Mikroklimat W znakomitej większości przypadków mikroklimat panujący w miejscu pracy jest jedynie czynnikiem uciąŝliwym, mającym wpływ na komfort i poziom zadowolenia pracowników, a w przypadku jego niedopasowania nie stanowi bezpośredniego zagroŝenia dla ich zdrowia czy Ŝycia. Niemniej, dobór właściwych wartości poszczególnych parametrów mikroklimatycznych zwiększa produktywność, zmniejszając jednocześnie liczbę popełnianych w trakcie pracy błędów oraz odczuwane zmęczenie ogólne. Czynnikami kształtującymi bezpośrednio odczucia człowieka względem mikroklimatu są: temperatura powietrza, temperatura promieniowania cieplnego otoczenia, wilgotność powietrza oraz względna prędkość jego ruchu. PoniewaŜ wpływ mikroklimatu związany jest wprost z procesami wymiany ciepła między organizmem i jego otoczeniem, parametrem o szczególnym znaczeniu jest równieŝ noszona w czasie pracy odzieŝ, a konkretnie jej właściwości termoizolacyjne, przepuszczalność pary wodnej oraz powietrza. Nie zawsze istnieje moŝliwość manipulowania poziomami wszystkich tych czynników, jednak zazwyczaj nie jest to wymagane to tego, by stworzyć komfortowe warunki pracy. Przykładowo, zwiększoną temperaturę powietrza moŝna w określonym zakresie kompensować poprzez zwiększenie prędkości ruchu powietrza lub zmniejszenie izolacyjności odzieŝy. Odczucie komfortu i zadowolenia z określonego mikroklimatu pojawia się wtedy, gdy tempo produkcji ciepła metabolicznego jest równowaŝone tempem jego odprowadzania do otoczenia, a do tej wymiany organizm nie musi uŝywać środków radykalnych, konsumujących jego zasoby wody (produkcja potu) lub energii chemicznej (termogeneza drŝeniowa i bezdrŝeniowa). Temperatura powietrza określa uśredniony stan energetyczny molekuł tworzących mieszaninę gazów, w której zanurzone jest ciało. PoniewaŜ wymiana energii cieplnej odbywa się poprzez bezpośrednie zderzenia cząstek, podczas których uśrednia się ich energia, powietrze o temperaturze niŝszej niŝ temperatura powierzchni skóry powodować będzie stopniowy odpływ ciepła z organizmu, natomiast powietrze cieplejsze będzie organizm ogrzewać. Ruch powietrza moŝe ten proces wymiany zintensyfikować, wpływając na częstość, z jaką molekuły powietrza zderzają się z powierzchnią skóry. Ze względu na to, Ŝe ciepło przepływa zgodnie z gradientem temperatur, to znaczy od obiektu cieplejszego do chłodniejszego, uŝywanie wymuszonej wentylacji w środowiskach o temperaturze przekraczającej 38-40 C moŝe przynieść skutek odwrotny do zamierzonego: poruszające się gorące powietrze przyczyni się do zwiększenia tempa nagrzewania organizmu, zamiast go ochłodzić. dr inż. Marcin Kuliński, Laboratorium Ergonomii Wydziału Informatyki i Zarządzania, Politechnika Wrocławska 98
Wpływ wilgotności powietrza na samopoczucie jest zazwyczaj subtelny, choć w warunkach mikroklimatu gorącego oraz zimnego jej znaczenie rośnie. Zawartość pary wodnej w powietrzu decyduje o tym, czy pot produkowany na powierzchni skóry w celu schłodzenia przegrzewającego się ciała będzie mógł odparować, a jeśli tak, to w jakim tempie. W powietrzu nasyconym parą, o wilgotności względnej bliskiej 100%, parowanie praktycznie ustaje, zachodzi natomiast tym szybciej, im wilgotność jest mniejsza. Przebywanie w temperaturze powyŝej 40 C i bardzo wysokiej wilgotności grozi przegrzaniem organizmu, które w skrajnych przypadkach moŝe skończyć się nawet śmiercią. Dzieje się tak dlatego, Ŝe mechanizm wydzielania potu jest ostatnią linią obrony przed ciepłem, które napływa do niego (zgodnie z gradientem temperatur) z gorącego otoczenia. Z kolei w temperaturach bliskich 0 C (ale jeszcze dodatnich) wysoka wilgotność powietrza wzmaga odczucie zimna, w porównaniu z powietrzem suchym o takiej samej temperaturze. W temperaturach ujemnych para wodna spontanicznie resublimuje i wytrąca się w postaci kryształków szronu, przez co powietrze staje się bardzo