72
czesnej higienie noszą nazwę komfortu pracy. Przy innych znowu wa
runkach -normalnie samopoczucie zostaje ¡naruszone, wydajność pracy spa
da i odczuwa się tzw. dyskomfort.
W bilansie cieplnym ciała ludzkiego jedno z najważniejszych zadań przypada odprowadzaniu ciepła przez promieniowanie. Odprowadzanie to jest m ożliwe pod warunkiem, że powierzchnia ciała ma temperaturę wyższą od temperatury otaczających przedmiotów. W obecności przed
miotów, których temperatura znacznie przewyższa temperaturę ciała, człowiek nie tylko nie traci swego ciepła przez promieniowanie, lecz przeciwnie otrzymuje dodatkową jego ilość.
W oddziałach martenowskich ilość promieniującego ciepła wynosi 0,5 do 10,0 cal/m in/cm 2 powierzchni ciała. Człowiek z trudem znosi w upalne dni ciepło promieni słonecznych, gdy dochodzi ono do 1,0 -f- 1,5 cal/min/cm2. Długotrwałe promieniowanie człowiek może znosić w gra
nicach 0,4 do 0,8 cal/min/cm2; promieniowanie powyżej) 5 cal/m in/cm 2 człowiek znosi nie dłużej jak 2 do 5 sek.
Dla warunków, gdy temperatura otaczających przedmiotów jest mniej więcej taka sama jak i temperatura powietrza, Moskiewski Instytut Ochrony Pracy określił następujące wartości temperatury t, wilgotności (p i prędkości powietrza v dla korzystnego poczucia człowieka:
Praca lekka Praca ciężka
. X V t 9 V
¿c % , m/sek °C % - > m/sek
18 40 4- 50 0 13 -f- 14 40 -f- 50 0
20 40 -f- 50 0,17 -f- 0,25 18 -r- 19 40 50 0,58 0,87
22 40 -í* 50 0,33 -f- 0,50 20 40 -f- 50 1,00 -f- 1,17
24 40 -f- 50 0,84 - f - 1,0 22 40 -f- 50 1,17 1,33
26 80 1,33 -i- 1,5 24 40 — 50 1,33 -4- 1,50
28 40 -ż- 50 1,7 24 -r- 25 80 85 1,50 -f- 1,92
28 70 1,75 26 40 -i- 50 2,00 -i- 2,16
30 -T- 32 40 50 > 2 ,0 26 80 2,00 -T- 2,50
28 40 -f- 50 2,17 -rt- 2,34
W większości kap&lń, a zwłaszcza5 W kopalniach głębokich i gorących, warunki pracy znacznie odbiegają Od tych najkorzystniejszych,, toteż za
chodzi potrzeba! kondycjónowania powietrza. Kondycjonowanie polega na termicznej1 regulacji powietrza (ochładzaniu lub ogrzewaniu), jego oczy
szczaniu ze szkodliwego pyłu, osuszaniu lub nawilgacaniu. Czasami po
wietrze ozonuje się; nie wykluczona jest również odoracja powietrza (np. nadanie mu zapachu lasu szpilkowego).
W 1946 r. ogłoszono w USA patent, polegający na dodawaniu helu do wchodzącego powietrza. Gaz ten jest nieszkodliwy dla organizmu ludzkiego, dodatek zaś jego czyni podobno powietrze kopalniane wyczu
walnie chłodniejszym.
8.1. Katatermometr
Do pomiarów intensywności (natężenia) chłodzenia ciała, wywołanej wspólnym działaniem temperatury, wilgotności i prędkości powietrza, służy katatermometr wynaleziony przez higienistę angielskiego L Hilla w 1920 roku.
