CT 52 Technika prostředí
LS 2013
Tepelná pohoda a tepelná rovnováha člověka
2. Přednáška
Ing. Olga Rubinová, Ph.D. 1
Osnova předmětu týden
přednáška
1
Faktory ovlivňující kvalitu vnitřního prostoru
2
Tepelná pohoda a rovnováha člověka
3
Vlhkost v budovách
4
Hodnocení tepelně vlhkostního mikroklimatu budov
5
Vzduch, který dýcháme
6
Hodnocení a zvyšování kvality vzduchu
7
Hygienické požadavky na pracovní prostředí
8
Energetická náročnost a legislativa ČR
9
ENB – vytápění a chlazení
10
ENB – osvětlení a teplá voda
11
ENB – větrání
12
Problematika nízkoenergetických budov
13
Další složky mikroklimatu budov 2
3
Tepelná rovnováha člověka Účel: 1. Stanovení tepelné a vlhkostní produkce člověka pro tepelnou bilanci klimatizované místnosti. 2. Určení limitních podmínek prostředí, které je člověk schopen dlouhodobě snášet bez ohrožení zdraví. 3. Určení maximální doby expozice v prostředí, které není snesitelné dlouhodobě (stanovení režimu práce a odpočinku).
Metody a prostředky: 1. 2. 3. 4.
ČSN ISO 9886 Hodnocení tepelné zátěže podle fyziologických měření ČSN ISO 9886 Ergonomie – Stanovení tepelné produkce organismu ČSN EN 7993 Horká prostředí. Analytické stanovení a interpretace tepelné zátěže s použitím výpočtu požadované intenzity pocení. Nařízení vlády č. 361/2006 Sb., kterým se stanoví podmínky ochrany zdraví zaměstnanců při práci (změny 68/2010, 93/2012, 9/2013) 4
Rovnice tepelné rovnováhy člověka Ochlazování těla
H
vnitřní zdroje tepla
vnější zdroje tepla
TEPELNÉ ZTRÁTY
5
Rovnice tepelné rovnováhy člověka
M W Cres Eres K C R E S produkce = výdej + akumulace
M ….. energetický výdej W ….. mechanická práce Cres … výměna citelného tepla dýcháním Eres … výměna vázaného teplo dýcháním K ….. výměna citelného tepla vedením C ….. výměna citelného tepla prouděním R ….. výměna citelného tepla sáláním E ….. výměna vázaného tepla odpařováním S ….. akumulace tepla v těle
W M
6
Rovnice tepelné rovnováhy člověka
hypotermie
neutrální pásmo mokré pocení
hypertermie
7
8
Metody stanovení energetického výdeje úroveň
metoda
Přesnost
Vyhledávání
Klasifikace dle povolání Klasifikace dle činnosti
Velká chyba
Pozorování
Skupinové odhadní tabulky Tabulky pro specifické činnosti
Vysoké riziko chyby
Analýza
Měření srdeční frekvence
Přesnost ± 10 %
expertíza
Měření spotřeby kyslíku Přímá kalorimetrie
Přesnost ± 5 %
9
Produkce tepla • Bazální metabolismus – teplo je produktem biologických procesů (chemická energie potravy) • Svalový metabolismus – teplo vedlejším produktem fyzické činnosti člověka (účinnost lidské práce je nízká)
Energetický výdej se vyjadřuje jako: • Tepelný výkon průměrného (standardního) člověka (W) • Tepelný výkon na jednotku plochy tělesného povrchu (W/m2) • Tepelný výkon v jednotkách met (1 met odpovídá tepelné produkci sedícího člověka) Hodnoty metabolismu brutto zahrnují i bazální metabolismus.
