Program AMICRO do symulacji wpływu mikroklimatu na człowieka pracuj cego w warunkach umiarkowanych.
Jerzy Grobelny
Politechnika Wrocławska
Podstawowy ekran programu przedstawia nast puj cy rysunek (kolory w negatywie):
Podstawowe 3 okienka górnej cz ci ekranu zawieraj kolejno: dane wej ciowe, opis dost pnych opcji oraz wyniki symulacji.
DANE WEJ CIOWE
Okno z danymi wej ciowymi pozwala ustali warunki przeprowadzanego badania – to znaczy zdecydowa przede wszystkim jakie s warto ci poszczególnych parametrów mikroklimatu oraz jaka jest ci ko wykonywanej w tych warunkach pracy.
Kolejno okre li trzeba parametry:
Czas eksperymentu w minutach – jest to czas przez jaki symuluje si sytuacj wej cia człowieka z warunków neutralno ci termofizjologicznej (stanu w którym nie działaj adne mechanizmy reguluj ce temperatur ) do danych warunków mikroklimatycznych.
1
Temperatura w stopniach Celsjusza – jest to rednia temperatura jaka panuje w badanym rodowisku przez wyznaczony czas symulacji.
Wilgotno wzgl dna w procentach – jest to procentowo wyra ona ilo pary wodnej w powietrzu w stosunku do ilo ci maksymalnej w danej temperaturze (czyli sytuacji tzw. pary nasyconej).
Wydatek energii w Watach – okre la ilo energii jak musi wyzwoli pracuj cy organizm dla danego zadania. 120 W stanowi tzw. podstawow przemian materii i jest to energia niezb dna do podtrzymania procesów yciowych bez adnej dodatkowej aktywno ci organizmu.
Sprawno ciepło-praca – okre la w procentach jaka cz energii organizmu wyzwalanej w danej sytuacji ( pracy) jest zamieniana bezpo rednio na prac (reszta zamienia si na ciepło).
Ta wielko zale y od typu aktywno ci fizycznej. Generalnie im bardziej dynamiczne s wykonywane czynno ci tym wy szy współczynnik sprawno ci ale najwy szy wynosi ok 20
procent co oznacza e 80 procent energii zamienia si na ciepło w najsprawniej wykonywanych pracach fizycznych.
Izolacyjno odzie y w umownych jednostkach clo oznacza generalnie stopie zatrzymywania ciepła przez odzie . Konkretne wielko ci uzyskane ze szczegółowych bada zestawione s w specjalnych tabelach i normach (przykłady poni ej).
Ruch powietrza w metrach na sekund - okre la szybko przepływu cz stek powietrza w sytuacji gdy istnieje taki ruch (na przykład wentylacja) w badanym rodowisku. Mierzy si te warto ci za pomoc anemometrów.
Wprowadzanie danych odbywa si za pomoc klawiatury co zaznaczono w dolnej linii okna danych. Strzałki pozwalaj przemieszcza si mi dzy polami danych, klawisz Backspace wymazuje dane istniej ce, a Enter zatwierdza dane wpisane.
OKNO MENU
Okno menu wy wietla dost pne w danym momencie opcje programu. Opcje dost pne s za pomoc odpowiednich przycisków funkcyjnych z klawiatury komputera. Podstawowe z nich to:
F1 – Zmiana danych - pozwala wł czy okno wprowadzania danych i wprowadza nowe warto ci do odpowiednich pól,
F2 – Wykresy - generuje wykresy podstawowych parametrów termofizjologicznych (temperatur i wilgotno ci) ciała człowieka w badanych warunkach w czasie symulowanego okresu,
F3 – Ponowny start - przywraca domy lne warto ci optymalnych parametrów dla pracy biurowej,
F4 – Model graficzny - zmienia okno wykresów na okno graficznego modelu, pokazuj cego zale no ci termofizjologiczne na analogii przepływu cieczy w poł czonych zbiornikach, 2
F5 – Inne wykresy - pozwala w oknie WYKRESY wybra 2 parametry z czterech dost pnych,
End – oznacza zako czenie wprowadzania danych,
Esc – całkowite wyj cie z programu.
