Komfort cieplny w środowisku zimnym, termicznie umiarkowanym i gorącym

Data dodania: 05.11.2010

Stwarzanie warunków, w których człowiek odczuwałby stan komfortu cieplnego stanowi główny cel projektowania i wykonywania instalacji grzewczych oraz klimatyzacyjnych. Potrzeba zapewnienia komfortu cieplnego ma też swoje uzasadnienie w przypadkach uzyskania oczekiwanej wydajności pracy. Manualne i intelektualne zdolności człowieka osiągają maksimum wtedy, gdy człowiek znajduje się w warunkach komfortu cieplnego [2]. Definicje i parametry komfortu Komfort cieplny, zgodnie z definicją zawartą w normie PN-85/N-08013 [4], jest określany jako wyrażenie zadowolenia ze środowiska termicznego. Inne jego definicje można znaleźć w [1]. I tak, komfortem cieplnym określa się stan, w którym człowiek nie czuje chłodu ani ciepła lub określa się go jako najkorzystniejsze warunki mikroklimatu pomieszczenia, w którym człowiek czuje się dobrze, a gospodarka cieplna jego ustroju przebiega najekonomiczniej. Odczucia cieplne człowieka są ściśle związane z równowagą cieplną ciała ludzkiego i jego układem termoregulacji. Człowiek znajduje się w równowadze cieplnej, gdy wewnętrzne wytwarzanie ciepła w jego organizmie jest równe utracie ciepła do otoczenia [4]. Wynikiem działania układu termoregulacyjnego organizmu człowieka jest utrzymanie prawie stałej temperatury wewnętrznej, czyli 37ºC±0,3. Oprócz komfortu cieplnego w trakcie oceny środowiska bierze się pod uwagę także inne jego aspekty. Warunki środowiskowe, w których ludzie przebywają, można bowiem opisać za pomocą wielu parametrów fizycznych i zachodzących w nich zjawisk. Ze względu na oczekiwane przez użytkowników pomieszczeń spełnienie wymagań gwarantujących przebywanie w otoczeniu sprzyjającym dobremu samopoczuciu i zdrowiu ludzi oraz zwiększeniu wydajności pracy, można je podzielić na parametry i zjawiska odpowiedzialne za: „„ komfort cieplno-wilgotnościowy, „„ komfort higieniczno-zdrowotny (w tym także akustyczny). Rozważając czynniki wpływające na komfort cieplno-wilgotnościowy zwraca się uwagę na następujące, podstawowe parametry powietrza: „„ temperaturę powietrza, „„ wilgotność powietrza / zawartość wilgoci w powietrzu, „„ prędkość powietrza, „„ średnią temperaturę promieniowania przegród. W przypadku komfortu higieniczno-zdrowotnego będą to następujące zjawiska: „„ czystość pyłowa, mikrobiologiczna i gazowa powietrza, „„ jakość powietrza, „„ oświetlenie, „„ hałas, „„ hałas ultradźwiękowy, infradźwiękowy, „„ drgania oddziałujące na organizm człowieka, „„ pole elektromagnetyczne, „„ promieniowanie (podczerwone, nadfioletowe, czyli nielaserowe, laserowe). Poza wymienionymi parametrami środowiskowymi, na odczucia cieplne wpływ mają dwa podstawowe czynniki związane ze sposobem postępowania ludzi, takie jak: „„ aktywność fizyczna, „„ oporność cieplna odzieży (izolacyjność odzieży). W tabeli 1 zamieszczono przykładowe rodzaje aktywności fizycznej ludzi wraz z wartością wytwarzanej wówczas energii metabolicznej. Pojęcie ciepła metabolicznego może być zdefiniowane jako strumień ciepła wytwarzany przez człowieka w procesach utleniania zachodzących w jego ciele, odniesionych do jednostki pola powierzchni ciała. Metabolizm, który zmienia się z poziomem aktywności wyrażany jest w jednostkach: met lub W/m2 (1 met = 58,2 W/m^2 powierzchni ciała człowieka). Ciepło metaboliczne wytwarzane jest przez całe życie w takich narządach jak: wątroba, mózg czy nerki lub powstaje w pracujących mięśniach. Kolejnym parametrem wpływającym na odczucia cieplne ludzi jest izolacyjność cieplna odzieży. Odzież jest jednym z podstawowych elementów, który powinien zapewnić ludziom komfort cieplny w różnych warunkach środowiskowych i przy różnej aktywności fizycznej [1]. W tabeli 2 przedstawiono