10
Složky energetického výdeje Bazální metabolismus – muž 44 W/m2 – žena 41 W/m2
Svalový metabolismus • Poloha těla – Vsedě 10 W/m2 – V kleče 20 W/m2 – Ve stoje 25 W/m2 • Druh a rychlost práce – Práce rukou 30 W/m2 – Práce oběma pažemi 85 W/m2 – Práce trupem 190 W/m2
11
Bazální metabolismus podle věku Hodnota bazálního metabolismu ve (W) se snižuje s věkem a je u žen poněkud menší než u mužů. stáří (roků)
produkce tepla q (W.m-2) ženy muži
1
62
62
2
61
61
5
57
58
12
48
49
17
42
48
20
41
45
40
41
42
70
39
37 12
Energetický výdej – klasifikace dle činnosti činnost
metabolismus
Mechanická účinnost
W/m2
met
-
Bazální metabolismus
45
0,8
0
Sezení, odpočívání
58
1
0
Stání, odpočívání
65
1,1
0
Běžná kancelářská práce
75
1,3
0
Lehká práce na strojích
150
2,6
0,1
Těžká manuální práce
250
4,3
0,1
Chůze po rovině 4 km/h
140
2,4
0
Chůze po rovině 6 km/h
200
3,5
0
Chůze se stoupáním 5% (4 km.h-1)
200
3,5
0
Chůze se stoupáním 5% (4 km.h-1)
340
5,7
0,2 13
hodinář
učitel
prodavač
squash
tenis
plavání
stolní tenis
rybaření
nakupování psaní na stroji kreslení
Prof. M. Jokl
vaření
uklízení
Energetický výdej různých činností (W/m2) 600
500
400
300
200
100
0
14
Energetický výdej různých činností (W) Fyzická aktivita
tepelná produkce (W) dle ISO 7243
hluboký spánek (bazální metabolismus)
85
sezení v klidu - duševní práce
90 -95
čtení potichu, v sedě, bez opory
115
sezení s mírnou aktivitou a uvolněné stání
120 - 150
velmi lehká práce (švadleny, čtení nahlas)
120 - 140
lehká práce (práce v laboratoři, učitelé)
140 - 200
180
středně těžká práce (slévači, přednášející)
200 - 260
300
těžká práce (tesaři, nakládači s lopatou)
260 - 320
400
velmi těžká práce (dřevorubci, ruční sekáči)
nad 320
520
horolezci
700 - 1000
krátkodobý max. výkon
1 800
chůze rychlostí 3,5 km.h-1 po rovině
290
chůze rychlostí 3,5 km.h-1 při stoupání 2,5
330 15
2,0 met
1,6 met
6,0 met
7,0 met
1,2 met
3,0 met
1,0 met
0,8 met
0,7 met
Hodnota metabolismu (met) podle činnosti
16
Maximální výkon člověka
Zdravý muž (20 let) může dosáhnout maxima M = 12 met. Se stoupajícím věkem tato hodnota klesá. Ve věku 70 let je maximum M = 7 met. Pro ženy platí hodnoty o zhruba 30 % nižší. M = 12 = 12.58= 686 W/m2 Pro standardní osobu M = 1295 W
17
Energetický výdej pracovního cyklu z více činností
M …. průměrný energetický výdej pracovního cyklu Mi … energetický výdej při i-té činnosti (W/m2) (W/m2) ti ….. doba trvání i-té činnosti (s) T ….. doba trvání pracovního cyklu (s)
1 n M M i ti T n 1 standardní osoba muž: h=1,7 m, m=70 kg, A=1,8 m2, věk 35 let žena: h=1,6 m, m=60 kg, A=1,6 m2, věk 35 let
18
1 Analýza složené pracovní činnosti A/ úroveň vyhledávání Velmi vysoký metabolismus (4) Velmi intenzivní činnost při maximální rychlosti; práce se sekerou, intenzivní kopání; běh, malá chůze rychlými kroky M = 290 W/m2 = 520 W
B/ úroveň pozorování Intenzita práce Obě ruce – těžká zátěž – 95 W/m2 Tělo – střední zátěž – 245 W/m2 Tělesná poloha Stání – 15 W/m2 Celkem 95 + 245 + 15 = 340 W/m2 = 468 W 19
Měření spotřeby kyslíku vdechovaný vzduch: vydechovaný vzduch:
