Mezi rizikové faktory mikroklimatických podmínek, označované též jako tepelně vlhkostní podmínky, na nevenkovním (dříve vnitřním) prostředí se řadí zátěž teplem a chladem. Zjišťování a hodnocení mikroklimatických podmínek je ošetřováno legislativně podle nařízení vlády č. 361/2007 Sb., ve znění pozdějších změn, a podle metodiky řady ergonomických norem pro horké, mírné a chladné tepelné prostředí. Neoddělitelnou součástí je fyziologický (ergonomický) popis reakcí člověka jako otevřeného systému v termoregulačních procesech.
Parametry mikroklimatických podmínek ve venkovním i nevenkovním prostředí a reakce člověka na tepelnou zátěž jsou kritériem pro tepelnou bilanci lidského těla. Jak vyplyne z následujícího pojednání, rozhodující veličinou je teplota. Teplota je nejen fyzikální veličina, ale je individuálně pociťována člověkem, a posléze, i s vlivem dalších faktorů pracovního prostředí, významně ovlivňuje jeho výkonnost a zdravotní stav. Právem je teplota legislativně řazena (viz nařízení vlády č. 361/2007 Sb.) mezi rizikové faktory. V legislativních ustanovení a ergonomických normách tepelného prostředí je věnována pozornost mikroklimatickým podmínkám na pracovišti zejména z hlediska přípustných limitů tepelné zátěže a přijatelnosti tepelného komfortu pro pracujícího člověka. K posuzování reakcí člověka na mikroklimatické podmínky se přitom vychází z fyziologických poznatků tepelných procesů v lidském těle.
Úkoly, vyplývající z analýzy a hodnocení mikroklimatických podmínek a přijímání případných nápravných opatření na daném pracovišti, budou klást na jejich řešitele nemalé požadavky, kde zaměřené úsilí s využitím potřebných odborných znalostí bude spočívat v dosažení tepelné pohody pro pracovníky v pracovním procesu.
Úvod - základní pojmy
Pro zátěž teplem či chladem na pracovišti se hygienickými předpisy stanovují pro příslušnou třídu práce přípustné zátěže (vztažené na energetický výdej /W.m-2/) a odpovídající režimová opatření, jimiž je rozuměno střídání doby výkonu práce a bezpečnostních přestávek nebo poskytování ochranného nápoje.
Zátěž teplem při práci je určena množstvím metabolického tepla vznikajícího svalovou prací a faktory prostředí, kterými jsou teplota vzduchu (ta), výsledná teplota kulového teploměru (tg), rychlost proudění vzduchu (va), relativní vlhkost vzduchu (Rh) a stereoteplota (tst).
Tepelné podmínky z hlediska dlouhodobě a krátkodobě únosné doby práce se hodnotí podle přípustné zátěže teplem rozdílným způsobem. Dlouhodobě přípustná zátěž teplem je limitovaná množstvím tekutin ztracených při práci z organismu potem a dýcháním, která činí maximálně 2150 g.m-2, což odpovídá ztrátě 3,9 litrů tekutin za osmihodinovou směnu pro standardní osobu. Krátkodobě přípustná tepelná zátěž je zátěž limitovaná množstvím akumulovaného tepla v organismu, která nesmí u aklimatizovaného i neaklimatizovaného zaměstnance překročit 180 kJ.m-2. Zátěž chladem nastává, je-li pracovník při činnosti vystaven minimální operativní teplotě nižší než 14 °C při energetickém výdeji 106 W.m-2 a vyšším.
Aklimatizovaný zaměstnanec je zaměstnanec vykonávající práci po dobu alespoň 3 týdnů od nástupu na posuzované pracoviště. Neaklimatizovaný zaměstnanec má omezenou činnost, jsou-li překračovány přípustné limity tepelné zátěže, zařazené do třídy práce IIb až V.
Zátěž teplem při práci na nevenkovním pracovišti se hodnotí, pro dané třídy práce, podle operativní teploty (to) nebo výsledné teploty kulového teploměru (tg), dále viz tabulka 1 Operativní teplotou se rozumí teplota vypočtená jako časově vážený průměr z jednotlivých měřených časových intervalů v průběhu celé osmihodinové nebo delší směny, jde-li o pracoviště s měnícími se teplotami, z teploty vzduchu ta, výsledné teploty kulového teploměru tg, rychlosti proudění vzduchu va.
