CC BY
15
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
/
О КОЛИЧЕСТВЕ ТОЧЕК ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ
СРЕДНЕВЗВЕШЕННЫХ ВЕЛИЧИН ТЕПЛОВОГО ПОТОКА
С ПОВЕРХНОСТИ ТЕЛА ЧЕЛОВЕКА
Кандидаты медицинских наук Р. Ф. Афанасьева и В. И. Кричагин,
научный сотрудник Л. Б. Казанцева
Из Центрального научно-исследовательского института швейной промышленности
Для измерения теплового потока с целью определения основного обмена, теплоотдачи с поверхности тела и теплозащитных свойств одежды физиологи и гигиенисты используют в последние годы новые типы датчиков — биотепломеров. Они впервые были предложены С. Я. Заржевским1. Тепломеры представляют собой пластинки органического стекла (плексигласа) толщиной 3,5 мм и площадью 20x20 мм, которые вмонтированы по 100 последовательно соединенных термопар. «Холодные» и «горячие» спаи термопар прилежат к противоположным поверхностям пластинок и измеряют- перепад температур между ними. В условиях установившегося теплового потока этот перепад пропорционален величине последнего. Тепломеры подсоединены к потенциометру с ценой деления 0,01 мв и градуированы на специальном дисковом приборе. Точность градуировки ±1 ккал с 1 м2 в 1 час.
Несмотря на то что эти датчики находят все более широкое применение, до сих пор неясно, каким минимальным количеством датчиков можно пользоваться, чтобы получить достоверную величину общего теплового потока, рассеиваемого всей поверхностью тела человека путем конвекции и радиации.
П. В. Рамзаев предложил использовать для этой цели систему тепломеров, располагаемых аналогично принятой практике измерения средних температур поверхности тела (Херрингтон, Винслоу, Дюбуа и др.). К настоящему времени различными авторами предложено свыше 15 способов измерения и расчета средневзвешенных значений этих температур.
Известно, что достоверность получаемой средневзвешенной величины температуры неравномерно нагретой поверхности зависит в основном от числа взятых для измерения точек и от того, насколько точна каждая из них отражает среднюю температуру представленной ею области. Естественно, что по мере уменьшения количества датчиков «каждая точка» вынуждена представлять большую область, в связи с чем представительность ее становится менее надежной. Поэтому в процессе освоения метода исследования теплового потока через одежду мы провели серию методических экспериментов, направленных на выяснение степени точности в зависимости от числа датчиков.
Правомерность перенесения измерения кожных температур на исследование теплового потока была показана П. В. Рамзаевым путем сопоставления основного обмена и измеренного теплового потока.
1 Кандидатская диссертация. Л., 1954.
н
о
О
00
о о
сл
СО СО
О О
О
о
СО СО
О О
о
о о
сл
о о
со
о о
ю ю
Ю- — — — КЭ— Ю'--—
со
ю
— ю ю
со
ю
со
СП
со
сл
ОО
СО
—- ю
Г- ю о
сл со
к
со
со
сл
ОО
00
ст>
СЛ СП Ю Ю Ю ГО 05 -VI «• • «•
сл сл сл сл
со
со
О
оо
со
— —--- — количество датчиков Хар и и Дюбуа
-VI СО со со — СЛ СЛ ко ффициент взвешивания X
• — —--- — количество датчиков 3 £ § о
со ю СО со СЛ — коэффициент взвешивания * ° X •
— — — — количество датчиков • сл
ю о 00 о сл коэффициент взвешивания о из X н •
— — и- — количество датчиков I ¿ь
ОО со со со — сл коэффициент взвешивания к-о со п хх
— — — количество датчиков а 03 •о со
со СП о ^ • коэффициент взвешивания Н О X
*
о ь
X
о н
сс
н с £ гь
о
ь
о
2 Е
Хс
Г
А
количество датчиков
коэффициент взвешивания
тг — ^
§ ¥
^ 2 й;
» аз с ас 5 ^ о с: о
сг (ь
х п
00
количество датчиков
коэффициент взвешивания
X
гт>
* -о
С -О X х
X •1
сл
количество датчиков
коэффициент взвешивания
?
