1. Wyznaczanie parametrów potrzebnych do określania norm klimatycznych:

- temperatury t_s i t_w

t_s - temp. powietrza w [°C] mierzona termometrem suchym osłoniętym od wpływu promieniowania słonecznego

t_w - temp. powietrza w [°C] mierzona termometrem wilgotnym

Temperatura powietrza, może być mierzona według dowolnej metody pomiaru, niezależnie od kształtu zastosowanego czujnika. Należy jednak zastosować wszystkie środki zabezpieczające, jakie konieczne są przy każdym pomiarze temperatury powietrza.

Zwłaszcza czujnik powinien być zabezpieczony przed promieniowaniem cieplnym za pomocą urządzenia, które nie powinno utrudniać ruchu powietrza wokół czujnika. Zakres pomiarów temperatury powietrza wynosi od 10 do 60°C z dokładnością ± 1°C.

_- temperatury wilgotnej naturalnej t_nw

t_nw - temp. wilgotna naturalna w [°C] mierzona termometrem wilgotnym stacjonarnym lub czujnik pokryty wilgotną tkaniną przy naturalnym ruchu powietrza, tzn. umieszczony w badanym środowisku bez stosowania wentylacji wymuszonej. Czujnik powinien mieć następujące cechy:

a/ kształt elementu pomiarowego czujnika: cylindryczny,

b/ średnicę zewnętrzną części czułej czujnika: 6 ± l mm,

c/ długość czujnika: 30 ± 5 mm,

d/ zakres pomiaru : od 5 do 40°C,

e/ dokładność pomiaru: ± 0,5 °C

f/ osłona czujnika powinna być pokryta białym włóknem dobrze absorbującym wodę /np. bawełnianym/,

g/ podpora czujnika powinna mieć średnicę 6 mm i powinna być na długości 20 mm pokryta warstwą włókna, aby zmniejszyć przewodzenie ciepła od podpory w kierunku czujnika,

h/ włókno powinno być ułożone dookoła czujnika na kształt rękawa i dokładnie do niego dopasowane. Zbyt ścisłe lub zbyt luźne przyleganie tego włókna do czujnika zmniejsza dokładność pomiaru; włókno powinno być utrzymywane w czystości,

i/ dolna część włókna powinna być zanurzona w zbiorniku z wodą destylowaną; długość włókna zwisającego swobodnie w powietrzu powinna wynosić od 20 do 30 mm,

k/ zbiornik powinien być tak skonstruowany i zabezpieczony, aby temperatura wody znajdująca się wewnątrz nie mogła się podnosić pod wpływem promieniowania pochodzącego z otoczenia.

_- temperatury termometru kulistego t_g

Temperatura poczernionej kuli jest to temperatura wskazana przez czujnik umieszczony w środku kuli o następujących cechach:

a/ średnica: 150 mm,

b/ współczynnik średniej emisji: 0,95 /czarna matowa powierzchnia kuli/,

c/ grubość: możliwie jak najmniejsza,

d/ zakres pomiaru: 20 do 120°C,

e/ dokładność pomiaru:

- w zakresie od 20 do 50°C : ± 0.5 °C,

- w zakresie od 50 do 120°C: ± 1°C.

Można również stosować inne przyrządy do mierzenia temperatury zarówno za pomocą termometru wilgotnego naturalnego, jak i termometru z poczernioną kulą, które po wyskalowaniu według wymienionych zakresów pomiaru dają identyczne wyniki.

- katastopni K_s, K_w

Przed wykonaniem pomiaru katatermometr należy ogrzać, najlepiej w termosie, do takiej temperatury, aby alkohol wypełniał rurkę kapilarną do 1/3 wysokości górnego rozszerzenia, następnie przyrząd umieszcza się w miejscu pomiaru i mierzy się czas opadania alkoholu pomiędzy kreskami 38 i 35°C. Średnia z tych wartości odpowiada normalnej temperaturze organizmu człowieka. Dzieląc stałą katatermometru F, równą ilości ciepła wyrażonej w mcal odprowadzanej z powierzchni zbiornika o polu 1 cm², przez czas opadania τ oblicza się natężenie chłodzenia w katastopniach

gdy w < 1 m/s,

gdy w > 1 m/s,

gdy w < 1 m/s,

gdy w > 1 m/s,

gdzie:

F - stała katatermometru [mcal]

- jest temperaturą powietrza mierzoną termometrem wilgotnym w °C.

- jest temperaturą powietrza mierzoną termometrem suchym w °C.

τ - czas opadania

w - prędkość powietrza

- prędkości powietrza w

dla v < 1 m/s

dla v > 1 m/s

gdzie

- natężenie chłodzenia mierzone katatermometrem posrebrzonym,

- temperatura powietrza mierzona termometrem suchym.

Za pomocą katatermometru można mierzyć prędkość przepływu w zakresie od 0,1 do 1,5 m/s. Przyrząd może być stosowany jedynie w przypadku, gdy temperatura powietrza jest niższa od 35°C.

