İnsan vücudu sürekli olarak, alınan besinlerin vücut organları içinde oksijen ile birleşmesi sonucunda ortaya çıkan metabolizma işlemi suretiyle, ısı üretir. Üretilen bu ısı dinlenme durumundaki bir insan için 100 W değerinden, ağır isler yapan bir insan için 1000 W değerine kadar değişir ve bu ısıl konfor için önemli bir değişkendir.
İçindekiler
İnsan Fizyolojisi
Isıl konfor insan fizyolojisi ile bir bütündür. Hayatiyetin devam edilmesi için metabolizma ısının sürekli olarak vücuttan çevreye verilmesi gerekir. Bu esnada vücut sıcaklığı, insanların kendilerini rahat hissedebilmeleri için küçük bir sıcaklık aralığında, aşırı sıcağın veya soğuğun etkilerinden korunmak içinse biraz daha geniş bir aralıkta değişebilir. Bu nedenle vücut sıcaklığının istenen aralıkta kalması, vücuttan yayılan ısının dikkatli bir biçimde denetimini gerektirir.
İnsan Vücudu ve Çevre Arasındaki Isı Geçişi
Vücut ile çevresi arasındaki ısı geçişi değişik yollarla olabilmektedir. Karmaşık şekildeki bu ısı geçişi, çeşitli araştırmacılar tarafından değişik modeller ile açıklanabilmektedir. Şekil 1 ‘de gösterildiği gibi, mühendislik uygulamalarının çoğunda insan vücudu, ortama düzgün dağılımlı ısı yayan bir silindir olarak göz önüne alınır.
Vücutta üretilen M toplam metabolizma ısısının bir kısmı, çevreye karşı W kas işine dönüşebilir. Bu şekilde vücutta üretilen (M – W) değerindeki net ısı üretimi, ya depolanarak vücut sıcaklığının artmasına neden olur, ya da deri yüzeyinden veya solunum yoluyla çevreye geçer. Vücuttan çevreye olan ısı geçişi, değişik yollarla olabilir. Bu durumu karakterize eden eşitlik
M – W = ± qdepo + qbuh. ± qış. ± qil.+taş
Bağlantısı ile verilebilir. Bu bağıntıda
M = metabolizma ısısı, (W)
W = kasların yaptığı mekanik iş, (W)
qdepo = vücut içinde depo edilen ısı, (W)
qbuh. = buharlaşma yoluyla geçen ısı, (W)
qış. = ışınım yoluyla geçen ısı, (W)
qil.+taş = iletim ve taşınımla geçen ısı, (W)
anlamlarındadır. Bağıntıya dikkat edilirse, bazı terimlerin başında ± işaret konulmuştur. Vücut içinde ısının değişimi, sıcaklık değişimin neden olan hastalık haline dönüştüğünden, istenmeyen bir durumdur. Vücuttan sadece buharlaşma yoluyla ısı kaybı oluşurken; ışınım, iletim ve taşınımla hem ısı kaybı hem de ısı kazancı olabilir. Çevrenin sıcaklık, nem gibi şartlarının ve vücudun metabolizma ısısının değişimine göre, çevreye olan bu ısı kayıpları ve kazançları azalıp çoğalır. Bu şekilde vücutta depo edilen ısının değişimine imkân sağlanmaz.
Çevre Havasındaki Değişimin Konfora Etkisi
Çevre havasının sıcaklığının düşmesi veya hava hızının artması nedeniyle, vücut ile çevre arasında ısı taşınımında bir artış olursa, ve bu esnada da metabolizma ısısı da sabit ise, denklem tablo 1 ‘de vücutta depo edilen ısının azalması ile gerçekleşir. Bu durumda vücut, üşüme hissetmemek için deri tabakalarındaki damarlar büzülür, bu tabakalardan geçen kan miktarı azalır ve dolayısıyla deri sıcaklığı azalır. Bu şekilde deri tabakası sıcaklığı ile çevre sıcaklığı arasındaki fark azalacağından, taşınım ve ışınımla olan ısı kaybı da azalır. Böylece çevredeki sıcaklığın bir miktar düşmesi ile hemen üşüme hissedilmez. Yalnız vücudun bu kontrol mekanizması, dış sıcaklığın birkaç derecelik düşümleri için gerçekleşir. Bu dar aralığa, soğuğa karşı vazomotor denetim bölgesi adı verilir. Serin bir ortamda insan yüzünün solması, bu şekilde açıklanabilir. Bu da ısıl konfor için negatif bir durumdur.
Dış çevrenin sıcaklığının daha da düşmesi durumunda (vazomotor denetim bölgesi dışına çıkıldığında), başka bir denetim mekanizması devreye girmez ise derialtı ve iç dokuların sıcaklıkları düşmeye başlar. Tipik olarak vücut kas gerilmesi, titreme ve kendiliğinden hareket etme gibi işlemler ile vücut suni olarak metabolizma ısısını arttırır. Bu hareketler sonucunda üretilen metabolizma ısısı, çevreye olan ısı kaybını dengelerse, vücut iç sıcaklığı korunmuş olur. Bu bölgeye de soğuğa karşı metabolik denetim bölgesi ası verilir. Bu bölgede diğer bir denetim mekanizması da vücut ile çevre arasındaki ısı geçişini azaltacak şekilde kalın giysiler giymek veya daha fazla hareket etmektedir.
Çevre sıcaklığının daha fazla düşmesi durumunda, burada açıklanan vücut denetim mekanizmaları yetersiz kalır ve vücut soğuma bölgesi adı verilen bölgeye girilir. Vücut aç sıcaklığı 35 °C değerinin altına indiği zaman, insanlarda önemli verim düşüklüğü, ellerde ve ayaklarda uyuşma görülür, mikroplara karşı direnç azalır, hastalık belirtileri başlar. 31 °C sıcaklığının altındaki vücut iç sıcaklıkları ölümlere neden olabilir.
İnsan Vücudu ve Çevre Arasındaki Isı Geçişini Etkileyen Faktörler
İnsan vücudu ile çevre arasındaki ısı geçişinin bulunabilmesi içinde çeşitli modeller geliştirilmiştir. Bu modellerde, giyilen giysinin cinsi, boyutları, ışınıma ait özellikleri, bulunan ortamın şartları göz önüne alınarak, vücuttan ışınımla, taşınımla, iletimle ve buharlaşma ile olan ısı geçişleri hesaplanabilir. Bunlarla ilgili değişik kaynaklardan alınmış hesap yöntemleri, bulunmaktadır. Burada bir fikir vermesi açısından, 20 °C sıcaklıktaki bir ortamda hareketsiz olarak bulunan bir insandaki yaklaşık 100 W olan ısı kayıpları, 79 W duyulur, 21 W gizli olduğu söylenebilir. Bu ısının 88 W kadarı deriden buharlaşma, ışınım, iletim ve taşınımla olurken, 12 W kadarı akciğerden buharlaşma ile olmaktadır. Isı taşınımı ne kadar yavaş bir şekilde gerçekleşir ise ısıl konfor o kadar yükselir. Çünkü insan vücudu düşük sıcaklık değişimlerini hemen fark edememektedir.
