Nový přístup k hodnocení tepelně vlhkostních podmínek na pracovištích


A new approach to the evaluation of heat-humidity conditions in the workplace

The aim of this study was to develop documentation for the amendment of the microclimatic part of the Government Regulation particularly in irregular radiant-convective load evaluation on the basis of experimental data obtained on a group of experimental individuals in a climatic chamber.

Methods:
A group of 24 women aged 20 to 23 were exposed for 1 hour in a climatic chamber. Experiments were divided into three stages according to the final globe thermometer temperature (tg) (EI to EIII). In the stage EI was tg = 19 °C, in EII tg = 22 °C ad in EIII tg = 25 °C. The intensity of radiation from the vertical wall ranged in the individual experiments from -97 to +153 W . m-2. Air velocity at all stages ranged from va = 0.2 to 0.3 m . s-1, relative humidity ranged from 30 to 70%.

Thermal conditions in each stage were chosen to be optimal for uniform heat load of the seated subject. Thermal resistance of clothing was in various stages of 1.0, 0.75 and 0.5 clo. Physical parameters of air were continuously measured: air temperature, the final globe thermometer temperature, stereo temperature, air velocity, radiant temperature, relative humidity and physiological parameters such as: heart rate, skin temperature, oral temperature and sweat production. Local and overall thermal sensation was assessed by 7-point scale according to EN ISO 7730.

Results:
Equations were derived for the relationship between the thermal condition of the environment and the subjective sensations and the thermal condition of the environment and an average temperature of the skin.

The equations were used to develop recommended standards for the work thermal stress evaluation in the workplace with regular and irregular (horizontal and vertical) thermal load.

Key words:
uniform thermal load – non-uniform radiant – convective load – skin temperature – subjective sensation of warmth – stereo temperature – climatic chamber


Autoři: Z. Jirák 1;  M. Jokl 2;  H. Tomášková 3,4;  Z. Oleksiaková 1;  Š. Bernatíková 5;  S. Malý 6;  J. Tvrdík 7
Působiště autorů: Ústav fyziologie, LF OU Ostrava, vedoucí doc. RNDr. Pavol Švorc, CSc. 1;  Fakulta stavební, katedra technických zařízení budov, ČVUT, Praha, vedoucí prof. Ing. Karel Kabele, CSc. 2;  Ústav epidemiologie a ochrany veřejného zdraví, LF OU Ostrava, vedoucí prof. MUDr. Vladimír Janout, CSc. 3;  Zdravotní ústav se sídlem v Ostravě, ředitel RNDr. Petr Hapala 4;  Fakulta bezpečnostního inženýrství VŠB-TU Ostrava, vedoucí prof. RNDR. Pavel Danihelka, CSc. 5;  Výzkumný ústav bezpečnosti práce v. v. i., Praha, ředitel RNDr. Stanislav Malý, Ph. D. 6;  Katedra informatiky a počítačů, PřF, OU Ostrava, doc. Ing. Cyril Klimeš, CSc. 7
Vyšlo v časopise: Pracov. Lék., 64, 2012, No. 1, s. 23-31.
Kategorie: Původní práce

Souhrn

Cílem studie bylo vypracovat na základě experimentálních dat, získaných na souboru pokusných osob v klimatické komoře, podklady pro novelu mikroklimatické části nařízení vlády zejména v oblasti hodnocení nerovnoměrné radiačně-konvekční zátěže.

Metodika:
Soubor 24 žen ve věku 20–23 let byl exponován po dobu 1 hodiny v klimatické komoře. Podle výsledné teploty kulového teploměru (tg) byly pokusy rozděleny do tří etap (EI–EIII). V etapě EI byla tg = 19 °C, v EII tg = 22 °C a v EIII tg = 25 °C. Intenzita sálání od vertikální stěny v jednotlivých pokusech se pohybovala v rozmezí od -97 do +153 W . m-2. Rychlost vzduchu ve všech etapách se pohybovala v rozmezí va = 0,2–0,3 m . s-1. Relativní vlhkost vzduchu se pohybovala v rozmezí 30–70 %. Tepelné podmínky v každé etapě byly zvoleny tak, aby byly optimální pro uniformní tepelnou zátěž sedícího subjektu. Tepelný odpor oděvu byl v jednotlivých etapách 1,0; 0,75 a 0,5 clo. Kontinuálně byly měřeny fyzikální parametry ovzduší: teplota vzduchu, výsledná teplota kulového teploměru, stereo-teplota, rychlost vzduchu, radiační teplota, relativní vlhkost vzduchu a fyziologické parametry: srdeční frekvence, teplota pokožky, teplota orální a produkce potu. Lokální a celkový pocit tepla byl hodnocen podle sedmistupňové stupnice dle EN ISO 7730.

Výsledky:
Byly odvozeny rovnice jak pro vztah mezi tepelným stavem prostředí a subjektivními pocity tepla, tak mezi tepelným stavem prostředí a průměrnou teplotou kůže.

Rovnice byly využity pro vypracování doporučených norem pro hodnocení pracovně tepelné zátěže na pracovištích s rovnoměrnou i nerovnoměrnou (horizontální a vertikální) tepelnou zátěží.

