Franciszek Rosiek
Instytut Górnictwa
Politechniki Wrocławskiej

Mikroklimat

Środowiska termicznie

umiarkowane

Norma PN-EN ISO

7730:2002

(PN-85/N-08013)

Oddziaływanie środowiska termicznego na organizm

człowieka

Mikroklimat - Norma PN-EN ISO 7730

Ergonomia

Środowiska termiczne umiarkowane

Określanie wskaźników PMV, PPD

i wymagań dotyczących komfortu termicznego

Oddziaływanie środowiska termicznego na organizm

człowieka

Mikroklimat - Norma PN-EN ISO 7730

Przedmiot i zakres stosowania normy

Przedmiotem niniejszej normy międzynarodowej jest:

a) przedstawienie metody przewidywania wrażeń cieplnych i stopnia

niezaspokojenia warunków komfortu termicznego ludzi, przebywających w

umiarkowanych środowiskach termicznych,

b) określenie warunków środowiska termicznego przyjmowanych jako

komfortowe.

Normę tę stosuje się w odniesieniu do mężczyzn i kobiet będących w dobrym

stanie zdrowia i przebywających w środowiskach zamkniętych, w których dąży

się do zapewnienia komfortu termicznego lub gdzie istnieją nieznaczne

odchylenia od stanu komfortu.

Oddziaływanie środowiska termicznego na organizm

człowieka

Mikroklimat - Norma PN-EN ISO 7730

Przewidywana średnia ocena (PMV)

Określanie. PMV jest wskaźnikiem, który przewiduje średnią ocenę dużej grupy

osób określających swe wrażenia cieplne w siedmiostopniowej skali ocen:

+3 gorąco

+2 ciepło

+ 1 dość ciepło

obojętnie

-1 dość chłodno

-2 chłodno

-3 zimno

Wskaźnik PMV można określić, gdy zostanie oceniona aktywność fizyczna

człowieka (wytwarzanie energii metabolicznej) i jego odzieży (oporność

cieplna) i gdy zostaną zmierzone następujące parametry środowiska:

temperatura powietrza, średnia temperatura promieniowania, względna

prędkość przepływu powietrza i cząstkowe ciśnienie pary wodnej (patrz ISO

7726).

Wskaźnik PMV jest oparty na równowadze cieplnej ciała ludzkiego. Człowiek

znajduje się w równowadze cieplnej, gdy wewnętrzne wytwarzanie ciepła w jego

ciele jest równe utracie ciepła do otoczenia.

Układ termoregulacji ciała człowieka zmienia automatycznie temperaturę skóry

i wydzielanie potu w celu utrzymania równowagi cieplnej. Przy wskaźniku PMV,

obciążenie fizjologiczne układu termoregulacji zostało skorelowane z

wrażeniami cieplnymi ponad 1300 badanych osób.

Oddziaływanie środowiska termicznego na organizm

człowieka

Mikroklimat - Norma PN-EN ISO 7730





































PMV

5733

028

303

036





























0014

5867

(1)



 









 

















273

Wskaźnik PMV jest wyrażony równaniem

w którym:







 



































273

028













dla













078

290







dla

°C/W

078

645







dla

°C/W

Oddziaływanie środowiska termicznego na organizm

człowieka

Mikroklimat - Norma PN-EN ISO 7730

Oddziaływanie środowiska termicznego na organizm

człowieka

Mikroklimat - Norma PN-EN ISO 7730

Według powyższego równania, wskaźnik PMV można obliczyć

dla dowolnych kombinacji metabolizmu, odzieży, temperatury

powietrza, średniej temperatury promieniowania, prędkości

przepływu i wilgotności powietrza.

Wskaźnik PMV został określony dla warunków ustalonych, ale

w przybliżeniu może być również stosowany w czasie

występowania nieznacznych fluktuacji jednej lub kilku

zmiennych, pod warunkiem że wówczas weźmie się pod uwagę

średnie ważone tych zmiennych w funkcji czasu w ciągu jednej

godziny.