2. Czy spełnione są przepisy dotyczące warunków klimatycznych jeśli w przodku zmierzono:

t_s = 27,8^oC; t_w = 25,4 ^oC; w = 0,15 [m/s]:

Warunki klimatyczne są dobre, gdy t_s ≤28^oC lub intensywnośćchłodzenia K_w > 11 kata­stopni.

Jeżeli t_s = 28 ÷ 33 ^oC lub intensywność chłodzenia K_w < 11 katastopni, to czas pracy ze zjazdem na dół i wyjazdem na górę wynosi 6 godzin.

Jeżeli t_s > 33^oC, to praca może się odbywać tylko w czasie akcji ratowniczej.

gdy w < 1 m/s,
= 8,9 kata­stopni.

Warunki nie są spełnione.

3. Amerykańska Temperatura Efektywna ATE - jest to temperatura nieruchomego i nasyconego powietrza, o takiej samej zdolności chłodzącej organizm, jaką posiada powietrze o takiej samej temp.(^oC) i o wilgotności ϕ (%) przy jego ruchu z prędkością w (m/s).

Średnia efektywna temperatura komfortu:

18.9 ET - zima

( 30≤ϕ<60)

21.6 ET - lato

Amerykańska temp. efekt. ATE wg Yaglou jest najczęściej stosowanym wskaźnikiem określającym mikroklimat w miejscu pracy. Odczytuje się ją z wykresu na podstawie pomierzonych parametrów:

- temperatury powietrza termometrem suchym I wilgotnym,

- prędkości przepływu powietrza.

ATE wykorzystywana jest do określania norm klimatycznych, między innymi w górnictwie amerykańskim i niemieckim.

4. Normy klimatyczne stosowane w górnictwie:

- amerykańska

- gdy ATE ≤ 28^oC - jest dopuszczony 8h czas pracy,

- gdy 28°C < ATE ≤ 32^oC - czas pracy powinien być skrócony do 6h oraz zmniejszona jej intensywność,

- gdy ATE > 32^oC - praca jest zabroniona.

- francuska

Francuska temperatura zastępcza (temperatura rezultatu t_r)

[°C

gdzie: w - prędkość przepływu powietrza [m/s].

Według przepisów francuskich praca nie powinna być prowadzona gdy t_r > 28^oC

- polska (jak propozycja Cuprum)

Temperatura komfortu cieplnego wg „Cuprum”

Temperatura zastępcza komfortu cieplnego wg „Cuprum” jest modyfikacją francuskiej temp. zastępczej. Określona jest wzorem:

[°C]

Dopuszczalne graniczne wartości
wynoszą:

dla pracy bardzo ciężkiej	tzk ≤ 25°C
dla pracy ciężkiej	tzk ≤ 26°C
dla pracy umiarkowanej	tzk ≤ 28°C
dla pracy lekkiej	tzk ≤ 30°C
praca zabroniona	tzk ≤ 32°C

- polska wg obowiązujących przepisów:

Proponuje się, aby wskaźnik oceny warunków klimatycznych (temperatura zastępcza klimatu) był funkcją następujących czynników: temperatury powietrza kopalnianego zmierzonej termometrem suchym (t_s) i wilgotnym (t_w lub t_nw), temperatury promieniowania (t_g), wielkości metabolizmu (M) i prędkości ruchu powietrza (w), czyli:

t_zk = f(t_s,t_w,t_g,w,M)

gdzie:

t_zk - temperatura zastępcza komfortu cieplnego.

Dla wyrobisk podziemnych proponuje się korzystanie z następującego wzoru:

t_zk = a⋅t_s + b⋅t_w - w ≤ WBGT_gr

gdzie:

WBGT_gr - graniczna dopuszczalna wartość wskaźnika dla określonej kategorii „ciężkości pracy” (o określonym przyroście metabolizmu),

a, b - współczynniki temperatury zastępczej komfortu cieplnego, a + b = 1,

przy czym, gdy: t_s = (25÷35); t_w = (20÷34)°C; w = (0,15÷4) m/s

wzór ten przyjmie postać:

t_zk = 0,4⋅t_s + 0,6⋅t_w - w ≤ WBGT_gr

Na powierzchni korzysta się z następujących zależności:

• wewnątrz i na zewnątrz budynków bez nasłonecznienia

0,7⋅t­­_nw + 0,3 t_g ≤ WBGT_gr

• na zewnątrz budynków z nasłonecznieniem

0,7⋅t­­_nw + 0,2 t_g +0,1⋅t_s ≤ WBGT_gr

Wydatek energetyczny M (przyrost metabolizmu) odniesiony do 1 m² powierzchni skóry:

• w spoczynku M ≤ 65 W/m²,

• praca lekka 65 < M ≤ 130 W/m²,

• praca umiarkowana 130 < M ≤ 200 W/m²,

• praca ciężka 200 < M 260 ≤ W/m²,

• praca bardzo ciężka M > 260 W/m².

