ŚRODOWISKO TERMONEUTRALNE

 

Wskaźnikiem umożliwiającym określenie odczuć cieplnych człowieka w danym środowisku jest wskaźnik PMV (Predicted Mean Vote – Przewidywana Średnia Ocena). Za pomocą wskaźnika PMV prognozuje się przeciętne wrażenia cieplne dużej grupy ludzi, poddanej działaniu określonej kombinacji zmiennych parametrów otoczenia [Sobolewski, A., Zwolińska, M. O problemach związanych z oceną środowiska cieplnego za pomocą wskaźnika PMV Bezpieczeństwo Pracy: nauka i praktyka 2011 nr 12  20-23; PN-EN ISO 7730:2006. Ergonomia środowiska termicznego – Analityczne wyznaczanie i interpretacja komfortu termicznego z zastosowaniem obliczania wskaźników PMV i PPD oraz kryteriów lokalnego komfortu termicznego (oryg).]

 

 

gdzie:

A_Du – powierzchnia DuBois (powierzchnia ciała ludzkiego), m²

Q_M – ciepło metaboliczne, W

η – sprawność ruchowa ciała

p_w – ciśnienie cząstkowe pary wodnej w powietrzu, mmHg

t_w – temperatura powietrza, °C

f_cl – stosunek pola powierzchni ciała okrytego odzieżą do pola powierzchni ciała odkrytego

t_cl – średnia temperatura powierzchni ciała ludzkiego okrytej odzieżą, °C

T_mrt – średnia temperatura promieniowania, °C

α_k – współczynnik przejmowania ciepła przez konwekcję, W/m²K.

 

Ze wskaźnikiem PMV związany jest wskaźnik PPD (Predicted Percentage of Dissatisfied przewidywany procent osób niezadowolonych) – określający przewidywany procent osób niezadowolonych [PN-EN ISO 7730:2006. Ergonomia środowiska termicznego – Analityczne wyznaczanie i interpretacja komfortu termicznego z zastosowaniem obliczania wskaźników PMV i PPD oraz kryteriów lokalnego komfortu termicznego (oryg).]

 

PPD = 100 - 95exp(-0,03353PMV⁴ - 0,2179PMV²)

 

Po przeprowadzeniu oceny lub pomiarów powyższych czynników można przewidzieć wrażenia cieplne człowieka, wyrażone w 7-stopniowej skali wrażeń cieplnych, jako: gorące (+3), ciepłe (+2), lekko ciepłe (+1), neutralne (0), lekko chłodne (-1), chłodne (-2), zimne (-3) obliczając wskaźnik PMV i PPD[Fanger P. O.: Komfort cieplny. Warszawa, Arkady 1974.; ASHRAE Handbook – HVAC Systems and Equipment. American Society of Heating, Refrigerating, and Air Conditioning Engineers, Inc., Atlanta.1996]

 

Na podstawie wskaźników PMV i PPD proponuje się określenie granic komfortu cieplnego jako zadawalających dla 80% ludzi, co odpowiada wartości wskaźnika PMV zawartej w granicach - 0,5 < PMV < + 0,5 (rys. 1) [PN-EN ISO 7730:2006. Ergonomia środowiska termicznego – Analityczne wyznaczanie i interpretacja komfortu termicznego z zastosowaniem obliczania wskaźników PMV i PPD oraz kryteriów lokalnego komfortu termicznego (oryg); Parsons K. C.: Human thermal environments. Taylor & Francis, London and New York, 2003].

 

 

 

Rys. 1. Zależność pomiędzy PMV a PPD [na podstawie PN-EN ISO 7730:2006. Ergonomia środowiska termicznego – Analityczne wyznaczanie i interpretacja komfortu termicznego z zastosowaniem obliczania wskaźników PMV i PPD oraz kryteriów lokalnego komfortu termicznego (oryg)]

 

 

Wskaźnik PMV wykorzystywany jest również do klasyfikacji środowisk termicznych. Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Pracy i Polityki Społecznej [Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Społecznej z dnia 16 czerwca 2009 r. w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy. DzU nr 105, poz. 873] kryterium klasyfikacji środowiska termicznego do obszaru mikroklimatu gorącego jest wartość wskaźnika PMV ≥ +2, do mikroklimatu zimnego PMV ≤ -2 (rys. 2).

 

 

 

Rys. 2. Kryterium klasyfikacji środowisk termicznych w oparciu o wskaźnik PMV

 

Badania wykonuje się na stanowisku pracy za pomocą mierników mikroklimatu.

 

ŚRODOWISKO GORĄCE

 

Do określenia obciążenia cieplnego w środowisku gorącym stosowany jest wskaźnik WBGT (Wet Bulb Globe Temperature) [PN-EN ISO 7243:2018-01 Ergonomia środowiska termicznego -- Ocena obciążenia cieplnego za pomocą wskaźnika WBGT (temperatura wilgotnego termometru i poczernionej kuli); Rozporządzenie Ministra Rodziny, Pracy i Polityki Społecznej z dnia 12 czerwca 2018 r. w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy. DzU 2018, poz. 1286].

 

Przy określeniu wartości WBGT wymagane są pomiary: temperatury wilgotnej naturalnej t_nw, temperatury poczernionej kuli t_g, a w przypadku badań na zewnątrz budynku również temperatury powietrza t_a. Sposób prowadzenia badań opisane są w normie PN-EN ISO 7243:2018-01. Badania wykonuje się na stanowisku pracy przy wykorzystaniu mierników mikroklimatu.

