Warunki komfortu cieplnego świetle obowiązujących norm Anna CHOJNACKA*), Warszawa

Komfort definiowany jest jako stan umysłu, w którym człowiek odczuwa równowagę pomiędzy środowiskiem otaczającym a wrażeniami psychofizycznym. Jednym z czynników warunkujących odczucie komfortu jest bilans termiczny organizmu człowieka, czyli zrównoważenie ilości ciepła powstającego w organizmie z ilością oddawaną do środowiska na drodze promieniowania, konwekcji i przewodzenia. Warunki termiczne, zapewniane przez urządzenia wentylacyjne, klimatyzacyjne i grzewcze, zależą od przeznaczenia danego pomieszczenia i mają na celu albo zapewnienie komfortu użytkowników albo, w przypadku pomieszczeń, w których priorytetem są wymagania związane z realizowaną technologią (np. przemysł precyzyjny) utrzymanie temperatury i wilgotności powietrza w granicach zapewniających prawidłową i bezawaryjną pracę urządzeń. O ile niesprawność sprzętu jest dla producentów istotnym problem to komfort pracowników na stanowiskach pracy często traktowany jest marginalnie, mimo, że dyskomfort termiczny wpływa nie tylko na spadek efektywności pracy, ale również może prowadzić do wielu chorób.
     Prezentowany artykuł ma na celu przypomnienie projektantom i inżynierom systemów wentylacyjnych, klimatyzacyjnych i grzewczych kwestii regulacji normatywnych w zakresie komfortu cieplnego w pomieszczeniach.

Mikroklimat w pomieszczeniach
     Na odczucie komfortu wpływa zbiorcza kombinacja wrażeń wizualnych, słuchowych, namacalnych i cieplnych, jakie pojawiają się w danym środowisku i które wynikają ze zmian w zakresie następujących warunków: temperatura otaczającego powietrza, temperatura promieniowania otaczających powierzchni, wilgotność i prędkość powietrza, zapachy, ilość kurzu, walory estetyczne, natężenie hałasu i oświetlenie. Z przytoczonych parametrów jedynie pierwsze cztery wpływają na komfort cieplny człowieka, który zależy w dużym stopniu również od metabolizmu, aktywności oraz indywidualnej zdolności do przystosowania się do zmian. Pomimo, że człowiek ma zdolność aklimatyzacji do bardzo zmiennych i niekorzystnych warunków klimatycznych, jednakże efektywność pracowników wykonujących określone zadania zależy w dużej mierze od warunków środowiska, w którym przebywają. Zapewnienie pracownikom poczucia komfortu poprzez dobór i regulację odpowiednich parametrów środowiska pracy przekłada się m. in na:

 zwiększenie stopnia skupienia nad wykonywanym zadaniem,

 zmieszenie ilości popełnianych błędów,

 zwiększenie wydajności i jakości produktów i usług,

 ograniczenie ilości nieobecności w pracy wynikających z chorób,

 ograniczenie ilości wypadków przy pracy i innych zagrożeń zdrowotnych (jak np. chorób układu oddechowego).

     Optymalne warunki mikroklimatu, w którym przebywa człowiek (zamieszczone w normie PN-78/B-03421[1]) ustalone są dla określonej aktywności fizycznej człowieka:

 przy małym tempie metabolizmu (szycie, księgowanie, pisanie na maszynie): temperatura powietrza w pomieszczeniach (zimą) wynosi: 20-22^oC, latem: 23-26^oC, wilgotność względna zimą (niezależnie od aktywności): 40-60%, latem: 40-55% a prędkość ruchu powietrza zimą - maksymalnie 0,2m/s, latem - 0,3m/s;

 przy średnim tempie metabolizmu (wbijanie gwoździ, tynkowanie) temperatura powietrza w pomieszczeniach (zimą) wynosi 18-20^oC, latem - 20-23^oC, wilgotność względna latem 40-60% a prędkość ruchu powietrza zimą - maksymalnie 0,2m/s, latem - 0,4m/s;

 przy dużym tempie metabolizmu (praca z siekierą, przenoszenie ciężkich materiałów) temperatura powietrza w pomieszczeniach (zimą) - 15-18^oC, latem - 18-21^oC, wilgotność względna latem 40-60% a prędkość ruchu powietrza zimą - maksymalnie 0,3m/s, latem - 0,6m/s. (...)

Wskaźniki komfortu - PMV i PPD
     Środowisko termicznie komfortowe dla człowieka definiowane jest za pomocą dwóch wskaźników: PMV i PPD.
     PMV (ang. Predicted Mean Vote), określa przewidywaną średnią ocenę dużej liczby osób przebywających w danym pomieszczeniu, zgodnie ze skalą termicznej zmienności przedstawiona w tabeli 3.