Klíčová slova:
uniformní tepelná zátěž – nerovnoměrná radiačně-konvekční zátěž – teplota kožní – subjektivní pocit tepla – stereoteplota – klimatická komora

ÚVOD

Tepelné podmínky na pracovišti ovlivňují nejen pracovní pohodu zaměstnanců, ale mají i zásadní vliv na produktivitu práce a bezpečnost zaměstnanců [15, 17, 19–21]. Přirozenou snahou každého zaměstnavatele by proto mělo být zajistit na pracovištích pokud možno optimální pracovně tepelné podmínky. V našich klimatických podmínkách lze dosáhnout optimálních tepelně vlhkostních podmínek po celý rok jen za cenu uměle upravovaného tepelně vlhkostního prostředí, tj. vytápění v chladném období a chlazení v letním období roku. Je proto logické, že z hlediska ochrany zdraví zaměstnanců musí být stanoveny bezpečné limity, které budou garantovat, že při jejich dodržení nebude ohroženo zdraví a bezpečnost jak samotných zaměstnanců, tak osob na jejich činnosti závislých, např. řidiči hromadné dopravy, jeřábníci a další. Na rozdíl od jiných fyzikálních nebo chemických škodlivin, kde míra rizika stoupá od nuly s intenzitou nebo s koncentrací škodliviny, u tepelně vlhkostních podmínek se zvyšuje míra rizika od optimálních hodnot jak směrem k vyšším, tak nižším hodnotám. Navíc, tepelný stav lidského organismu není určován jen tepelně vlhkostním stavem prostředí, ale i metabolickým teplem, jehož produkce je závislá na energetické náročnosti a účinnosti vykonávané práce, a izolačními vlastnostmi oděvu.

Člověk je homoiotherm, který si musí udržovat teplotu tělesného jádra ve velmi úzkém tepelném rozmezí. Jako normální teplota těla v ústech u velkého souboru osob byla zjištěna hodnota 36,7 ± 0,2 °C s krajním rozpětím zahrnujícím 5 % souboru mezi 36,3 až 37,1 °C [9]. Již poměrně malé překročení uvedené hranice negativně ovlivňuje pracovní výkon a může znamenat vážné ohrožení života jedince. Hranicí, při níž lze očekávat u vnímavých jedinců smrtelný kolaps z horka, je teplota tělesného jádra 39,2 °C a prakticky nikdo nepřežívá zvýšení teploty tělesného jádra nad 42 °C [22]. Naopak při poklesu teploty tělesné jádra pod 34 °C dochází k poruše mentálních funkcí a při teplotě 32 °C nastává bezvědomí. Teplota tělesného jádra 28 °C je hranicí, při níž jsou metabolické pochody tak nízké, že bez přívodu tepla zvenčí nemůže organismus situaci zvládnout [8]. Teplota tělesného jádra je řízena dvěma jádry uloženými v přední a zadní částí hypotalamu. Informace o tepelném stavu organismu přicházejí do hypotalamického centra z termoreceptorů nacházejících se jak v kůži, tak v jednotlivých orgánech i samotném termoregulačním centru [8, 9]. Na chlad je lidský organismus citlivější než na teplo, čemuž odpovídá i poměr chladových a tepelných receptorů v kůži, kterých je asi 10krát více než tepelných [8]. Kritická hladina teploty řídicího mechanismu v hypotalamu „Set-point“ je 37,1 °C. Na jakékoliv odchylky od této hodnoty reaguje hypotalamus termoregulačními mechanismy, jejichž cílem je udržet stálost teploty tělesného jádra [8]. Zvýšení teploty termoregulačního centra nad tuto hodnotu vyvolá vazodilataci a pocení. Snížení teploty na 36,8 °C vyvolá vazokonstrikci, při 36 °C nastupuje netřesová termoregulace a při 35,5 °C nastupuje třesová termoregulace [9].

Jako neutrální vnímáme tepelně vlhkostní podmínky, při nichž organismus nepociťuje ani chlad ani teplo, přičemž tepelná rovnováha je dosahována pouze “suchou“ výměnou tepla. V rámci tepelně neutrálního pásma lze stanovit ještě užší pásmo teploty „optimální“, ve kterém má člověk pocit spokojenosti jak s tepelným stavem prostředím, tak  i charakterem oděvu.

Tepelně vlhkostní podmínky na pracovištích byly v České republice hodnoceny až do současné doby podle nařízení vlády (NV) č. 361/2007 Sb. [6]. Na rozdíl od jiných faktorů pracovního prostředí nestanovala uvedená norma horní hranici přípustné tepelné zátěže jednotně, ale zohledňovala technické možnosti na řešení tepelného stavu pracoviště. Na pracovištích, kde současná technická úroveň umožňovala realizovat účinná technická opatření na snížení tepelné zátěže, bylo vyžadováno dodržení nižších, tzv. „přípustných“ limitů. Pro pracoviště, kde za současného stavu techniky je technické řešení nemožné, platily limity „únosné“. Tento stav odstraňuje od roku 2012 novela mikroklimatické části nařízení vlády, která stanoví jednotná kritéria pro dolní (chladovou) i horní (tepelnou) hranici pracovně tepelné zátěže. Pro pracoviště třídy I a IIa je navržen, obdobně jako u hluku nebo vibrací, nižší limit pro přípustnou tepelnou zátěž s ohledem na vysoké požadavky na bezpečnost a kvalitu vykonávané práce u převážné většiny sem zařazených profesí (řidiči hromadné dopravy, jeřábníci, tvůrčí pracovníci, kancelářské práce atd.). Nově jsou pro klimatizovaná pracoviště třídy I a IIa stanoveny požadavky na vertikální a horizontální tepelnou nerovnoměrnost.