Vzorec pro výpočet operativní teploty - t0 /°C/ (podle ČSN EN 7726):
t0 = Ata + (1 - A) tr
kde: A - hodnota (koeficient) relativní rychlosti vzduchu var;
tr - střední teplota sálání.
Hodnoty A v závislosti na rychlosti proudění vzduchu (var) /m.s-1/.
| var | < 0,2 | 0,2 až 0,6 | 0,6 až 1,0 | m.s-1 |
| A | 0,5 | 0,6 | 0,7 | - |
V pojetí ergonomických norem, pojednávajících o tepelném prostředí, je zahrnuto velké množství pojmů, termínů a zásad, které se týkají, jak reakcí člověka na tepelnou či chladnou zátěž, tak užití metod k jejich měření a hodnocení. Pro popis mikroklimatického prostředí mají základní význam hlavní parametry: teplota vzduchu ta (°C), střední radiační teplota tr (°C), relativní vlhkost vzduchu Rh (%), rychlost vzduchu va (m.s-1), izolační odpor oděvu Icl (m2.°C/W), jednotka tepelného odporu oděvu: 1 clo = 0,155 m2.°C/W, tepelná produkce lidského organismu M (W.m2). Další důležité pojmy a termíny zahrnují individuální termoregulaci, přenos tepla, tepelnou rovnováhu, přímé empirické a racionální ukazatele (indexy), aklimatizaci osob, vnitřní a vnější teplotu těla, teplotu povrchu, tepelné vnímání a tepelný komfort či diskomfort, vlhkost kůže, požadovaný stupeň pocení, požadovanou izolační vlastnost oděvu.
Měření zátěže teplem se provádí na základě znalosti prostředí, a to, zda je možné prostředí z hlediska prostorového rozložení mikroklimatických parametrů v blízkosti osoby považovat za tzv. homogenní nebo heterogenní. Pro vertikální rozložení mikroklimatických parametrů je rozhodující stanovení výšky měření (obvykle se vztahují k výšce kotníků a hlavy nad podlahou). Přitom nelze opomenout možný vliv slunečního záření (zejména v letním období), kdy budou naměřené teploty vyšší, než jsou maximální přípustné teploty na pracovištích, nebo kde je trvale přítomna zátěž teplem významně ovlivňovaná technologií (sálavá složka). Od této znalosti se pak určuje počet měřicích míst a časové intervaly měření.
Uvedený přehled všeobecných poznatků je základním podkladem pro dílčí analýzu vlivu mikroklimatických podmínek na člověka v uvažovaném pracovním prostředí.
Článek je členěn na tři části.
Část I. Posuzování reakcí člověka v mikroklimatických podmínkách
1. Fyziologické základy tepelných procesů v lidském těle
Lidské tělo je nepřetržitým zdrojem tepla. Hlavním metabolickým tepelným zdrojem jsou svaly, včetně břišních a hrudních orgánů. Při metabolických procesech se v lidském organismu uvolňuje energie, která působí ve formě energie tepelné (metabolické teplo) a mechanické, využitelná k výkonu vnější práce. Množství tepla vzniklého ve svalech závisí na intenzitě svalové činnosti. Lidské tělo usiluje o udržení teploty v optimálním rozsahu 35 až 37 °C, zatímco teplota kůže se může pohybovat v rozmezí 31 až 34 °C, podle vlivu okolního prostředí. Člověk udržující konstantní teplotu těla (tělesného jádra) musí být v tepelné rovnováze, tzn., že čistý vstup tepla do těla se musí rovnat čistému výstupu tepla z těla, takže stupeň akumulace tepla je nula. Toto přestavuje základní postup při stanovení lidské reakce na tepelné prostředí. Pokud je akumulace tepla v těle pozitivní, teplota těla bude vzrůstat. Pokud je akumulace těla negativní, teplota těla bude klesat. Sklon teploty těla k nárůstu nebo poklesu bude většinou ovlivňovat lidské reakce. Výpočtová rovnice tepelné rovnováhy poskytuje důležitý poznatek pro hodnocení prostředí s účastí fyzické zátěže.