21 % O2, 78 % N2, 0,03 % CO2 16 % O2, 79 % N2, 4 % CO2
KYSLÍK
OXID UHLIČITÝ
spalování živin Svaly mohou pracovat jen krátce bez zásobování kyslíkem (anaerobní práce). Energetický ekvivalent sacharidů EE = 19 kJ/l.O2 20
Srdeční frekvence
HR = HR0 + ∆HRm + ∆HRs + ∆HRt + ∆HRn + ∆HRE HR0 ..… klidová hodnota s.f. při M = 58 W/m2 ∆HRM … zvýšení s.f. způsobené dynamickým svalovým zatížením ∆HRs … zvýšení s.f. způsobené statickou svalovou prací ∆HRt … zvýšení s.f. způsobené tepelnou zátěží ∆HRn … zvýšení s.f. způsobené mentální zátěží ∆HRe … reziduální složka s.f. (např. vlivy dýchání) Odhad M dle srdeční frekvence
M = f(HR)
21
Měření spotřeby kyslíku – parciální metoda
22
Měření spotřeby kyslíku – integrální metoda
23
Měření srdeční frekvence (ČSN EN ISO 8996) 50 kg
60 kg
70 kg
80 kg
90 kg
ŽENY 20 let
2,9.HR‐150
3,4.HR‐181
3,8.HR‐210
4,2.HR‐237
4,5.HR‐263
30 let
2,8.HR‐143
3,3.HR‐173
3,7.HR‐201
4,0.HR‐228
4,4.HR‐254
40 let
2,7.HR‐136
3,1.HR‐165
3,5.HR‐192
3,9.HR‐218
4,3.HR‐244
MUŽI 20 let
3,7.HR‐201
4,2.HR‐238
4,7.HR‐273
5,2.HR‐307
5,6.HR‐339
30 let
3,6.HR‐197
4,1.HR‐233
4,6.HR‐268
5,1.HR‐301
5,5.HR‐333
40 let
3,5.HR‐192
4,0.HR‐228
4,5.HR‐262
5,0.HR‐295
5,4.HR‐326
HR … srdeční frekvence (tep)
24
2 Určení metabolismu na úrovni analýzy A/ odhad Práce s kladivem 4,4 kg – 290 W/m2
B/ analýza Muž 40 let, 120 tepů/min, 70 kg M = 4,5.HR-262 = = 4,5.15-262 = 278 W/m2
25
26
Veličiny určující výdej tepla Vstupní veličiny subjektu • • • • •
A 0,202 m 0, 425 h 0,725
Hmotnost m, výška h → povrch těla ADU (m2) energetický výdej M (W/m2) vnější práce W (W/m2) tepelná izolace oděvu Iclo (m2K/W) odpor oděvu proti odpařování Rt (m2Pa/W)
Vstupní veličiny prostředí • • • •
teplota vzduchu ta (°C) vlhkost vzduchu - parciální tlak vodní páry pa (Pa) teplota stěn (radiační teplota) tr (°C) rychlost proudění vzduchu va (m/s) 27
Veličiny určující výdej tepla • • • • •
střední teplota kůže tsk (°C) relativní rychlost proudění vzduchu var (m/s) součinitel přestupu tepla konvekcí hc (W/m2K) součinitel přestupu tepla sáláním hr (W/m2K) maximální intenzita pocení Emax (W/m2Pa)
28
Sdílení tepla konvekcí
Q . f cl .S t p t a tp .. Povrchová teplota oděvu fcl = 1-1,4 zvětšení povrchu oděvu Volná konvekce při v < 0.15 m/s Nucená konvekce při v > 0,15 m/s
Sdílení tepla pohybem vzduchu
vk 2,44 t nk 11,4v 0, 6
Klidný vzduch
k 5,25W / m 2 K
tk = 35,7 - 0,0275 q 35 - 36 C …… hlava, břicho, prsa, bedra, 30 - 32 C ……. nohy, ruce. 29
Sdílení tepla radiací Tp 4 T 4 r r .S t p t r Qr c.S 100 100 Tu tu 273 4 1 p T14 2 p T24 ..... np Tn42
Poměr sálání i - udává jaká část tepelného toku vysálaného plochou Si dopadá na povrch těla - závisí na vzdálenosti, vzájemné poloze, rozměrech těla i sálající plochy. Standardně pro oděv platí: r = 4,7 W./m2K1, pro tu = 10 - 50 C
c .. Součinitel vzájemného sálání c = 5,3 W/m2K4 S … teplosměnná plocha, pro stojícího člověka S = 0,85.Sk
tr … střední radiační teplota = myšlená
společná teplota stěn a předmětů obklopujících člověka, při které se sáláním sdílí stejné teplo jako ve skutečnosti)
30
Sdílení tepla vedením Přenos tepla přímým kontaktem – dotykem.
