Погода интересует всех

В искусственном климате

Как только начинает пригревать весеннее солнышко и появляется первая зеленая трава, улицы в канун выходных дней заполняются множеством людей, которые на велосипедах и мотоциклах устремляются за город. Отъехав всего на несколько километров, они располагаются на траве с намерением как можно дольше побыть на теплом весеннем воздухе. У кого нет времени на поездку за город, тот старается подышать воздухом у себя в палисаднике или хотя бы посидеть у раскрыослабленные пыльным городским воздухом, укрепляют здоровье человека. Каким бы уютным, удобным и красивым ни было наше жилище, но в течение долгой зимы у человека создается такое чувство, будто он наглухо заперт в нем и полностью изолирован от внешнего мира. Весной человек стремится на свежий воздух, хотя и не подозревает, чем, в сущности, вызвано это стремление. На самом деле оно вызывается не теснотой старинных, иногда средневековых зданий, а потребностью в свежем воздухе и солнечном свете. В ходе развития человеческого общества человек все более отрывался от естественных природных и климатических условий. Значительную часть времени трудящиеся проводят в закрытых помещениях. Это оказывает влияние на организм человека и вызывает недостаточное снабжение кожного покрова кровью, что выражается в бледности лица, а также в подверженности различным заболеваниям.

Особенности микроклимата внутри помещений.

Но чем же в сущности отличается климат в помещениях от метеорологических условий на открытом воздухе?

Одним из минусов закрытого помещения является ограниченный доступ прямых солнечных лучей и рассеянной радиации. Окна обеспечивают проникновение света в помещения, но не пропускают живительную ультрафиолетовую радиацию, которая, в частности, вызывает полезный для человека загар. Результатом является постоянная бледность конторских служащих. Для них резко возрастает угроза ожога кожи при пребывании у моря или в горах. Многие отпускники, отдыхающие у моря, получают ожоги, и даже нарывы на слизистой оболочке носа и рта, если в первые же дни отпуска сразу слишком много времени проводят на солнце. Интенсивность ультрафиолетовой радиации не уменьшается даже при тонком покрове высоких перистых облаков.

Другой особенностью климата внутри помещений является изолированность от воздушных течений, имеющих место в окружающей свободной атмосфере. В закрытом помещении воздух почти неподвижен — тепло и холод могут лишь сравнительно медленно проникать сквозь стены, двери и окна. Застоявшийся воздух обусловливает нездоровое, поверхностное дыхание и препятствует нормальному снабжению кожи кровью.

Температура жилых и рабочих помещений регулируется главным образом отоплением, тогда как влажность воздуха, за исключением немногих помещений, снабжаемых кондиционированным воздухом, не контролируется. Это существеннейшим образом сказывается на самочувствии людей, находящихся длительное время в помещениях.

В деревянных домах, а также в жилищах с деревянными полами дерево может стать регулятором влаго-содержания воздуха. При высокой температуре воздух отнимает влагу у дерева и таким образом отчасти создается некоторое автоматическое регулирование влажности воздуха. Помещения же с бетонными стенами, а также с полами из искусственных материалов не обладают способностью регулировать влажность находящегося в них воздуха. Сухой воздух, сильно нагретый паровым отоплением, кажется нам неприятным, это ведет к быстрой утомляемости. Иногда полагают, что зимой, когда помещение слишком сильно нагрето, можно уменьшить сухость воздуха, открыв окна. Но это мнение ошибочно. Даже когда на улице идет дождь, открывание окон ведет к уменьшению, а не к увеличению влажности воздуха в помещении. Метеорология дает этому точное объяснение. Все газы стремятся выравнивать различия в давлении. Это относится и к водяному пару, находящемуся в атмосфере. Произведем небольшой расчет. Пусть температура воздуха в комнате составляет 25°, а относительная влажность 30 %. Что произойдет, если мы откроем окно, когда на улице идет дождь и температура наружного воздуха 2°? Упругость водяного пара в комнате, т. е. при температуре 25° и относительной влажности 30 %, составляет 7,2 мм ртутного столба. Снаружи она при указанных условиях равна лишь 3 мм ртутного столба. Следовательно, несмотря на то что идет дождь, все же создается градиент давления пара, направленный из помещения наружу. Правда, при открытом окне воздух в помещении несколько охлаждается и ощущается некоторая свежесть. Но после закрытия окна воздух снова нагреется, а влажность его понизится и станет еще меньше, чем она была до проветривания. В сухих помещениях для устранения чувства некомфортности можно использовать лишь искусственное разбрызгивание воды, но ни в коем случае не подвешивание глиняных сосудов с водой возле отопительных устройств.

