listopad 2003 r.

Opis do ćwiczenie nr 2

Temat: Ocena warunków mikroklimatycznych na podstawie temperatury efektywnej.

Mikroklimat jest to zespół elementów meteorologicznych (klimatycznych) cechujących ograniczone pomieszczenie lub niewielki obszar terytorialny. Rozróżnia się mikroklimat naturalny i sztuczny.
Środowisko termiczne tzn. warunki cieplne, w którym przebywa i pracuje człowiek, stanowi ważny czynnik wpływający na jego samopoczucie, zdrowie, wydajność pracy, a także bezpieczeństwo i higienę pracy.

W naszej pracy skupimy się głównie na mikroklimacie rozumianym jako warunki klimatyczne panujące na stanowisku roboczym lub w pomieszczeniu przemysłowym.
Na warunki klimatyczne składają się:
- temperatura powietrza,
- wilgotność powietrza,
- prędkość ruchu powietrza,
- promieniowanie cieplne.

Warunkiem zachowania sprawności czynnościowej ustroju a więc i sprawności zawodowej pracownika jest utrzymywanie zrównoważonego bilansu cieplnego.

Pomiary parametrów mikroklimatu.

Większość parametrów mikroklimatycznych stanowią parametry związane lub warunkujące się nawzajem.
Z tego powodu pomiary tych parametrów powinny przebiegać równolegle. Tylko wówczas istnieje bowiem pewność co do prawidłowości przeprowadzenia samych pomiarów, jak i ich oceny. [Ergonomia Lewandowski]

Zadaniem naszym jest ocena warunków mikroklimatycznych na podstawie przeprowadzonych pomiarów parametrów mikroklimatu dla III stopnia ciężkości pracy pory roku zimnej.

1.1. Temperatura powietrza

Temperatura powietrza jest pochodną jego ciepła, czyli całkowitej energii kinetycznej jego cząstek. W pomiarach temperatury używane są różne skale i jednostki. Międzynarodowy układ jednostek miar (SI) zaleca posługiwanie się skalą Kelwina przy określaniu temperatury bezwzględnej oraz skalą Celsjusza przy określaniu tzw. temperatury praktycznej. Temperatura powietrza (t_ps) oznacza się za pomocą termometru suchego - ruch powietrza jest wynikiem przemieszczania się jego mas pod wpływem zmian ciśnienia i temperatury bądź też wynikiem działania urządzeń technicznych.

t_ps = 22,2 [°C]

1.2. Wilgotność powietrza

Dla oceny mikroklimatu najczęściej oznaczana jest wilgotność względna, która oznacza procentowy stosunek wilgotności bezwzględnej do wilgotności maksymalnej (stanu nasycenia). Wilgotność bezwzględna powietrza jest to aktualna zawartość pary wodnej w jednostce objętości powietrza.

Pomiaru wilgotności powietrza dokonuje się przy użyciu psychrometru aspiracyjnego. Podstawą tej metody jest zależność matematyczna wilgotności powietrza od różnicy temperatur wskazywanych przez dwa umieszczone obok siebie termometry suchy i wilgotny. Jeden z termometrów ma zbiorniczek owinięty muślinem, zwilżonym wodą destylowaną (psychrometr Assmana) lub eterem (psychrometr Augusta). Ciecz parując z muślinu z różną prędkością zależną od wilgotności oraz od prędkości ruchu powietrza, odbiera ciepło od termometru i dlatego wskazania termometru wilgotnego są niższe od suchego.

Różnica psychrometryczna jest różnicą wskazań termometru suchego i wilgotnego (t_ps - t_pw). Do odczytu wartości wilgotności względnej (f) należy posłużyć się tablicami psychrometrycznymi na podstawie wskazań termometru suchego Assmana (°C) oraz różnicy psychrometrycznej (°C).

1. wskazania termometru suchego t_ps psychrometru Assmana

t_ps = 22,2 [°C]

2. wskazania termometru wilgotnego t_pw psychrometru Assmana

t_pw = 16,0 [°C]

3. obliczona różnica psychrometryczna

t_ps - t_pw = 6,2 [°C]

4. odczyt wartości wilgotności względnej (f) z tablic psychrometrycznych

f = 53 [%]

Mówiąc ogólnie, współczesna higiena poucza, że w pomieszczeniach ogrzewanych pożądana jest wilgotność względna od 40 do 50 %, co stwarza dobre samopoczucie mikroklimatyczne. Wilgotność poniżej 30 % z punktu widzenia higieny jest niewskazana i wywołuje niekorzystne objawy wysuszenia śluzówek oczu i dróg oddechowych.