 

Obliczone wartości WBGT następnie porównywalne są z wartościami dopuszczalnymi zapisanymi w normie oraz Rozporządzeniu [Rozporządzenie Ministra Rodziny, Pracy i Polityki Społecznej z dnia 12 czerwca 2018 r. w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy. DzU 2018, poz. 1286] (tab.1).

 

Tabela 1 Dopuszczalne wartości WBGT, których nie można przekraczać w ciągu 8-godzinnego dobowego wymiaru czasu pracy [Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Społecznej z dnia 16 czerwca 2009 r. w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy. DzU nr 105, poz. 873]

 

 

 

ŚRODOWISKO ZIMNE

 

Do określenia obciążenia cieplnego (długu cieplnego) w środowisku zimnym stosowany jest wskaźnik IREQ (Required Clothing Insulation) oraz t_wc (wind chill temperature) mówiące o dopuszczalnym  wychłodzeniu miejscowym organizmu [PN-EN ISO 11079:2008. Ergonomia środowiska termicznego – Wyznaczanie i interpretacja stresu termicznego wynikającego z ekspozycji na środowisko zimne z uwzględnieniem wymaganej izolacyjności cieplnej odzieży (IREQ) oraz wpływu chłodzenia miejscowego (oryg.); Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Społecznej z dnia 16 czerwca 2009 r. w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy. DzU nr 105, poz. 873].

 

IREQ to miara obciążenia cieplnego wywołanego zimnem, integrujący temperaturę powietrza, średnią temperaturę promieniowania, wilgotność oraz prędkość powietrza dla określonych poziomów metabolicznej produkcji ciepła. Jest wskaźnik charakteryzujący ciepłochłonność odzieży, wyznaczany w przypadku ogólnego oddziaływania środowiska zimnego na organizm człowieka. Badania parametrów środowiskowych na stanowisku pracy wykonuje się za pomocą mierników mikroklimatu. Następnie w oparciu o uzyskane wyniki pomiarów oblicza się wartości IREQ. Do tego celu można posłużyć się dedykowanymi programami obliczeniowymi. Przykładowy program do obliczeń wskaźnika IREQ znajduje się tu: http://www.eat.lth.se/fileadmin/eat/Termisk_miljoe/IREQ2009ver4_2.html

 

Pracownik eksponowany na środowisko zimne znajduje się w stresie bezpiecznej, w przypadku gdy wartość ciepłochłonności stosowanej odzieży mieści się w przedziale IREQ_min ÷ IREQ_neutral (rys. 3). Wg normy PN-EN ISO 11079, IREQ_min definiowany jest jako minimalna wartość wymaganej izolacyjności cieplnej w celu utrzymania równowagi termicznej organizmu na stałym poziomie, przy założeniu wartości średniej temperatury skóry na poziomie 30^oC. IREQ_min reprezentuje najwyższy dopuszczalny poziom stresu psychofizjologicznego (dopuszczalne wychłodzenie ogólne organizmu) w czasie zmiany roboczej. Natomiast IREQ_neutral definiowany jest jako izolacyjność cieplna odzieży wymagana do utrzymania warunków termoneutralnych, tj. stanu równowagi cieplnej organizmu, w którym średnia temperatura ciała jest utrzymywana na prawidłowym poziomie. W takich warunkach chłodzenie nie występuje lub jest minimalne.

 

 

 

Rys. 3. Strefa bezpieczna dla pracownika w środowisku zimnym oceniana za pomocą wskaźników IREQ

 

Natomiast wartości dopuszczalne wskaźnika t_wc w zależności od czasu narażenia można znaleźć w Rozporządzeniu Ministra Pracy i Polityki Społecznej [Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Społecznej z dnia 16 czerwca 2009 r. w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy. DzU nr 105, poz. 873] (tabela 2).

 

Tabela 2 Wartości dopuszczalne wskaźnika twc w zależności od czasu narażenia [Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Społecznej z dnia 16 czerwca 2009 r. w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy. DzU nr 105, poz. 873]

 

 

 

OCENA RYZYKA ZAWODOWEGO 

 

Przyjmuje się trzy kategorie ryzyka: duże, średnie, małe [Sołtyński, K., Marszałek, A., Obciążenia termiczny W: Ryzyko zawodowe Metodyczne podstawy oceny, pod red. M.W. Zawieska, Warszawa 2007, CIOP-PIB].

 

Ocena ryzyka zawodowego w środowisku gorącym zdefiniowana jest za pomocą wskaźnika WBGT (rys. 4) [Sołtyński, K., Marszałek, A., Obciążenia termiczny W: Ryzyko zawodowe Metodyczne podstawy oceny, pod red. M.W. Zawieska, Warszawa 2007, CIOP-PIB]. ss=MsoCaption align=center style='text-align:center;page-break-after: avoid'>Tabela 2 Wartości dopuszczalne wskaźnika twc w zależności od czasu narażenia [Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Społecznej z dnia 16 czerwca 2009 r. w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy. DzU nr 105, poz. 873]

 

 

 

Rys. 4. Ocena ryzyka w środowisku gorącym

 

Ocena ryzyka zawodowego w środowisku zimnym może być zdefiniowana za pomocą wskaźników IREQ oraz t_wc (rys. 5).

 

 

 

Rys. 5. Ocena ryzyka w środowisku zimnym (IREQ)