Однако, несмотря на эти особенности влажности воздуха, в помещениях упругость водяного пара изменяется соответственно колебаниям содержания водяного пара в свободной атмосфере. В отличие от температуры воздуха, которая выравнивается сравнительно медленно, водяной пар более свободно диффундирует через мельчайшие поры в стенах, благодаря чему колебания влажности воздуха оказываются одинаковыми внутри и вне помещения.

Современная архитектура различными способами стремится преодолеть отрицательные особенности климата помещений. В далеко друг от друга расставленных жилых домах и заводских цехах делают большие окна, чтобы человек мог использовать естественное дневное освещение. Это имеет неоценимое психологическое значение для повышения работоспособности. В школьных помещениях нужно использовать, по возможности, оконное стекло, пропускающее ультрафиолетовые лучи. Там, где это невозможно, следует применять трубки дневного света. Кроме того, необходимо предусматривать сооружение установок для кондиционирования воздуха при строительстве новых зданий.

В настоящее время в помещениях с кондиционированием обычно создают трехкратное очищение воздуха в течение часа. Наряду с регулированием температуры в таком воздухе желательно поддерживать оптимальную для человека относительную влажность, равную 60 %. Теплоотдача тела человека в окружающий воздух происходит в помещении очень медленно. Она вообще очень невелика, ибо здесь отсутствует охлаждающее действие ветра. Кожный покров человека приспособился к односторонней теплоотдаче тела путем излучения длинноволновой радиации и теплопроводности. Следствием этого становится плохое снабжение кожи кровью. Когда такие «конторские люди» после рабочего дня выходят на улицу в ветреную погоду, то им холодно, они зябнут и в конце концов простужаются. Организм их не в состоянии противостоять охлаждению, вызываемому ветром. В результате сильного охлаждения возникают простудные заболевания— катар, плеврит, воспаление легких и др., которых не было бы при хорошей терморегуляции тела.

Поэтому непременным условием хорошего самочувствия и высокой работоспособности человека, находящегося в помещении, является хорошая вентиляция.

Помимо рассмотренного сейчас климата помещений, существует еще целый ряд других видов искусственного климата. Любое созданное человеком или животным ограждение от окружающей атмосферы — дом, скотный двор, сарай, ангар, гараж, гнездо или нора — создают искусственную атмосферу. Климат таких помещений, как скотный двор, склад, оранжерея, теплица, парник представляет собой разновидность искусственного климата, о каждой из которых можно было бы сказать очень многое. Мы рассмотрим здесь лишь три наиболее интересных случая.

Практически интересно рассмотреть искусственный микроклимат скотных дворов, хлевов и животноводческих ферм. Интерес к изучению этого микроклимата обусловлен не только простым любопытством, но и тем, что характер окружающих условий в значительной степени определяет продуктивность и работоспособность животных. Каждый, вероятно, имел случай лично убедиться в том, в каких тяжелых условиях содержится скот в темных и сырых хлевах. Эти хлевы построены часто еще 50—100 лет тому назад. Большинство скотных дворов не отапливается. Следовательно, животное отдает окружающему воздуху зимой столько же тепла, сколько и в знойные летние дни.

По мере того как дикие звери превращались в домашних животных, их все больше отрывали от естественных климатических условий. Животные теперь не могут самостоятельно избавиться от искусственного микроклимата, созданного для них человеком. Поэтому необходимо, чтобы человек старался обеспечить своим домашним животным наиболее благоприятные для них микроклиматические условия. Неблагоприятный микроклимат скотного двора вреден для животного и плохо отражается на его организме, на продуктивности, на способности противостоять разным заболеваниям, а также на естественном ритме размножения. Мы уже упоминали о том, что домашние животные живут среди своих выделений. Естественно, что в воздух, которым дышат животные, поступают такие вредные газы, как углекислый газ, аммиак, хлор и сероводород. Если хлев слабо проветривается, то животные быстро слабеют. Поэтому основным требованием к скотным дворам является хорошее их проветривание с учетом вида животных и конкретных пород данного вида. Так, например, свиньи вдыхают нижние слои воздуха, наиболее сильно зараженные вредными газами, тогда как лошади пользуются несколько более чистым воздухом. Поэтому перемешивание воздуха в свинарнике должно быть гораздо более сильным, чем на конюшне или в коровнике. Интенсивное проветривание хлевов несколько уменьшает также опасность распространения среди животных вирусных и грибковых заболеваний.