Oddziaływanie środowiska termicznego na organizm

człowieka

Mikroklimat - Norma PN-EN ISO 7730

Zaleca się stosowanie wskaźnika PMV tylko dla wartości

zawartych w granicach od -2 do +2

Ponadto zaleca się stosowanie wskaźnika PMV tylko wówczas,

gdy wartości sześciu głównych parametrów są zawarte w

następujących przedziałach

M = 58  232 W/m

(14 met);

= 0  0,310 m

°C/W (0  2 clo);

= 10  30 °C;

= 10  40 °C;

= 0  l m/s *

)

;

= 0  2700 Pa.

)

przy pracy lekkiej, wykonywane zazwyczaj w pozycji siedzącej, średnia prędkość

powietrza powyżej 0,15 m/s może być odczuwana jako przeciąg (patrz zał. D, rys. D2).

Wytwarzanie energii metabolicznej można ocenić za pomocą tab. A1

(załącznik A)

Oddziaływanie środowiska termicznego na organizm

człowieka

Mikroklimat - Norma PN-EN ISO 7730

Współczynnik PMV można wyznaczyć jednym z następujących

sposobów:

a) z równania na PMV za pomocą komputera. Program (w j.

Basic) przedstawiono w załączniku B; można go łatwo

dostosować do podręcznych kalkulatorów,

b) bezpośrednio z załącznika C, w którym podano tablicę

wartości PMV dla różnych rodzajów aktywności, różnych

temperatur, różnego rodzaju odzieży i różnych prędkości

względnych przepływu powietrza.

Oddziaływanie środowiska termicznego na organizm

człowieka

Mikroklimat - Norma PN-EN ISO 7730

Zastosowanie.

Wskaźnik PMV można stosować do sprawdzania, czy

określone środowisko termiczne jest zgodne z kryteriami komfortu

(załącznik D).

Wskaźnik PMV można również zastosować do ustalenia szerszych granic

niż to wynika z granic komfortu podanych w załączniku A.

Ustalając wskaźnik PMV = 0, otrzymuje się równanie (równanie

komfortu) umożliwiające dobranie kombinacji aktywności fizycznej,

odzieży i parametrów środowiska, które powinny zapewnić neutralne

wrażenie cieplne.

Na rys. D1 (załącznik D) przedstawiono przykładowo optymalną

temperaturę operacyjną, w zależności od aktywności fizycznej człowieka i

odzieży, jaką ma on na sobie.

Oddziaływanie środowiska termicznego na organizm

człowieka

Mikroklimat - Norma PN-EN ISO 7730

Przewidywany odsetek niezadowolonych (PPD).

Wskaźnik PPD jest wartością średnią wrażeń cieplnych znacznej grupy

ludzi przebywających w tym samym środowisku. Jednakże indywidualne

oceny są rozłożone wokół tej wartości średniej i warto jest przewidzieć

liczbę osób, które będą odczuwały brak komfortu ze .względu na ciepło

lub zimno.
Wskaźnik PPD stanowi prognozę liczby osób odczuwających brak

komfortu termicznego.
Wskaźnik PPD umożliwia przewidzenie, jaki procent osób w dużej

grupie będzie odczuwał brak komfortu termicznego, tzn. osób, które

oceniają środowisko wg 7-stopniowej skali wrażeń cieplnych jako:

gorące (+3), ciepłe (+2), chłodne (-2) lub zimne (-3).

Oddziaływanie środowiska termicznego na organizm

człowieka

Mikroklimat - Norma PN-EN ISO 7730

Po wyznaczeniu wartości PMV, wskaźnik PPD można odczytać z

rys. l lub obliczyć z równania





2179

03353

100

PMV

PPD















(3)

Wskaźnik PPD określa w dużej grupie ludzi liczbę osób. które

uważają, że nie zostały spełnione warunki komfortu termicznego.

Pozostałe osoby w grupie będą oceniały warunki termiczne jako

neutralne, dość ciepłe lub dość chłodne.
Przewidywany rozkład oceny jest podany w tabl. 1.

