Hodnocení spolehlivosti lidského činitele v závislosti na vlivu tepelné pohody

Transkript

1 Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava 17. listopadu 15, Ostrava - Poruba Fakulta bezpečnostního inženýrství Laboratoř výzkumu a managementu rizik Hodnocení spolehlivosti lidského činitele v závislosti na vlivu tepelné pohody Disertační práce pro získání akademického titulu doktor, ve zkratce Ph.D. Autor: Školitel: Studijní program: Studijní obor: Ing. Šárka Bernatíková Ing. Miloš Paleček, CSc. Požární ochrana a průmyslová bezpečnost Požární ochrana a bezpečnost Ostrava, 1. února 2011

2 Šárka Bernatíková, VŠB Technická univerzita Ostrava,

3 ABSTRAKT Bernatíková Š. Hodnocení spolehlivosti lidského činitele v závislosti na vlivu tepelné pohody. Disertační práce. Ostrava: VŠB TUO, s. Subjektivní pocit tepelné pohody vymezují mikroklimatické podmínky, které působí na člověka v pracovním prostředí, a pracovní prostředí patří mezi základní činitele ovlivňující úroveň bezpečnosti a hygieny práce. Cílem práce bylo zjistit odezvu vybraných fyziologických ukazatelů a subjektivní hodnocení pokusných osob v prostředí s nerovnoměrnou radiačně - konvekční zátěží při práci s nízkým energetickým výdejem a ovlivnění pracovního výkonu těchto osob. 24 žen ve věku 20 až 23 let bylo exponováno po dobu 1 hodiny při práci na počítači, kde byl sledován jejich pracovní výkon při počítačových hrách, nerovnoměrné radiačně - konvekční zátěži v klimatické komoře. Každá pokusná osoba absolvovala 24 pokusů. Měření byla rozdělena podle výsledné teploty kulového teploměru t g do 3 etap. Rozdíl mezi radiační teplotou od vertikální sálavé plochy a teplotou kulového teploměru Δ (t ra t g ) se pohyboval v jednotlivých pokusech v rozsahu -9 až +34 C. Rychlost proudění vzduchu byla ve všech etapách v blízkosti hodnoty 0,25 m s -1, relativní vlhkost vzduchu se pohybovala ve fyziologickém rozpětí mezi 30 až 70 %. Tepelný odpor oděvu byl volen tak, aby tepelné podmínky v jednotlivých etapách odpovídaly optimálním tepelně - vlhkostním podmínkám pro daný energetický výdej. Mikroklimatické podmínky, srdeční frekvence a kožní teplota byly kontinuálně registrovány a zaznamenávány do počítače. Tepelné pocity pokusných osob byly vyjádřeny v sedmibodové stupnici v rozsahu -3 až +3 od optima. Pro statistické hodnocení byla použita korelační a regresní analýza. Nebyly zjištěny signifikantní rozdíly v hodnotách změny srdeční frekvence ani v hodnotách změny teploty tělesného jádra, což odpovídá tomu, že se mikroklimatické podmínky pohybovaly v pásmu optimálních hodnot v závislosti na tepelném odporu oděvu a energetickém výdeji. Průměrná teplota kůže se pohybovala ve fyziologickém rozmezí 31 až 34 C. Subjektivní pocity byly hodnoceny v širokém rozmezí hodnotící škály, při t g = 19 C bylo prostředí vnímáno jako mírně chladné až chladné, v případech, kdy 3

4 t g = 25 C bylo prostředí vnímáno jako mírně teplé až teplé. Bylo zjištěno, že celkově byly pokusné osoby nejvíce spokojeny s podmínkami volenými v rámci třetí etapy, kdy byla teplota kulového teploměru nejvyšší t g = 25 C. Při hodnocení pracovního výkonu se nepodařilo zcela vyloučit vliv opakování, výsledky musely být přepočítány pomocí nalezené rovnice regrese. Korigované hodnoty byly testovány analýzou rozptylu, a výsledky nepotvrdily vliv nerovnoměrné radiačně - konvekční zátěže v rozsahu navozených mikroklimatických podmínek na mentální výkon pokusných osob a to ani v jednotlivých podmínkách v rámci etapy ani mezi etapami. Klíčová slova: nerovnoměrná tepelná zátěž; spolehlivost lidského činitele; klimatická komora; fyziologické parametry; subjektivní hodnocení 4

5 ABSTRACT The subjective feeling of thermal comfort is determined by microclimate conditions that influence a human in a work environment, and the work environment belongs to the basic factors influencing the level of occupational safety and hygiene. The aim of the thesis was the determination of a response of selected physiological factors, the subjective assessment of subjects in an environment with a non-uniform radiant-convective load at low energy expenditure work, and the determination of an influence on the work performance of these persons. For 1 hour, 24 women at the age of 20 to 23 were exposed to a non-uniform radiantconvective load in a climate chamber at computer work; their work performance was observed in the course of playing computer games. Each subject underwent 24 experiments. Measurements were divided according to the final temperature of spherical thermometer t g into 3 stages. A difference between the radiant temperature due to wall radiation and the temperature of spherical thermometer Δ (t ra t g ) moved in individual experiments in the range from -9 to +34 C. In all the stages, the air flow velocity approximates the value of 0.25 m s -1, the relative air humidity moved in the physiological range from 30 to 70 %. The thermal resistance of clothing was chosen so that thermal conditions in individual stages might correspond to the optimal thermal and humidity conditions for the given energy expenditure. Microclimate conditions, heart rate and skin temperature were continuously recorded by a PC. Thermal feelings of subjects were expressed in a seven-point scale ranging between -3 and +3; the centre being the optimum. For statistical assessment, the correlation and regression analyses were used. Any significant differences in values of neither change in heart rate, nor change in body core temperature were found. This corresponds to the fact that the microclimate conditions moved in the range of optimal temperatures depending upon the thermal resistance of clothing and upon the energy expenditure. The average temperature of skin moved in the physiological range from 31 to 34 C. Subjective feelings were evaluated in a broad range of the evaluation scale; at t g = 19 C the environment was perceived as moderately cool to cool, in the cases when t g = 25 C, the environment was perceived as 5

6 moderately warm to warm. It was found that on the whole, the subjects were satisfied most with conditions chosen in the framework of the third stage, when the temperature of spherical thermometer was the highest, t g = 25 C. In the course of assessment of work performance, the elimination of influence of repetition failed, the results had to be recalculated by means of the determined regression equation. The corrected values were tested by means of dispersion analysis, and results did not confirmed any influence of non-uniform radiant-convective load in the framework of created microclimate conditions on the mental performance of subjects either in individual conditions in the framework of a stage or between the individual stages. Key Words: non-uniform radiant-convective load; human reliability; climatic chamber; physiological parameters; subjective assessment 6

7 Prohlašuji, že jsem celou disertační práci vypracovala samostatně s použitím literatury uvedené v soupisu bibliografických citací a v souladu se Studijním řádem. V souladu s 47b zákona 111/1998 Sb. v platném znění souhlasím se zveřejněním celé disertační práce prostřednictvím informačního systému VŠB TU Ostrava umožňujícího dálkový přístup. Jsem seznámena s tím, že na mou disertační práci se vztahuje zákon 121/2000 Sb., o právu autorském, o právech souvisejících s právem autorským a o změně některých zákonů (autorský zákon) v platném znění, zejména 60 školní dílo. Beru na vědomí, že VŠB TU Ostrava nezasahuje do mých autorských práv užitím mé disertační práce pro vnitřní potřebu VŠB TU Ostrava ( 35 odst. (3) zákona 121/2000 Sb. v platném znění). Užiji-li disertační práci nebo poskytnu-li licenci k jejímu využití, jsem si vědoma povinnosti informovat o této skutečnosti VŠB TU Ostrava; v tomto případě má VŠB TU Ostrava právo požadovat ode mne úhradu nákladů, které vynaložila na vytvoření díla, až do jejich skutečné výše ( 60 odst. (3) zákona 121/2000 Sb. v platném znění). V Ostravě Ing. Šárka Bernatíková 7

8 PŘEDMLUVA (MOTIVACE) Motivací pro sepsání této práce bylo uspokojení základního motivu a to uspokojení sociální (kulturní) potřeby vzdělání. Důvodem pro řešení problematiky vlivu kombinovaných fyzikálních faktorů pracovního prostředí na člověka bylo naplnění jednoho z cílů Výzkumného záměru Výzkumného ústavu bezpečnosti práce Praha s názvem BOZP zdroj zvyšování kvality života, práce a podnikatelské kultury. Řešení výzkumného záměru bylo zaměřeno na 3 klíčové tematické oblasti, z nichž jedna byla vymezena pracovním systémem a zahrnuje úlohu člověka v pracovním systému, vliv technických komponentů, technologií, pracovního prostředí a pracovních podmínek. Zde probíhala úzká spolupráce autorky s VÚBP Praha a tato práce je jedním z mnoha výstupů řešeného projektu. Poděkování Děkuji všem lidem, kteří se jakýmkoli způsobem podíleli na realizaci této práce. Zdroje finanční podpory: Projekt Pracovní pohoda a spolehlivost člověka v pracovním systému řešeného v rámci výzkumného záměru VÚBP, v.v.i. č. MPS : BOZP zdroj zvyšování kvality života, práce a podnikatelské kultury ; Doktorský projekt GAČR 105/03/H099 Komplexní výzkum a management technologických a přírodních rizik ; Projekt IGS č. 023/2101/BI : Vliv sálavého tepla na spolehlivý výkon člověka ve vybraných ochranných oděvech ; Projekt IGS č. 023/2101/BI : Vliv tepla na lidský organismus a jeho výkon ; Projekt IGS č 023/2101/BI : Reakce organismu na nerovnoměrnou radiačně-konvekční zátěž. 8

9 OBSAH ABSTRAKT... 3 ABSTRACT... 5 PŘEDMLUVA (MOTIVACE)... 8 OBSAH... 9 SEZNAM OBRÁZKŮ SEZNAM TABULEK SEZNAM GRAFŮ SEZNAM SYMBOLŮ, ZKRATEK A ZNAČEK ÚVOD DO PROBLEMATIKY Současný stav problematiky CÍLE, HYPOTÉZY METODIKA PRÁCE Teorie tepelné pohody Výměna tepla radiací Výměna tepla konvekcí Výměna tepla kondukcí Ztráta tepla evaporací Ztráta tepla dýcháním Termoregulace Faktory ovlivňující tepelnou pohodu Přehled právních předpisů a technických norem v oblasti tepelného prostředí NV 361/2007 Sb., kterým se stanoví podmínky ochrany zdraví při práci

10 3.3.2 ČSN EN ISO 7730 Ergonomie tepelného prostředí Analytické stanovení a interpretace tepelného komfortu pomocí výpočtu ukazatelů PMV a PPD a kritéria místního tepelného komfortu ČSN EN ISO 9886 Ergonomie Hodnocení tepelné zátěže podle fyziologických měření ČSN EN ISO 7726 Ergonomie tepelného prostředí Přístroje pro měření fyzikálních veličin Technika měření v klimatické komoře Experimentální podmínky Časový harmonogram vyšetřování Pokusné osoby Oděv pokusných osob Pracovní zátěž Metody vyšetřování pokusných osob Sledované fyziologické parametry Dotazníky subjektivního hodnocení Psychologické úlohy Fyzikální ukazatelé prostředí sledované v průběhu prováděného šetření VÝSLEDKY DISERTAČNÍ PRÁCE S UVEDENÍM NOVÝCH POZNATKŮ A JEJICH ANALÝZY Shrnutí pokusů v klimatické komoře Základní somatometrické vyšetření Fyzikální veličiny charakterizující prostředí Vyhodnocení fyziologických parametrů Teplota tělesného jádra Teplota kůže Ztráta vody potem a dýcháním

11 4.4.4 Srdeční frekvence Dotazník subjektivních pocitů Psychologické úlohy výsledky Hra ŠIPKY Hra HAD DISKUSE ZÁVĚR CONCLUSION POUŽITÁ LITERATURA A JINÉ PRAMENY PŘÍLOHA A: VZOR INFORMOVANÉHO SOUHLASU PŘÍLOHA B: ODĚV POKUSNÝCH OSOB PŘÍLOHA C: VZORY DOTAZNÍKŮ SUBJEKTIVNÍCH POCITŮ PŘÍLOHA D: PRŮBĚH TEPLOTY KŮŽE BĚHEM JEDNOTLIVÝCH SEZENÍ V KLIMATICKÉ KOMOŘE PŘÍLOHA E: VÝSLEDKY HER ŠIPKY A HAD SEZNAM VLASTNÍCH PRACÍ AUTORA

12 Seznam obrázků Obrázek č. 1: Mechanismy výdeje tepla * Obrázek č. 2: Výdej (ztráty) tepla (bez oděvu, v klidu) při různých teplotách prostředí * Obrázek č. 3: Schéma klimatické komory Obrázek č. 4: Pohled do klimatické komory Obrázek č. 5: Měření orální teploty a teploty ušního bubínku Obrázek č. 6: Měřící body pro stanovení průměrné kožní teploty * Obrázek č. 7: Rozmístění přístrojů v klimatické komoře Obrázek č. 8: Časový průběh úloh při experimentálním sezení Obrázek č. 9: Rozmístění teplotních čidel na čelní straně pokusné osoby Obrázek č. 10: Rozmístění teplotních čidel na zadní straně pokusné osoby