Základní rovnice tepelné bilance lidského těla
(dle ČSN EN ISO 7933):
M - W = Cres + Eres + K + C + R + E + S (W.m-2)
Tato rovnice vyjadřuje, že vnitřní produkce tepla v těle, která odpovídá energetickému výdeji (M) mínus užitečný mechanický výkon (W) je v rovnováze s tepelnými výměnami v dýchacích orgánech prouděním (Cres) („res“ je označením respirace) a odpařováním při dýchání (Eres), jakož i sdílením tepla na povrchu těla vedením (K), prouděním (C), sáláním (R) a odpařováním (E) a akumulací tepla v těle (S).
Se zřetelem k tepelné rovnováze lidského těla teplo produkované organismem se musí odvést do okolí, aby nedošlo k růstu tělesné teploty. Změny v rozdílu tělesné teploty vznikají v průběhu času (denní doby), ale i podle částí lidského těla, jež závisejí na množství krve, které protéká periferními kapilárami v podkoží a pokrytí oblečením. V lidském těle dochází k nepřetržitému procesu dopravy tepla z vnitřních tkání k povrchu kůže. Odvod tepla z lidského těla závisí na parametrech okolí, ale lidské tělo není pasivní, je homoiotermické, což znamená, že si udržuje teplotu těla v úzkém tepelném rozmezí okolo 37 °C, přičemž má několik fyziologických regulačních mechanismů jak docílit tepelné rovnováhy.
Homoiotermie charakterizuje pouze teploty tělesného jádra, což se týká orgánů uložených ve velkých dutinách tělních, tj. dutině břišní, hrudní a hlavě (mozku). Ostatní orgány, zejména kůže, podkoží a končetiny, tvořící tzv. slupku tělní, jsou již méně homoiotermní, jejichž teplota se může měnit v závislosti na tepelných podmínkách okolního prostředí v relativně značném rozsahu. Od hloubky 20 až 30 mm pod povrchem těla je již teplota relativně stálá. Téměř polovina lidského těla, např. pokožka, prsty, ušní boltec, tvář, nemá stálou tělesnou teplotu a mění se podle kolísání teploty prostředí. Povrchová část těla je tak ovlivněna prostředím, je tzv. poikilotermní. U zdravého člověka je ideální hodnota rozdílu teplot mezi slupkou tělní (kůže, podkoží, tuková vrstva v podkoží) a jádrem 4 °C.
Teplotní stav člověka se vyjadřuje povrchovou teplotou pokožky a množstvím vylučovaného potu. Pouze ve dvou případech se tělesná teplota v organismu zvyšuje z vnitřních příčin:
- při tělesné práci (fyzické zátěži);
- při nemoci (vyvolávající horečku).
Při tělesné práci, brzy po začátku jejího zahájení, teplota stoupá až na 38 °C. Nejde o horečku, nýbrž se tím dosahuje lepších podmínek pro svalovou činnost. Po skončení práce zvýšená teplota opět rychle klesá na původní hodnoty, někdy dokonce i pod ně. Horečka je fyziologická reakce organismu na změněné nastavení centra na regulaci teploty těla v hypotalamu. Horečka není nemoc, nýbrž jde o projev chorobného stavu.
Měření tělesné teploty se provádí vhodným teploměrem (v rozsahu od 33 °C do 43 °C) umístěným do podpažní jamky nebo do úst. Průměrná tělesná teplota u zdravého člověka se pohybuje v rozmezí 35,8 °C až 37,3 °C. Měření nitrotělní teploty může být zjišťována (podle ČSN EN ISO 9886) v různých bodech těla (jícen, rektum, ušní bubínek, teplota moči), a je prováděna zpravidla pod lékařským dohledem. Přehled přístrojů pro měření fyzikálních veličin uvádí ČSN EN ISO 7726.