Oddziaływanie środowiska termicznego na organizm

człowieka

Mikroklimat - Norma PN-EN ISO 7730

Rys.1

Oddziaływanie środowiska termicznego na organizm

człowieka

Mikroklimat - Norma PN-EN ISO 7730

Przewidywany odsetek osób wydających ocenę

PMV

PPD

-1,0 lub +1,0

-2, -1, 0, +1 lub +2

+ 1

100

-1

-2

Tablica 1. Rozkład ocen indywidualnych wrażeń cieplnych (oparty

na doświadczeniach obejmujących 1300 osób dla różnych wartości

oceny średniej)

Oddziaływanie środowiska termicznego na organizm

człowieka

Mikroklimat - Norma PN-EN ISO 7730

Ryzyko przeciągu

Przeciąg to niepożądane lokalne chłodzenie ciała spowodowane
ruchem powietrza z prędkością v oraz temperaturą t

Ryzyko przeciągu istnieje również w warunkach komfortu i rośnie ze
wzrostem średniej prędkości powietrza oraz ze spadkiem temperatury
powietrza.
Wpływ na odczucie przeciągu mają także fluktuacje prędkości powietrza
wyrażone przez Tu, przy czym Tu = 100  v

/v,

gdzie v

– odchylenie standardowe od wartości średniej lokalnej

prędkości v,
Odsetek ludzi niezadowolonych z przeciągu (draught rating) DR oblicza
się z równania:

DR = (34 – t

)(v – 0,05)

0,62

(0,37  v Tu + 3,14)

gdzie: DR – odsetek ludzi niezadowolonych z przeciągu, %,

– lokalna temperatura powietrza, °C,

v – lokalna średnia prędkość powietrza, m/s,
Tu – intensywność turbulencji, %.

Oddziaływanie środowiska termicznego na organizm

człowieka

Mikroklimat - Norma PN-EN ISO 7730

Środowiska termiczne oceniane jako komfortowe.

Komfort termiczny jest określany jako wyrażenie zadowolenia ze

środowiska termicznego.
Niezadowolenie ze środowiska termicznego może powstać na skutek odczucia

przez całe ciało człowieka braku komfortu termicznego, tzn. oceny

środowiska jako ciepłego lub chłodnego, wyrażonej za pomocą wskaźnika

PMV i PPD.
Jednakże niezadowolenie ze środowiska termicznego może być również

spowodowane niepożądanym przegrzaniem lub nadmiernym ochłodzeniem

określonej części ciała (dyskomfort lokalny).

Oddziaływanie środowiska termicznego na organizm

człowieka

Mikroklimat - Norma PN-EN ISO 7730

Wobec indywidualnych różnic w odczuwaniu, niemożliwe jest określenie

środowiska termicznego, które zadowalałoby każdego.

Zawsze będzie istniał pewien procent ludzi, którzy ocenią warunki

określonego środowiska termicznego negatywnie.

Jednakże jest możliwe określenie parametrów środowiska, które będzie

uznane jako zadowalające przez pewien procent ludzi.

W załączniku D wymieniono zalecane wymagania komfortu, uznane za

zadowalające przez 90% ludzi.

Z różnych względów (np. oszczędności środków, oszczędności energii itp.)

może być konieczne określenie wymagań komfortu ocenianych jako

zadowalające dla mniejszego procentu ludzi, niż zalecono w załączniku D. W

tym przypadku, niniejsza norma międzynarodowa może być również

zastosowana do stworzenia odpowiednich szerszych granic komfortu przez

wykorzystanie wskaźników PMV i PPD.

Oddziaływanie środowiska termicznego na organizm

człowieka

Mikroklimat - Norma PN-EN ISO 7730

Rodzaj aktywności

W/m

Met

Spoczynek

0,8

Siedzenie, odpoczynek

1,0

Aktywność niewielka w pozycji siedzącej (biuro, mieszkanie, szkoła,
laboratorium)

1,2

Aktywność niewielka w pozycji stojącej (zakupy, laboratorium, praca
w przemyśle lekkim)

1,6

Aktywność średnia w pozycji stojącej (praca sprzedawcy, praca w
gospodarstwie domowym, praca przy maszynie)

116

2,0

Chodzenie z prędkością:

2 km/h

110

1,9

3 km/h

140

2,4

4 km/h

165

2,8

5 km/h

200

3,4

Załącznik A

Energia metaboliczna dla różnych aktywności zawodowych

Tablica A.1. Energia metaboliczna

Oddziaływanie środowiska termicznego na organizm

człowieka

Mikroklimat - Norma PN-EN ISO 7730

Zmienne

Symbole w programie

Ubrania, clo

CLO

Metabolizm, met

MET

Praca zewnętrzna, met

WME

Temperatura powietrza,

Średnia temperatura
promieniowania,

Względna prędkość
powietrza, m/s

VEL

Wilgotność względna, %

Cząstkowe ciśnienie pary
wodnej, Pa

Załącznik B

Program komputerowy do obliczania PMV i PPD

Program oblicza wartości PMV i PPD, przy czym wymaga następujących

danych:

Oddziaływanie środowiska termicznego na organizm

człowieka

Mikroklimat - Norma PN-EN ISO 7730

Tablica

Poziom

aktywnoś

46,4

W/m

0,8 met

58 W/m

1 Met

69,6

W/m

1,2 met

81,2

W/m

1,4 met

92,8

W/m

1,6 met

104,4

W/m

1,8 met

116

W/m

2,0 met

174

W/m

3,0 met

232

W/m

4,0 met

Załącznik C

Tabela określająca przewidywaną średnią ocenę PMV przy wilgotności

względnej 50% (fragment)

Oddziaływanie środowiska termicznego na organizm

człowieka

Mikroklimat - Norma PN-EN ISO 7730

Przykładowe, granice
komfortu dla
aktywności fizycznej i
rodzaju odzieży są
pokazane na wykresie
D.1.

Wykres D.1. Optymalna
temperatura operacyjna
(odpowiadająca PMV =
0) jako funkcja pracy
człowieka i jego odzieży

Załącznik D

Zalecane warunki komfortu

Wymagania komfortu termicznego zawarte w tym załączniku są zalecane dla

przestrzeni zajmowanych przez ludzi. Zaleca się, aby wskaźnik PPD był niższy

niż 10%. Odpowiada to (patrz rys. 1) następującym kryteriom dla PMV:

-0,5 < PMV < +0,5

Oddziaływanie środowiska termicznego na organizm

człowieka

Mikroklimat - Norma PN-EN ISO 7730

Załącznik D

Przykładowo granice komfortu podano w punktach D.1.1 i D.1.2 dla pracy

lekkiej, wykonywanej przeważnie w pozycji siedzącej (70 W/m

= 1,2 met).

Ta praca jest charakterystyczna dla wielu miejsc, np. biur, mieszkań itp.

Punkt D.1.1 dotyczy warunków zimowych, dla których przyjmuje się odzież o

oporności cieplnej 1 clo = 0,155 m

°C/W.

Punkt D.1.2 dotyczy warunków letnich, dla których przyjmuje się odzież o

oporności cieplnej 0,5 clo = 0,078 m

°C/W.

Oddziaływanie środowiska termicznego na organizm

człowieka

Mikroklimat - Norma PN-EN ISO 7730

Oddziaływanie środowiska termicznego na organizm

człowieka

Mikroklimat - Norma PN-EN ISO 7730

Załącznik D

D. 1.2. Praca lekka wykonywana zazwyczaj w pozycji siedzącej w

warunkach letnich (okres chłodzenia)

Warunki są następujące:

a) temperatura operacyjna powinna być zawarta między 23°C a 26°C,

b) różnica w temperaturze powietrza od 1,1 m do 0,1 m, licząc od podłogi (poziom

głowy i poziom kostek u nóg), nie powinna przekraczać 3°C,

c) średnia prędkość przepływu powietrza powinna być niższa od określonej z

wykresu D.2.,

d) Wilgotność względna powinna być z zakresu 30 ÷ 70%.

Jeżeli warunki środowiska są w granicach komfortu zalecanych w

powyższym załączniku, można ocenić, że ponad 80% ludzi uzna takie

warunki termiczne za możliwe do przyjęcia.

Oddziaływanie środowiska termicznego na organizm

człowieka

Mikroklimat - Norma PN-EN ISO 7730

Wykres D.2. Dozwolona
średnia prędkość powietrza
jako funkcja temperatury
powietrza i intensywności
turbulencji

UWAGA – Krzywe oparte są na
modelu przeciągu gdzie 15%
ludzi jest z niego
niezadowolonych.
Nomogram jest stosowany dla
pracy lekkiej, wykonywanej
przeważnie w pozycji siedzącej
(70 W/m

= 1,2 met).

Załącznik D

Rys. D2.

Zależność śr. prędkości powietrza od

temperatury i intensywności turbulencji

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5