13 Seznam tabulek Tabulka č. 1: Tři kategorie tepelného prostředí, procento nespokojených vzhledem k obecnému pohodlí, a lokální diskomfort (EN ISO 7730, CR 1752) [40] Tabulka č. 2: Přípustné hodnoty mikroklimatických podmínek pro kalendářní rok * Tabulka č. 3: Přehled mikroklimatických podmínek při pokusech Tabulka č. 4: Stupně hodnocení aktuálního emočního stavu Tabulka č. 5: Sedmibodová stupnice tepelných pocitů * Tabulka č. 6: Popisná statistika hodnot BMI Tabulka č. 7: Popisná statistika % tuku Tabulka č. 8: Mikroklimatické podmínky, Etapa I, t g = 19 C Tabulka č. 9: Mikroklimatické podmínky, Etapa II, t g = 22 C Tabulka č. 10: Mikroklimatické podmínky, Etapa III, t g = 25 C Tabulka č. 11: Průměrné hodnoty tělesného jádra v jednotlivých etapách Tabulka č. 12: Průměrné hodnoty teploty kůže, Etapa I, t g = 19 C Tabulka č. 13: Průměrné hodnoty teploty kůže, Etapa II, t g = 22 C Tabulka č. 14: Průměrné hodnoty teploty kůže, Etapa III, t g = 25 C Tabulka č. 15: Průměrná teplota kůže v jednotlivých etapách Tabulka č. 16: Hodnoty srdeční frekvence v jednotlivých etapách Tabulka č. 17: Subjektivní spokojenost s mikroklimatem, Etapa I, t g = 19 C Tabulka č. 18: Subjektivní spokojenost s mikroklimatem, Etapa II, t g = 22 C Tabulka č. 19: Subjektivní spokojenost s mikroklimatem, Etapa III, t g = 25 C Tabulka č. 20: Relativní počet chyb při jednotlivých podmínkách původní a přepočítané hodnoty podle nalezené korelace pro opakování * Tabulka č. 21: Shrnutí analýzy ANOVA: jeden faktor, hra Šipky Tabulka č. 22: ANOVA pro výsledky hry Šipky

14 Tabulka č. 23: Celkový výkon při jednotlivých podmínkách původní a přepočítané hodnoty podle nalezené korelace pro opakování Tabulka č. 24: Shrnutí analýzy ANOVA: jeden faktor, hra Had Tabulka č. 25: ANOVA pro výsledky hry Had

15 Seznam grafů Graf č. 1: Rozložení četnosti podle kategorií BMI Graf č. 2: Procentuální zastoupení kategorií BMI ve vyšetřované skupině Graf č. 3: Rozložení četnosti podle podílu tuku v organismu Graf č. 4: Procentuální zastoupení PO dle podílu tuku v organismu Graf č. 5: Teplota kulového teploměru v různých výškách od podlahy Graf č. 6: Průměrná teplota tělesného jádra v jednotlivých etapách Graf č. 7: Průměrná změna teploty tělesného jádra v jednotlivých etapách Graf č. 8: Teplota kůže v jednotlivých etapách Graf č. 9: Průměrná ztráta vody potem a dýcháním v jednotlivých etapách Graf č. 10: Průměrná srdeční frekvence v jednotlivých etapách Graf č. 11: Průběh srdeční frekvence během sezení v klimatické komoře Graf č. 12: Subjektivní hodnocení mikroklimatu, Etapa I, t g = 19 C Graf č. 13: Subjektivní hodnocení mikroklimatu, Etapa II, t g = 22 C Graf č. 14: Subjektivní hodnocení mikroklimatu, Etapa III, t g = 25 C Graf č. 15: Subjektivní hodnocení tepelné pohody v jednotlivých etapách Graf č. 16: Vyjádření spokojenosti s mikroklimatem v jednotlivých etapách Graf č. 17: Průměrný počet zpracovaných podnětů v jednotlivých podmínkách Graf č. 18: Průměrný počet zpracovaných podnětů v jednotlivých etapách Graf č. 19: Průměrný počet zpracovaných podnětů v pořadí podmínek všech etap, jak šly chronologicky (v časovém sledu) za sebou Graf č. 20: Průměrný počet chyb v jednotlivých podmínkách Graf č. 21: Průměrný počet chyb v jednotlivých etapách Graf č. 22: Průměrný počet chyb v pořadí podmínek všech etap, jak šly chronologicky (v časovém sledu) za sebou

16 Graf č. 23: Průměrný relativní počet chyb v jednotlivých podmínkách Graf č. 24: Průměrný relativní počet chyb v jednotlivých etapách Graf č. 25: Průměrný relativní počet chyb v pořadí podmínek všech etap, jak šly chronologicky (v časovém sledu) za sebou * Graf č. 26: Přepočtený relativní počet chyb ve skupině v pořadí podmínek všech etap, jak šly chronologicky (v časovém sledu) za sebou * Graf č. 27: Individuální výsledky pokusných osob ve hře Šipky průměr za všechny etapy Graf č. 28: Průměrný počet zahájených her v jednotlivých podmínkách Graf č. 29: Průměrný počet zahájených her v jednotlivých etapách Graf č. 30: Průměrný počet zahájených her v pořadí podmínek všech etap, jak šly chronologicky (v časovém sledu) za sebou Graf č. 31: Procento úspěšnosti skupiny v jednotlivých podmínkách Graf č. 32: Procento úspěšnosti skupiny v jednotlivých etapách Graf č. 33: Procento úspěšnosti skupiny v pořadí podmínek všech etap, jak šly chronologicky (v časovém sledu) za sebou Graf č. 34: Průměrný počet zobrazených a spolykaných myší v pořadí podmínek všech etap, jak šly chronologicky (v časovém sledu) za sebou Graf č. 35: Celkový výkon ve skupině v pořadí podmínek všech etap, jak šly chronologicky (v časovém sledu) za sebou Graf č. 36: Přepočtený celkový výkon ve skupině v pořadí podmínek všech etap, jak šly chronologicky (v časovém sledu) za sebou Graf č. 37: Individuální výsledky pokusných osob ve hře Had průměr za všechny etapy 91 16

17 Seznam symbolů, zkratek a značek Značka Veličina Jednotka A Koeficient volený v závislosti na proudění vzduchu - BMI Index tělesné hmotnosti kg m -2 clo jednotka pro tepelnou izolaci oděvu; 1 clo = 0,155 m 2 K W -1 - HR Srdeční frekvence pulsy min -1 HR O Δ HR M Průměrná srdeční frekvence klidně sedící osoby v běžných podmínkách Zvýšení srdeční frekvence v důsledku metabolismu při práci pulsy min -1 pulsy min -1 Δ HR s Zvýšení srdeční frekvence v důsledku statické námahy pulsy min -1 Δ HR T Zvýšení srdeční frekvence spojené s tepelnou zátěží PO pulsy min -1 Δ HR N Δ HR ε Zvýšení srdeční frekvence způsobený psychologickými činiteli Zbývající složky srdeční frekvence spojené s rytmem dýchání, cirkadiálním rytmem atd. pulsy min -1 pulsy min -1 I Intenzita sálání W m -2 I cl Tepelný odpor oděvu clo M Celkový průměrný energetický výdej vyjádřený v brutto hodnotách [W m -2 ] PMV Předpověď středního tepelného pocitu - PO Pokusná osoba - PPD Předpověď procentuálního podílu nespokojených osob - Tepelný tok akumulovaný v těle W Tepelný tok odváděný dýcháním Tepelný tok prouděním Tepelný tok vedením Tepelný tok sáláním Vnitřní tepelná produkce v lidském těle W W W W W Tepelný tok vyvolaný vypařováním W RH Relativní vlhkost vzduchu % SR Ztráta tekutin potem a dýcháním g 17

18 t 1-6(i) Stereoteplota jednotlivého segmentu z daného směru i C t a Teplota vzduchu C t body Teplota tělesného jádra C t g Teplota kulového teploměru C t g(110) t g(60) t g(10) t g(1-6) Teplota kulového teploměru ve výšce 110 cm od podlahy (v úrovni hlavy sedící osoby) Teplota kulového teploměru ve výšce 60 cm od podlahy (v úrovni břicha) Teplota kulového teploměru ve výšce 10 cm od podlahy (v úrovni kotníků) Výsledná kulová teplota (vypočítaná jako prostý průměr všech šesti stereoteplot) t o Operativní teplota C t or Orální teplota C t ra Radiační teplota sálavé plochy C t rb Radiační teplota protilehlé strany sálavé plochy C t sk Teplota kůže C t ska Místní teplota kůže na čele C t skd Místní teplota kůže na hrudníku C t skf Místní teplota kůže na stehně C t ski Místní teplota kůže v bodě i C t skj Místní teplota kůže na zádech C t skl Místní teplota kůže na lýtku C t skn Místní teplota kůže na předloktí C t stereo Stereoteplota C t ty Teplota ušního bubínku (tympanická) C v a Rychlost vzduchu m s -1 Δ(t ra - t rb ) Asymetrie radiační teploty C C C C C 18

19 1 ÚVOD DO PROBLEMATIKY Bezpečnost a ochrana zdraví při práci mj. zkoumá příčiny negativních vlivů v podmínkách určitého pracovního prostředí. Mezi nejdůležitější faktory pracovního prostředí patří mikroklimatické podmínky, kterým je vystaven každý pracovník, ať dělá jakoukoliv práci. Cílem je tedy vytvořit takové pracovní podmínky, aby člověk pociťoval tepelnou pohodu, tj. aby veškeré teplo tělem produkované bylo odváděno do prostředí bez viditelného pocení, protože tepelná pohoda určuje stupeň tolerance člověka k ostatním složkám pracovního prostředí. Člověk patří mezi homoiotermy, to znamená, že si udržuje konstantní teplotu tělesného jádra a to i při variabilních podmínkách prostředí, ve kterém se pohybuje. Pokud se člověk nachází mimo pásmo optimálních mikroklimatických podmínek, musí se vyrovnávat s tepelnou nebo chladovou zátěží pomocí termoregulace a to buď reflexní nebo změnou chování. Reflexní termoregulační reakce u lidí je řízena z hypotalamu, regulace chováním je reakce na pocit tepelné pohody. Z literatury [20], [24], [25], [26], [33] je zřejmé, že mikroklimatické podmínky a tepelná pohoda mají na člověka, jeho subjektivní pocity a tím pádem především na jeho produktivitu práce větší vliv než ostatní faktory pracovního prostředí. Cílem by tedy mělo být dosažení pohody prostředí, aby člověk podával optimální pracovní výkon a byla snížena pravděpodobnost vzniku chyby či pracovního úrazu. Tepelnou pohodu lze definovat jako pocit spokojenosti s prostředím, ve kterém se člověk nachází. Je závislá na tepelném stavu prostředí a na tepelném stavu člověka, tj. jeho tepelné rovnováze, kdy poměr mezi teplem vyprodukovaným organismem a teplem odvedeným do okolí je v rovnováze. Člověk by tedy neměl cítit v daném prostředí ani pocit chladu, ani tepla. Spolehlivost lidského činitele bývá definována různě. V literárních zdrojích se objevuje definice lidské spolehlivosti nejčastěji jako: schopnost člověka plnit uložené úkoly s předepsanou přesností v daném časovém intervalu a při daných pracovních podmínkách [39]. 19

20 V definici termínu lidská spolehlivost se vychází z lidského práva na chybu. Lidské chyby lze definovat jako poruchy v prováděné činnosti. Člověk si chyby může a nemusí uvědomovat. Podle způsobu realizace jde o chyby způsobené buď nevědomou nepozorností, omylem z neznalosti nebo vědomým omylem. Příčiny lidského selhání mohou spočívat v chybném příjmu informace, chybném zpracování nebo nesprávné interpretaci informace [18]. Práce je zaměřena na zjištění vlivu současného působení radiačního a konvekčního tepla v podmínkách mírného tepelného prostředí na spolehlivost výkonu člověka. Tyto podmínky se mohou vyskytovat v kancelářích, učebnách i na klimatizovaných pracovištích s vysokými nároky kladenými na činnost člověka ve složitém pracovním systému. 1.1 Současný stav problematiky Tepelně vlhkostní podmínky jsou faktorem, který významně ovlivňuje pracovní výkon a pracovní pohodu člověka. Ačkoli se většina manažerů zabývá zejména zjevnými faktory, vliv prostředí na pracovní produkci má důležitý, nikoli zjevný, efekt na ekonomiku výrobních procesů [28]. Šetření nákladů v oblasti vytváření dobrého mikroklimatu má za následek ztrátu způsobenou větší pracovní neschopností a nižší výkonností. Analýza mikroklimatu na pracovním místě a identifikace faktorů, které vyvolávají odchylku od jeho optimálních hodnot, při účinném řešení pomohou zvýšit efektivitu práce a zajistit tepelnou pohodu v pracovním prostředí [31]. Součástí zajištění tepelného komfortu těla je udržení hodnot teploty a vlhkosti pokožky v pásmu příznivých hodnot [48]. V odborné literatuře byla publikována řada prací, zabývajících se únosností tepelněvlhkostního mikroklimatu na pracovištích [15], [21], [22], [30], [41], [45], [47]. Přehled dosažených výsledků v oblasti zkoumání mikroklimatu a teplotní adaptace v budovách publikovali v roce 1998 Barger a de Dear [15]. Z této práce vyplývá, že na základě různých experimentálních pokusů prováděných v klimatické komoře na různorodých skupinách pokusných osob byla zjištěna preferenční hodnota teploty pro tepelnou pohodu cca 25,5 C. Existují také důkazy o tom, že tepelné vnímání je ovlivněno nedávnými 20