31
Sdílení tepla evaporací – odpařováním potu Odpařování potu ochlazuje tělesný povrch v důsledku skupenské změny vody. Odpařením 1 l potu tělo vydá 2,3 MJ energie.
32
Ztráta tělesné hmotnosti (následkem pocení)
∆mg = ∆msw + ∆mres + ∆mo + ∆mwat + ∆msol + ∆mclo ∆m …... ztráta hmotnosti v důsledku: ∆msw … ztráty potu během časového intervalu ∆mres … ztráty vody odpařováním v dýchacím ústrojí ∆mo ….. rozdílu mezi hmotností CO2 a O2 ∆mwat … příjmu a vylučování (moč) vody ∆msol … příjmu (potrava) a vylučování (stolice) pevných látek ∆mclo … změny hmotnosti oblečení v důsledku změn v oblečení a akumulace potu v oděvu
33
3 Příklad: Tepelná bilance sportovce Po návratu z posilovny Vláďa zjistil, že • Vypil 0,8 l vody • Zpocené šaty jsou o 0,3 kg těžší • Sám je o 0,5 kg lehčí • Nebyl na WC Co to znamená? Ztratil 0,8 + 0,3 + 0,5 = 1,6 kg vody. Nějaký pot se z něj odpařil, to se pozná na úbytku tělesné hmotnosti. Kolik energie tím odevzdal? .
1,6.2,2
3,52
Kolik tím spálil tuku? Tuk je výbornou zásobárnou energie, tělo z něj vytěží 33 kJ/gram – dvojnásobek oproti sacharidům a bílkovinám (tažní ptáci, maratónci). .
107 g
Toto množství tuku odpovídá latentnímu/vázanému teplu vody. Vláďa ovšem předal i významné citelné teplo, kterým se tu nezabýváme.
34
Výdej tepla dýcháním Tepelný tok pro ohřev vzduchu Q = 13 W (klid) Vzduch se ohřívá na 35 C a zvlhčuje na 95 %. Plíce zdravého člověka mají teplosměnnou plochu cca 100 m2 a jsou velmi dokonalým výměníkem tepla a hmoty. standardní člověk povrch těla objem těla puls frekvence dýchání průtok vzduchu plícemi (při tělesné činnosti až střední teplota kůže produkce CO2 (v klidu)
1,9 m2 75 l 75.min-1 16.min-1 0,5 m3.h-1 9 m3.h-1) 32 C 10 - 20 l.h-1
35
Výdej tepla odpařováním z povrchu kůže
Emax
psk pd Rt
Rt Rclo Ra
E w.Emax m 2 .kPa Rt W Emax
maximální intenzita pocení
psk
parciální tlak vodní páry na kůži
Pd
parciální tlak vodní páry okolního vzduchu
Rt
odpor oděvu a povrchové vrstvy proti odpařování
w
navlhčenost kůže 36
DÁMY
PÁNI
Tepelná izolace oděvu (clo)
37
Tepelná izolace oděvu (clo) Muži
Spodní prádlo
Košile
Oblečení
clo
tílko
0,06
tričko
Ženy
Oblečení
clo
Podprsenka kalhotky
0,05
krátké kombiné
0,13
slipy
0,09 Spodní 0,05 prádlo
dlouhé kombiné
0,19
nátělník dl. rukáv
0,35
nátělník dl. rukáv
0,35
dlouhé spodky
0,35
dlouhé spodky
0,35
slabá kr. rukáv
0,14
slabá
0,20
slabá dl. rukáv
0,22
silná
0,29
silná kr. rukáv
0,25
slabé
0,22
silná dl. rukáv
0,29
silné
0,70
Halenky Šaty
+ 5 % pro kravatu nebo rolák ….