METODIKA

Návrh optimálních pracovně tepelných podmínek a dolní hranice přípustných tepelně vlhkostních podmínek vychází z prací Jokla et al. [16, 17], přičemž dolní hranice tepelně vlhkostních podmínek je dána nástupem třesové termoregulace, horní hranice nástupem „viditelné“ produkce potu. Přípustné hodnoty dlouhodobé (celosměnové) a krátkodobé pracovně tepelné zátěže vycházejí z prací Jiráka et al. [11, 12]. Dlouhodobě přípustná zátěž a tomu odpovídající dlouhodobě přípustná doba práce za osmihodinovou směnu (tsm) je limitována ve shodě s evropskou normou [1, 4] ztrátou 3,9 l vody potem a dýcháním za osmihodinovou směnu pro průměrnou osobu o ploše 1,8 m2, tj. 2167 g . m-2. Krátkodobě přípustná zátěž a tomu odpovídající krátkodobě přípustná doba práce (tmax) je limitována vzestupem teploty tělesného jádra o 0,8 °C.

Limitní hodnoty pro nerovnoměrnou tepelnou zátěž byly stanoveny na základě výsledků rozsáhlých pokusů prováděných na souboru 24 žen (dále PO), studentek Lékařské fakulty Ostravské univerzity ve věku 20–23 let. Experimenty byly prováděny v klimatické komoře Národní referenční laboratoře pro měření a hodnocení tepelných podmínek při Zdravotním ústavu v Ostravě a zahrnovaly měření fyzikálních faktorů tepelně vlhkostního prostředí, fyziologických veličin odezvy organismu, subjektivních pocitů a mentální výkonnosti.

Klimatická komora má vnitřní prostor 2 x 3 x 2 m (obr. 1). Upravený vzduch je dopravován do komory ze strojovny vzduchovodem skrze otvor rozměru 1 x 1 m ve stěně podélné osy a odváděn ve stěně na protilehlé straně. Komora umožňuje nastavení rychlosti vzduchu (va) 0,2–2,0 m . s-1, teploty vzduchu (ta) v rozmezí od 0 do 60 °C, a relativní vlhkosti vzduchu (RH) (v závislosti na teplotě vzduchu) v rozmezí od 30 do 90 %. Intenzita jednostranného osálání má maximum 200 W . m-2.

Schéma klimatické komory
Obr. 1. Schéma klimatické komory

Pokusy byly rozděleny do tří etap (EI–EIII) podle výsledné teploty kulového teploměru (tg). V etapě EI byla zvolena tg = 19 °C, v EII tg = 22 °C a v EIII tg = 25 °C. Rozdíl radiační teploty od sálajícího panelu (trA) a tg v jednotlivých etapách (trA – tg) v °C znázorňuje tabulka 1. Intenzita sálání (I) v jednotlivých pokusech se pohybovala v rozmezí od -97 do +153 W . m-2. Rychlost vzduchu ve všech etapách se pohybovala v rozmezí va = 0,2–0,3 m . s-1. Pro odvození vztahu mezi tstrereo a trA byly použity i výsledky předchozí studie [14], při níž se va v jednotlivých etapách pohybovala v rozsahu 0,2–1 m . s-1. Relativní vlhkost vzduchu (RH) se pohybovala ve fyziologickém rozmezí 30 až 70 %. Tepelné podmínky v každé etapě byly zvoleny tak, aby byly optimální pro uniformní tepelnou zátěž sedícího subjektu. Tepelné podmínky v každé etapě jsou souborně uvedeny v tabulce 1.

Tab. 1. Přehled mikroklimatických podmínek během pokusů
Přehled mikroklimatických podmínek během pokusů

PO byly oblečeny jednotně do jednoduchého oděvu, který v závislosti na tg (19–25 °C) měl tepelný odpor (Icl) 1,0; 0,75 a 0,5 clo. Icl byl stanoven podle ISO 9920 [5]. PO byly obeznámeny s pokusy a pro hodnocení mentální výkonnosti na počítačových úlohách byly zacvičeny v optimálním prostředí, aby jejich výkon byl stabilní. Hodnocení mentální výkonnosti je součástí jiné práce [7]. PO byly exponovány jednotlivým tepelným podmínkám vždy jednu hodinu. Po vstupu do komory se PO nejprve adaptovaly na experimentální podmínky po dobu 20 minut sezením u počítače. PO byly ve všech etapách obráceny obličeji k sálavému panelu. Fyzikální podmínky byly kontinuálně měřeny a zaznamenávány ve výši 110 cm nad podlahou u hlavy PO [3]. Měřené fyzikální parametry: va, RH a tr byly měřeny přístrojem Indoor Climate Analyzer type 1213 fy Bruel and Kjaer. Radiační teplota (tr) byla měřena jednak ve směru radiace (trA), jednak z opačného směru (trB). Výsledná teplota kulového teploměru (tg) a stereo-teplota (tstereo) byly měřeny kulovým stereo-teploměrem Jokl-Jirák (obr. 2) [13, 18]. Stereo-teplota je teplota segmentu stereo-teploměru orientovaného směrem k radiační ploše.