21 tepelnými zkušenostmi. Teplotní adaptace v budovách může být přičtena třem různým procesům změně chování, fyziologické aklimatizaci a psychologickému návyku nebo očekávání, přičemž fyziologická aklimatizace zjevně není tak významná jako změny chování a očekávání pro tepelnou úpravu pracovního prostředí v relativně mírných podmínkách. Analýza odpovědí na tepelnou pohodu naznačuje také rozdíl ve vnímání v klimatizovaných a přirozeně větraných budovách. Lidé v přirozeně větraných budovách byli více tolerantní k teplotním výkyvům a zároveň dávali přednost teplotám, které kopírovaly vnější klima [15]. Výše zmíněné výsledky doplňují publikace [41], [45], [47], kde je popisován vliv teploty na produktivitu a v návaznosti poměr nákladů na energii pro zlepšení vnitřního prostředí, dále je provedeno srovnání objektivních a subjektivních metod hodnocení vnitřního mikroklimatu a vliv průvanu na bazální metabolismus v chladném prostředí. Společným závěrem je, že zlepšení vnitřních mikroklimatických podmínek je spojováno s pozitivním vlivem na pracovní výkon, kromě toho se snížením nákladů na zdravotní péči, zvýšením počtu pracovních dnů z důvodů poklesu dnů pracovní neschopnosti, vyšším výkonem pracovníků, nižšími náklady na školení nových zaměstnanců a udržení kvalifikace. Vhodný oděv s tepelným odporem pro udržení tepelné neutrality snižuje procento nespokojených s chladným mikroklimatem. Negativní vliv průvanu je vnímán nejčastěji na čele a krku (kůže zde není přikryta oděvem) a má významný podíl na subjektivním vnímání pohybu vzduchu. Mezinárodní standardy pro vnitřní prostředí popsal ve své práci Olesen [40]. Kritéria pro přijatelné tepelné klima jsou určena jako obecné požadavky na tepelný komfort (PMV- PPD index nebo operativní teplota (teplota vzduchu a střední radiační teplota), rychlost proudění vzduchu, vlhkost) a pro místní tepelný diskomfort (průvan (průměrná rychlost proudění vzduchu, intenzita turbulence, teplota vzduchu), vertikální rozdíly teploty vzduchu, sálavá teplotní asymetrie, povrchová teplota podlahy). Tyto požadavky lze nalézt v řadě standardů a směrnic, jako je EN ISO 7730 [19], CR 1752 [4] a ASHRAE 55 [2]. Tabulka č. 1 uvádí doporučené úrovně přijatelnosti pro operativní teploty a rychlosti proudění vzduchu pro tři třídy prostředí. Střední rozsah optimální teploty je stejný pro všechny tři třídy, ale přijatelný rozsah se mění. Pro navrhování systémů vytápění a 21

22 výpočtu tepelných zatížení by měla být použita nižší hodnota rozsahu, a pro chlazení horní hodnota. Příklady uvedené v tabulce č. 1 jsou pro sedavou práci osob v typickém letním (0,5 clo) a zimním (1,0 clo) oblečení. To odpovídá prostorům kanceláří, učeben, obytných domů atd. Kategorie prostředí A, B, C je volena s ohledem na místní nebo národní priority, technický rozvoj a specifické klimatické oblasti. Tabulka č. 1: Tři kategorie tepelného prostředí, procento nespokojených vzhledem k obecnému pohodlí, a lokální diskomfort (EN ISO 7730, CR 1752) [40] Kategorie Tepelný stav organismu jako celku Operativní teplota* C+ Maximální průměrná rychlost vzduchu [m.s -1 ] PPD [%] PMV Léto *0,5 clo+ Chlazení Zima [1 clo] Topení Léto *0,5 clo+ Chlazení Zima [1 clo] Topení A < < PMV < ,5 25,5 21,0 23,0 0,18 0,15 B < < PMV < ,0 26,0 20,0 24,0 0,22 0,18 C < < PMV < ,0 27,0 19,0 25,0 0,25 0,21 Vnitřní kvalitu vzduchu a ventilaci řeší také revidovaná ASHRAE 62 [3], v Evropě CR 1752 [4]. Technická zpráva CR 1752 zahrnuje možnost navrhování kvality ovzduší pro různé úrovně, zatímco ASHRAE-62.1 je minimální standard. Proto ASHRAE 62.1 je založena na uspokojování přizpůsobených osob, tj. lidí, kteří se v prostoru přizpůsobili úrovni kvality vzduchu, zatímco CR 1752 je založena na nepřizpůsobených lidech, tj. osobách vstupujících do prostoru. Standardy pro teplotu prostředí jsou poměrně dobře zavedené a relativně v souladu s ostatními (ASHRAE-55, ISO 7730). Splnění daných kritérií nicméně neznamená 100% souhlas s těmito podmínkami. Vzhledem k individuálním rozdílům může být velmi obtížné uspokojit každého v prostoru. Individuální kontrola tepelného prostředí nebo individuální přizpůsobení (oblečení, aktivita) však zvyšuje úroveň přijetí. Ve výše uvedených standardech jsou rovněž některé omezující požadavky na rychlost proudění vzduchu v důsledku pocitu průvanu. V teplém prostředí může být přínosné pro 22

23 naprosté pohodlí zvýšení rychlosti proudění vzduchu nad tuto úroveň. Tento efekt je částečně zahrnut v užívání PMV-indexu. Oba standardy ASHRAE i ISO akceptují větší rychlosti proudění vzduchu do 0,8 m s -1 (pro sedavou práci), ale větší rychlost proudění vzduchu musí být pod kontrolou jednotlivce [40]. V rámci Evropské Unie je základním dokumentem mezinárodní norma ISO 7730: 2005 [19] týkající se hodnocení mírných tepelných prostředí. Tato norma byla vypracována souběžně s revidovanou ASHRAE normou 55 [1], [2] a je jednou z řady dokumentů ISO specifikujících metody měření a hodnocení mírných a extrémních tepelných prostředí, kterým jsou lidé vystaveni. V České republice měření a hodnocení mikroklimatických podmínek vychází z nařízení vlády č. 361/2007 Sb., kterým se stanoví podmínky ochrany zdraví při práci [37]. Zde jsou uvedeny přípustné hodnoty mikroklimatických podmínek pro kalendářní rok v závislosti na třídě práce a tepelném odporu oděvu. Nicméně česká zdravotnická legislativa postrádá zatím metodiku na měření a hodnocení nerovnoměrné radiační zátěže. ČSN EN ISO 7730 Ergonomie tepelného prostředí Analytické stanovení a interpretace tepelného komfortu pomocí výpočtu ukazatelů PMV a PPD a kritéria místního tepelného komfortu [10] je českou verzí evropské normy ISO 7730:2005 [19]. Tato norma vychází z předpovědi procentuálního podílu nespokojených osob, které budou pociťovat v daném prostředí v důsledku asymetrické radiace diskomfort ve smyslu přílišného tepla nebo chladu. Asymetrická radiace je vypočítávána jako rozdíl radiační teploty dvou protilehlých ploch Δ(t ra t rb ). Norma hodnotí nerovnoměrnou tepelnou zátěž člověka na základě asymetrické radiace, nebere však v úvahu současné ochlazování těla konvekcí. V důsledku toho je možné, že jeden a tentýž dopadající sálavý tok může v jednom případě ohrozit zdraví exponovaného subjektu (při vysoké teplotě vzduchu), v druhém případě nejen že není nebezpečný, ale může být při stejné intenzitě dopadajícího záření i příjemný. Nedostatečné teoretické poznatky pro řešení problematiky tepelně vlhkostních podmínek pracovního prostředí v rámci ČR byly také jedním ze vstupů při koncipování Výzkumného 23

24 záměru VÚBP Praha, projektu č. 1 Pracovní pohoda a spolehlivost člověka v pracovním systému [33]. 24

25 2 CÍLE, HYPOTÉZY Cílem disertační práce je: Zjistit odezvu vybraných fyziologických ukazatelů a subjektivní pocity pokusných osob v prostředí s nerovnoměrnou radiačně konvekční zátěží při práci s nízkým energetickým výdejem (modelové práce na počítači kladoucí nároky na pozornost a krátkodobou paměť) a ovlivnění pracovního výkonu těchto osob. Ověření, nakolik doposud používaná kriteria pro hodnocení nerovnoměrné radiační zátěže jsou správná a na základě vlastních výsledků případně navrhnout limity nové. Pracovní hypotéza: Nerovnoměrná radiačně - konvekční zátěž vyvolává odezvu ve fyziologických ukazatelích, zejména teplotě kůže a tím odvádí pozornost od pracovního výkonu. Nerovnoměrná radiačně - konvekční zátěž ovlivňuje pracovní pohodu zaměstnanců v pracovním prostředí a zároveň jejich pracovní výkon. Nerovnoměrně radiačně - konvekční zátěž může ovlivnit pracovní výkon u duševní práce kladoucí nároky na pozornost a krátkodobou paměť. Práce je zaměřená na parametry pracovního prostředí v souvislosti s nerovnoměrnou tepelnou zátěží v důsledku jednostranného sálání a proudění vzduchu a na chybování a spolehlivost člověka pod tímto vlivem. 25

26 3 METODIKA PRÁCE Práce navazuje na pilotní studii, která byla provedena v letech v rámci řešení výzkumného záměru VÚBP Praha: MPS BOZP, zdroj zvyšování kvality života, práce a podnikatelské kultury, dílčí úkol č. 1: Pracovní pohoda a spolehlivost člověka v pracovním systému [33]. V době realizace a vyhodnocování výsledků původní studie, tedy v letech 2005 až 2007, bylo v platnosti nařízení vlády č. 176/2001 Sb., kterým se stanoví podmínky ochrany zdraví zaměstnanců při práci, ve znění pozdějších předpisů [38] a pokusné osoby byly vystaveny v klimatické komoře různým kombinacím teploty vzduchu, proudění vzduchu a radiační teploty v rozsahu přípustné pracovně tepelné zátěže tohoto nařízení. Původní studie byla prováděna při přípustných mikroklimatických podmínkách pro I. třídu práce s průměrným energetickým výdejem do 80 W.m -2 a pro tepelný odpor oděvu 0,75 clo. Na základě výsledků původní studie [11], [23], [33] a nařízení vlády 361/2007 Sb. [37] byla práce rozšířená o expozici pokusných osob v mikroklimatických podmínkách v závislosti na tepelném odporu oděvu. 3.1 Teorie tepelné pohody Tepelná pohoda je stav tepelné rovnováhy mezi organismem a prostředím bez zapojení termoregulačních mechanismů. Závisí od tepelného stavu organismu, který je daný tepelnou bilancí, tj. poměrem mezi množstvím tepla jím produkovaným a teplem odváděným z organismu do okolí. Tepelnou bilanci lidského těla lze vyjádřit pomocí rovnice tepelné pohody, viz rov. (1) [43]: (1) kde: je vnitřní tepelná produkce v lidském těle [W] je tepelný tok vedením (kondukcí) - zpravidla se zanedbává [W] 26

27 je tepelný tok prouděním (konvekcí) [W] je tepelný tok sáláním (radiací) [W] je tepelný tok odváděný dýcháním [W] je tepelný tok vyvolaný vypařováním [W] je tepelný tok akumulovaný v těle [W] Pokud existuje tepelná rovnováha (člověk nepociťuje ani teplo ani chlad) mezi teplem vyprodukovaným lidským tělem a jeho tepelnými ztrátami, akumulace tepla v těle se blíží nulové hodnotě. Teplo vyprodukované lidským organismem se sdílí do okolního prostředí tak, aby byla udržena konstantní teplota tělesného jádra. V závislosti na teplotním spádu může tělo především radiací a konvekcí teplo ztrácet nebo získávat. Podle Buchancové a kol. (2003) [16] se za normálních okolností výdej tepla uskutečňuje radiací (55-60 %), vypařováním (20-30 %), konvekcí (15 %) a kondukcí (3 %). Mechanismy výdeje tepla jsou znázorněny na obrázcích č. 1 a 2. Obrázek č. 1: Mechanismy výdeje tepla [42] 27

28 Obrázek č. 2: Výdej (ztráty) tepla (bez oděvu, v klidu) při různých teplotách prostředí [42] Výměna tepla radiací Výměna tepla sáláním probíhá mezi povrchem lidského těla (pokožka, oblečení) a okolními plochami v interiéru včetně zdrojů tepla i chladu. Zda tělo získává nebo ztrácí teplo pomocí radiace, závisí na rozdílu teplot mezi pokožkou a předměty, které se nacházejí v okolí tohoto těla. Protože přenos tepla radiací se vždy děje z teplejších objektů na ty chladnější může tělo získávat teplo radiací pouze z objektů teplejších, než je pokožka těla. Ve většině případů je střední radiační teplota okolních ploch nižší než teplota povrchu člověka a proto se většinou jedná o tepelnou ztrátu Výměna tepla konvekcí Jedná se o výměnu tepla mezi ohřátou vrstvou vzduchu v těsné blízkosti člověka a okolním chladnějším vzduchem, která je způsobená prouděním vzduchu okolo lidského těla. Ke sdílení tepla konvekcí dochází při neustálém promíchávání teplejší části vzduchu s chladnějšími částmi. Konvekční proudění může být volné či přirozené, způsobené základními teplotními rozdíly (protože teplejší vzduch má menší hustotu než chladný a proto stoupá vzhůru), nebo může být způsobeno vnějšími mechanickými faktory, jako je proudění vzduchu nebo pohyby člověka samého. 28