73
£
Katatermometr (rys. 36) jest termometrem alkoholowym, na którym oznaczono kreskami temperatury 35 °C i 38 C. Katatermometr ogrzewa się nad lampą, parą wodną, lub lepiej w termosie (temperatura w ody 50 do 70 °C); alkohol przechodzi częściowo do górnego rozszerzenia. Gdy to górne rozszerzenie zostanie wypełnione alkoholem d o V3 jego objętości, zawiesza się katatermometr w badanym miejscu i obserwuje się jego ochładzanie, mierząc czas spadania słupa alkoholu między podziałkami 38 °C i 35 °C. Średnia więc temperatura katatermometr u w granicach obserwacji wynosi 36,5 °C, co odpowiada normalnej tem
peraturze ciała ludzkiego, W ten sposób naśladuje kata
termometr do pewnego stopnia ciało ludzkie.
Im dłuższy jest czas chłodzenia T sek, tzn. im wolniej spada słup alkoholu między 38 °C i 35 °C, tym mniejsze jest chłodzenie w danych warunkach i odwrotnie. A więc natężenie chłodzenia K jest odwrotnie proporcjonalne do czasu T
Wielkość chłodzącego działania atmosfery, czyli natę
żenie chłodzenia K, wyraża stratę kataciepła z 1 cm2 po
padku bańkę katatermometru otacza się mokrym muśli
nem (po w yjęciu z termosu nadmiar w ody wyciska się palcami). Katastopnie suche K wyrażają odprowadzenie ciepła przez promieniowanie i konwekcję; katastopnie wilgotne K ' — przez promieniowanie, konwekcję i paro
wanie. Różnica K ' — K wyraża stratę ciepła przez samo tylko parowanie.
W celu oznaczenia warunków pracy stosuje się zwykle katatermometr wilgotny. Pomiar powtarza się 2 do 3 razy z rzędu (Hill zaleca 5 razy) i przyjmuje ¿>ię średnią arytmetyczną.
Podczas pomiaru katatenmometrem należy:
1. nie zostawiać katatermometru w gorącej wodzie bez obserwacji, gdyż pęknie po wypełnieniu alkoholem górnego zbiornika; prze
strzegać, alby temperatura w ody w termosie była niższa od tem
peratury wrzenia alkoholu (80 °C);
2. przestrzegać, aby katatermometr był trzymany w wodzie pionowo w celu równomiernego ogrzania szkła, katatermometr na początku pomiaru nieco ogrzać, w yjąć z wody, nieco ostudzić, a następnie doprowadzić nagrzewanie do końca;
pamiętać, że pierwszy odczyt jest zwykle najmniej dokładny; za
wieszać katatermometr możliwie z dala od obserwatora, gdyż przyrząd jest nadzwyczaj czuły na wszelkie zmiany temperatury.
3.
Na podstawie wielu pomiarów katatermometrem ustalono normy kom
Przy większej ilości katastopni odczuwa człowiek zimno, przy mniej
szej ciepło lub gorąco, co pociąga za sobą spadek wydajności pracy (tablica 15 i 16).
T a b l i c a 15 Wydajność ładowaczy w południowo-afrykańskich
kopalniach złota
Katastopnie suche K . . . 6 4 2 1
Katastopnie wilgotne K ' 16 11,2 6,4 4
W ydajność, ® /o... 100 80 60 50
Warunki pracy w kopalniach niemieckich (F. Jansen) Katastopnie
Zależność natężenia chłodzenia od prędkości i temperatury powietrza podają następujące wzory em piryczne:
dla u < 1 K = ~ = (0,2 + 0,4 • j/u ) • (36,5 - t) (29 a)
v > 1 K — = (0,13 + 0,47 • ]/v) • (36,5 - t) (29 ¡b)
v < 1 K' = = (0,35 - f 0,85 • ]/v) • (36,6 - t') (30 a)
75
Weiss [v = Bradtke
gdzie K — K' — F — T — v -—
t — t' —
Prędkość powietrza, m/sek
t ) > l K ' = Y = (0,1 + 1,1 • yV ) • (36,5 - i')
0,16 -i- 9,1) K = — = (0,14 + 0,49 • ] / » ) * (36>5 “ *)
K = — = (0,10 + 0,403 • |/^).(36,5—t)1’
T
katastopnie suche,- m cal cm2 • sek
ni cal katastopnie wilgotne,
stała katatermometru,
cm2 • sek m cal cm2 • sek czas chłodzenia z 38 °C do 35 °C, sek, prędkość powietrza m/sek,
temperatura na termometrze suchym, temperatura na termometrze wilgotnym.