До недавнего времени скот размещался преимущественно в капитально построенных старинных хлевах, которые часто не могли должным образом проветриваться. На зиму окна и двери хлевов тщательно запирались, так как опасались, что при низких зимних температурах воздуха животные могут заболеть. В результате дыхания и выделений животных в хлевах создавалась высокая влажность воздуха, водяной пар конденсировался на холодных стенах, с которых непрерывно стекала влага. Нам не кажется удивительным, что животные, содержавшиеся в таких условиях, часто погибали. Но крестьяне, не знавшие взаимосвязи между микроклиматическими условиями в хлевах и состоянием здоровья животных, думали, будто в их хлеву поселилась нечистая сила. Чтобы изгнать ее они в определенные дни года ранним утром обходили вокруг своих хлевов с зажженными свечами в руках. Некоторые крестьяне «объясняли» гибель скота действием каких-то земных лучей и думали, что их хлевы построены над очагами таких лучей. Доказательством считалась гибель животных, позднее помещенных в эти же хлевы. В действительности же животные гибли лишь из-за вредных микроклиматических условий. Кроме того, следует позаботиться о том, чтобы и другие метеорологические условия были благоприятными для содержания скота. Следовательно, нельзя утеплять скотный двор, закрывая наглухо окна и двери, и этим экономить топливо для обогрева курятников и помещений, в которых содержится молодняк. Описание технических средств, используемых для регулирования микроклимата скотных дворов, увело бы нас далеко за рамки настоящей главы. Но читателю и без того уже должно быть ясно, сколь важную роль для животноводства играет микроклимат скотных дворов.

Существовало мнение, будто для сохранения здоровья животных следует обязательно содержать в тепле. В настоящее время животноводы придерживаются совершенно иного мнения. Дело в том, что холод никогда не может сколько-нибудь заметно повредить здоровью скота (не считая молодняка), тогда как жара плохо переносится многими домашними животными, особенно свиньями и лошадьми. Свиньи, в частности, не выделяют пот, а покрывающий их слой сала препятствует нормальной теплоотдаче внутренних органов. Ежегодно тысячи свиней при перевозке в товарных вагонах гибнут от теплового удара, тогда как от слишком сильного холода погибает лишь несколько экземпляров.

При создании здорового микроклимата старинных скотных дворов появляется много трудностей технического характера, не говоря уже о больших денежных затратах. Является ли содержание скота в таких старинных капитальных скотных дворах благоприятным? Тем более что для содержания скота необходимо усиленное проветривание таких дворов. Так возникла мысль о зимнем содержании скота в открытых стойлах. Многие считали, что животные будут чаще болеть, если они непрерывно находятся под воздействием естественных метеорологических условий. Однако это опасение не подтвердилось, и во многих странах крупный рогатый скот и свиньи содержатся теперь в открытых стойлах.

Следует уделить внимание изучению хода отдельных метеорологических элементов, например температуры воздуха при сильных морозах или снежных заносов в местах сооружения открытых скотных дворов. Особую ценность с точки зрения гигиены представляет открытое содержание скота, так как при этом возможно облучение животных ультрафиолетовой радиацией, играющей важную роль в выращивании здоровых животных. Дневной ход освещенности и температуры воздуха оказывает особенно благоприятное воздействие на ритм размножения племенного скота, что при большей продолжительности его жизни обеспечивает и более высокую продуктивность. Зимние холода мало влияют на удои молочных коров. Сравнение удоев коров показало, что расход кормов в открытых хлевах в зимний период больше, а коэффициент их реализации меньше, чем в капитальных закрытых хлевах. Происходит, действительно, некоторое уменьшение надоев молока у коров в открытых хлевах, но зато жирность молока даже во время морозов выше нормы. Этим компенсируется некоторое уменьшение надоев. В открытых, как и в закрытых, хлевах надои могут превышать 5000 л молока в год.

