizmie określana jest mianem tempa metabolizmu i zależy głównie od metabolizmu podstawowego (wynikającego z przemiany materii) oraz aktywności (produkcja ciepła przez mięśnie). Regulacja gospodarki cieplnej organizmu bazuje na działaniu układu termoregulacji, na który składają się: termoreceptory (występujące głownie w skórze, mięśniach, górnych drogach oddechowych, ścianach naczyń żylnych i niektórych odcinkach układu pokarmowego) i termodetektorty (znajdujące się w przedniej części podwzgórza i w szyjnej części rdzenia kręgowego) odbierające odczucie zimna i gorąca z otoczenia i wnętrza organizmu. Ośrodek termoregulacji reaguje na sygnały z termorecpetorów i termodeketorów oraz przekazuje odpowiednie sygnały do efektorów, które odpowiadają za reakcje organizmu na zbyt gorące lub zimne środowisko (rys. 1.).

Rys. 1. Schemat przekazu sygnałów w układzie termoregulacji człowieka [2]

W środowisku termoneutralnym, w którym temperatura wnętrza ciała człowieka nie zmienia się o więcej niż 0,5°C, zwiększenie lub ograniczenie wydzielania ciepła opiera się na rozszerzaniu lub zwężaniu naczyń krwionośnych w obwodowych częściach ciała, przez co zwiększa lub zmniejsza się przepływ podskórny. W środowisku gorącym lub zimnym, w którym rozszerzanie lub zwężanie naczyń krwionośnych w obwodowych częściach ciała nie powoduje zmiany temperatury wewnętrznej człowieka, dodatkowo układ termoregulacji powoduje rozpoczęcie procesu pocenia w środowisku gorącym (co wpływa na oddawanie większych ilości ciepła wraz z potem oraz zwilżenie skóry) lub drżenia mięśni (co wpływa na dodatkową produkcję ciepła). W przypadku, jeżeli metody te zawiodą a w organizmie nadal będzie zbyt dużo lub zbyt mało ciepła, temperatura wewnętrzna może ulec podniesieniu lub obniżeniu, co w konsekwencji może doprowadzić do hipertermii lub hipotermii.

Parametry indywidualne wpływające na odczuwanie środowiska cieplnego

(...)

Budowa ciała

(...)

Płeć

Odczuwanie środowiska cieplnego może być inne dla kobiet i mężczyzn, jednakże badacze od lat spierają się czy różnice te mają charakter statystycznie istotny (rys. 2.). Kobiety i mężczyźni różnią się budową ciała, tj. kobiety zazwyczaj mają grubszą warstwę tkanki tłuszczowej, mężczyźni natomiast mają większą masę mięśniową oraz objętość układu kostnego. U kobiet również występuje zazwyczaj nieznacznie wyższa wartość temperatury wewnętrznej (mierzona w czasie spoczynku) oraz większa częstość skurczów serca, co wynika głównie z działania układu hormonalnego w poszczególnych dniach cyklu lub po menopauzie [4, 5]. Z tej przyczyny kobiety są bardziej wrażliwe na zmiany parametrów środowiska cieplnego i preferują środowisko cieplejsze niż mężczyźni [6, 7]. Badania prowadzone w Azji wykazały, że kobiety preferują temperaturę otoczenia wyższą niż mężczyźni o: 0,9°C [8]; 1,1°C [9] lub nawet 3,1°C [10]. 

Różnice te zanikają jednak przy wykonywaniu cięższej pracy fizycznej, kiedy za ilość ciepła w organizmie odpowiada głównie praca mięśni. Różnice między kobietami i mężczyznami wpływają również na izolacyjność odzieży stosowanej przez te grupy, a różnice te są statystycznie istotne (rys. 3.). Średnia izolacyjność cieplna kobiet wynosiła 0,80 clo, natomiast mężczyzn – 0,84 clo. Jednocześnie mężczyźni stosują codziennie odzież o zbliżonej wartości izolacyjności cieplnej natomiast kobiety zróżnicowanie [16].

Rys. 3. Uśrednione wartości izolacyjności cieplnej kobiet (kolor czarny) i mężczyzn (kolor szary) [16]

Niepełnosprawność

(...)

Osoby starsze

(...)

Podsumowanie

Jak przedstawiono w artykule czynniki indywidualne mają znaczący wpływ na odbieranie przez użytkowników środowiska cieplnego. Z tej przyczyny powinno dążyć się do umożliwiania pracownikom samodzielnego dopasowania parametrów powietrza w najbliższym otoczeniu, na przykład poprzez projektowanie wentylacji indywidualnej tak, aby każdy miał możliwość dopasować zarówno kierunek, jak i natężenie czy też parametry nawiewanego powietrza.

dr hab. inż. Anna BOGDAN

LITERATURA:

[1] GRETHER W. F.: Human performance at elevated environmental temperature. Aerospace Med. nr 44. s.747-55. 1973.

[2] BOGDAN A., Cieplne oddziaływanie organizmu człowieka na zmiany mikroklimatu pomieszczenia, CIOP-PIB 2010

[3] HAVENITH G.: Individual Heat Stress Response. PhD thesis. 1996. TNO Human Factors Research Institute. Soesterberg. The Netherlands and at Noll, physiological Research Center, University Park. PA. USA. 

[4] HARDY J. D., DUBOIS E. F.: Diff erences between men and women in their responses to heat and cold. Proc. NY Ac Sc 26:389-398. 1940. 

[5] FOX R. H., LÖFSTEDT B. E., WOODWARD P. M., ERIKSSON E., WERKSTROM B.: Comparison of thermoregulatory function in men and women. J Appl Physiol 26:444-453. 1969.

Artykuł z miesięcznika Chłodnictwo&Klimatyzacja nr 01-02/2015