29 3.1.3 Výměna tepla kondukcí Kondukce je přenos tepla mezi dvěma objekty s rozdílnými teplotami, které jsou v přímém kontaktu. Teplo se pohybuje po teplotním gradientu z teplejšího do chladnějšího objektu. Teplo může být získáno nebo ztraceno kondukcí, pokud je pokožka člověka v kontaktu s dobrým vodičem tepla (například u sedícího člověka). Rychlost teplotního přenosu při kondukci závisí na rozdílu teplot dotýkajících se objektů a na teplotní vodivosti látek, z nichž jsou složeny. Tepelný tok vedením z člověka do pevných těles bývá obvykle zanedbatelný v porovnání s ostatními toky tepla a to zejména z důvodu malé plochy, přes kterou výměny tepla probíhá Ztráta tepla evaporací Odpařování je fyzikální proces, kdy se přeměnou vody (potu) na páru odebírá tepelná energie. Jedná se o kontinuální proces, který neustále probíhá i v chladném prostředí. Množství odpařeného potu bývá okolo 600 ml za den a při pobytu v teplém prostředí či vyšší svalové aktivitě se tato hodnota zvyšuje až na několik litrů za den [36]. Rychlost vypařování nezávisí pouze na teplotě povrchu, ale také na rozdílu denzity vodní páry mezi povrchem těla člověka a prostředím a na rezistenci vody ztrácet se z povrchu. Vypařování je důležitý způsob, jímž se může tělo ochlazovat Ztráta tepla dýcháním Ztráta vzniká tím, že se vdechovaný vzduch v plicích ohřívá na teplotu těla a zároveň se nasytí vodními parami téměř na 100 % relativní vlhkosti Termoregulace Úkolem termoregulačních mechanismů (termoregulace) je udržovat teplotu tělesného jádra na konstantní hodnotě a to i při stálém kolísání příjmu, tvorby a výdeje tepla [42]. 29

30 V lidském těle je produkováno teplo, které je produktem metabolismu. Za bazálních podmínek je tato hodnota cca 300 kj h -1. Bez termoregulace by tato hodnota vedla ke zvýšení teploty těla o 1 C za hodinu. Při tělesné námaze se tvorba tepla zmnohonásobuje a vedla by k vzestupu teploty až o 5 C za hodinu. Pro udržení stálé tělesné teploty je proto důležité zachovat rovnováhu mezi výdejem příjmem energie. Narušení termálního komfortu člověka podněcuje k tomu, aby provedl nějakou akci k jeho obnově pomocí termoregulačního chování, např. výběrem vhodného oděvu, vyhledání stínu apod. Zvyšuje-li se tělesná teplota vlivem teplého prostředí nebo produkcí metabolického tepla, nastupují dva hlavní mechanismy ochlazení, kontrolované přední částí hypotalamu: 1) Počáteční reakcí je vazodilatace: periferní cévy se dilatují (rozšiřují) a redistribují krev z vnitřních orgánů a svalů ke kůži, kde je teplo předáváno do okolního prostředí. 2) Při dalším růstu teploty se dostavuje pocení vypařování, čímž se ochlazuje tělesný povrch. Produkce potu může být až 4 l za hodinu, ale po několika hodinách dochází k únavě potního systému a produkce potu klesá. Nestačí-li tyto mechanismy, pak vzrůstá teplota tělesného jádra [14]. 3.2 Faktory ovlivňující tepelnou pohodu Tepelnou pohodu ovlivňují faktory prostředí, které se projevují výsledným tepelným účinkem na člověka teplota vzduchu t a, střední radiační teplota okolních ploch t r, relativní vlhkost vzduchu RH, rychlost proudění vzduchu v a a dva osobnostní faktory činnost člověka a tepelný odpor jeho oděvu. Teplota vzduchu je suchá teplota vzduchu obklopujícího zkoumaný objekt [5]. Optimální teplota vzduchu závisí na účelu místnosti na vnitřní produkci tepla, druhu oděvu, ale i na věku člověka, pohlaví apod. Střední radiační teplota okolních ploch - je definovaná jako společná teplota všech okolních ploch v prostoru obklopujících člověka, při níž by byl celkový sálavý tok mezi povrchem těla a okolními plochami stejný jako ve skutečnosti. Teplota stěn ovlivňuje 30

31 ochlazování těla přibližně stejně jako teplota vzduchu. Je-li teplota stěn mnohem nižší než teplota vzduchu (což se stává v zimním období), je teplota vzduchu 20 C vnímána jako velmi nízká a musí se zvýšit, aby bylo dosaženo tepelné pohody. Relativní vlhkost člověk v místnosti s operativní teplotou 20 C téměř nevnímá rozdíl mezi hodnotami vlhkosti 30 až 70 %, což jsou hranice přípustné vlhkosti. Rychlost proudění vzduchu při teplotách okolo 20 C je přípustná rychlost proudění vzduchu v budovách 0,1 až 0,15 m s -1, při vyšších teplotách vzduchu je možná i vyšší rychlost proudění. Za nejvyšší rychlost při 26 C lze považovat rychlost proudění vzduchu menší nebo rovnu 0,4 m s -1. Vyšší rychlosti vzduchu může člověk pociťovat jako průvan [43]. Operativní teplota je v ČSN EN ISO 7726 [6] definovaná jako jednotná teplota uzavřeného černého prostoru, ve kterém by tělo sdílelo radiací a konvekcí stejně tepla, jako ve skutečném teplotně homogenním prostředí. Při známé střední radiační teplotě t r * C+ (účinné teplotě okolních ploch) a teplotě vzduchu t a * C+ se určí z rov. (2): t o = t r + A (t a t r ) (2) kde: t r je střední radiační teplota okolních ploch [ C] A je koeficient volený v závislosti na proudění vzduchu [-] [6] t a je suchá teplota vzduchu [ C] 3.3 Přehled právních předpisů a technických norem v oblasti tepelného prostředí Základní právní normou v oblasti hodnocení nerovnoměrné teplené zátěže je NV 361/2007 Sb., kterým se stanoví podmínky ochrany zdraví při práci [37]. Dalším předpisem je novelizovaná norma ČSN EN ISO 7730 Ergonomie tepelného prostředí Analytické stanovení a interpretace tepelného komfortu pomocí výpočtu ukazatelů PMV a 31

32 PPD a kritéria místního tepelného komfortu [10], a další, např. ČSN EN ISO 9886 Ergonomie Hodnocení tepelné zátěže podle fyziologických měření [9] nebo ČSN EN ISO 7726 Ergonomie tepelného prostředí Přístroje pro měření fyzikálních veličin [6], ČSN EN ISO Ergonomie tepelného prostředí Hodnocení tepelné izolace oděvu a odporu oděvu proti odpařování [7] NV 361/2007 Sb., kterým se stanoví podmínky ochrany zdraví při práci Rizikové faktory pracovních podmínek a minimální opatření k ochraně zaměstnanců řeší NV 361/2007 Sb. [37] v části druhé. Jedním z rizikových faktorů působících na zaměstnance v pracovním systému jsou nepříznivé mikroklimatické podmínky. Tuto problematiku řeší Hlava II a dále je v příloze 1 části A tohoto nařízení uveden způsob hodnocení mikroklimatických podmínek a jejich přípustné hodnoty. Jednotlivé druhy práce jsou tabulkově roztříděny do osmi tříd podle energetického výdeje. V této práci je předmětem zájmu pouze třída práce I (popř. II a), tedy lehká práce prováděná převážně v sedě s energetickým výdejem do 105 W m -2. Dále jsou v příloze A v tabulce č. 2 uvedeny požadavky na mikroklimatické podmínky pro kalendářní rok. Tabulka č. 2: Přípustné hodnoty mikroklimatických podmínek pro kalendářní rok [37] Třída práce M [W m -2 ] Operativní teplota t o [ o C] t o min t o opt t o max v a [m s -1 ] I ±2 28 0,1 0,2 II a ±2 27 0,1 0,2 II b ± ,2 0,3 III a ± ,2 0,3 III b ± ,2 0,3 RH [%] SR to max +++ [g h -1 ] [g sm -1 ]

33 Vysvětlivky k tabulce č. 2 t o min t o opt t o max SR Rh je platná pro tepelný odpor oděvu 1 clo je platná pro tepelný odpor oděvu 0,75 clo je platná pro tepelný odpor oděvu 0,5 clo je intenzita pocení je relativní vlhkost + z hlediska energetického výdeje práce není celosměnově únosná pro ženy ++ z hlediska energetického výdeje práce není celosměnově únosná pro muže +++ platí pro osobu o ploše povrchu těla 1,8 m 2 t o stanovená pro 60 % relativní vlhkosti vzduchu Clo je jednotka tepelně izolační vlastnosti oděvu, vypočítává se podle ČSN EN ISO 9920 [37] ČSN EN ISO 7730 Ergonomie tepelného prostředí Analytické stanovení a interpretace tepelného komfortu pomocí výpočtu ukazatelů PMV a PPD a kritéria místního tepelného komfortu ČSN EN ISO 7730 [10] je mezinárodní norma, která se zabývá hodnocením nerovnoměrné tepelné zátěže. Podle této normy tepelný pocit člověka závisí hlavně na tepelné rovnováze jeho těla jako celku. Vliv na tuto rovnováhu má zejména vykonávaná tělesná činnost a oděv, dále pak parametry prostředí - teplota okolního vzduchu, střední radiační teplota, rychlost proudění vzduchu a jeho vlhkost. Z těchto uvedených parametrů je možno výpočtem zjistit předpověď středního tepelného pocitu PMV (predicted mean vote). Tento ukazatel předpovídá střední tepelný pocit velké skupiny osob v sedmistupňové stupnici pro posuzování tepelného pocitu (+3 horko, +2 teplo, +1 mírně teplo, 0 neutrálně, -1 mírně chladno, -2 chladno, -3 zima) a je založen na tepelné rovnováze lidského těla. Tepelnou rovnováhou se rozumí, že vnitřní produkce tepla v těle je rovna ztrátě tepla do okolí. Dále dle této normy lze vypočítat také předpověď procentuálního podílu nespokojených osob PPD (predicted percentage of dissatisfied), což je kvantitativní předpověď 33

34 poměrného množství lidí, kteří nebudou spokojeni s danými mikroklimatickými podmínkami. Ukazatel PPD lze zjistit v případě, že známe hodnotu PMV. Tepelná pohoda je definována jako pocit, který vyjadřuje spokojenost s určitým tepelným prostředím. Nespokojenost s tímto prostředím může být vyvolána jak účinkem tepla či chladu na celé tělo, tak i působením nežádoucího ochlazování či oteplování na jeho určitou část. Například příliš velká asymetrie radiační teploty, velké rozdíly teplot mezi hlavou a kotníky nebo průvan ČSN EN ISO 9886 Ergonomie Hodnocení tepelné zátěţe podle fyziologických měření Další významnou normou v oblasti hodnocení tepelné zátěže je norma ČSN EN ISO 9886 [9]. Jsou zde popsány metody měření: nitrotělní teploty, teploty kůže, srdeční frekvence, ztráty tělesné hmotnosti. Tato norma doporučuje při provádění zkoušek v laboratoři použít v ní popisované metody jako referenční, aby se výsledky mohly porovnávat. Nitrotělní teplota Tělesným nitrem se rozumí všechny tkáně lokalizované v dostatečné hloubce a neovlivněné tepelným spádem skrze povrchovou tkáň. Tato teplota může být přibližně zjištěna měřením teploty v různých bodech těla (např. jícen, rektum, ústa, ušní bubínek, zvukovod, teplota moči). Metoda měření v ústech orální teplota t or jak uvádí norma v části 4.2.4, princip metody spočívá v tom, že čidlo je umístěno pod jazykem v ústech a je v těsném styku s hlubokými tepennými větvemi jazykové tepny. To pak poskytne uspokojivé měření teploty krve ovlivňující centrální termoregulaci. 34

35 Metoda měření na ušním bubínku teplota bubínku t ty čidlo má být umístěno co nejblíže k bubínku, jehož krevní zásobení je uskutečněno částečně vnitřní krkavicí. Měření teploty kůže Měřením tohoto parametru se zabývá část pátá. Teplota kůže se na povrchu těla velmi mění, zvláště v chladném okolním prostředí. Z tohoto důvodu se má udělat rozdíl mezi: místní teplotou kůže změřené ve zvoleném bodě na povrchu těla, střední teplotou kůže na celém povrchu těla, která se nesnadno měří přímo, ale lze ji dobře odhadnout souhrnem více místních teplot kůže definovaných oblastí. Teplotu lze u neoblečené osoby změřit pomocí infračerveného čidla. Jinak se teplota měří kontaktem s teplotním čidlem upevněným na kůži. Srdeční frekvence Srdeční frekvence *pulsy min -1 ] v časovém intervalu t *min+ je definovaná jako HR = n / t, kde n je počet srdečních pulsů pozorovaných během tohoto časového intervalu. V jakékoliv určené době se může srdeční frekvence HR považovat za součet několika složek, které jsou navzájem nezávislé (např. v důsledku metabolismu při práci, fyzické námahy apod.). V této normě je zkoumána pouze složka tepelná Δ HR T. Zvýšení srdeční frekvence tepelného původu Δ HR T úzce souvisí se zvýšením nitrotělní teploty. Zvýšení srdeční frekvence při zvýšení o 1 C v nitrotělní teplotě je nazýváno tepelnou srdeční reaktivitou a je vyjádřeno v pulsech za minutu na stupeň Celsia *pulsy min -1 C -1 ]. Jednotlivé techniky měření jsou popsány v příloze B této normy [9]. 35