Kulový stereo-teploměr Jokl-Jirák a sondy pro měření radiační teploty, suché teploty a proudění vzduchu přístroje Indoor Climate Analyzer type 1213 fy Bruel and Kjaer
Obr. 2. Kulový stereo-teploměr Jokl-Jirák a sondy pro měření radiační teploty, suché teploty a proudění vzduchu přístroje Indoor Climate Analyzer type 1213 fy Bruel and Kjaer

Fyziologické parametry – srdeční frekvence (SF) teplota pokožky (tsk) byly průběžně měřeny během experimentu a zaznamenávány v půlminutovém intervalu do paměti počítače. Teplota pokožky byla měřena na 6 místech: na čele (tsk,čelo), prsou (tsk,hrudník), zádech (tsk,záda), předloktí (tsk,předloktí), stehnu (tsk,stehno) a lýtku (tsk,lýtko). Průměrná teplota pokožky (tsk,prům) byla stanovena ze vzorce (01) [10]:

tsk,prům = 0,07 . tsk,čelo+ 0,15 . tsk,hrudník + 0,19 . tsk,záda +0,19 . tsk,předloktí + 0,19 . tsk,stehno + 0,21 . tsk,lýtko [°C] (01)

Teplota tělesného jádra těla byla měřena v ústech pod jazykem (tor) ihned po vstupu do komory a na konci pobytu v komoře. Na konci pobytu v komoře vyplnily PO dotazník, ve kterém uvedly jak celkové, tak lokální tepelné pocity. Byla použita sedmistupňová stupnice podle EN ISO 7730 [2] (tab. 2). Vodní bilance byla určována z rozdílu hmotnosti PO před vstupem do komory a bezprostředně po jejím opuštění. Během experimentu PO nepřijímaly žádnou potravu ani nápoje a rovněž nemočily.

Tab. 2. Sedmibodová stupnice tepelných pocitů (EN ISO 7730)
Sedmibodová stupnice tepelných pocitů (EN ISO 7730)

Pro statistické vyhodnocení byla použita korelační a regresní analýza (hladina významnosti 5 %). Zpracování bylo provedeno v programu Stata v. 10.

VÝSLEDKY

  • a) Dlouhodobě a krátkodobě přípustné podmínky pro přirozeně větraná a klimatizovaná pracoviště s rovnoměrnou pracovně tepelnou zátěží

Základní změny, z nichž se vychází při formulování novely mikroklimatické části NV proti NV č. 361/2007 [6], uvádí tabulka 3. Hodnota to,min v tabulce 3 je limitována teplotou, za níž nastupuje třesová termoregulace při použití oděvu o tepelném odporu 1 clo. S narůstající produkcí metabolického tepla se to,min snižuje až po třídu práce IIIa. U prací zařazených do třídy IIIb a výše již nelze to,min dále snižovat, jelikož s ohledem na intenzitu práce musí být práce přerušována přestávkami [6] a v době přestávky by mohlo dojít k podchlazení organismu. U prací zařazených do třídy práce IIIb a výše je proto nutné počítat s tím, že v průběhu pracovního intervalu bude docházet k mírné produkci potu i při to rovné 10 °C. Hodnota to,max pro třídu práce IIb–V je definována tepelným stavem prostředí, při němž adaptovaný muž nebo žena o ploše těla 1,8 m2 bude ztrácet potem a dýcháním v průběhu osmihodinové směny 3,9 l vody, aniž by byla nutná režimová opatření, tj. krátkodobě přípustná doba práce (tmax) je delší nebo shodná s celosměnově přípustnou dobou práce (tsm). Ženy mohou vykonávat i v rozsahu přípustných tepelně vlhkostních podmínek práce zařazené do třídy práce IIIa–IVa z hlediska energetické náročnosti jen po omezenou část směny, práce zařazené do třídy práce IVb a V nejsou z hlediska intenzity práce pro ženy přípustné vůbec [6]. Muži mohou vykonávat v rozsahu přípustných tepelně vlhkostních podmínek bez omezení (po celou osmihodinovou směnu) práce zařazené do třídy IIb–IIIa, práce zařazené do třídy práce IIIb–IVb mohou vykonávat z hlediska energetického výdeje jen po omezenou část směny [6]. Práce zařazené do třídy V mohou vykonávat muži jen za dodržení režimových opatření i při to 10 °C a nižší.

Tab. 3. Minimální (t<sub>o,min</sub>) a maximálně přípustné hodnoty operativní teploty (t<sub>o,max</sub>) a optimální hodnoty tepelně vlhkostních podmínek (t<sub>o,opt</sub>) pro chladné období roku (vytápění) a teplé období roku (chlazení) v závislosti na metabolické produkci (brutto)
Minimální (t&lt;sub&gt;o,min&lt;/sub&gt;) a maximálně přípustné hodnoty operativní teploty (t&lt;sub&gt;o,max&lt;/sub&gt;) a optimální hodnoty tepelně vlhkostních podmínek (t&lt;sub&gt;o,opt&lt;/sub&gt;) pro chladné období roku (vytápění) a teplé období roku (chlazení) v závislosti na metabolické produkci (brutto)

Práce zařazené do kategorie I a IIa by mohli teoreticky vykonávat muži i ženy bez omezení po celou osmihodinovou směnu až do to = 37 °C (třída práce I), respektive 36 °C (třída práce IIa). S ohledem na vysoké požadavky na bezpečnost a kvalitu vykonávané práce u převážné většiny sem zařazených profesí bylo navrženo snížit to,max pro třídu práce I a IIa na 27 a 26 °C. Za těchto podmínek nepřesáhne produkce potu hodnotu 1,1 l za směnu.

Na pracovištích třídy IIb–IVb, pokud z technologických důvodů nebude možno zajistit podmínky přípustné, musí být uplatněna režimová opatření tak, aby nebyla v průběhu směny překročena jak dlouhodobě, tak krátkodobě přípustná zátěž, limitovaná ztrátou vody potem a dýcháním 2167 g . m-2 za směnu a vzestupem teploty tělesného jádra o 0,8 °C. Na pracovištích třídy V musí být s ohledem na intenzitu práce realizována režimová opatření i při to ≤ 10 °C.