Rodzaj pracy	osoba zaaklimatyzowana WBGT [°C]		osoba niezaaklimatyzowana WBGT [°C]
odpoczynek	33.0		32.0
lekka	28.0		26.0
umiarkowana	30.0		29.0
ciężka	nieodczuwalny ruch powietrza	odczuwalny ruch powietrza	nieodczuwalny ruch powietrza	odczuwalny ruch powietrza
		25.0	26.0	22.0	23.0
bardzo ciężka	23.0	25.0	18.0	20.0

Przyjęto, że powierzchnia skóry człowieka wynosi 1.8 m².

5. Komfort cieplny. Czynniki wpływające na komfort:

Komfort cieplny to stan zadowolenia człowieka z warunków cieplnych otoczenia. Praca w warunkach komfortu cieplnego jest najbardziej wydajna i bezpieczna pod względem obciążenia termicznego organizmu. Na stan komfortu cieplnego wpływają wszystkie podstawowe parametry fizyczne środowiska pracy, czyli powietrza i otoczenia, oporność cieplna odzieży oraz wydatek energetyczny pracownika zależny od rodzaju i intensywności pracy.

Na komfort pracy mają wpływ takie czynniki, jak:

- wilgotność powietrza,

-temperatura powietrza,

- prędkość przepływu powietrza,

- promieniowanie ciepła,

-ciśnienie powietrza,

- skład chemiczny powietrza,

- zanieczyszczenia pyłowe.

6. Norma dla środowiska gorącego:

Wyznaczanie obciążeń termicznych działających na człowieka w środowisku pracy, oparto, na wskaźniku WBGT" Obciążenie termiczne wewnętrzne jest skutkiem energii metabolicznej - powstałej w wyniku pracy.

Szczegółowa analiza wpływu środowiska na obciążenie termiczne wymaga znajomości następujących czterech jego parametrów podstawowych: temperatury powietrza, średniej temperatury promieniowania, prędkości powietrza i .wilgotności bezwzględnej. Wskaźnik WBGT wiąże dwa pochodne parametry, a mianowicie: temperaturę wilgotną naturalną /t_nw/ i temperaturę poczernionej kuli /t_g /, a w pewnych sytuacjach także parametr podstawowy jakim jest temperatura powietrza /t_s / /temperatura sucha/.

Relacje między powyższymi parametrami przedstawione są następująco:

• wewnątrz i na zewnątrz budynków bez nasłonecznienia

WBGT = 0,7 t_nw + 0,3 t_g

- na zewnątrz budynków z nasłonecznieniem

WBGT = 0,7 t_nw + 0.2 t_g + 0.1 t_s

gdzie:

t_nw - temp. wilgotna naturalna w [°C] mierzona termometrem wilgotnym stacjonarnym,

t_g - temp. poczernionej kuli w [°C] mierzona termometrem umieszczonym w kuli

o średnicy 15 [cm] o czarnych ściankach (termometr Vernona),

t_s - temp. powietrza w [°C] mierzona termometrem suchym osłoniętym od wpływu

promieniowania słonecznego.

Metoda obliczania obciążenia termicznego jest oparta na pomiarze wymienionych parametrów i na obliczeniu wartości średnich, uwzględniając ich zmiany w czasie i przestrzeni.

Wyznaczenie wskaźnika WBGT wymaga zmierzenia dwóch parametrów pochodnych, temperatury wilgotnej naturalnej i temperatury poczernionej kuli oraz zmierzenia parametru podstawowego, jakim jest temperatura powietrza.

Metabolizm nożna wyznaczyć przez:

- zmierzenie zużycia tlenu przez pracownika,

- ocenę tego zużycia za pomocą tablic.

Tablica wartości odniesienia wskaźnika obciążenia termicznego WBGT

Klasa metabolizmu	Przyrost metabolizmu M		Wartości odniesienia WBGT
		odniesiony do jednostki powierzchni skóry W/m^2	dla średniej powierzchni skóry wynoszącej W = 1,8 m^2	osoba zaaklimatyzo­wana w środowisku gorącym °C		osoba niezaaklima­tyzowana w środowisku gorącym °C
0 odpoczynek	M ≤ 65	M ≤ 117	33		32
1 mały przyrost metabolizmu (praca lekka)	65 < M ≤ 130	117 < M ≤ 234	30		29
2 umiarkowany przyrost metabolizmu (praca lekka)	130 < M ≤ 200	234 < M ≤ 360	28		26
3 duży przyrost metabolizmu (praca ciężka)	200 < M ≤ 260	360 < M ≤ 468	nieod­czuwal­­ny ruch powie­trza 25	odczuwalny ruch powie­trza 26	nieodczuwalny ruch powietrza 22	odczu­walny ruch powietrza 23
4 bardzo duży przyrost metabolizmu (praca bardzo ciężka)	M > 260	M > 468	23	25	18	20

---