36 3.3.4 ČSN EN ISO 7726 Ergonomie tepelného prostředí Přístroje pro měření fyzikálních veličin Mezinárodní norma ČSN EN ISO 7726 [6] specifikuje minimální charakteristiky přístrojů pro měření fyzikálních veličin charakterizujících prostředí a metody měření fyzikálních veličin prostředí. Tato norma rovněž popisuje a charakterizuje jednotlivé fyzikální veličiny. Jednotlivé typy přístrojů, jejich popis a principy měření s nimi, jsou uvedeny v přílohách A G této normy [6]: Příloha A měření teploty vzduchu, Příloha B měření střední teploty sálání, Příloha C měření teploty sálání plochy, Příloha D měření vlhkosti vzduchu, Příloha E měření rychlosti proudění vzduchu, Příloha F měření povrchové teploty, Příloha G měření operativní teploty. 3.4 Technika měření v klimatické komoře Zjišťování vlivu mikroklimatických podmínek probíhalo v klimatické komoře Zdravotního ústavu se sídlem v Ostravě na souboru 24 žen studentek Fakulty zdravotnických studií Ostravské univerzity v Ostravě. Komora (viz obrázek č. 3) má rozměry 3 x 2 x 2 m. Upravený vzduch je přiváděn otvorem 1 x 1 m a je odváděn stejně velkým otvorem v protilehlé stěně komory. Komora umožňuje nastavení proudění vzduchu v rozsahu v a = 0,2 až 2 m s -1, teploty vzduchu v rozsahu t a = 0 až 60 o C a relativní vlhkosti v závislosti na teplotě vzduchu v rozsahu 30 až 90 %. Intenzita jednostranného sálání od zadní stěny komory nebo stropu může být regulována v širokém rozsahu od negativních hodnot až po hodnoty přesahující 200 W m -2. Ovládání automatické regulace je přímo z velínu komory, kam jsou přiváděny i údaje o tepelně-vlhkostních podmínkách [32]. 36

37 Obrázek č. 3: Schéma klimatické komory Na následujícím obrázku č. 4 je fotografie prostoru komory, kde je vidět měřící místo s přístroji, pracovní místo pro PO, za ním je sálavý panel (chladový je vymontován). Pohled je situován od vstupu do komory. Obrázek č. 4: Pohled do klimatické komory 37

38 3.4.1 Experimentální podmínky Pokusy byly rozděleny do tří etap v návaznosti na přípustné hodnoty mikroklimatických podmínek pro kalendářní rok podle nařízení vlády 361/2007 Sb., kterým se stanoví podmínky ochrany zdraví při práci [37]. Zadní stěna komory (vertikální sálavý nebo chladový panel) tvořila pozitivně nebo negativně sálající plochu. Tepelné podmínky v komoře byly voleny tak, aby výsledná teplota kulového teploměru (t g ) odpovídala ve všech pokusech optimálním podmínkám pro práci vsedě a pro příslušný tepelný odpor oděvu. Pro oděv o tepelném odporu 1 clo (etapa I) byla ve všech pokusech t g = 19 o C, pro oděv o tepelném odporu 0,75 clo (etapa II) byla t g = 22 o C a pro oděv o tepelném odporu 0,5 clo (etapa III) byla t g = 25 o C. Při pokusech, kdy sálající plochou byla zadní stěna komory, byla radiační zátěž volena tak, aby rozdíl radiační teploty měřené ve směru sálání (t ra ) proti výsledné teplotě kulového teploměru *Δ (t ra t g )+ činil v jednotlivých pokusech první etapy 3 až +34 o C, v etapě II 6 až +31 o C a v etapě III 9 až +28 o C. Intenzita sálání se pohybovala v jednotlivých pokusech etapy I - III v rozsahu 97 až +153 W m -2. Proudění vzduchu bylo ve všech pokusech 0,2 0,3 m s -1. Relativní vlhkost vzduchu byla ve fyziologickém rozmezí 30 až 70 % Časový harmonogram vyšetřování Experimenty probíhaly ve třech sériích (Etapa I, II, III). Etapa I proběhla na podzim 2008, Etapa II na jaře a Etapa III na podzim Jednotlivé etapy obsahovaly 8 různých, předem definovaných, podmínek a trvaly cca 48 pracovních (měřících) dnů, kdy se během jednoho dne uskutečnilo měření 4 pokusných osob. Jednotlivé podmínky v jednotlivých etapách jsou uvedeny v tabulce č. 3. Podmínky byly voleny v náhodném pořadí, aby se zabránilo ovlivnění ve vnímání subjektivních pocitů pokusnými osobami. 38

39 Tabulka č. 3: Přehled mikroklimatických podmínek při pokusech Podmínka Etapa I t g = 19 o C Etapa II t g = 22 o C Etapa III t g = 25 o C Intenzita sálání t ra [ o C] t ra -t g [ o C] t ra [ o C] t ra -t g [ o C] t ra [ o C] t ra -t g [ o C] I [W m -2 ] Pokusné osoby 24 posluchaček Ostravské univerzity ve věku let bylo vybráno jako pokusné osoby (PO). Úmyslně byly vybrány jen ženy, jelikož na základě výsledků původní studie [11] bylo prokázáno, že jsou ke vnímání mikroklimatických podmínek citlivější než muži. Pokusné osoby byly seznámeny s průběhem šetření a před zahájením experimentů všechny PO podepsaly Informovaný souhlas (viz Příloha A). Jednotlivým PO bylo přiděleno pořadové číslo a výsledky měření byly anonymizovány. U všech PO bylo před vlastním šetřením provedeno základní somatometrické vyšetření: výška, váha, BMI, % tuku. Dále byla vysvětlena pravidla a proveden zácvik v počítačových úlohách ŠIPKY a HAD, které byly použity ke sledování mentálního výkonu. PO byly exponovány v klimatické komoře 1 hodinu čistého času v každé předem definované mikroklimatické podmínce. V průběhu pokusů etapy I III PO seděly čelem k sálající zadní stěně komory, zády k obsluhovně. Pokusy probíhaly tak, že PO nebyly informovány o konkrétních mikroklimatických podmínkách, jimž byly v komoře vystaveny. 39

40 3.5.1 Oděv pokusných osob Každé pokusné osobě byly zakoupeny oděvní součásti tak, aby jejich kombinací mohla být volena tepelná izolace oděvu v závislosti na mikroklimatické podmínce. Jednalo se o triko s krátkým rukávem, triko s dlouhým rukávem, sako, kalhoty, ponožky lehké, silné dlouhé ponožky a obuv lehká. Pokusné osoby měly vlastní jen bavlněné spodní prádlo. Tepelná izolace byla stanovena pomocí tabulek v přílohách normy ČSN EN ISO 7730 [10][8] a ČSN EN ISO 9920 [7]. Jednotlivé kombinace oděvních součástí včetně jejich hodnot tepelné izolace jsou uvedeny v příloze B Pracovní zátěţ Experimenty byly provedeny pro přípustné hodnoty mikroklimatických podmínek odpovídající Třídě práce I dle NV 361/2007 Sb. [37]. Jedná se o práci s celkovým průměrným energetickým výdejem do 80 W m -2. Tomuto výdeji odpovídá práce v sedě s minimální celotělovou pohybovou aktivitou, kancelářské administrativní práce, kontrolní činnost v dozornách a velínech, psaní na stroji, práce s PC, laboratorní práce, sestavování nebo třídění drobných lehkých předmětů. Vzhledem k tomu, že součástí experimentů v mikroklimatické komoře bylo i zkoumání vlivu sálavého tepla na spolehlivost výkonu člověka, byly pokusné osoby po dobu svého pobytu v komoře zaměstnány pracovní činností na PC. Pracovní činností se rozumí hraní počítačových her, z jejichž výsledků byla sledována spolehlivost (respektive chybovost) pokusných osob při dané mikroklimatické podmínce. 3.6 Metody vyšetřování pokusných osob Vyšetřování reakce pokusných osob na dané mikroklimatické podmínky probíhalo pomocí stejných metod jako v původní studii [33], aby výsledky byly jednoduše srovnatelné: 1. Zjišťování fyziologických parametrů, 2. Dotazníků subjektivních pocitů, 3. Psychologických úloh (hry na počítači ve formě testů pozornosti). 40

41 3.6.1 Sledované fyziologické parametry Pro hodnocení reakce organismu na základě změn fyziologických parametrů byly zvoleny následující fyziologické ukazatele, což jsou všechny fyziologické parametry, které uvádí norma pro hodnocení tepelné zátěže podle fyziologických měření [9]: t body nitrotělní teplota měřená bezkontaktně na ušním bubínku a paralelně orálně těsně po vstupu do komory a na konci expozice [ o C]; t skin teplota kůže měřená kontinuálně na 6 místech podle Jiráka [24] (čelo, hrudník, předloktí, záda, stehno, lýtko) [ o C]; SR ztráta vody potem a dýcháním - vážením před a po expozici *g+; HR srdeční frekvence měřená kontinuálně *pulsy min -1 ]. Teplota tělesného jádra Teplota tělesného jádra je závislá na velikosti metabolické produkce a tepelných podmínkách okolí. Tato hodnota činí v průměru 37 C a během dne kolísá v rozsahu asi ± 0,3 C. Pokud tepelná zátěž nepřesáhne adaptační schopnosti organismu, pak se tepelná rovnováha se stoupající metabolickou produkcí a teplotou prostředí ustálí na vyšším stupni [17], [42]. NV 361/2007 Sb. připouští zvýšení teploty tělesného jádra v pracovních podmínkách o 0,8 Kelvina. Teplota tělesného jádra byla stanovena pomocí teploty ušního bubínku a doplněná o orální teplotu. Teplota na ušním bubínku byla měřena infračerveným teploměrem (viz obrázek č. 5), před měřením byly z ucha odstraněny mazy a usazeniny pomocí vatových tyčinek. Teplota orální byla měřena pomocí lékařského teploměru, který si pokusné osoby vkládaly pod jazyk. Měření obou teplot bylo provedeno vždy po vstupu do komory a před ukončením pobytu v komoře. Teploměry byly po každém měření vždy očištěny vhodnou desinfekcí. 41

42 Obrázek č. 5: Měření orální teploty a teploty ušního bubínku Teplota kůže Pro hodnocení tepelného komfortu a reakce organismu na tepelnou zátěž se používá průměrná teplota kůže. Ta se vypočítá jako vážený průměr naměřených teplot v jednotlivých přesně definovaných bodech na povrchu těla (viz obrázek č. 6). Přesnost výsledné hodnoty je závislá na počtu měřících bodů a na způsobu měření. Při experimentech bylo použito šest bodů měření, které podle Jiráka [24],[11] dávají při měření v laboratorních podmínkách stejné výsledky jako metoda optimální, pro kterou se používá šestnáct bodů měření. To znamená, že pro kriterium odchylky měření ± 0,2 C jsou výsledky shodné v 90 % a pro kriterium ± 0,5 C jsou metody shodné ve 100 %. Měřící místa byla na čele, hrudníku, předloktí, zádech, stehnu a lýtku (body A, D, N, J, F, L viz obrázek č. 6) [24]. 42

43 Obrázek č. 6: Měřící body pro stanovení průměrné kožní teploty [24] Průměrná teplota kůže se v optimálních podmínkách a při kompenzované tepelné zátěži pohybuje v rozmezí teplot 31 C až 34 C [24]. Čidla kožní teploty byla přichycena k povrchu těla pomocí antialergenních zdravotních náplastí a pružných obvazů. Každé čidlo bylo přichyceno na více místech tak, aby nedocházelo k jeho odlepování, které by mohlo způsobit zkreslení naměřených hodnot. Vzorec, viz rov. (3), pro výpočet průměrné kožní teploty dle Jiráka s použitím šesti bodů měření [24]: t sk = t ska 0,07 + t skd 0,15 + t skj 0,19 + t skn 0,19 + t skf 0,19 + t skl 0,21 (3) kde: t sk t ska t skd t skj t skn je průměrná teplota kůže [ C] je místní teplota kůže na čele [ C] je místní teplota kůže na hrudníku [ C] je místní teplota kůže na zádech [ C] je místní teplota kůže na předloktí [ C] 43

44 t skf t skl je místní teplota kůže na stehnu [ C] je místní teplota kůže na lýtku [ C] Ztráta vody potem a dýcháním Množství vody ztracené potem a dýcháním je považováno všeobecně za nejlepší ukazatel pracovně tepelné zátěže. Produkce potu reaguje, na rozdíl od srdeční frekvence, stejně na metabolické i klimatické teplo - obě hodnoty se sčítají. Ztráta vody potem a dýcháním byla zjišťována zvážením pokusných osob ve spodním prádle před a po expozici. Během pobytu v klimatické komoře pokusné osoby nepřijímaly žádné tekutiny ani potravu a ani nechodily močit. Potní ztráty byly proto vypočítány prostým rozdílem hmotnosti před a po expozici. Srdeční frekvence Práce v horku představuje pro organismus zatížení kardiovaskulárního systému v důsledku termoregulačních pochodů. Srdeční frekvence reaguje rozdílně na metabolickou a tepelnou zátěž. Stejné množství metabolického tepla vyvolá daleko větší zvýšení srdeční frekvence než stejné množství klimatického tepla (teplo, které organismus získá z okolního prostředí). Srdeční frekvence je definována jako počet srdečních pulsů za jednu minutu. Měření srdeční frekvence bylo provedeno pomocí EKG Holteru. Ten snímal hodnoty srdeční frekvence během celého pobytu vyšetřované osoby v komoře, poté byly hodnoty ukládány do počítače. Údaje o srdeční frekvenci získané během měření jsou spíše informačního charakteru, protože srdeční frekvence HR je součet několika složek, jak uvádí rov. (4), které jsou navzájem nezávislé: HR = HR O + HR M + HR S + HR T + HR N + HR ε (4) 44