Конечно, не любое животное можно содержать в открытом хлеву. Молодняк чувствителен к холодам и переводить его на открытое содержание можно в возрасте не менее 6 месяцев. В хлевах, где идет опорос свиней, температура воздуха должна быть не ниже 10°. Поэтому открытые свинарники зимой непригодны для опороса. Однако поздний весенний опорос может происходить и в открытых свинарниках при условии использования толстой подстилки и при соответствующей защите от ветра.

Таким образом, в современном животноводстве прикладной метеорологии принадлежит особая роль. Микроклимат закрытых хлевов должен быть заменен более благоприятным для животных естественным микроклиматом, свойства которого надо исследовать с помощью специальных метеорологических приборов, особенно при проектировании открытых хлевов. С учетом различных чисто хозяйственных факторов открытые хлева должны сооружаться в таких местах, где не наблюдается резких изменений метеорологических элементов. Следует избегать строить открытые хлева в низменностях, где часто застаивается холодный воздух.

После замечаний о микроклимате скотных дворов и хлевов мы хотели бы остановиться на рассмотрении двух других видов микроклимата закрытых помещений, которые известны лишь очень немногим. Речь идет об искусственном микроклимате операционных помещений в больницах и о микроклимате винных погребов в районе Токай в Венгрии.

Все снова и снова появляются сообщения о взрывах в операционных помещениях больниц. В операционных скапливаются газы различных веществ, применяемых для наркоза. Следовательно, микроклимат операционных не только вреден для находящихся здесь сравнительно долгое время людей, но при определенной концентрации газов он становится даже опасным. Поэтому в операционных помещениях необходимо, во-первых, снижать концентрацию легко воспламеняющихся газов, и, во-вторых, избегать образования каких-либо искр.

При смешении наркотизирующих средств с кислородом воздуха получается смесь, которая взрывается при температуре 100°. Такие температуры легко могут возникнуть, например, в измерительных приборах, при проскакивании разных искр, а также под действием электростатических зарядов, получающихся, например, на пылинках, увлекаемых потоком кислорода. Электрические заряды особенно активно возникают при трении различных предметов друг о друга. Природа такого трения может быть весьма различной: трение между одеждой (перлон!) и телом человека, передвижение мебели по линолеуму или, не в последнюю очередь, трение между обувью и полом. В 30 % всех случаев взрывы в операционных были связаны именно с электрическими зарядами, вызванными трением.

Поэтому электрическое напряжение, возникающее в операционных помещениях, должно немедленно устраняться. Это может быть достигнуто методом так называемой электрической связки. Под этим понимают заземление всех предметов, на которых в первую очередь могут накапливаться электрические заряды. В частности, ботинки работающего здесь персонала должны изготовляться из материалов с высокой электропроводностью, мебель должна иметь металлические-ролики и, наконец, с помощью специального метеорологического прибора необходимо вести контроль за тем, чтобы влажность воздуха оставалась достаточно высокой. Тогда на различных предметах будет отлагаться тончайшая пленка воды, которая может способствовать отводу появляющихся электрических зарядов. Но в первую очередь необходимо следить за удалением попадающей в воздух смеси наркотизирующих веществ. Смесь эфира с наркотиками опускается вниз, к полу. Поэтому отток воздуха надо устраивать внизу. Чтобы ускорить распад эфирного облака, в операционную нагнетают больше воздуха, чем отсасывают… Поэтому при 6—10 сменах воздуха в час возникает турбулизированное его состояние, противоположное ламинарному состоянию, т. е. равномерному движению, имеющему место при обычном способе отсасывания. Современные операционные часто охлаждаются до —12°, а затем снова быстро нагреваются до 30°. Созданию установки, обеспечивающей искусственный климат в операционной, должен предшествовать точный анализ естественного местного климата в данном районе.

Гораздо более приятным местом, чем операционная в больнице, являются винные погреба в Таркале (Венгрия).