(30 b)
(31)
(32)
Rys. 37. Zależność katastopni wilgotnych od prędkości powietrza i temperatury na termometrze wilgotnym
Zależność katastopni wilgotnych od prędkości powietrza i temperatury^
na termometrze wilgotnym przedstawiono wykreślnie na rys. 37. Przepisy górnicze nie przewidują dotychczas jakichkolwiek norm cieplnych wa
runków pracy, które byłyby oparte na jednoczesnym współdziałaniu tych
trzech zasadniczych czynników, jakimi są temperatura, prędkość i wil
gotność 'powietrza.
Obowiązujące u nas przepisy uwzględniają tylko temperaturę po
wietrza, a mianowicie wymagają, ażeby temperatura w miejscach pracy mierzona termometrem wilgotnym nie przekraczała +(25 °C luib + 2 8 °C na termometrze suchym. Zatrudnienie ludzi w temperaturze powyżej 25 °C, mierzonej termometrem wilgotnym, dopuszczalne jest tylko w w y
Niezależnie od podanych górnych igranie temperatury zaleca się rów
nocześnie utrzymywać w wyrobiskach odpowiednią prędkość powietrza, według podanej tabelki:
Katatermometr tylko do pewnego stopnia naśladuje ciało ludzkie.
W rzeczywistości ciało ludzkie nie oziębia się z taką samą prędkością jak katatermometr, który jest bardziej czuły na ruch powietrza, mniej nato
miast na wilgotność powietrza). Jeżeli idzie o ciało ludzkie, to duży w pływ na odprowadzanie ciepła wywiera między innymi odzież i jej rodzaj. Poza tym ciało ludzkie wykazuje w dużym stopniu zdolność dostosowywania się do warunków.
W celu bardziej dokładnego określania cieplnych warunków pracy wprowadzono w USA pojęcie tzw. temperatury efektyw nej. Jest to liczba podporządkowana takiej kombinacji temperatury, wilgotności i prędkości powietrza, w jakiej samopoczucie wykonującego pracę oraz reakcje fizjo
logiczne, jak np. podniesienie temperatury ciała i przyspieszenie tętna są takie saime jak w powietrzu nieruchomym o wilgotności względnej równej 100 /o oraz temperaturze równej temperaturze efektyw nej.
Na podstawie tysięcy doświadczeń i pomiarów sporządzono w sposób empiryczny nomogram (rys. 38), za pomocą którego na podstawie tempe
ratury na termometrach suchym i wilgotnym oraz prędkości powietrza można określić temperaturę efektywną. Opierając się na tym wykresie oraz na przytoczonych wyżej danych Moskiewskiego Instytutu Ochrony Pracy, przyjąć można, że najkorzystniejsza temperatura efektywna w y
77
nosi dla pracy lekkiej 15 do 17 °C (do 20 °C), dla pracy zaś ciężkiej jest 0 3 ° C niższa.
Wykres rys. 39 przedstawiai zależność między temperaturą efektywną a katastopniami wilgotnymi. Jak z wykresu tego widać, nie ma jakiejś określonej zależności między tymi dwiema wielkościami; jednej i tej samej temperaturze efektywnej odpowiada szeroki zakres katastopni 1 odwrotnie. Tak np. 20 katastopniom odpowiadają temperatury efektyw
ne od 8 do 30 °C (częściej' od 10 do 20 °C).
f t'