45 kde: HR O HR M HR S HR T HR N HR ε je průměrná srdeční frekvence klidně sedící osoby v běžných podmínkách je zvýšení srdeční frekvence v důsledku metabolismu při práci je zvýšení srdeční frekvence v důsledku statické námahy je zvýšení srdeční frekvence spojené s tepelnou zátěží zkoušené osoby je zvýšení srdeční frekvence způsobené psychologickými činiteli jsou zbývající složky srdeční frekvence spojené s rytmem dýchání, cirkadiálním rytmem atd Dotazníky subjektivního hodnocení Dotazníkové šetření bylo prováděno během každého pokusu a bylo rozděleno na dvě části, kdy první část byla vyplňována pokusnými osobami na začátku sezení a druhá část na konci, před odchodem z komory. Jednotlivé otázky dotazníku byly po jedné zobrazovány na monitoru počítače a teprve po zakliknutí odpovědi byl zobrazen další dotaz. Dotazník subjektivního psychofyziologického a emočního stavu Ke zjištění subjektivního stavu pokusných osob existuje v psychologické literatuře řada prověřených metod, jež jsou však zpravidla koncepčně nevýhodné. Proto byla použita modifikovaná metoda dotazníkového šetření pomocí škál nazývaných MIND [34], upravená speciálně pro účely těchto experimentů. Ukazatelem, který by mohl ovlivnit výkon pokusné osoby, je její subjektivní stav. Aby se vyloučilo ovlivnění výsledků negativním akutním stavem vyšetřovaných osob v pokusu (např. bolesti hlavy, zubů, apod.), vyplnily pokusné osoby na začátku sezení dotazník škály MIND 1. Dotazník MIND 1 obsahuje celkem 23 otázek. Prvních 11 otázek se týká potíží, které pokusná osoba pociťovala v uplynulé době (zpravidla od posledního sezení), dalších 12 otázek je zaměřeno na převládající psychický a fyzický stav osob v den vyšetření. Na většinu otázek jsou odpovědi typu ano ne, u některých otázek jsou rozvinuty do stupnice, např. otázka na psychický a tělesný stav obsahuje 5 stupňů. 45

46 Dotazník MIND 2 se týkal aktuálního emočního stavu. Ten je popisován adjektivy, na která bylo možno odpovědět výběrem z 5 hodnotících stupňů (viz Tabulka č. 4). Dotazník byl vyplňován na začátku (MIND 2A) a na konci experimentů (MIND 2B). Tabulka č. 4: Stupně hodnocení aktuálního emočního stavu Hodnoticí stupeň Význam 1 Vůbec ne 2 Sotva, trochu, slabě 3 Středně 4 Hodně, poměrně silně 5 Silně až velmi silně Adjektiva jsou seskupena do škál a pozitivní psychický stav je vystižen klidem, soustředěností, svěžestí, dobrou náladou a pozitivní motivací, zatímco napětí, roztěkanost, únava, rozladěnost a demotivace označují negativní stav. Seskupení adjektiv tvoří škály, označované souhrnným názvem. Škály jsou seskupeny bipolárně do těchto dvojic: klid-napětí, soustředěnost-roztěkanost, svěžest-únava, dobrá nálada-rozladěnost, pozitivní motivace-demotivace. Celkový skór každé škály přestavuje součet hodnot v jednotlivých položkách. Minimální skór = 5 (hodnocení stupněm 1 krát 5 položek škály), maximální skór = 25 (hodnocení stupněm 5 krát 5 položek škály). Otázky pokládané v dotazníkovém šetření MIND 1, MIND 2A a MIND 2B jsou uvedeny v Příloze C. Dotazník pro subjektivní hodnocení tepelné pohody Norma ČSN ISO Ergonomie tepelného prostředí Stanovení vlivů tepelného prostředí použitím subjektivních posuzovacích stupnic [8] navrhuje a vymezuje technické podmínky pro přímé expertní stanovení tepelného komfortu/diskomfortu, který je vyjádřen subjektivně osobami, jež jsou vystaveny různým stupňům tepelné zátěže. Pro mírné prostředí (blízké teplotně neutrálního prostředí nebo nepatrně teplé či chladné) musí být aplikována sedmistupňová stupnice. Proto byla pro hodnocení použita 46

47 sedmibodová stupnice (viz tabulka č. 5) podle ČSN EN ISO 7730 [10] a pokusné osoby hodnotily celkový pocit tepla a dále lokální pocit tepla na jednotlivé části těla hlavu, krk, hrudník, záda, ruce a nohy. Tabulka č. 5: Sedmibodová stupnice tepelných pocitů [10] + 3 Horko + 2 Teplo + 1 Mírné teplo 0 Neutrální - 1 Mírné chladno - 2 Chladno - 3 Zima Dotazník subjektivního hodnocení na lokální a celkový pocit tepla nebo chladu, tedy informace, jak se pokusné osoby cítily v dané tepelné podmínce, byl vyplňován těsně před koncem expozice v klimatické komoře. Vzor vytvořeného Dotazníku pro subjektivní hodnocení tepelné pohody je uveden v Příloze C Psychologické úlohy Základním mentálním procesem, který ovlivňuje spolehlivý pracovní výkon, je pozornost, která je nasměrována na postřeh vnějších signálů a jejich změn. Narušení pozornosti se projevuje v chybách a v poklesu celkového výkonu. Porušení pozornosti se projevuje i v dalších kognitivních procesech jako je paměť, učení, myšlení, rozhodování a řešení problémů. Pro úlohy modelující chyby člověka byly použity počítačové hry mapující chybování pokusné osoby. Stejně jako v pilotní studii [33] byly k tomuto účelu použity hry ŠIPKY a HAD, které splňují následující podmínky: Jsou přístupné chybám, které je možno snadno registrovat; 47

48 Netrvají příliš dlouho, aby pozornost nebyla otupována prováděnou činností (únavou), která by mohla maskovat účinky exponované noxy; Jsou pro zkoumané osoby zajímavé tak, aby se snažily podávat co možná nejlepší výkon; Dalšími důvody pro použití her ŠIPKY a HAD byly snadná dostupnost (tyto hry byly v rámci výzkumného záměru VÚBP [33] vytvořeny a upraveny především pro použití v experimentech), dobrá zkušenost s použitím v pilotní studii s následným zpracováním a vyhodnocováním výkonu v jednotlivých hrách a nakonec i jednoduchost srovnání s výsledky z pilotní studie. Hra ŠIPKY Na obrazovce se objevuje obrazec čtverce, umístěný v náhodném pořadí buď na levé, pravé, horní či spodní straně obrazovky. Čtverec je buď prázdný (v tom případě PO reaguje stlačením kurzorové klávesy označené šipkou doleva, doprava, nahoru nebo dolů ve směru umístění čtverce), anebo se v něm objeví šipka směřující nahoru, dolů, vlevo nebo vpravo (v tom případě PO reaguje kurzorovou klávesou označenou šipkou podle směru šipky umístěné ve čtverci). Nový podnět se objeví ihned po vyřešení situace. Úloha spočívá ve výběrové reakci na 20 různých podnětových situací. Výběrovou reakci je třeba uskutečnit podle tří pravidel, jimž se proband musí naučit. Činnost tedy klade nároky na pozornost a paměť. Hra HAD Tato úloha je úpravou stejnojmenné počítačové hry. Na obrazovce je obdélník, ohraničující hřiště, ve kterém jsou náhodně rozmístěny objekty, které má had spolykat (myši) a které spolykat nesmí (ježci). Pohyb hada je ovládán dvěma kurzorovými šipkovými klávesami (šipka doleva a šipka doprava). Had se nesmí dotknout jakékoli meze ohraničující hřiště nebo sám sebe (chyba) a nesmí spolknout nevhodný objekt (ježek). Had se stále pohybuje, pokud nepozře žádný objekt (myš), rychlost pohybu se zvyšuje. 48

49 V případě, že had objekt pozře, rychlost pohybu se zpomalí a zároveň se prodlouží délka hada. Hra provokuje hráče k chybám, které jsou důsledkem nepozornosti, v některých složitějších případech i uvažování a plánování pohybu, což jsou situace v praxi operátora se často vyskytující. 3.7 Fyzikální ukazatelé prostředí sledované v průběhu prováděného šetření Aby bylo provedeno přesné monitorování mikroklimatických podmínek v klimatické komoře, byly měřeny a zaznamenávány tyto hodnoty prostředí: Výsledná teplota kulového teploměru t g [ o C] - v úrovni 110/60/10 cm od podlahy, tedy v úrovni hlavy, břicha a kotníků dle ČSN EN ISO 7726 [6], Stereoteplota t 1-6(i) [ o C] z jednotlivých šesti směrů (1-6) v úrovni 110 cm od podlahy, Radiační teplota ve směru sálání t ra [ o C] - v úrovni 110 cm od podlahy, Radiační teplota v odvráceném směru t rb [ o C] - v úrovni 110 cm od podlahy, Stíněná teplota vzduchu t a [ o C] - v úrovni 110 cm od podlahy, Rychlost proudění vzduchu v a [m s -1 ]- v úrovni 110 cm od podlahy. Tepelně vlhkostní podmínky byly kontinuálně měřeny a zaznamenávány přístrojem Indoor Climate Analyser typ 1213 fy Bruel a Kjaer, výsledná teplota kulového teploměru byla měřena kulovým teploměrem Vernon-Jokl, stereoteplota (t stereo ) byla měřena novým kulovým stereoteploměrem Jokl-Jirák [27], [32]. Stereoteploměr Jokl - Jirák Patentovaný český přístroj stereoteploměr Jokl - Jirák umožňuje vyhodnotit všesměrové působení sálání a proudění a jeho nerovnoměrnosti v prostoru. Tento přístroj bere v úvahu nejen tepelnou radiaci, ale i konvekci. Na rozdíl od klasického kulového teploměru je stereoteploměr Jokl Jirák složen ze šesti segmentů upevněných na tepelně nevodivém jádru, z nichž každý zaznamenává 49

50 teplotu nezávisle na ostatních segmentech a doba ustálení v průmyslových podmínkách nepřesahuje 10 minut. Jeho vhodnost pro měření a hodnocení nerovnoměrné zátěže a použití pro praxi bylo předmětem řešení části výzkumného záměru VÚBP Praha a výsledky jsou uvedeny v publikacích [27], [28], [30], [33], [44]. Pro co nejpřesnější měření byly přístroje umístěny co nejblíže pokusné osobě ve výšce hlavy, avšak s dostatečnou vůli, aby naměřené hodnoty nebyly pokusnou osobou ovlivňovány. Na obrázku č. 7 lze vidět rozmístění přístrojů v klimatické komoře. Obrázek č. 7: Rozmístění přístrojů v klimatické komoře 50

51 Způsob získávání dat (statistika) Hodnoty fyzikálních i fyziologických ukazatelů byly průběžně registrovány a ukládány do paměti počítače. Pro statistické hodnocení byla použita korelační analýza, regresní analýza a analýza rozptylu ANOVA. Zpracování bylo provedeno v programu Excel 2007 a Statgraphics v.5. 51

52 4 VÝSLEDKY DISERTAČNÍ PRÁCE S UVEDENÍM NOVÝCH POZNATKŮ A JEJICH ANALÝZY 4.1 Shrnutí pokusů v klimatické komoře Pokusy v klimatické komoře byly konány za účelem naplnění cíle disertační práce, kterým bylo zjištění vlivu nerovnoměrné radiačně konvekční zátěže na reakci organismu a subjektivní pocity, potažmo na ukazatele spolehlivosti výkonu pokusných osob v mentální činnosti. Pokusy byly provedeny během roku 2008 a 2009 ve třech sériích (etapa I, II, III), kdy jako první byly testovány podmínky etapy II (t g = 22 C) a to v období od do Druhá se konala etapa I (t g = 19 C) v době od do a poslední byla v období od do etapa III (t g = 25 C). Experimenty byly konány s 24 stejnými pokusnými osobami, posluchačkami Ostravské univerzity. Jednotlivé etapy se od sebe lišily tak, že výsledná teplota kulového teploměru (t g ) odpovídala optimálním podmínkám pro práci vsedě a příslušnému tepelnému odporu oděvu. V každé etapě byla prověřena táž sestava podmínek, které se lišily intenzitou sálání na jednotlivé části těla. V jednotlivých podmínkách se rozdíl radiační teploty oproti výsledné teplotě kulového teploměru pohyboval v rozmezí -9 C (chladná stěna) až + 34 C (pozitivně sálající stěna). Proudění vzduchu se pohybovalo v rozmezí 0,25 0,30 m s -1 a relativní vlhkost ve fyziologickém rozmezí %. Jednotlivé pokusné podmínky v rámci etap byly voleny v náhodném pořadí obsluhou komory. Pokusné osoby nebyly seznámeny s probíhající podmínkou, aby nebyly ovlivněny jejich subjektivní pocity a výsledky dotazníku subjektivních pocitů. V každé podmínce bylo testováno všech 24 pokusných osob a pokusné osoby docházely do komory cca jednou týdně podle předem stanoveného rozvrhu. Pokusné osoby byly před vstupem do komory zváženy ve spodním prádle, byla jim připevněna čidla pro měření srdeční frekvence a kožní teploty. Oblečeny do předepsaného oděvu absolvovaly 1 hodinu čistého času v klimatické komoře. Po vstupu do komory byla změřena teplota tělesného jádra a 20 min se pokusné osoby 52

