Известным исследователем параметров комфорта и качества воздушной среды Оле Фангером предложена формула теплового баланса между человеческим телом и окружающей средой. В этой формуле принимается за основу теплообмен человека, находящегося в покое, в состоянии температурного баланса с внешней средой. при этом безразлично, какова точно его температура. В этих условиях вырабатываемое количество тепла равног теплу, отводимому во внешнюю среду, из чего следует:

M = W + Qд + Qk

где

M - количество тепла, вырабатываемого организмом, Вт/кв.м;

W - объем производимой механической работы, Вт/кв.м;

Qд - общее количество тепла, выделяемого при дыхании, Вт/кв.м;

Qк - общее количество тепла, отводимого через кожу, Вт/кв.м.

Количество отводимого от человеческого тепла зависит нескольких переменных параметров, и главным образом, от следующих:

• разницы температур (положительной или отрицательной) между телом и окружающей воздушной средой;
• потерь (или получения) тепла от окружающих стен;
• кожных испарений (охлаждения при испарении);
• явных и скрытых потерь тепла при дыхании, соответственно за счет теплопроводности и испарения.

Теплота, выделяемая организмом человека, передается в окружающую среду через кожный покров радиационным теплообменом. конвекцией, теплопроводностью (явная теплота) и испранением (скрытая теплота), а также путем выдыхания теплого воздуха.

Радиационный обмен происходит между человеком и поверхностями ограждений, его величина и направление зависят от температуры этих поверхностей. Теплота, передаваемая конвекцией и теплопроводностью, зависит от температуры, влажности и скорости воздуха, вида и теплопроводности одежды.

Испарение влаги с поверхности тела человека (скрытый теплоотвод) осуществляется за счет разности парциальных давлений водяных паров в насыщенном слое у поверхности тела и в воздухе помещения. При этом расходуется теплоат (энергия) организма, идущая на испарения влаги. Теплоотдача испарением будет всегда больше, чем ниже значение относительной влажности при данной температуре воздуха в помещении. Уменьшение относительной влажности приводит к увеличению разности парциальных давлений пара у поверхности тела человека и в окружающем воздухе и тем самым к увеличению испарения.

Комфортные кондиции воздушной среды могут иметь различные значения и зависеть главным образом от интенсивности труда, совершаемого человеком, и его одежды.

В зависимости от состояния организма (сон, отдых, умственная работа, мускульная работа различной интенсивности) и параметров окружающей воздушной среды каждый человек в течении часа выделяет 330-1050 кДж теплоты, 40-415 г влаги и 18-36 л углекислого газа.

При постоянной температуре воздуха и поверхностей ограждений с ростом физической нагрузки на организм человека увеличиваются общие тепловыделения и доля теплоты, отводимой испарением влаги. При неизменной нагрузке и повышении температуры окружающей среды уменьшается доля явного теплоотвода, а теплоотвод испарением возрастает при практически неизменных общих тепловыделениях.