2. Termoregulační procesy
Pro přizpůsobení se teplotnímu stavu prostředí využívá člověk vědomě nebo reflexně regulačních možností, kterými jsou: vazomotorická regulace, produkce potu (pocení), chemická termoregulace a vědomá regulace. Samotný termoregulační proces je řízen ze dvou center umístěných v části mozku zvané hypotalamus. Hypotalamus se nachází uprostřed hlavy na myšlené spojnicí obou ušních otvorů. V jeho přední části, nazývané anteriorní hypotalamus, je centrum tepelné zátěže. Centrum chladové zátěže je v zadní části, tzv. posteriorním hypotalamu. Do hypotalamu přicházejí informace jednak z chladných a tepelných termoreceptorů rozmístěných v kůži, jednak z vnitřních termoreceptorů v hlubokých tkání (svalech, míše, mozku) i v samotném termoregulačním centru, reagujících na teplotu krve. V kůži převažují chladové termoreceptory, kterých je desetkrát více než tepelných. V hypotalamu jsou zakódovány informace o žádoucích hodnotách teploty tělesného jádra. Pokud přicházející informace z termoreceptorů se neshodují s žádoucími hodnotami nastavenými v hypotalamu vyšlou se z příslušného centra korekční signály pro vazomotorickou reakci v cévním systému.
Vazomotorickou reakcí dochází ke změně průměru cév pokožky. Nastává tím změna průtoku krve pokožkou a současně i změna teploty pokožky. Při hrozícím tepelném přetížení dochází k vazodilataci - rozšíření cév a vzestup teploty pokožky (kůže se překrví a zčervená), což se projevuje odváděním přebytečného tepla ve formě potu. Při hrozícím podchlazení těla nastává zúžení cév - vazokonstrikce, a tím i pokles teploty pokožky (kůže bledne a vyzařuje méně tepla). Organismus se také snaží v chladu omezit ztráty tepla tím, že se snižuje prokrvení na perifériích. Teplota na vyčnívajících částech, jako je nos, ušní boltec a prsty, klesá daleko prudčeji než jinde na těle, čímž mohou vznikat omrzliny. Při podchlazení se uplatňuje především termoregulace chemická, kdy chlad podněcuje vyměšování adrenalinu, který podporuje zvýšení metabolizmu (metabolického tepla). Výrazným příznakem ochlazení těla je chladový stres, při kterém vznikají rytmické, trhavé záškuby svalstva, jež nelze potlačit vůlí.
Pocity chladu a tepla zprostředkují kožní termoreceptory (čidla). Chladových receptorů je v kůži asi 250 000 a jsou uloženy blíže k povrchu, kdežto tepelných receptorů je méně asi 30 000 a jsou uloženy hlouběji v kůži. Termoreceptory jsou po těle rozloženy nerovnoměrně. Největší hustota je na špičkách prstů, dlani, chodidla, jazyku, rtech, nejmenší na kůži zad.
Ochlazení těla pod 30 °C ohrožuje nejvíce srdce. Při nízké teplotě dochází k fibrilaci srdečního svalu, takže se srdce nesmrští, nýbrž se pouze chvěje. Proudění krve ze srdce se zastaví a nastává smrt. Nízká teplota krve ovlivňuje spotřebu a využití kyslíku ve tkáních. Zmrzlé tkáně mohou rychle odumírat a poskytnout vhodnou půdu pro rozvoj infekcí.
Produkce potu, jako regulační stupeň ochlazování, se při tepelném přetížení projevuje jeho odpařováním (neznatelné nebo znatelné). Vlivem vysokých teplot těla se zvyšuje srdeční frekvence, snižuje se systolický objem srdeční. Snížené zásobování orgánů krví se projeví především na činnosti nervového systému: je postižena přesná motorická koordinace, klesá výkonnost, snižuje se bdělost, mohou se objevovat pocity nevolnosti. Snižuje se chuť k práci, klesá pracovní tempo, zaznamenává se vyšší počet chybných pracovních úkonů, může stoupat počet pracovních úrazů. Při zvýšeném pocení současně dochází i ke ztrátě solí, vedoucí ke změnám iontové rovnováhy a poklesu koncentrace Na+, což se považuje za příčinu vzniku svalových křečí.