53 aklimatizovaly. Poté byly obsluhou vyzvány k započetí činnosti, která spočívala ve vyplnění dotazníku MIND 1 a MIND 2A, hraní her ŠIPKY a HAD, vyplnění dotazníku MIND 2 a dotazníku Subjektivní hodnocení tepelné pohody. Před koncem pobytu v komoře byla opět změřena teplota tělesného jádra. Po odchodu z komory byla sundána čidla a pokusná osoba opět zvážena ve spodním prádle. Po každém sezení byly naměřené hodnoty staženy a uloženy do paměti počítače. Scénář pro časový průběh experimentálního sezení je znázorněn na obrázku č. 8. Vstup do komory, změření teploty tělesného jádra, adaptace na mikroklimatickou podmínku (čtení, hraní zábavné hry) Dotazník MIND 1, 2A, Hra ŠIPKY Hra HAD Dotazník MIND 2B, Dotazník pro subjektivní hodnocení tepelné pohody Změření teploty tepelného jádra, odchod z komory Průběžný čas [min] Obrázek č. 8: Časový průběh úloh při experimentálním sezení 4.2 Základní somatometrické vyšetření Před vlastním zahájením experimentů byly pokusným osobám změřeny základní antropometrické parametry (tělesná hmotnost a tělesná výška) a provedeno měření podkožního tuku metodou bioelektrické impedance (BIA). Experimentů se účastnilo 24 žen ve věku let. Průměrný věk skupiny byl 21,6 let, průměrná výška 1,7 m a průměrná hmotnost 57 kg. Byla vypočtena hodnota indexu tělesné hmotnosti, což je tělesná hmotnost (v kilogramech) dělená druhou mocninou výšky (v metrech) [17][15]. Popisná statistika naměřených hodnot indexu tělesné hmotnosti (BMI) je uvedena v následující tabulce č. 3 a grafy č. 1 a 2 znázorňují četnost rozložení hodnot BMI a procentuální zastoupení kategorií BMI ve vyšetřované skupině. 53

54 Četnost Tabulka č. 6: Popisná statistika hodnot BMI BMI - popisná statistika Střední hodnota 21,00 Minimum 18 Chyba střední hodnoty 0,41 Maximum 26,8 Medián 21,1 Součet 440,9 Modus 21,1 Počet 21 Směrodatná odchylka 1,86 Největší (1) 26,8 Rozptyl výběru 3,46 Nejmenší (1) 18 Špičatost 4,03 Hladina spolehlivosti Šikmost 1,37 (95,0%) 0, Histogram 18,5 24,9 29,9 Další Hodnota BMI Četnost Graf č. 1: Rozložení četnosti podle kategorií BMI 54

55 nadváha 5% BMI podváha 9% normální váha 86% Graf č. 2: Procentuální zastoupení kategorií BMI ve vyšetřované skupině Limitní hodnoty BMI jsou stanoveny podle WHO [50], kdy se za normální hodnotu považuje BMI = 18,5 až 24,9 kg m -2, jako nadváha se považují hodnoty BMI 25 až 29,9 kg m -2 a hodnoty vyšší než 30 kg.m -2 se považují za obezitu. Hodnota pod 18,5 kg m -2 je označována jako podváha. Z výše uvedených výsledků je patrné, že 86 % pokusných osob spadá podle klasifikováno BMI do kategorie normální. Fyziologický podíl tuku v organismu, který má kromě metabolické funkce také funkci termoregulační, závisí na pohlaví, věku, příslušností k etnické skupině. Minimální podíl tuku v organizmu by měl být u žen 15 až 17 %, obezitu charakterizuje zvýšení podílu tělesného tuku nad 30 % tělesné hmotnosti [49][43]. Podíl celkového tuku v organismu ve vyšetřované skupině je vidět v tabulce č. 7 a grafické znázornění těchto hodnot ve formě četnosti rozložení a procentuálního zastoupení v grafech č. 3 a 4. 55

56 Četnost Tabulka č. 7: Popisná statistika % tuku % tuku - popisná statistika Střední hodnota 27,16 Minimum 19,3 Chyba střední hodnoty 0,85 Maximum 33,5 Medián 26,4 Součet 570,3 Modus 29,7 Počet 21 Směrodatná odchylka 3,92 Největší (1) 33,5 Rozptyl výběru 15,35 Nejmenší (1) 19,3 Špičatost -0,85 Hladina spolehlivosti Šikmost -0,18 (95,0%) 1,78 Histogram Další Četnost % tuku Graf č. 3: Rozložení četnosti podle podílu tuku v organismu 56

57 podlimitní hodnoty 0% % tuku nadlimitní hodnoty 25% fyziologické zastoupení tuku 75% Graf č. 4: Procentuální zastoupení PO dle podílu tuku v organismu Z výsledků je patrné, že 75 % pokusných osob patří do populace s normálním zastoupením tuku v organismu, 25 % osob spadá do kategorie nadlimitních hodnot. Osoby s podlimitní hodnotou tělesného tuku se ve vyšetřované skupině nevyskytovaly. Tento výsledek relativně odpovídá obrazu populace v České republice, kdy ve věkové kategorii 18 až 44 let je podíl populace s normální hmotností 67 %, přičemž nadměrná hmotnost se vyskytuje častěji u mužů než u žen [49]. 4.3 Fyzikální veličiny charakterizující prostředí Měření bylo provedeno za všech podmínek uvedených v kapitole Časový harmonogram vyšetřování. V tabulkách č jsou uvedeny naměřené, skutečné hodnoty mikroklimatických podmínek v jednotlivých etapách. Tyto hodnoty byly získány výpočtem průměrné hodnoty z naměřených hodnot při jednotlivých měřeních vyšetřovaných osob. Všechny údaje byly v půlminutových intervalech zaznamenávány do registračního zařízení a po skončení měření ukládány do paměti počítače. 57

58 Průměrné hodnoty jednotlivých fyzikálních veličin charakterizující tepelně vlhkostní prostředí v jednotlivých etapách a jednotlivých podmínkách (pokusech) jsou uvedeny v tabulkách č. 8, 9, 10. Ačkoli pořadí podmínek bylo voleno náhodně obsluhou komory, v tabulce jsou výsledky pro přehlednost uspořádány chronologicky vzestupně etapy podle hodnot kulového teploměru t g a podmínky podle radiační teploty t ra. 58

59 Tabulka č. 8: Mikroklimatické podmínky, Etapa I, t g = 19 C Podmínka t ra t rb t 1(návětrná) t 2(okno) t 3(závětrná) t 4(panel) t 5(dolní) t 6(horní) t g(1-6) t g(110) t g (60) t g(10) t a (110) RH v a * C+ * C+ * C+ * C+ * C+ * C+ * C+ * C+ * C+ * C+ * C+ * C+ * C+ [%] *m s -1 ] 1 16,0 19,9 18,7 19,4 19,0 17,7 18,7 18,8 18,7 18,7 18,4 18,8 18,5 31 0, ,5 19,7 18,4 18,9 19,4 18,9 18,8 18,8 18,8 19,0 18,3 18,9 17,9 35 0, ,2 20,0 18,3 18,9 19,6 19,5 18,9 19,0 19,0 18,9 18,2 18,7 17,4 44 0, ,6 20,4 18,9 19,6 20,4 20,8 19,5 20,1 19,9 19,1 17,9 18,0 17,8 47 0, ,2 21,1 20,0 20,2 21,9 23,3 20,5 22,0 21,3 19,1 16,4 16,1 17,9 44 0, ,4 21,3 20,2 19,9 22,8 25,7 20,9 23,2 22,1 19,2 14,7 13,9 16,8 52 0, ,1 22,1 20,7 20,4 23,9 27,7 21,9 24,3 23,2 19,2 14,7 14,3 16,6 61 0, ,2 22,7 21,0 20,8 25,0 29,7 22,7 25,2 24,1 19,1 14,4 14,5 16,8 53 0,32 Tabulka č. 9: Mikroklimatické podmínky, Etapa II, t g = 22 C Podmínka t ra t rb t 1(návětrná) t 2(okno) t 3(závětrná) t 4(panel) t 5(dolní) t 6(horní) t g(1-6) t g(110) t g (60) t g(10) t a (110) RH v a * C+ * C+ * C+ * C+ * C+ * C+ * C+ * C+ * C+ * C+ * C+ * C+ * C+ [%] [m s -1 ] 1 16,2 22,8 22,3 22,7 21,8 20,1 21,9 21,8 21,8 22,1 21,4 20,8 22,5 30 0, ,1 22,6 22,0 22,4 22,0 20,9 21,9 21,7 21,8 22,1 21,5 21,4 21,9 30 0, ,6 22,2 21,4 21,8 22,2 21,9 21,8 21,7 21,8 22,0 21,2 21,6 20,8 47 0, ,0 22,4 21,6 21,9 22,7 22,7 21,8 22,3 22,2 22,0 19,7 19,8 20,4 59 0, ,0 22,8 21,9 22,0 23,6 25,1 22,5 23,5 23,1 22,0 18,6 17,6 19,8 54 0, ,0 22,8 22,9 22,4 24,6 28,0 23,5 24,9 24,4 22,3 17,0 15,9 18,8 60 0, ,3 22,7 22,9 22,3 25,0 29,3 23,3 25,8 24,8 22,1 14,5 14,4 17,9 52 0, ,8 23,8 22,7 22,5 25,9 31,2 24,2 26,0 25,4 22,0 19,4 17,0 18,8 39 0,36 59

60 Tabulka č. 10: Mikroklimatické podmínky, Etapa III, t g = 25 C Podmínka t ra t rb t 1(návětrná) t 2(okno) t 3(závětrná) t 4(panel) t 5(dolní) t 6(horní) t g(1-6) t g(110) t g (60) t g(10) t a (110) RH v a * C+ * C+ * C+ * C+ * C+ * C+ * C+ * C+ * C+ * C+ * C+ * C+ * C+ [%] *m s -1 ] 1 16,4 25,7 25,2 25,9 24,8 22,0 24,5 24,7 24,5 25,0 23,5 20,5 26,3 38 0, ,2 25,4 24,5 25,3 24,5 22,4 24,2 24,2 24,2 25,0 24,0 21,7 25,2 37 0, ,9 25,3 24,6 25,1 24,8 23,5 24,4 24,4 24,5 25,1 24,3 22,9 24,9 36 0, ,8 24,8 24,6 24,7 25,2 24,8 24,7 24,6 24,8 25,1 24,2 23,5 24,5 33 0, ,6 25,0 25,1 24,6 26,2 27,8 25,2 26,3 25,9 25,2 23,6 21,2 23,8 60 0, ,2 25,3 25,8 24,2 26,8 31,2 25,5 28,1 26,9 25,1 22,9 16,8 24,7 57 0, ,9 24,3 25,2 24,2 27,3 31,9 26,0 27,7 27,0 25,2 22,1 16,7 22,9 54 0, ,4 24,9 26,7 24,8 28,3 35,4 27,1 29,6 28,7 25,6 23,3 16,5 24,5 45 0,31 60

61 Teplota [ C] Mikroklimatické podmínky byly nastaveny ve vazbě na tepelný odpor oděvu pokusných osob. Stěžejním parametrem byla teplota t g(110), která se pohybovala podle zvolené etapy v blízkém okolí 19; 22 a 25 C a radiační teplota t ra, která byla volena v závislosti na radiační nerovnoměrnosti, a nabývala hodnot od 16,0 C do 52,8 C. Relativní vlhkost vzduchu byla udržována v rozmezí 30 % - 61 %. Proudění vzduchu bylo nastaveno na hodnotu 0,25 m s -1, ale jak je vidět z tabulek č tato rychlost proudění se se zvyšující radiační teplotou mírně zvyšovala, což bylo způsobeno radiační nerovnoměrností a promícháváním vzduchových vrstev s různou teplotou. Tepelné rozvrstvení je možno pozorovat z údajů t g(110), t g(60) a t g(10), kdy se hodnoty t g(10) pohybovaly v intervalu 13,9 C 23,5 C, což odpovídá rozdílu t g(110) t g(10) v rozmezí 0,1 C až 9,2 C, přičemž nejmenší hodnota odpovídá neutrální podmínce s nulovým rozdílem radiačních teplot a největší podmínce s největším rozdílem radiačních teplot. V grafu č. 5 je vidět teplotní rozvrstvení, které ukazují průměrné hodnoty teploty kulového teploměru t g za jednotlivé etapy v měřených výškách 110, 60 a 10 cm, tedy v úrovni hlavy, břicha a kotníků. 26,0 Teplota kulového teploměru 24,0 22,0 20,0 18,0 16,0 E I E II E III 14, Výška kulového teploměru [cm] Graf č. 5: Teplota kulového teploměru v různých výškách od podlahy Hodnoty t 1 t 6 v tabulkách č. 8, 9, 10 jsou stereoteploty z jednotlivých segmentů stereoteploměru Jokl Jirák a hodnota t g(1-6) je výsledná teplota stereoteploměru, odpovídající průměrné hodnotě stereoteplot ze všech šesti stran. 61