Туристы, посещающие Венгрию, не покинут эту прекрасную страну, не побывав в винодельческом городе Токае, лежащем у подножия горы того же названия. Подъезжая сюда с равнины, туристы достигают горной цепи, южный склон которой и образует гора Токай. У ее подножия сливаются реки Тисса и Бодрог, которым лёссовые почвы придают желтую окраску. Склон горы Токай тоже покрыт лёссом, под которым лежат вулканические породы. Лёссовая почва, крутые склоны, большая продолжительность солнечного сияния и хорошие сорта винограда составляют основу для производства здесь всемирно известного вина токай. Однако благоприятные почвенные и микроклиматические особенности горы Токай не являются единственными условиями высокого качества выделываемого здесь вина. Из хорошего винограда только тогда получается хорошее вино, когда после периода брожения оно выдерживается в погребе с совершенно определенным микроклиматом.

Полезные грибы, определяющие высокое качество вина, могут хорошо развиваться только при определенных условиях температуры и влажности. Эти грибы покрывают стены погребов и сосуды с вином налетом толщиной 2–5 см.

Погреба Таркаля большей частью представляют собой пещеры, вырытые в склонах горы Токай. Слой вулканических пород и лёсса толщиной около 10 м, расположенный над погребами, гасит колебания температуры воздуха настолько, что суточный ее ход в погребах совсем не отмечается, а годовая волна очень сильно ослабляется, причем время наступления крайних температур смещается на 3–4 месяца по сравнению с наблюдаемым снаружи. Специальные наглухо закрывающиеся вентиляционные каналы изолируют погреба от наружного воздуха.

При дегустации вин из двух погребов Таркаля, а именно из погреба института виноделия и погреба государственного предприятия[40], было установлено, что первые из них обладают более высоким качеством.

В чем же причина различного качества вин? Кроется ли она в микроклимате погребов или заключается в различии рецептов изготовления вин разными виноделами?

Этот вопрос удалось разрешить путем исследований микроклимата погребов. Исследования проводились в течение четырех лет. Были установлены существенные различия в ходе температуры и влажности воздуха, а также упругости водяного пара в обоих погребах. Эти различия не столько влияют на процессы брожения и последующей доводки вина, сколько оказывают косвенное влияние на взаимодействие между грибами и микроклиматом в погребе.

Грибы питаются за счет летучих составных частей вина и этим лишают питания вредные виды грибов.

Грибы на стенах винного погреба института виноделия в Таркале (Венгрия).

Следовательно, грибы очищают воздух в погребах и содействуют образованию особых ароматических веществ, развивающихся в вине в течение 2–4 лет. Условия развития полезных грибов зависят от микроклимата в погребе. Оптимальная для их развития температура воздуха составляет 12° при относительной влажности 87 %. При неблагоприятных микроклиматических условиях полезные грибы погибают, а вместо них развиваются вредные, которые плохо действуют на качество вина.

Летом на стенах погреба государственного предприятия в определенных местах начиналась конденсация влаги. Полезный гриб не переносит этих неблагоприятных для него условий влажности и погибает. Это, конечно, отражается на качестве вина. Кроме того, сравнительно большие колебания температуры воздуха в этом погребе зимой тоже неблагоприятно сказываются на росте полезного гриба.

В погребе, принадлежащем институту виноделия, наоборот, условия оказались оптимальными для развития полезных грибов. Температура здесь составляла 12°, причем колебания ее за четырехлетний период наблюдений равнялись лишь 2,3°. В погребе же государственного предприятия колебание температуры было 4,3°. Благоприятные микроклиматические условия обусловили бурный рост полезных грибов в погребе института виноделия, благодаря чему здесь удавалось получать лучшие вина.

Для поддержания благоприятных микроклиматических условий проводятся специальные мероприятия. Вход в погреб разрешается только через камеру, где идет брожение вина. Эта камера служит, таким образом, воздушным шлюзом. Проветривание погреба тщательно продумано и исключает возможность конденсации водяного пара, содержащегося в воздухе, что особенно важно весной.

Посещение погребов разрешалось далеко не всем желающим, чтобы уменьшить колебания микроклимата. Но тот, кому удавалось проникнуть в эти погреба, знает о приятной прохладе в них. Кажется, что в каждой следующей бочке, из которой берется проба, вино все вкуснее. Это относится и к терпкому фурминту, и к сладкому асцу.