     PMV odniesione jest do nierówności pomiędzy ciepłem oddawanym przez człowieka i odbieranym przez środowisko otaczające a optymalnym strumieniem przekazywanego do otoczenia strumienia ciepła, które zapewniałoby warunki komfortu przy danej aktywności.

Wskaźnik obciążenia gorącem - WBG
     Stres cieplny pojawia się w okresach, kiedy zyski ciepła są większe niż ilość ciepła oddawana do środowiska, przez co następuje akumulacja ciepła w organizmie i wzrost temperatury wewnętrznej.
     Dokładne określenie stresu cieplnego możliwe jest po przeprowadzeniu szczegółowej analizy wymiany ciepła między pracownikiem a otaczającym środowiskiem, co jednak jest zbyt czasochłonne i kosztowne, dlatego wprowadzono wskaźnik WBGT, który określa obciążenie termiczne w środowisku pracy. Określanie wartości WBGT wymaga pomiarów następujących parametrów: temperatury wilgotnej naturalnej tnw, temperatury poczernionej kuli tg, a w przypadku badań na zewnątrz budynku również temperatury powietrza ta.
     Termin WBGT stanowi połączenie nazw przyrządów wykorzystywanych do badań:

 czujnika do pomiaru temperatury wilgotnej naturalnej (ang. Wet Bulb),

 czujnika do pomiaru temperatury poczernionej kuli (ang. Glob Temperature).

Wskaźniki obciążenia zimnem - WCI, IREQ
     Wskaźniki odnoszące się do środowiska zimnego zależą od tego czy obniżona temperatura prowadzi do oziębienia całego czy też miejscowego ciała.

     Stres miejscowy (przy temperaturze powietrza poniżej 10°C) określany jest z pomocą wskaźnika WCI (ang. Wind-chill Index) opisującego siłę chłodzącą powietrza w pomieszczeniu. Wskaźnik ten był opracowany na podstawie badań wykonanych na Antarktydzie na cylindrycznej kolbie zanurzonej częściowo w wodzie. WCI opisuje wielkość strat ciepła z cylindra, na drodze promieniowania i konwekcji, dla powierzchni o temperaturze 33^oC jako funkcję temperatury oraz prędkości powietrza. Normą, przedstawiającą wytyczne dotyczące określania wartości granicznych WCI jest PN-87/N-08009 [6]. Obliczenie wartości wskaźnika obywa się na podstawie pomiarów temperatury i prędkości powietrza bezpośrednio na stanowisku pracy a następnie podstawienia wyników badań do następującego wzoru:




Podsumowanie
     Obowiązujące normy bardzo dokładnie określają zarówno parametry powietrza w pomieszczeniach jak i metody określania wskaźników opisujących dany mikroklimat i odczucia ludzi w nim przebywających a jak wiadomo uczucie zadowolenia pracowników przekłada się zarówno na jakość jak i wydajność ich pracy. Z tego powodu zapewnienie komfortu termicznego powinno przestać być postrzegane w kategoriach luksusu, ale jako jeszcze jeden z wymogów, który musi być spełniony w miejscach pracy.

LITERATURA
[1] ASHRAE HVAC Systems & Equipment Handbook 2000, SI Edition
[2] Fanger P.O. Komfort cieplny. Wyd. Arkady, Warszawa 1974
[3] Kostyrko K., Łobzowski A. Klimat. Pomiar i regulacja. Agencja Wydawnicza PAK, Warszawa 2002
[4] Marszałek A., Sołtyński K. Człowiek w warunkach obciążenia termicznego. CIOP-PIB, Warszawa 2001
[5] PN-78/B-03421 Wentylacja i klimatyzacja. Parametry obliczeniowe powietrza wewnętrznego w pomieszczeniach przeznaczonych do stałego przebywania ludzi
[6] PN-87/N-08009: Ergonomia - Środowiska zimne - Metoda oceny ujemnego obciążenia termicznego oparta na wskaźnikach WCI i IREQ
[7] PN-EN 27243:2005: Środowiska gorące. Wyznaczenie obciążenia termicznego działającego na człowieka podczas pracy, oparte na wskaźniku WBGT
[8] PN-ISO 7730:2006(U): Ergonomia. Środowisko termicznie umiarkowane. Analityczne wyznaczanie i interpretacja komfortu termicznego z zastosowaniem obliczania wskaźników PMV i PPD oraz kryteriów lokalnego komfortu termicznego

http://archiwum.chlodnictwoiklimatyzacja.pl/artykuly/2006_11/17.htm

---