Pro klimatizovaná pracoviště třídy I a IIa byly doporučeny s ohledem na mentální náročnost vykonávané práce limitní hodnoty uvedené v tabulce 4. Kategorie A platí pro klimatizovaná pracoviště s požadovanou vysokou kvalitou prostředí, na nichž je vykonávaná práce tvůrčího charakteru, náročná na pozornost a soustředění, kategorie B platí pro klimatizovaná pracoviště s požadovanou střední kvalitou prostředí, kategorie C platí pro ostatní klimatizovaná pracoviště.

Tab. 4. Přípustné hodnoty nastavení mikroklimatických podmínek pro klimatizované pracoviště třídy I a IIa
Přípustné hodnoty nastavení mikroklimatických podmínek pro klimatizované pracoviště třídy I a IIa

  • b) Horizontální nerovnoměrnost tepelného prostředí

Návrh limitních hodnot vertikální a horizontální nerovnoměrnosti pro práci s nízkým energetickým výdejem vykonávanou převážně vsedě  vychází z výsledků reakce fyziologických ukazatelů a subjektivních pocitů pokusných osob v klimatické komoře.

V rámci všech pokusů nebyly zjištěny statisticky významné rozdíly v průměrné SF a teplotě tělesného jádra. Rovněž ztráty vody pocením a dýcháním během pobytu v komoře byly zanedbatelné.

Pro vyjádření tepelné nerovnoměrnosti prostředí se používá rozdíl radiační teploty ze směru sálající plochy a protilehlé plochy (trA – trB) [2]. V předloženém návrhu novely nařízení vlády jsme použili k vyjádření nerovnoměrnosti tepelného stavu prostředí rozdílu stereo-teploty a výsledné teploty kulového teploměru (tstereo – tg). Stereo-teplota koreluje velmi dobře s trA (R = 0,98–0,99). Na rozdíl od trA je tstereo závislá i na proudění vzduchu. Vztah mezi trA a tstereo v závislosti na proudění vzduchu v rozsahu 0,25–1 m . s-1 znázorňuje obrázek 3.

Vztah mezi radiační teplotou (t&lt;sub&gt;rA&lt;/sub&gt;) a stereo-teplotou (t&lt;sub&gt;stereo&lt;/sub&gt;) v závislosti na rychlosti proudění vzduchu (v&lt;sub&gt;a&lt;/sub&gt;) 0,25–1,0 m s&lt;sup&gt;-1&lt;/sup&gt;
Obr. 3. Vztah mezi radiační teplotou (t<sub>rA</sub>) a stereo-teplotou (t<sub>stereo</sub>) v závislosti na rychlosti proudění vzduchu (v<sub>a</sub>) 0,25–1,0 m s<sup>-1</sup>

Obecně lze vztah mezi trA a tstereo vyjádřit rovnicí [2]:

trA = -23,30 + 3,1 . tstereo – 22,45 . va – 0,00196 . tg2 . to+ 0,0386 . tstereo2 . va [°C] (02)

Vztah mezi trA naměřenou a trA vypočítanou podle rovnice (02) znázorňuje obrázek 4 (R = 0,994).

Vztah mezi radiační teplotou ze směru sálání (t&lt;sub&gt;rA&lt;/sub&gt;) naměřenou a vypočítanou podle rovnice (02)
Obr. 4. Vztah mezi radiační teplotou ze směru sálání (t<sub>rA</sub>) naměřenou a vypočítanou podle rovnice (02)

Vztah mezi (trA – trB) a (tstereo – tg) lze vyjádřit rovnicí (03) (R = 0,975), graficky uvedený vztah znázorňuje obrázek 5:

(tstereo – tg) = 0,23 . (trA – trB) – 0,020 [°C] (03)

Vztah mezi rozdílem teplot (t&lt;sub&gt;stereo&lt;/sub&gt; – t&lt;sub&gt;g&lt;/sub&gt;) a (t&lt;sub&gt;rA&lt;/sub&gt; – t&lt;sub&gt;rB&lt;/sub&gt;) vypočítaný ze všech měření (v&lt;sub&gt;a&lt;/sub&gt; = 0,25–1,00 m . s&lt;sup&gt;-1&lt;/sup&gt;)
Obr. 5. Vztah mezi rozdílem teplot (t<sub>stereo</sub> – t<sub>g</sub>) a (t<sub>rA</sub> – t<sub>rB</sub>) vypočítaný ze všech měření (v<sub>a</sub> = 0,25–1,00 m . s<sup>-1</sup>)

Z teoretického hlediska je předpokládaná platnost vztahu:

tepelná zátěž z prostoru = f(tstereo – tg) [W/m2] (04)

Oprávněnost tohoto vztahu bylo nutno prokázat, a to:

  • a) z fyziologického hlediska korelací tepelného stavu prostředí s průměrnou teplotou kůže;
  • b) z psychologického hlediska korelací tepelného stavu prostředí s pocity člověka.

ad a) Z fyziologického hlediska byla nalezena vysoká korelace (R = 0,986) mezi průměrnou teplotou kůže a (tstereo – tg) a některými dalšími parametry. Uvedený vztah vyjadřuje rovnice (05).

tsk,prům = 23,452 +1,294 . Icl + 0,361 . tg – 0,04992 . (tstereo – tg) [°C] (05)

kde: Icl = tepelný odpor oděvu [clo],

tg = výsledná teplota kulového teploměru [°C]

