Теплоотдача кондукцией

Для возможности правильного суждения о теплоотдаче кондукцией нужно учитывать следующие существенные свойства человеческого организма: толщина наиболее важного в момент контакта наружного слоя кожи рогового слоя эпидермиса ноги человека составляет лишь несколько десятых миллиметра. Его теплоемкость составляет около 0,2 кДж/(м х град) на каждые 0,01 мм толщины. Теплопотери подошвенной поверхности ступни в первую секунду контакта с холодным полом составляют порядка 0,1 -1,0 кал на каждый 1 см2 подошвенной поверхности ступни. Последняя величина составляет для взрослого человека от 0,015 до 0,020 м2. Поэтому вполне очевидно, что через самое короткое время и в следующем слое ткани - дерме, пронизанной сетью капиллярных сосудов, будут ощущаться теплопотери.

Значение дермы для теплоотдачи имеет большое значение уже в начальный период. Кровеносные сосуды этого кожного слоя являются очень действенной теплообменной системой, так как пронизывающие его капилляры представляют широкие возможности для теплообмена. При средней скорости кровотока в капиллярах в 1 мм/с поток крови на 1 см2 поверхности тела при его тепловом равновесии составляет примерно от 0 до 50 см3/с. Для подошвенной стороны ступни площадью 0,02 м2 теплопотери в начальный период составляют 0,15 ккал (0,6 кДж), а теплопотери в первый период равняются 2,13 ккал (8,62 кДж). Следовательно, в первые часы общие теплопотери составят 2,28 ккал (9,57 кДж).

Из сравнения этих теплопотерь с нормальным обменом веществ при легкой нагрузке, при которой расходуется около 2400 кал (10080 Дж) в день, т. е. 100 кал/ч (418 Дж), мы видим, что по сравнению с общим обменом локальные теплопотери в области стоп очень незначительны. Однако, зная значение охлаждения ног в этиологии простуды, понятна важность правильной компенсации этих мизерных теплопотерь. Тем более, что у незакаленных и пожилых людей подобные, даже нерезкие охлаждения при значительной их длительности могут привести к простуде. Подобное раздражение холодом неблагоприятно отражается на здоровье и ведет к заболеваниям. Если при контакте подошвенной стороны человеческой ступни с полом температура ее снижается более чем на 2° С (за 10 мин), то такой пол нужно считать холодным.

В условиях жилых зданий человек, в основном, находится обутым. Очевидно, в значительной степени верхняя и нижняя границы оптимальной температуры пола зависят от вида обуви, ее теплопроводности. Обе границы должны быть соответственно выше для легкой обуви по сравнению с теплоустойчивой. Естественно, что для человека, носящего зимнюю обувь в помещении, верхняя и нижняя границы температуры пола должны быть ниже, чтобы при комнатной температуре температура ног была нормальной. Отсюда следует, что учет вида обуви необходим для того, чтобы установить границы температуры пола. Учитывая общую тенденцию к облегчению домашней одежды современного человека, на наш взгляд, следует ориентироваться скорее на легкую обувь, чем на массивную.

Опыты, проведенные на людях в легкой обуви, показали, что температура поверхности пола в 29° не причиняла дискомфорта сидящим испытуемым в течение трехчасового опыта. При более кратковременном пребывании (1 час) - верхней границей температуры пола является 35° для сидящих людей, а для стоящих - 30° из-за их постоянного контакта с ним. При длительном пребывании в помещении допустимой температурой пола является 28°, а для помещений, в которых люди находятся стоя или перемещаются медленно, таковой является температура 25°.

Оптимальные температуры пола составляют 24-28° при температурах воздуха 18,0-21,0°. Для ненагревающихся полов для человека в легкой обуви предельно низкой температурой пола является 17-18° С.

В помещениях, где люди могут находиться без обуви (ванная, спальня), и температура пола, и материал, из которого сделан пол, играют особенно важную роль для обеспечения теплового комфорта ног. Так, установлено, что на бетонном полу с необутой ноги теплосъем в 4 раза превышает теплопотери, на деревянном полу и теплоотдача со стопы составляют на деревянном полу 4% от всей теплоотдачи тела, а на бетонном - 13%. Бетонный пол имеет более высокий коэффициент теплопотери, чем деревянный пол, и поэтому ощущение холода от него будет сильнее, так как контактная температура будет ниже.

Помимо температуры пола важное значение имеет температура воздуха в припольном слое. Обычно допускается понижение температуры воздуха на 2-3° в области ног на уровне лодыжек. Если говорить об энергетических размерностях, то человек не испытывает состояния дискомфорта, когда тепловой поток с подошвы равен 80-90 ккал/(м2 • ч) (334-376 кДж). Наиболее близкие к этому величины наблюдаются при температуре пола 25°. Предельной температурой нагрева поверхности пола должна быть 30° С во избежание создания в помещении дискомфортных условий и повреждения пола.