о 2 ь 2 03 ь ® •
<Ъ -г-«
количество датчиков
коэффициент взвешивания
_ 3
2 ы •
сп1?3 Ю Н
ч: _
§2 о 2
количество датчиков
коэффициент взвешивания
X о > £ * 2 >> Хс — ^ 03 »"О
•а о 2 н Й 5 *
0 аэ
= 51
• X ,
количество датчиков
коэффициент взвешивания
п
О
X "3
о
Ьх ^
йз о А
с< =Е С71Сг У
О Р • ъ
Г ГО _ 30 >
ГО • X ьз
03
р
о =3 ■О
гь
ь гь X X г*
н о
X гь ж
и>
г* •О о
х«
т: о
аз •в* -е-
я
X
X —г
О со
сз
09 (Г
Б
х
Н СЗ
ГО ^о
3 о-^
О
со ^э О ь
3 23 = "2
3 I
5 5
&э = ^ £
о н го
2
О =3
•а
гс
<*о
ГО
я аз
о •о го
ж
ГО 00
и> оэ п
Е
гь я
X
Е
X
н
го
го аз •о
Ьз н
■о
о 2
С\
Ь
Я
я
оэ
к
См
-J x
3
X
о ö>
X ■
H
•o 3;
а
£
Таблица 2
Отклонения средних взвешенных величин (в °/&) от наиболее точной системы
Дата исследования • Абсолютная средневзвешенная величина теплового потока (в ккал) Количество точек и условный шифр
18 15 Ну Пп 10 7а 7х • 6 5 4 3
• 21 /IX 17/IX 14/IX 7/IX 20/IX 11 /IX 10/IX 67,0 55,8 53,8 51.8 50,5 48,0 42,8 0 0 0 0 0 0 0 -1.2 +3 -8,05 -3.7 —4.95 -1.9 -2.1 +0,45 +3,2 —6,5 —2,9 —6,7 —4,6 -7.5 -1,03 —3,6 — 11,5 -9,9 -12,5 -11,0 -7,5 -4,6 -8,7 —6,3 -8,9 -4,1 +2,04 +2,5 -0,3 -7,4 —5,8 —0,8 + 1,5 +5,8 —2,24 —11,0 -22,0 -25 —2 3,2 -9,0 — 13,1 +3,9 -10,0 — 15,7 -15,5 —24,8 +3,3 — 19,7 -5,1 -22,2 —2/,6 -30,0 —29,6 -22,2 -30,2 — 11,05 — 11,8 -15,7 —28,2 -19,8 -8,8 —6,3 +4,3 -21,0 —30,7 —Зо,0 -30 -15,4 —2ö,0
Средние отклонения (в %) -2.7 —3,51 —7,83 -5,4 -0,6 -15,5 -11,2 -23,8 -14,52 -22,1
Средние квадратические отклонения ■+- 4.5 ±5,5 ±9,8 ±5,83 ±4,8 ±18,7 ±16,4 ±27,2 ±16,8 ±22,2
15/VI 13/VI 14/VI 12/VI 13/VI 15/VI 14/VI 22/VI 71,7 70,55 69,6 64,9 63,2 63,0 60,9 55,2 0 0 0 0 0 0 0 0 +4 -7,7 +2 -3,5 —3 -0,5 +3 +2,0 +2 —7 +9 -10 +4 -3,5 + 1 +8 -1,3 +8,5 1 -7,5 —6,5 0 +3 —3 -3,5 +4,8 0 — И -14 -2 -1,7 —6 - —9 — 13 +2,4 +5 +2 +3 +2 -5 +2 +3 + 1 -21,5 —7 — 12 —10 —9 — 14,4 —14,8 — 16 —34,9 -25 -5,5 — 16 —12 +3,5 —6,5 — 14--40,5 -26 —22 -22,5 — 16
Средние отклонения (в %) • • < -0,46 — 1,56 -0,97 —3,8 1 -1,4 -6,7 —17,3 — 17,6
Средние квадратические отклонения • ± . 4 5,7 5,2 7,5 ' 6,8 11 20,6 23
Методика проведения наших наблюдений заключалась в том, что-на испытуемого одномоментно прикрепляли максимально возможное количество датчиков (18 в условиях комнатной температуры и 11 при температуре воздуха —10°). Расположение датчиков соответствовала их перечню в табл. 1 и позволяло в последующем рассчитать средневзвешенный тепловой поток по всем приведенным в таблице системам.
Первая серия опытов (7 наблюдений) была проведена на 2 испытуемых молодых мужчинах, одетых в обычную комнатную одежду, при температуре помещения 18°. Вторая серия опытов проведена при температуре окружающего воздуха —10° на тех же испытуемых, которые, кроме комнатной одежды, носили зимние пальто, меховые шапки, перчатки шерстяные и утепленную обувь. Измерения были начаты по истечении часа пребывания испытуемого в заданных условиях. Контрольные измерения осуществлены в первые 30 минут и спустя 30 минут после зачегных. Для измерения применялись тепломеры. Полученные результаты представлены в табл. 2.
В первой серии опытов все системы измерения сравнивались с 18-точечной; во второй серии опытов за исходную для сравнения была принята И-точечная схема распределения датчиков на поверхности тела.
Во второй колонке таблицы представлены абсолютные значения тепловых потоков, наблюдавшиеся в опытах, в последующих колонках— отклонения (в процентах) от указанных выше абсолютных значений, рассчитанных по всем системам, упомянутым в табл. 1. В каждой серии опытов по всем системам расчета вычислены средние отклонения (в процентах) и средние квадратические отклонения (по формулам для малых выборок).
Несмотря на относительно небольшое количество исследований, мы отметили четкую зависимость возрастания ошибки измерения по сравнению с исходной величиной теплового потока. Из табл. 2 видно, что уменьшение точек измерений ведет к занижению получаемых данных теплового потока, причем степень занижения становится весьма существенной, начиная с 6 точек и менее (15—23).
Из сравниваемых систем, предложенных различными авторами, в лучшую сторону (по данным обеих серий) выделяются 11-точечные системы (по Рамзаеву) и 7-точечная, предложенная Р. Ф. Афанасьевой и Л. Б. Казанцевой. Приемлемые результаты могут быть получены при использовании точек, предложенных Палмсом и Парком. 10-точечная система американского стандарта значительно уступала 11-точечной и даже 7-точечной.
Выводы
1. Приведенные материалы позволяют ориентироваться в точности результатов, полученных при использовании различных систем измерения средневзвешенного теплового потока.
2. Наиболее точной и практически удобной в лабораторных условиях является 11-точечная система. В случаях, когда возможности размещения датчиков ограничены, вполне приемлема 7-точечная система (7А).
ЛИТЕРАТУРА
Рам за ев П. В. Воен.-мед. ж., 1957, № 8, стр. 68. — О н ж е. Гиг. и сан., 1960, Ко 7, стр. 64.— Рамзаев П. В., Н е г у р е й А. П., Бычков В. П. Пробл. эндо-кринол., 1959, Nь 3, стр. 80.— N е w b и г g h L. H., Physiology of Heat Regulation. Philadelphia, 1949.—T e i с h n e г W. H. et al., J. appl. Physiol., 1958, v. 12, p. 169.
Поступила 21/11 1963 r
Ъ * Ъ