Je zřejmé, že (tstereo – tg) ve vztahu s Icl a tg lze z fyziologického hlediska akceptovat jako kritérium jednostranného osálání člověka.

ad b) Z psychologického hlediska sedmibodová stupnice tepelných pocitů je běžně akceptována jako psychologický reprezentant tepelné zátěže člověka [2]. V rámci pokusných podmínek byla zjištěna vysoká korelace (R = 0,998) mezi (tstereo – tg) a tepelnými pocity pokusných osob (obr. 2) a rovnice (06):

(tstereo – tg) = 47 . pocit tepla – 0,0824 . to2 + 2,967 . to – 23,024 [°C] (06)

kde: pocit tepla = subjektivní údaj vyjádřený v sedmibodové stupnici -3 až +3

to = operativní teplota [°C]. V podmínkách, kdy va ≤ 0,2 m . s-1 platí, že to= tg.

Je tedy zřejmé, že i v tomto případě je platnost navrženého kritéria nesporná.

Z rovnice (06) lze vypočítat limitní hodnoty (tstereo – tg) pro požadovaný pocit tepla při va ≤ 0,2 m . s-1 a tg 19–25 °C (obr. 6).

Korelace mezi rozdílem teplot (t&lt;sub&gt;stereo&lt;/sub&gt; – t&lt;sub&gt;g&lt;/sub&gt;) a pocitem tepla pokusných osob vyjádřeným v sedmibodové stupnici (-3 až +3) v závislosti na globeteplotě a (t&lt;sub&gt;g&lt;/sub&gt;) a tepelném odporu oděvu (I&lt;sub&gt;cl&lt;/sub&gt;)
Obr. 6. Korelace mezi rozdílem teplot (t<sub>stereo</sub> – t<sub>g</sub>) a pocitem tepla pokusných osob vyjádřeným v sedmibodové stupnici (-3 až +3) v závislosti na globeteplotě a (t<sub>g</sub>) a tepelném odporu oděvu (I<sub>cl</sub>)

Z rovnice 05 lze vypočítat limitní hodnoty pro pracoviště s nerovnoměrnou tepelnou zátěží pro kategorie A a B (pracoviště s vysokými nároky na tepelný komfort prostředí), pro něž byl stanoven limit pro pocit tepla v rozsahu ± 0,5 od hodnoty optimální a pro kategorii C (nižší požadavky na tepelný komfort prostředí), pro něž byl zvolen limit pro pocit tepla v rozsahu ± 0,7. Tyto limity souhlasí s hodnotami v ISO EN 7730, tab. A 1 tohoto standardu [2]. Souborně jsou experimentálně zjištěné mezní hodnoty pro horizontální tepelnou nerovnoměrnost prostředí uvedeny v tabulce 5a a 5b.

Tabulka 5a. Přípustné horizontální rozdíly proti chladnému povrchu mezi stereo-teplotou a výslednou teplotou kulového teploměru (t&lt;sub&gt;stereo&lt;/sub&gt;–t&lt;sub&gt;g&lt;/sub&gt;) na úrovni hlavy pro práci třídy I a IIa vykonávanou na nevenkovních pracovištích
Tabulka 5a. Přípustné horizontální rozdíly proti chladnému povrchu mezi stereo-teplotou a výslednou teplotou kulového teploměru (t<sub>stereo</sub>–t<sub>g</sub>) na úrovni hlavy pro práci třídy I a IIa vykonávanou na nevenkovních pracovištích

Tabulka 5b. Přípustné horizontální rozdíly proti teplému povrchu mezi stereo-teplotou a výslednou teplotou kulového teploměru (t&lt;sub&gt;stereo&lt;/sub&gt;–t&lt;sub&gt;g&lt;/sub&gt;) na úrovni hlavy pro práci třídy I a IIa vykonávanou na nevenkovních pracovištích
Tabulka 5b. Přípustné horizontální rozdíly proti teplému povrchu mezi stereo-teplotou a výslednou teplotou kulového teploměru (t<sub>stereo</sub>–t<sub>g</sub>) na úrovni hlavy pro práci třídy I a IIa vykonávanou na nevenkovních pracovištích

Vertikální nerovnoměrnost tepelného prostředí

Také v tomto případě lze použít obecné kritérium (tstereo – tg): (tstereo – tg) = tst,kotník – tg,hlava [°C] (07)

Výsledky jsou uvedeny v tabulce 4.

Tab. 5. Přípustný rozdíl mezi teplotou kulového teploměru na úrovni hlavy (t<sub>g hlava</sub>) a na úrovni kotníků (t<sub>g kotník</sub>) pro výslednou teplotu kulového teploměru na úrovni hlavy 19–25 °C
Přípustný rozdíl mezi teplotou kulového teploměru na úrovni hlavy (t&lt;sub&gt;g hlava&lt;/sub&gt;) a na úrovni kotníků (t&lt;sub&gt;g kotník&lt;/sub&gt;) pro výslednou teplotu kulového teploměru na úrovni hlavy 19–25 °C

DISKUSE

Limitní hodnoty pro uniformní pracovně tepelnou zátěž u fyzicky náročných prací byly v České republice zavedeny do legislativní praxe již před řadou let a ukázaly se jako plně akceptovatelné. Naproti tomu zpřísnění limitů u prací I. a IIa třídy a na klimatizovaných pracovišťích se zvýšenými nároky na pozornost, krátkodobou paměť a logické myšlení a zavedení systému kategorií s ohledem na náročnost vykonávané práce, dává projektantům jednoznačné podklady pro jejich práci. Tímto opatřením se dostává naše legislativa v oblasti hodnocení tepelné zátěže plně do souladu s mezinárodními doporučeními [2].