1.3. Prędkość ruchu powietrza

Do pomiarów prędkości ruchów powietrza stosuje się różnego rodzaju anemometry oraz katatermometry.

Najbardziej przydatnymi z przyrządów najczęściej spotykanymi w pomieszczeniach zamkniętych są katatermometry. W tym celu po rozgrzaniu przyrządu w gorącej wodzie zawiesza się katatermometr w miejscu pomiaru i oznacza czas ochładzania zbiornika od górnej do dolnej podziałki skali czyli od 38 do 35°C.

1. czas T (sek)

T = 88 [sek]

2. następnie oblicza się siłę chłodzącą H ze wzoru:

H = [mcal cm^-2 s^-1]

gdzie
Q - stała kata termometru

T - czas obniżania się słupka alkoholu od górnej do dolnej podziałki

3. kolejną czynnością jest obliczenie różnicy temperatur (F)

F = 36,5 °C - t_ps °C = 36,5 °C - 22,2 °C = 14,3 °C

Prędkość ruchu powietrza oblicza się ze wzorów Hilla.

1. dla katatermometru zwykłego przy v < 1 m/s

2. dla katatermometru zwykłego przy v > 1 m/s

1.4. Temperatura efektywna

Temperatura efektywna jest subiektywną miarą efektu cieplnego środowiska, w którym przebywa człowiek wyrażoną w °C. Określa się ją na podstawie wyników pomiarów temperatury, wilgotności powietrza, prędkości ruchu powietrza i porównania uzyskanych wartości z odpowiednimi nomogramami lub za pomocą wzoru Missenarda.

2. Wnioski

Kształtowanie mikroklimatu.

Wszystkie obecnie stosowane normy mikroklimatu oparte są wyłącznie na parametrach fizycznych, lecz określenia wartości optymalnych oraz dopuszczalnych dla tych parametrów dokonuje się na podstawie wyników badań kompleksowego wpływu wszystkich parametrów mikroklimatu na funkcje fizjologiczne organizmu człowieka.

Rozróżnia się normy określające warunki:
- optymalne
- dopuszczalne
- krańcowo dopuszczalne.

Za optymalne uważa się takie warunki mikroklimatu, które zapewniają zachowanie wyrównanego bilansu cieplnego organizmu. Wszelkie odchylenia od warunków optymalnych powodują uczucia uciążliwości, obniżają sprawność funkcji fizjologicznych i obserwuje się zwiększenie liczby błędów i wypadków przy pracy.
Jako dopuszczalne określa się takie warunki, które wprawdzie nie zapewniają człowiekowi komfortu termicznego, lecz nie powodują zaburzeń funkcji fizjologicznych i szkody dla zdrowia. W takich warunkach aktywnie działają mechanizmy termoregulacji ciała (obfite wydzielanie potu, przyspieszony oddech, rozszerzenie naczyń krwionośnych).

Normy krańcowe dopuszczalne określają takie graniczne wartości parametrów mikroklimatu, których przekroczenie grozi poważnymi zaburzeniami funkcjonowania organizmu i upośledzeniem stanu zdrowia. [Ergonomia Pacholski L.]

Na postawie przeprowadzonych pomiarów parametrów mikroklimatu oraz wyliczonej temperatury efektywnej należy stwierdzić, że występujące warunki nie spełniają wymagane normą warunki dla III stopnia ciężkości pracy pory roku zimnej.

LITERATURA
1. Pacholski L.: Ergonomia. Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań, 1986.
2. Kania J.: Wybrane zagadnienie z ergonomii. Wydawnictwo Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 1983.
3. Grandjcan E.: Fizjologia pracy. Państwowy Zakład Wydawnictw Lekarskich, Warszawa, 1971.
4. Lewandowski J.: Ergonomia. Wydawnictwo „MARCUS” S.C. Łódź 1995.

---