38
Vlastnosti oděvu Počet vrstev
Druh a skladba oděvu
Tepelný (clo)
odpor Zvětšení povrchu člověka fcl
0
bez oděvu
0
1
1
plavky
0,01
1
1
krátké kalhoty
0,1
1
1
velmi lehký
0,3 ‐ 0,4
1,05
1
lehký letní
0,5
1,1
2
lehký pánský letní
0,8
1,1
3
společenský
1,0
1,15
4
zimní oblek
1,5
1,2
6
zimní pracovní těžší
2,2
1,35
6
polární oděv
3‐4
1,4
Tepelný odpor jednotlivých kusů se sčítá. Množství oděvu zvětšuje teplosměnnou plochu. 39
Prostup tepla oděvem Výdej tepla dýcháním činí cca 25 % z Qm
0,75.Qm Qk QS S t k tod
25 % dýchání 75 % sálání a konvekce 0 % vedení
k t od t a s t od t u q k q S t od
qk qS tk
Výdej tepla konvekcí
37
40
Tepelná rovnováha
VÝROBA TEPLA ROZDÍL = AKUMULACE
VÝDEJ TEPLA
TEPELNÁ ROVNOVÁHA
41
Tepelná rovnováha a tepelná pohoda Tepelná rovnováha (neutralita) nemusí nutně znamenat tepelnou pohodu (může jí být dosaženo např. v nepříjemně těžkém oděvu), ale tepelná pohoda je podmíněna tepelnou rovnováhou. Oblast tepelné pohody je totiž jen částí rozsahu tepelné neutrality.
42
4 Příklad: Mlsáním ke štíhlé linii Mlsná Kačenka večer u televize snědla 100 g čokolády. Následně se rozhodla, že situaci zachrání během. Zjistila, že při běhu rychlostí 5 km/h tělo produkuje výkon 200 W/m2. Jak daleko musí doběhnout? 0,202. .
→
,
,
0,202. 65 , . . ,
,
6288
. 1,7
,
1,75
1 45
Rychlostí 5 km uběhne za vypočtenou dobu 5 + 3,7 = 8,7 km. Otázka je, zda doběhne …
43
44
Přizpůsobivost prostředí stavbou těla gigantotermie = mechanismus udržování přibližně stejné tělesné teplotě díky ohromnému objemu těla v poměru k jeho povrchu – v noci teplo nastřádané za den se nestihne vydat do okolí a ve dne trvá naopak dlouho, než dojde k potenciálnímu přehřívání.
Bergmannovo pravidlo: chladnější oblasti: větší objem a hmotnost x teplejší oblasti Allenovo pravidlo: chladnější oblasti: kratší tělní výběžky x teplejší oblasti 45
Výdej tepla pro zachování tepelné rovnováhy
rozvod tepla v těle prouděním teplonosná látka …
46
Termoregulační mechanismy V teplém prostředí: 1. Vazodilatace – rozšíření podkožních cév → zvýšení prokrvení pokožky → zvýšení povrchové teploty 2. Aktivace potních žláz – odpařování potu, krátkodobě až 4 l/h, dlouhodobě 1 l/h – 2,4 MJ tepla. 3. Hypertermie – přehřívání organismu (slabost, bolest hlavy, zrychlený dech) V chladném prostředí: 1. Vazokonstrikce – snížení prokrvení pokožky → snížení povrchové teploty, postavení chloupků na kůži → ochrana mezní vrstvy 2. Termogeneze – svalový třes, až 10-ti násobné zvýšení tepelné produkce. Vnitřní teplota zůstává cca 37°C, periferie mohou být chladnější jak 20°C 3. Hypotermie – podchlazení těla (vzestup krevního tlaku a srdeční frekvence)
47
Prokrvení tkání v chladném a horkém prostředí 14
kůže jádro svaly vnitřní orgány
blood flow (L/min)
12 10 8 6 4 2 0 cool
hot 48
Teplota uvnitř lidského těla je okolo 37 °C, zatímco teplota kůže se může pohybovat v rozmezí 31 až 34 °C
teplém
chladném
Teplota kůže v prostředí
49
Měření teploty kůže v referenčních bodech
50
Rozložení povrchové teploty
Teplota okolí 8°C 51
Rozložení povrchové teploty
Teplota okolí 4°C
52
Rozložení povrchové teploty
Teplota okolí 4°C
53
Teplota kůže při fyzické zátěži
21:27
21:42
21:57
22:12
54
55