62 Poslední sledovanou veličinou byla teplota vzduchu t a. Její hodnoty se pohybovaly v závislosti na výsledné teplotě kulového teploměru t g a teplotě radiační ve směru sálání t ra a to v rozmezí 16,6 C až 26,3 C. 4.4 Vyhodnocení fyziologických parametrů Jak již bylo uvedeno výše, během experimentů byly sledovány tyto fyziologické ukazatele: teplota tělesného jádra, teplota kůže, ztráty vody potem a dýcháním a srdeční frekvence Teplota tělesného jádra Teplota tělesného jádra byla měřena po vstupu do komory a na konci sezení a to na ušním bubínku (t ty ) infračerveným teploměrem a pod jazykem (t or ) klasickým lékařským digitálním teploměrem. Průměrné hodnoty za jednotlivé etapy se pohybovaly v blízkém okolí 37 C, jak je vidět z tabulky č. 11 a také z grafu č. 6. Nebyly zjištěny statisticky významné rozdíly v průměrných hodnotách rozdílů teplot tělesného jádra před a na konci sezení v rámci pokusů jednotlivých etap ani mezi jednotlivými etapami a to při měření jak na ušním bubínku, tak pod jazykem. Hodnoty teplot v jednotlivých pokusech vykazovaly nepatrné odchylky, jak lze vyčíst z hodnot směrodatných odchylek v tabulce č. 11 jednotlivých etap, proto jsou zde uvedeny pouze průměrné hodnoty za celou etapu. Změna teploty tělesného jádra se pohybovala do 0,1 C u teploty měřené na ušním bubínku a do 0,2 C u teploty měřené podjazykově (orálně), jak ukazuje graf č. 7. Tabulka č. 11: Průměrné hodnoty tělesného jádra v jednotlivých etapách Nitrotělní teplota Etapa ucho podjazykově t ty * C+ sm. odch. t or * C+ sm. odch. E I (t g = 19 C) 36,8 0,34 36,7 0,06 E II (t g = 22 C) 37,2 0,20 36,8 0,06 E III (t g = 25 C) 36,7 0,19 36,8 0,04 62

63 Rozdíl teplot [ C] Teplota [ C] 38,0 Teplota tělesného jádra 37,0 36,0 35,0 34,0 ucho podjazykově 33,0 E I E II E III Etapa Graf č. 6: Průměrná teplota tělesného jádra v jednotlivých etapách Změna teploty tělesného jádra 0,2 0,1 0,0-0,1-0,2 E I E II E III ucho podjazykově -0,3 Etapa Graf č. 7: Průměrná změna teploty tělesného jádra v jednotlivých etapách Limitní hodnoty nitrotělní teploty podle ČSN EN ISO 9886 [9] jsou v případě pomalé akumulace tepla (to je zvyšování o 1 C za více než 1 h) nastaveny na přírůstek 1 C nebo limitních 38 C. Jak lze vyčíst z grafu č. 7, o přírůstek teploty se jedná pouze v první etapě při měření tympanické teploty. Skutečnost, že nedochází k odchylkám 63

64 od limitů pro nitrotělní teploty, lze vysvětlit tím, že experimenty probíhaly v optimálních mikroklimatických podmínkách dle NV 361/2007 Sb. [37] Teplota kůţe Teplota kůže byla měřena kontinuálně na 6 místech povrchu těla a to na čele, hrudníku, zádech, předloktí, stehnu a lýtku. Průměrná teplota kůže byla vypočítána jako vážený průměr podle rov. (3) dle Jiráka. Rozmístění teplotních čidel na pokusné osobě je zřejmé z obrázků č. 9 a 10. Čidla byla fixována protialergickou leukoplastí a přívodní vodiče přichyceny pomocí pružného obinadla. Obrázek č. 9: Rozmístění teplotních čidel na čelní straně pokusné osoby Obrázek č. 10: Rozmístění teplotních čidel na zadní straně pokusné osoby Průměrné hodnoty teplot kůže pro jednotlivé podmínky jsou uvedeny v následujících tabulkách č. 12, 13,

65 Tabulka č. 12: Průměrné hodnoty teploty kůže, Etapa I, t g = 19 C Podmínka Čelo Hrudník Předloktí Záda Stehno Lýtko Teplota kůže t ska * C+ t skd * C+ t skn * C+ t skj * C+ t skf * C+ t skl * C+ t sk * C+ 1 32,6 34,0 31,2 33,3 29,2 30,3 31,6 2 32,8 34,3 31,8 33,9 30,1 30,7 31,9 3 33,1 34,4 31,9 34,0 30,2 30,8 32,2 4 33,1 34,6 32,2 33,8 30,3 30,0 32,1 5 33,7 34,9 31,7 33,5 29,9 29,5 31,8 6 33,8 34,9 32,1 33,1 29,2 28,9 31,6 7 34,3 34,9 32,1 33,3 29,5 29,1 31,8 8 34,8 34,9 31,7 33,4 29,6 28,7 31,7 Tabulka č. 13: Průměrné hodnoty teploty kůže, Etapa II, t g = 22 C Podmínka Čelo Hrudník Předloktí Záda Stehno Lýtko Teplota kůže t ska * C+ t skd * C+ t skn * C+ t skj * C+ t skf * C+ t skl * C+ t sk * C+ 1 33,3 34,1 31,7 33,8 30,8 30,1 32,0 2 33,5 34,4 31,8 33,8 30,8 30,2 32,2 3 33,3 34,1 31,7 33,4 30,8 31,0 32,3 4 33,9 34,7 31,9 33,8 31,1 30,1 32,3 5 34,1 34,8 32,2 33,8 30,7 29,3 32,1 6 34,6 34,5 32,2 32,8 30,7 28,4 32,0 7 34,9 34,7 32,0 32,9 30,3 27,8 31,6 8 35,7 34,8 32,8 32,6 30,8 28,4 31,9 Tabulka č. 14: Průměrné hodnoty teploty kůže, Etapa III, t g = 25 C Podmínka Čelo Hrudník Předloktí Záda Stehno Lýtko Teplota kůže t ska * C+ t skd * C+ t skn * C+ t skj * C+ t skf * C+ t skl * C+ t sk * C+ 1 34,0 34,5 33,0 34,8 31,8 31,9 33,2 2 34,2 34,4 32,7 34,7 31,7 31,9 33,1 3 34,3 34,6 33,0 34,9 31,8 31,9 33,3 4 34,1 34,4 32,7 34,5 31,5 31,9 33,0 5 34,9 34,9 33,5 33,7 31,8 31,6 33,1 6 35,6 35,2 33,6 34,0 31,0 30,2 32,9 7 35,9 35,6 33,8 33,9 31,2 29,9 32,9 8 36,2 36,0 33,7 33,6 31,3 29,5 32,9 Grafické znázornění průběhu kožních teplot v čase v jednotlivých podmínkách jednotlivých etap je uvedeno v Příloze D. 65

66 Průměrná teplota kůže [ C] Průměrné hodnoty teploty kůže v jednotlivých etapách, maxima, minima a směrodatné odchylky jsou uvedeny v tabulce č. 15. Diagram těchto hodnot je v grafu č. 8. Tabulka č. 15: Průměrná teplota kůže v jednotlivých etapách Teplota kůže t sk Etapa průměr max min * C+ * C+ * C+ sm.odch. E I (t g = 19 C) 31,8 32,2 31,6 0,21 E II(t g = 22 C) 32,1 32,3 31,6 0,20 E III (t g = 25 C) 33,1 33,3 32,9 0,11 33,5 33,0 Průměrná teplota kůže 32,5 32,0 31,5 31,0 prům. max min 30,5 E I E II E III Etapa Graf č. 8: Teplota kůže v jednotlivých etapách Výsledná průměrná teplota kůže pro jednotlivé podmínky se pohybovala v intervalu od 31,6 C do 33,3 C, což odpovídá průměrné teplotě kůže za optimálních podmínek a při kompenzované tepelné zátěži, která činí 31 C až 34 C [24]. V suchých prostředích odpovídá vnější povrchová teplota kůže, s časovou konstantou asi 3 min, změnám okolní teploty vzduchu, sálání a proudění vzduchu. Z toho důvodu se limitní hodnoty teploty kůže týkají pouze prahu bolesti. Pro horká prostředí je maximální místní teplota kůže 43 C a v chladných podmínkách je minimální místní teplota kůže 15 C [9]. Tyto hodnoty nebyly překročeny ani v jednom případě, 66

67 Průměrná ztráta vody [g.h -1 ] minimum bylo zjištěno na lýtku v Etapě II, kdy t skl = 27,8 C a maximum na čele v Etapě III, kdy t ska = 36,2 C Ztráta vody potem a dýcháním Celková ztráta tělesné hmotnosti byla stanovena z rozdílu tělesné hmotnosti pokusné osoby zjištěné před a po experimentu. Vážení pokusné osoby probíhalo ve spodním prádle a vzhledem k tomu, že pokusné osoby během sezení v komoře nepožívaly žádnou potravu ani tekutiny a ani nenavštěvovaly toaletu, byla velikost ztráty vody potem a dýcháním zjišťována prostým rozdílem hmotnosti před a po sezení. Průměrnou ztrátu vody v gramech za hodinu pro jednotlivé etapy znázorňuje graf č Ztráta vody potem a dýcháním E I E II E III Etapa Graf č. 9: Průměrná ztráta vody potem a dýcháním v jednotlivých etapách Ztráta hmotnosti se pohybuje v rozmezí g h -1 což je hluboko pod přípustnou hodnotou stanovenou v NV č. 361/2007 Sb. [37], která je pro třídu práce I g h Srdeční frekvence Srdeční frekvence byla měřena přístrojem EKG Holter. Průběh srdeční frekvence byl kontinuálně snímán během celého pobytu vyšetřované osoby v komoře a poté ukládán do počítače. 67

68 HR[pulsy.min -1 ] Údaje o srdeční frekvenci získané během měření, resp. jejich průměrné hodnoty, maxima, minima a směrodatné odchylky jsou v tabulce č. 16 a v grafu č. 10. Tabulka č. 16: Hodnoty srdeční frekvence v jednotlivých etapách HR Etapa průměr max min *pulsy min -1 ] [pulsy min -1 ] *pulsy min -1 ] sm.odch. E I ,93 E II ,04 E III ,01 86 Srdeční frekvence prům. max min 74 E I E II E III Etapa Graf č. 10: Průměrná srdeční frekvence v jednotlivých etapách Opět nebyly zjištěny statisticky významné rozdíly v průměrných hodnotách srdeční frekvence mezi jednotlivými podmínkami ani mezi jednotlivými etapami. Průběh srdeční frekvence v čase během sezení v klimatické komoře znázorňuje graf č

69 HR [tepů.min -1 ] 86 Průběh srdeční frekvence E I E II E III t [min] Graf č. 11: Průběh srdeční frekvence během sezení v klimatické komoře Zvyšování srdeční frekvence z důvodu tepelné zátěže ΔHR T je v průměru 33 pulsů min -1 na jeden stupeň zvýšené nitrotělní tělesné teploty [9]. Jak bylo uvedeno výše, nedocházelo u pokusných osob k akumulaci tepla a tedy ke zvyšování nitrotělní teploty, a tedy nedocházelo ani ke zvyšování srdeční frekvence vlivem tepelné zátěže. 4.5 Dotazník subjektivních pocitů Před ukončením pobytu v komoře pokusné osoby vyplnily Dotazník pro subjektivní hodnocení tepelné pohody, v němž zhodnotily celkové a lokální tepelné pocity pomocí sedmibodové stupnice v rozsahu -3 až +3 od neutrálních podmínek. Procentuální vyhodnocení spokojených a nespokojených osob s danými podmínkami v jednotlivých etapách znázorňují tabulky č. 17, 18, 19 a k tomu odpovídající grafy č. 12, 13, 14. Vyhodnocení je provedeno podle stupně intenzity nespokojenosti od středového bodu (neutrálního pocitu) bez ohledu zda se jednalo o nespokojenost ve smyslu tepla či chladu. 69

70 Tabulka č. 17: Subjektivní spokojenost s mikroklimatem, Etapa I, t g = 19 C Podmínka spokojení - pohoda [%] mírná nepohoda [%] Hodnocení nepohoda [%] velká nepohoda [%] % 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Subjektivní hodnocení E I velká nepohoda nepohoda mírná nepohoda spokojení - pohoda Podmínka Graf č. 12: Subjektivní hodnocení mikroklimatu, Etapa I, t g = 19 C 70

71 Tabulka č. 18: Subjektivní spokojenost s mikroklimatem, Etapa II, t g = 22 C Podmínka spokojení - pohoda [%] mírná nepohoda [%] Hodnocení nepohoda [%] velká nepohoda [%] Subjektivní hodnocení EII 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Podmínka velká nepohoda nepohoda mírná nepohoda spokojení - pohoda Graf č. 13: Subjektivní hodnocení mikroklimatu, Etapa II, t g = 22 C 71

72 Tabulka č. 19: Subjektivní spokojenost s mikroklimatem, Etapa III, t g = 25 C Podmínka spokojení - pohoda [%] mírná nepohoda [%] Hodnocení nepohoda [%] velká nepohoda [%] % 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Subjektivní hodnocení E III Podmínka velká nepohoda nepohoda mírná nepohoda spokojení - pohoda Graf č. 14: Subjektivní hodnocení mikroklimatu, Etapa III, t g = 25 C Celkové vyjádření spokojenosti či míry nespokojenosti s danými podmínkami v rámci etap je zřejmé z následujícího grafu č

73 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Subjektivní hodnocení E I E II E III Etapa Horko Teplo Mírné teplo Neutrální Mírné chladno Chladno Zima Graf č. 15: Subjektivní hodnocení tepelné pohody v jednotlivých etapách Z grafu je zřetelné odlišné vnímání tepelných pocitů v jednotlivých etapách a to přesto, že mikroklimatické podmínky odpovídaly optimálním podmínkám v závislosti na výsledné teplotě kulového teploměru, tepelném odporu oděvu, rychlosti proudění vzduchu a energetickém výdeji. Zatím co Etapa I (t g = 19 C) byla více než 50 % hodnocena jako chladná, Etapa III (t g = 25 C) ve 43 % byla hodnocena jako teplá. Spokojenost s podmínkami v rámci jednotlivých etap vyjadřuje graf č % 39% 38% 37% 36% 35% 34% 33% 32% Subjektivní hodnocení E I E II E III Etapa spokojení - pohoda Graf č. 16: Vyjádření spokojenosti s mikroklimatem v jednotlivých etapách 73