V naší legislativě dosud zcela chyběly podklady pro hodnocení nerovnoměrné tepelné zátěže. Tento nedostatek řeší navrhovaná novela, která je podložena výsledky experimentálních prací na souboru pokusných osob v klimatické komoře. Na rozdíl od ISO normy [2], která se opírá o subjektivní hodnocení pocitu tepla u sledovaného souboru osob, v předkládané novele navržené hodnoty jsou podloženy jak subjektivními pocity, tak fyziologickou odezvou organismu. Do studie jsme zařadili úmyslně pouze ženy, jelikož v předchozí pilotní studii se ukázalo, že ženy jsou citlivější na změny mikroklimatu a jako optimální volí hodnoty asi o 1 °C vyšší než muži. Tento rozdíl nebyl podmíněn rozdílným charakterem oděvu, jelikož jak muži, tak ženy měli oblek naprosto shodný [14]. Z výsledků předložené studie vyplývá, že samotná hodnota (trA – trB), nebo (tstereo – tg) není uspokojivým ukazatelem pro hodnocení nerovnoměrné tepelné zátěže, i když z hlediska energetického a tepelného odporu oděvu byly tepelné podmínky v každé etapě optimální pro uniformní tepelnou zátěž sedícího subjektu. Ukázalo se, že pro výsledný pocit tepla hraje významnou roli kromě (tstereo – tg) i teplota a rychlost proudění vzduchu. Z našich výsledků vyplývá, že při horizontální tepelné nerovnoměrnosti nebude ve všech podmínkách vyhovovat vůči chladnému povrchu normou ISO doporučené rozpětí (trA – trB) pro kategorii A až C 2,1 až 2,7 °C, respektive vůči teplému povrchu v rozsahu 4,9 až 7,5 °C, ale přípustné hodnoty (trA – trB), respektive (tstereo – tg) se budou měnit v poměrně širokém rozmezí v závislosti na tg v úrovni hlavy. Obdobně při vertikální nerovnoměrnosti bude při tg v úrovni hlavy 19 °C vnímán jako přijatelný nižší rozdíl mezi tg na úrovni hlavy a kotníků než při tg 25 °C.

Použité symboly:

ta – teplota vzduchu [°C]

tg – výsledná teplota kulového teploměru [°C]

to – operativní teplota [°C]

tr – radiační teplota [°C]

trA – radiační teplota ze směru sálání [°C]

trB – radiační teplota z protilehlé stěny [°C]

tstereo – stereo-teplota [°C]

I – intenzita sálání [W . m-2]

va – rychlost vzduchu [m . s-1]

RH – relativní vlhkost vzduchu [%]

M – metabolismus [W . m-2]

tor – orální teplota [°C]

tsk – teplota kůže [°C]

tsk,prům – průměrná teplota kůže [°C]

Icl – tepelný odpor oděvu [clo]

tsm – celosměnově přípustná doba práce [min]

tmax – krátkodobě přípustná doba práce [min]

R – Pearsonův korelační koeficient

Poděkování: Tato práce byla financována v rámci projektu „Pracovní pohoda a spolehlivost člověka v pracovním systému“ řešeného v rámci výzkumného záměru VÚBP, v.v.i. č. MPS0002595001.

Práce byla řešena ve spolupráci s Národní referenční laboratoří pro měření a hodnocení tepelných podmínek při Zdravotním ústavu v Ostravě.

Došlo dne 27. 2. 2012.

Přijato do tisku dne 5. 3. 2012.

Kontaktní adresa:

Prof. MUDr. Zdeněk Jirák, CSc.

Ústav fyziologie

Lékařská fakulta

Ostravská univerzita v Ostravě

Syllabova 19

703 00 Ostrava-Zábřeh

e-mail: zdenek.jirak@osu.cz


Zdroje

1 . ČSN EN ISO 7933 – Ergonomie tepelného prostředí – Analytické stanovení a interpretace tepelného stresu pomocí výpočtu předvídané tepelné zátěž, srpen 2004.

2. ČSN EN ISO 7730 – Ergonomie tepelného prostředí – Analytické stanovení a interpretace tepelného komfortu pomocí výpočtu ukazatelů PMV a PPD a kritéria místního tepelného komfortu. Český normalizační institut Praha, 2002.

3. ČSN EN ISO 7726 – Ergonomie tepelného prostředí – Přístroje pro měření fyzikálních veličin. Český normalizační institut Praha, 2002.

4. ČSN EN ISO 9886 – Ergonomie – Hodnocení tepelné zátěže podle fyziologických měření. Český normalizační institut Praha, 2004.

5. ČSN EN ISO 9920 – Ergonomie tepelného prostředí – Hodnocení tepelné izolace oděvu a odporu oděvu proti odpařování. Český normalizační institut Praha, 2004.

6. Nařízení vlády č. 361/2007 Sb., kterým se stanoví podmínky ochrany zdraví při práci, v platném znění.

7. BERNATÍKOVÁ, Š., JIRÁK, Z., MALÝ, S. Influence of irregular radiation-convection heat stress on the reliability performance of the human factor. In Transactions of the VŠB – Technical University Ostrava: Safety Engineering Series. Ostrava: VŠB-TU Ostrava, 2011. ISBN 80-248-0940-0, ISSN 1801-1764.