Hodnocení tepelného stavu/zátěže organismu Hodnocení tepelné zátěže podle fyziologických měření (odpověď organismu na pobyt v teplém nebo chladném prostředí)
Teplota tělesného jádra (jícen, konečník, zažívací trakt, ústa, bubínek, zevní zvukovod) Teplota kůže (průměrná z celého tělesného povrchu) Srdeční frekvence Ztráta tělesné hmotnosti (následkem pocení)
56
Mezní hodnoty fyzilogických měření Gradient teploty ∆t = max. 1K/hodina Max. teplota tělesného jádra tj = 36 – 39 °C Teplota kůže na čele tsk = 17 – 45 °C Tepelná srdeční reaktivita ∆HRt = max. 33 /min.K (zvýšení teploty o jádra o 1°C → nárůst 33 tepů/min.)
Na pracovišti ∆HRt = 185 – 0,65.věk Ztráta tělesné hmotnosti ∆m = 800 až 1300 g/h (standardní osoba)
57
58
Reakce lidského těla na prostředí produkce = výdej + akumulace
Tepelná bilance člověka
hypotermie produkce < výdej S<0
neutrální pásmo produkce = výdej S=0 w < 30 %
mokré pocení produkce = výdej S=0 w > 30 %
hypertermie produkce > výdej S>0
w … vlhkost kůže (%) je definovaná jako odpovídající podíl povrchu kůže, který lze pokládat za úplně mokrý. Za optimálních podmínek vodní páru pohltí okolní vzduch a pokožka zůstává suchá.
59
Tepelná bilance v horkém prostředí tepelná rovnováha při suchém pocení Pro zachování tepelné pohody udává Fanger vztah pro maximální tepelný tok odpařováním potu: tepelná rovnováha při mokrém pocení když: • E << Emax → S = 0 • E < Emax → S = 0 • E > Emax → S = (Emax - E)
SWmax
g 2,6. ADu M 32 h
SWmax
W ADu M 32 2 m
mokré pocení nestačí k odvodu tepla do okolí → akumulace tepla v těle Časově omezený pobyt v prostředí. 60
Tepelná bilance v horkém prostředí Výpočet předpovídané tepelné zátěže dle ČSN EN 7993
E M W Cres Eres K C R E max
p sk" p a RT
w 100
E Emax
Emax … maximální intenzita pocení (W/m2) p“sk … tlak nasycené vodní páry při teplotě kůže (kPa) pa … tlak vodní páry v okolním prostředí (kPa) Rt … celkový odpor oděvu proti odpařování (m2kPa/W) w … vlhkost kůže při 35°C SW … tepelný tok odpařováním potu (W/m2) 61
Tepelná bilance v horkém prostředí Výpočet požadované intenzity pocení ČSN EN 7993 Aktuální stav vlhkosti kůže při různých hodnotách w:
w = 20-30% elektrický odpor kůže na čele, dlaních a trupu prudce klesá, kůže (s výjimkou podpaždí) však zůstává na pohmat prakticky suchá, v klidu začíná být pociťován diskomfort
w = 30-40% hmatné, ale sotva viditelné ovlhčení čela, dlaní, břicha a beder. Oděv zůstává prakticky suchý, při fyzické aktivitě začíná být pociťován diskomfort
w = 50-70% silné, ale sotva viditelné ovlhčení čela, dlaní, břicha a beder, mírné ovlhčení tváří, zad a prsou, event. horních končetin. Oděv zvlhčen hlavně v pase. Při tělesném klidu značný diskomfort
w 70% silné ovlhčení téměř celého těla, stoupající provlhčení oděvu. Při fyzické práci značný diskomfort, začíná odkapávání potu 62
Tepelná bilance v horkém prostředí Výpočet požadované intenzity pocení ČSN EN 7993
E < Emax → s = 0 Maximální vlhkost kůže pro neklimatizovanou osobu je stanovena dle ČSN EN 12 515 na 85%, pro aklimatizovanou 100%. Tím je dána maximální intenzita pocení pro neklimatizované osoby 100 – 150 W/m2, pro aklimatizované 200 – 300 W/m2, což odpovídá ztrátě potu standardní osoby 260 – 390 g/h pro osoby neklimatizované, 520 – 780 g/h pro osoby aklimatizované.