OKNO MENU PO WPROWADZENIU DANYCH
Po wprowadzeniu danych i wci ni ciu End ( i F2 – wykresy, je li były ju przeprowadzone symulacje) w oknie menu dost pne s opcje:
DOWOLNY – oznacza e wci ni cie dowolnego przycisku spowoduje obliczenie jednego kroku symulacji,
F5 – obliczenie całego cyklu,
F6 – przej cie do wprowadzania danych.
PRAKTYCZNY SPOSÓB PRZEPROWADZENIA OBLICZE
Przeprowadzanie oblicze dla ró nych zestawów parametrów najlepiej wykonywa w nast puj cym cyklu:
1. Wprowadzi dane w oknie danych
2. Wcisn End
3. Wcisn F5
4. Zanotowa wyniki
5. F1 – pozwoli wprowadza nowe dane
6. End zako czy wprowadzanie
7. F2 – przeł czy menu na wykresy
8. F5 – wł czy symulacj
9. Przej do punktu 5
OKNO OCENY NORMATYWNE
Po wykonaniu oblicze symulacyjnych w tym oknie wy wietlane s oceny zgodne z normami w tym zakresie (takie same ISO i PN). PMV – predicted mean vote (przewidywana rednia ocena) i PPD predicted percentage of dissatisfied – przewidywany odsetek niezadowolonych (z warunków mikroklimatu). Je li obliczone parametry odbiegaj od normy wyniki wy wietlane s na czerwono. W normie mieszcz si warunki dla których PPD jest mniejsze ni 10 – oznacza to e mniej ni 10 procent osób w populacji b dzie niezadowolonych (z powodu odczuwania zbytniego ciepła lub zimna)
MODEL GRAFICZNY
Poni ej pokazane jest okno (negatyw) modelu graficznego uzyskiwanego z podstawowego menu za pomoc przycisku F4:
3
Model ten wyja nia przepływy ciepła w organizmie człowieka przez analogi do przepływu cieczy w zbiornikach. Ciało człowieka jest odwzorowane przez dwa zbiorniki – WN TRZE i SKÓR . Pojemno ci tych zbiorników odpowiadaj pojemno ci cieplnej przeci tnego człowieka (o przeci tnym wzro cie i przeci tnych własno ciach wszystkich istotnych parametrów fizycznych). Przyj te oznaczenia s nast puj ce:
MET – Całkowity metabolizm czyli ł czna ilo (strumie ) ciepła produkowana w danej sytuacji roboczej.
R+C – ł czny strumie ciepła traconego lub zyskiwanego na drodze radiacji i konwekcji (promieniowanie i ogrzewanie cz stek powietrza).
EVAP – strumie ciepła traconego poprzez parowanie cz stek wody (potu) z powierzchni ciała.
R1 - R5 - zawory symbolizuj ce akcje termoregulacyjne organizmu sterowane przez mechanizm termoregulacji znajduj cy si w mózgu (w podwzgórzu).
4
TABLICE WARTO CI PODSTAWOWYCH PARAMETRÓW MODELU
TAB 1. Orientacyjne dane z laboratoryjnych pomiarów metabolizmu w ró nych rodzajach obci enia prac
Poziom ci ko ci Metabolizm w Watach
pracy
Spoczynek
120
praca lekka
120 – 235
praca umiarkowana
235 - 360
praca ci ka
360 - 470
praca bardzo ci ka
powy ej 470
TAB 2. Orientacyjne dane dotycz ce zbadanych w laboratorium wielko ci izolacyjno ci ró nych zestawów odzie y
rodzaj odzie y
izolacyjno cieplna
odzie y [clo]
szorty i t-shirt
0.1
krótkie spodnie,
koszula z krótkim
r kawem cienka
bielizna
0.2
długie spodnie i
reszta jak wy ej
0.5
lekki garnitur m ski
lub kostium damski
0.8
typowy m ski
garnitur
1
garnitur z kamizelk
i ciepła bielizna
1.5
(zimowa)
kombinezon roboczy
do prac zimowych
2.2
ubranie polarne
3 - 4
5