8. BORON, W. F., BOULPAEP, E. L. Medical fysiology: A Cellular and Molecular Approach. Elsevier Saunders, New York, 2005, 1319 s.

9. GANONG, W. F. Přehled lékařské fyziologie. Dvacáté vydání. Praha: Galén, 2005, 890 s. ISBN 80-7262-311-7.

10. JIRÁK, Z., JOKL, M., ŠTVERÁK, J., PECHLÁT, R., COUFALOVÁ, H. Correction factors in skin temperature measurement. J. Appl. Physiol., 38, 1975, 4, s. 752–755.

11. JIRÁK, Z., COUFALOVÁ, H., CHUDÁČKOVÁ, E. Dlouhodobě a krátkodobě únosné pracovně klimatické podmínky důlních záchranářů. Pracov. Lék., 42, 1990, 10, s. 444–453

12. JIRÁK, Z., JOKL, M.V., JIRÁKOVÁ, H., BAJGAR, P. Long-term and short-term tolerablework-time in a hot environment: the limit values verification. International Journal of Environmental Health Research, 1997, 7, p. 33–46.

13. JIRÁK, Z., JOKL, M.V., VAJNER, L., TOMÁŠKOVÁ H., BERNATÍKOVÁ, Š., MALÝ S., LEHOCKÁ H., KILIÁN L. Kulový stereo-teploměr – nový přístroj pro měření a hodnocení nerovnoměrné tepelné zátěže. Čes. pracov. Lék., 1, 2008, s. 12–16.

14. JIRÁK, Z., TOMÁŠKOVÁ, H., JOKL, M. V., BERNATÍKOVÁ, Š., ŠEBESTA, D., MALÝ, S., KILIÁN, V. Odezva fyziologických ukazatelů na nerovnoměrnou radiační zátěž v experimentálních podmínkách v klimatické komoře. Čes. pracov. Lék., 9, 2008, 4, s. 125–130, ISSN 1212-6721.

15. JOKL, M. Hodnocení mikroklimatických podmínek na pracovišti. Pracov. Lék., 17, 1965, 9, s. 408–427.

16. JOKL, M. Human performance and environment level. 2000, Vydavatelství ČVUT, Praha, ISBN 80-01-02216-180-01-02216-2.

17. JOKL, M., KABELE, K., MALÝ, S. Stanovení optimálních (komfortních) teplot na základě odezvy lidského organismu. Josra [online]. 2009, 3, [cit. 2010-08-14]. Dostupný z www: <http://www.bozpinfo.cz/josra/josra-03-2009/jokl_kabele_maly-optimal.html>. ISSN 1803-3687.

18. JOKL, M. V., VAJNER, L. Kulový teploměr. Užitý vzor č. 13547, zapsaný 1.8.2003.

19. KALIBATAS, D., ZAVADSKAS, E. K. Multiple criteria analysis of indoor climate at the workplace, In the 9th International Conference Modern  Building  Materials, Structures and  Techniques, Vilnius, Lithuania, May 16–18, 2007  [cit. 2010-10-20]. Dostupný z www: <http://www. vgtu.lt/leidiniai/leidykla/MBM_2007/2pdf/Kalibatas_Zavadskas.pdf>.

20. SEPPÄNEN, O., FISK W. J. FAULKNER D. Cost benefit analysis of the night-time ventilative cooling in office building. Healthy buildings 2003, ISIAQ seventh international conference, Singapore, 2003, Vol. 3, pp. 394–399.

21. ŠEDUIKYTĖ, L., PAUKŠTYS, V. Evaluation of indoor environment conditions in offices located in buildings with large glazé areas. Journal of civil engineering and management, 2008, 14, 1, pp. 39–44. ISSN 1392-3730.

22. WENZEL, H. G. Indoor climatic conditions: Physiological aspects, evaluation and optimum levels. Ergonomics and Physical Environmental Factors. ILO: Geneva, 1970, s. 287–322.

Štítky
Hygiena a epidemiologie Hyperbarická medicína Pracovní lékařství

Článek vyšel v časopise

Pracovní lékařství

Číslo 1

2012 Číslo 1

Nejčtenější v tomto čísle

Tomuto tématu se dále věnují…


Kurzy

Zvyšte si kvalifikaci online z pohodlí domova

Jistoty a nástrahy antikoagulační léčby aneb kardiolog - neurolog - farmakolog - nefrolog - právník diskutují
nový kurz
Autoři: doc. MUDr. Štěpán Havránek, Ph.D., prof. MUDr. Roman Herzig, Ph.D., doc. MUDr. Karel Urbánek, Ph.D., prim. MUDr. Jan Vachek, MUDr. et Mgr. Jolana Těšínová, Ph.D.

Léčba akutní pooperační bolesti
Autoři: doc. MUDr. Jiří Málek, CSc.

Nové antipsychotikum kariprazin v léčbě schizofrenie
Autoři: Prof. MUDr. Cyril Höschl, DrSc., FRCPsych.

Familiární transthyretinová periferní polyneuropatie
Autoři: MUDr. Radim Mazanec, Ph.D.

Diabetes mellitus a kardiovaskulární riziko, možnosti jeho ovlivnění
Autoři:

Všechny kurzy
Kurzy Doporučená témata Časopisy
Přihlášení
Zapomenuté heslo

Nemáte účet?  Registrujte se

Zapomenuté heslo

Zadejte e-mailovou adresu se kterou jste vytvářel(a) účet, budou Vám na ni zaslány informace k nastavení nového hesla.

Přihlášení

Nemáte účet?  Registrujte se