suche. Fizjologicznie akceptowalny przedział wilgotności względnej to ok. 40-60%. Zbyt małe nasycenie powietrza parą wodną powoduje nadmierne wysychanie śluzówek, zbyt duŝe natomiast - oprócz kłopotów z oddawaniem ciepła do otoczenia w drodze parowania potu - sprzyja rozwojowi niebezpiecznych dla zdrowia grzybów i roztoczy. Warto zaznaczyć, Ŝe chłonność powietrza w stosunku do pary wodnej zmienia się w zaleŝności od jego temperatury - im powietrze cieplejsze, tym więcej wody w stanie gazowym moŝe pomieścić w tej samej objętości. Z tego właśnie powodu ogrzanie zimnego powietrza wpuszczonego z zewnątrz powoduje zmniejszenie się jego wilgotności względnej (konieczność sztucznego nawilŝania zimą), a schłodzenie powietrza ciepłego i wilgotnego - kondensację, widoczną w postaci półprzezroczystego oparu, nazywanego błędnie parą, a będącego w istocie zawiesiną drobnych kropelek wody. Promieniowanie cieplne jest przez człowieka odczuwane wtedy, gdy w jego otoczeniu znajdują się obiekty o temperaturze wyraźnie róŝnej od temperatury powietrza. MoŜe to być chłodna, północna ściana budynku, zimna tafla okienna, gorący piec czy grzejnik. Prócz wymiany poprzez kontakt fizyczny, energia cieplna moŝe przemieszczać się swobodnie w postaci promieniowania elektromagnetycznego. KaŜdy obiekt o temperaturze powyŝej zera bezwzględnego spontanicznie emituje takie promieniowanie, a im jest cieplejszy, tym krótszą długością fali się ono charakteryzuje. Stygnąca materia kosmiczna oddaje energię w postaci fal radiowych, ciała o temperaturach od kilku do kilkudziesięciu stopni Celsjusza wypromieniowują fale podczerwone, a rozgrzane do kilku tysięcy stopni świecą światłem widzialnym. Oprócz zdolności emisyjnych, dr inż. Marcin Kuliński, Laboratorium Ergonomii Wydziału Informatyki i Zarządzania, Politechnika Wrocławska 99
obiekty materialne charakteryzują się równieŝ określoną zdolnością do pochłaniania (absorpcji) promieniowania elektromagnetycznego, które pada na ich powierzchnię. Przepływ ciepła tą drogą zaleŝy bezpośrednio od bilansu takiej wymiany promieniowania, przy czym jego kierunek jest zawsze taki sam: ciało chłodniejsze ogrzewa się kosztem energii ciała cieplejszego, jeśli tylko fale elektromagnetyczne nie napotykają na swej drodze przeszkód. Pojawiający się przepływ odczuwamy jako chłód lub ciepło z tej strony ciała, którą zwróceni jesteśmy w stronę zimnego lub gorącego obiektu. W większości typowych sytuacji temperatura promieniowania cieplnego otoczenia, która jest róŝna od temperatury powietrza, przyczynia się jedynie do wystąpienia odczucia dyskomfortu, jednak wtedy, gdy wymiana ciepła następuje poprzez duŝy obszar odsłoniętej skóry, moŝe w sposób zasadniczy wpłynąć na bilans cieplny organizmu. Ma to miejsce np. podczas prac w otwartym, nasłonecznionym terenie, kiedy energia promieniowania słonecznego moŝe doprowadzić do powaŝnych następstw, włącznie z zapaścią na skutek przegrzania. Ze względu na powyŝsze, w pomieszczeniach zamkniętych temperatura promieniowania cieplnego poszczególnych obiektów powinna być moŝliwie zbliŝona do średniej temperatury powietrza poprzez izolowanie (odpowiednie ocieplenie ścian, wielowarstwowe okna), zacienianie (rolety i Ŝaluzje okienne) czy zmniejszenie temperatury pracy urządzeń grzewczych, operujących w pobliŝu stanowiska. W przypadku stanowisk pracy w terenie otwartym pracownicy powinni mieć moŝliwość spędzenia przynajmniej części czasu zmiany roboczej w cieniu. OdzieŜ zastępuje człowiekowi utraconą w toku ewolucji pokrywę włosową. Ze względu na łatwość doboru i stosowania stanowi jeden z najwaŝniejszych czynników, za pomocą których kształtować moŝna odczucia związane z oddziałującym w danej chwili mikroklimatem. Jej działanie polega na stworzeniu bariery dla wymiany bezpośredniej (przewodzenia), zahamowaniu zjawiska konwekcji naturalnej, intensyfikującej wymianę przez przewodzenie