informacje dotyczące współczynnika oporności cieplnej odzieży (izolacyjności cieplnej odzieży) podanej w jednostkach: m^2K/W i clo, dla wybranych zestawów odzieży zamieszczonych w [4]. Jeśli zestaw elementów odzieży różni się od danych przedstawionych w tabeli 2, korzystając ze wzoru (1) oraz podanych w normie wartości jednostkowych współczynników oporności cieplnej poszczególnych części odzieży można określić całkowitą oporność cieplną innego zestawu odzieży. (...) Ocena komfortu termicznego za pomocą wskaźników Środowisko zimne W normie PN-87/N-08009 [5] przedstawiono metodę oceny i interpretacji ujemnego obciążenie termicznego, służącą do szybkiej oceny przeciętnego oddziaływania środowiska zimnego. Ze względu na sposób oddziaływania mikroklimatu zimnego na organizm człowieka, wynikający z różnego zachowania się poszczególnych narządów i organizmu jako całości, jak i z różnych skutków lub efektów tego oddziaływania, wyróżnia się: chłodzenie miejscowe – działanie środowiska „„ na organizm człowieka oceniane jest za pomocą wskaźnika siły chłodzącej powietrza (wiatru) WCI (wind chill index), obliczanego za pomocą zależności (2), „„ chłodzenie ogólne, przy którym działanie mikroklimatu zimnego oceniane jest za pomocą wskaźnika ciepłochronności odzieży IREQ (required clothing insulation), wskaźnik ten oceniany na stanowisku pracy jest porównywany z wartościami podanymi w normie. (...) Środowisko umiarkowane Warunki komfortu cieplnego dla środowisk umiarkowanych zostały przedstawione w normach PN-85/N-08013 [4] oraz PN-EN ISO 7730: 2006 [8]. (...) Środowisko gorące W normie PN-EN 27243: 2005 [7] opisano stosowaną w środowisku przemysłowym metodę szybkiej oceny obciążenia termicznego, na którą jest eksponowany pracownik w środowisku gorącym. (...) Podsumowanie Niezależnie od rodzaju środowiska termicznego (zimne, umiarkowane, gorące) przez właściwy dobór parametrów środowiskowych, zestawu odzieży, dopasowanych do aktywności fizycznej ludzi, możliwe jest zapewnienie komfortowych warunków przebywania oraz pracy. Zapewnienie komfortu cieplnego jest czynnikiem wpływającym nie tylko na dobre samopoczucie ludzi, lecz także na wydajność pracy. LITERATURA [1] D. KORADECKA: Bezpieczeństwo pracy i ergonomia, tom 1. Centralny Instytut Ochrony Pracy, Warszawa, 1999. [2] FANGER P.O.: Komfort cieplny, Arkady, Warszawa, 1974. [3] FANGER P.O., POPIOŁEK Z., WARGOCKI P.: Środowisko wewnętrzne. Wpływ na zdrowie, komfort i wydajność pracy. Wyd.: Politechnika Śląska, Katedra Ogrzewnictwa, Wentylacji i Techniki Odpylania, Gliwice 2003. [4] PN-85/N-08013, Ergonomia. Środowisko termicznie umiarkowane. Określanie wskaźników PMV, PPD i wymagań dotyczących komfortu termicznego. [5] PN-87/N-08009, Ergonomia. Środowiska zimne. Metoda oceny ujemnego obciążenia termicznego, oparta na wskaźnikach WCI i IREQ. [6] PN-EN 15251: 2007, Kryteria środowiska wewnętrznego, obejmujące warunki cieplne, jakość powietrza wewnętrznego, oświetlenie i hałas (ang.), (Criteria for the Indoor Environment including thermal, indoor air quality, light and noise.). [7] PN-EN 27243, Środowiska gorące. Wyznaczanie obciążenia termicznego działającego na człowieka podczas pracy, oparte na wskaźniku WBGT. [8] PN-EN ISO 7730, Ergonomia środowiska termicznego – Analityczne wyznaczanie i interpretacja komfortu termicznego zastosowaniem obliczania wskaźników PMV i PPD oraz kryteriów lokalnego komfortu termicznego (ang). [9] Rozporządzenie MPiPS w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy, Dz. U. Nr 79/1998, poz. 513. [10] Thermal comfort, http://www.blowtex-educair.it/DOWNLOADS/Thermal%20Comfort.htm

http://www.wsse.krakow.pl/strona/index.php?option=com_content&view=article&id=334:mikroklimat-umiarkowany-na-stanowisku-pracy&catid=84:rodowisko-pracy&Itemid=100