E > Emax → s = (Emax - E) Krátkodobě únosná tepelná zátěž je kritérium pro stav organismu již za hranicí tepelné rovnováhy, kdy dochází k akumulaci tepla v těle, které nesmi pro aklimatizované i neaklimatizované osoby překročit 180 kJ/m2 (50 Wh/m2). Této hodnotě odpovídá vzestup teploty tělesného jádra o 0,8 K, vzestup teploty kůže o 3,5 K a vzestup srdeční frekvence na max. 150 /min. 63
Tepelná bilance v horkém prostředí NV 361/2007 Sb., kterým se stanoví podmínky ochrany zdraví zaměstnanců při práci Třída práce
M (W.m-2)
Ztráta tekutin kg/směna
Operativní teplota to(°C) Výsledná teplota kulovéhoteploměru tg (°C) to, tg min
to, tg max
méně jak 80
0,9
20
28
IIa
81 až 105
1,0
18
27
IIb
106 až 130
1,4
14
26
IIIa
131 až 160
2,2
IIIb
161 až 200
2,6
Iva
201 až 250
3
IVb
250 až 300
3
V
více jak 301
3
10
26
Rychlost proudění vzduchu (m/s)
Relativní vlhkost (%)
0,1 až 0,2
0,2 až 0,3
30 až 70
64
5 Příklad: Tepelná bilance pracovníka ta = 20 °C pa = 2 kPa tr = 30 °C va = 0,3 m/s
PROSTŘEDÍ OSOBA
M = 130 W/m2 I = 0,08 m2.K/W fcl = 1,1 Rt = 20 m2.Pa/W
M Cres Eres K C R E S Tepelný tok prouděním při dýchání
Cres 0,00152M (28,56 0,885t a 641.10 6 pd ) 9W / m 2 Tepelný tok odpařováním při dýchání
Eres 0,00127 M (59,34 0,535t a 0,01163 pd ) 8W / m 2 65
Příklad: Tepelná bilance pracovníka
M Cres Eres K C R E S Tepelný tok citelného tepla prouděním a sáláním (K = 0)
C R f cl c tcl t a r tcl t r
ta
tcl
t sk
t sk tcl C R I cl
tj
t sk 12,17 0,02t a 0,044t r 0,253va 194.10 6 pd 0,005346M 0,5127t re
66
Příklad: Tepelná bilance pracovníka
M Cres Eres K C R E S Součinitel přestupu tepla konvekcí (odhad tsk = 34 °C)
2,3t sk t a 0, 25 4,5 2 c max 3,5 5,2v max 5 , 1 5 , 1 W / m K 8,7v 0,6 4,2 Součinitel přestupu tepla sáláním
Ar Tcl4 Tr4 r 5,67.10 . 4,4W / m 2 K ADu tcl t r 6
67
Příklad: Tepelná bilance pracovníka
M Cres Eres K C R E S Požadovaná intenzita pocení
psk pd 99W / m 2 Rt
Ereq M Cres Eres (C R)
Emax
130 (9 8) 51 62W / m 2
w 63% S 0
34
37
E 48%
RES 13%
29 20
C+R 39%
68
Poznej sebe sama, a poznáš universum a bohy.
69
