Передача тепла и средства теплообмена

Теплообмен между младенцем и внешней средой происходит через кожу и, в некоторой степени, через дыхательные пути посредством проводимости (Н проводимость), испарения (Н испарение), излучения (Н излучение) и конвекции (Н конвекция). Степень передачи тепла зависит от площади поверхности всего тела младенца и от доли площади поверхности тела, находящейся в непосредственном контакте с матрацем и/или одеждой (Н проводимость), теряющей влагу посредством испарения (Н испарение), обращенной к окружающим поверхностям (Н излучение) или подвергнутой влиянию окружающей атмосферы (Н конвекция). Следовательно, для определения теплообмена необходимо знать величину потери тепла кожей на единицу площади поверхности, общую площадь поверхности тела и долю площади поверхности, участвующую в различных режимах теплообмена [9, 10, 11, 12, 13].

Расчет теплообмена между поверхностью тела младенца и окружающей средой

Теплообмен посредством проводимости, испарения, излучения и конвекции можно рассчитать с помощью следующих уравнений [12, 13] и при известных величинах трансэпидермической потери воды (ТЭПВ), температуры материала, на который помещен младенец (Т постель), температуры кожи младенца (Т кожа), температуры окружающего воздуха (Т воздух), температуры обращенных к младенцу стенок (Т стенки) и характеристик материалов, окружающих младенца:

Теплообмен посредством проводимости:

Н проводимость = k0 * (Т кожа — Т постель) (Вт/м ²).

где k0 — коэффициент теплопередачи посредством проводимости.

Н проводимость зависит от тепловых характеристик кожи, но еще более от тепловых характеристик матраца. Т кожи (К) — температура кожи, Т постель (К) — температура постели (матраца). При тепловых характеристиках самых обычных матрацев, потеря тепла посредством проводимости в инкубаторах и под действием лучистых обогревателей незначительна.

Теплообмен посредством испарения:

Н испарение = k1 * ТЭПВ (3.6×103)-1 (Вт/м ²).

где k1 — скрытая теплота испарения (2.4*103 Дж/г), ТЭПВ — трансэпидермическая потеря воды (г/м ² час), а 3.6×103 — поправочный коэффициент времени ©. ТЭПВ является средним значением испарения воды с поверхности кожи, измеренным с помощью градиентного метода [14, 15, 16].

Теплообмен посредством излучения:

Н излучение = S0 * e1 * e2 * (Т 41 — Т 42) (Вт/м ²).

где S0 — постоянная Стефана-Больцмана (5.7 * 10−8 Вт/м 2К 4), e1 — излучательная способность кожи, e2 — излучательная способность окружающих стенок (0.97), Т 1 — средняя температура кожи (К), а Т 2 — средняя температура окружающих стенок (К).

Теплообмен посредством конвекции:

Н конвекция = k2 (Т 1 — Т 3) (Вт/м ²).

где k2 — коэффициент конвекции (2.7 Вт/м 2К), Т 1 — среднее значение температуры кожи (К), а Т 3 — средняя температура окружающего воздуха (К). Этот расчет не учитывает быстрые конвекции, которые у взрослых людей происходят при скорости движения воздуха свыше 0.27 м/с [17].

Степень теплообмена между поверхностью тела и окружающей средой зависит от типа теплообмена, положения и геометрии тела, а также от его величины и частоты телодвижений. Следовательно, сопоставления теплообмена в различных окружающих условиях у младенцев разных гестационных и постнатальных возрастов часто представляются как теплообмен на единицу площади поверхности тела, подверженного влиянию окружающего воздуха и обращенного к стенкам инкубатора.