w sytuacji, kiedy ciało otoczone jest płynem (gazem lub cieczą) oraz na zmniejszeniu przenikania promieniowania cieplnego z ciała na zewnątrz i w kierunku przeciwnym. Im grubsza warstwa odzieŝy, tym lepsze jej właściwości termoizolacyjne, przy czym kilka cieńszych warstw sprawdza się lepiej niŝ jedna grubsza, poniewaŝ unieruchomione między nimi cienkie warstwy powietrza same z siebie posiadają doskonałe właściwości izolacyjne. Z tego teŝ powodu, materiały o najlepszych parametrach ciepłochronnych mają niewielką gęstość, zawierając głównie puste przestrzenie, podtrzymywane delikatną, włóknistą strukturą. Przykładem moŝe być odzieŝ wełniana, puchowa lub wykonana z tkanin polarowych. W warunkach pracy fizycznej, związanej z duŝym tempem przemian metabolicznych, dodatkowym wymogiem jest wysoki poziom przepuszczalności pary dr inż. Marcin Kuliński, Laboratorium Ergonomii Wydziału Informatyki i Zarządzania, Politechnika Wrocławska 100
wodnej, poniewaŝ organizm produkuje wtedy duŝe ilości potu, który musi mieć moŝliwość odparowania i ucieczki, gdyŝ inaczej nie spełni swojego zadania. Dla prac biurowych wykonywanych w pozycji siedzącej zaleca się, aby temperatura powietrza zawierała się w przedziale 21-23 C, co przy niewielkiej prędkości jego ruchu (do 0,2 m/s), wilgotności względnej na poziomie 50% oraz odzieŝy składającej się z bielizny, długich spodni, koszuli z długim rękawem oraz lekkiej marynarki (lub podobnej) powinno zadowolić przynajmniej 90% pracowników. Im większa intensywność pracy fizycznej, tym niŝsza powinna być temperatura powietrza oraz izolacyjność odzieŝy, którą zmniejszyć moŝna np. poprzez zdjęcie jednej z warstw ubrania, wybór koszuli z krótkimi rękawami, itp. Gdy niemoŝliwe jest manipulowanie temperaturą, zaleca się zwiększenie prędkości przepływu powietrza, nawet do wartości 1-2 m/s, pod warunkiem jednak, Ŝe nie jest ono zbyt ciepłe (patrz wyŝej). Przy pracach w wysokich temperaturach powietrza lub przy duŝej ekspozycji na promieniowanie cieplne niezwykle waŝne jest zapewnienie - jeśli to moŝliwe - niskiej wilgotności powietrza, wspomagającej odparowywanie potu z powierzchni skóry, oraz nieograniczonego dostępu do zasobów wody pitnej, gdyŝ w takich warunkach człowiek jest w stanie tracić nawet kilka litrów wody ustrojowej w ciągu godziny. Problem odwodnienia występuje równieŝ w przypadku intensywnych prac fizycznych na mrozie - zwiększony wielokrotnie, za sprawą wysiłku, przepływ suchego powietrza przez płuca powoduje, Ŝe woda paruje bezpośrednio z pęcherzyków płucnych. Generalnie, praca w skrajnie niekorzystnych warunkach klimatycznych powinna być wykonywana w sposób dorywczy, z moŝliwością częstego odpoczynku w środowisku dla pracownika komfortowym. Precyzyjne zalecenia związane z wykonywaniem róŝnego rodzaju prac w środowiskach umiarkowanych, gorących i zimnych moŝna znaleźć w poniŝszych normach: PN-EN ISO 13731:2002 - "Ergonomia środowiska termicznego. Słownictwo i symbole" 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" PN-EN 27243:2005 - "Środowiska gorące. Wyznaczanie obciąŝenia termicznego działającego na człowieka podczas pracy, oparte na wskaźniku WBGT" PN-EN ISO 11079:2008 - "Ergonomia środowiska termicznego. Wyznaczanie i interpretacja stresu termicznego wynikającego z ekspozycji na środowisko zimne z uwzględnieniem dr inż. Marcin Kuliński, Laboratorium Ergonomii Wydziału Informatyki i Zarządzania, Politechnika Wrocławska 101
wymaganej izolacyjności cieplnej odzieŝy (IREQ) oraz wpływu wychłodzenia miejscowego" PN-EN ISO 12894:2002 - "Ergonomia środowiska termicznego. Opieka medyczna nad ludźmi eksponowanymi na ekstremalne środowiska gorące i zimne" PN-EN ISO 15743:2009 - "Ergonomia środowiska termicznego. Zimne miejsca pracy. Ocena i zarządzanie ryzykiem" dr inż. Marcin Kuliński, Laboratorium Ergonomii Wydziału Informatyki i Zarządzania, Politechnika Wrocławska 102