Vědomá termoregulace je spojena s uvědomělou činností, která je zrealizována zejména změnou tělesné činnosti, velikostí povrchu těla, jehož část se zúčastní výměny tepla, dále změnou oblečení a změnou teploty okolního prostředí.
Pokud termoregulační mechanismy nestačí zabezpečit tepelnou rovnováhu lidského těla, dochází k výrazné změně teploty těla a ohrožení životních funkcí orgánů kvůli přehřátí nebo podchlazení. Klesne-li tělesná teplota pod 22 °C nebo stopne-li nad 42 °C, hrozí nebezpečí smrti. Nejzazší rozpětí tělesné teploty, při němž může člověk ještě žít, činí tedy asi 20 °C. Naproti tomu člověk snáší teplotu ovzduší od - 40 °C až do + 40 °C, tj. rozpětí 80 °C i více.
3. Reakce lidského těla na teplé prostředí
Na teplé prostředí nebo stoupající produkci metabolického tepla, tělo člověka odpovídá reakcí zvanou vazodilatace, kdy podkožní cévy se rozšiřují a zvyšují zásobování pokožky krví. Je to tedy teplota pokožky, která umožňuje odvod tepla z těla. Jestliže zvýšení teploty pokožky již nemůže obnovit tepelnou rovnováhu, jsou to potní žlázy, jimiž začne probíhat chlazení odpařováním potu. Pocení je způsob výdeje tepla za podmínky, jestliže teplota okolí je vyšší než teplota těla. Udržitelná míra odpařování je zhruba 1 litr za hodinu, přičemž při odpaření 1 litru potu je z těla odvedeno okolo 2,4 MJ tepla. Potních žláz v těle je okolo 2,5 milionů. Asi 200 žláz na milimetr čtvereční je na dlani, 20/mm2 je na trupu těla. Pot je tekutina obsahující 99 % vody, 1 % močoviny a odpadních látek.
Pokud tyto dva mechanismy nemohou obnovit tepelnou rovnováhu těla, následuje stav zvaný hypertermie označující nevyhnutelné přehřívání organismu. Prvními příznaky jsou: slabost, bolest hlavy, ztráta chuti, nevolnost, krátký dech, zrychlený tep (až 150/min), lesklé oči, duševní nepokoj, apatie nebo naopak vznětlivost. Při tepelném šoku teplota těla rychle stoupá přes 41 °C, zastaví se pocení, začne kóma a nastává smrt. I když je člověk v této fázi zachráněn, mozek již může mít nevratná poškození.
4. Reakce lidského těla na chladné prostředí
Na chladné prostředí reaguje lidské tělo nejdříve vazokonstrikcí, označující snížení podkožní cirkulace krve, snížení teploty pokožky, což následně snižuje tepelné ztráty těla člověka. Tento proces bývá provázen vznikem tzv. husí kůže nebo atavistickým jevem - postavení chloupků na kůži, což způsobuje lepší tepelnou izolaci kůže. Jestliže toto je neúčinné, nastoupí termogeneze projevující se jako svalové napětí, třesení, které zvyšuje tepelnou produkci těla. Třesení může vyvolat až 10násobné zvýšení tepelné produkce. Vnitřní teplota těla zůstává okolo 37 °C. Tělesné končetiny, prsty u rukou i u nohou, ušní lalůčky, mohou mít nedostatek krve a jejich teplota může poklesnout až pod 20 °C. V některých případech mohou i omrznout, aniž by byla ohrožena vnitřní teplota těla.
Jestliže tyto fyziologické reakce nezajistí tepelnou rovnováhu, nastane stav zvaný hypotermie, jež charakterizuje nevyhnutelné podchlazení těla. Vnitřní teplota těla může klesnout až pod 35 °C. I když nenastane hypotermie, pokračující vystavení chladným podmínkám způsobuje vzestup krevního tlaku, srdeční frekvence a spotřeby kyslíku. Začne-li klesat teplota tělesného jádra, klesá srdeční frekvence a dochází k selhání krevního oběhu. Smrt většinou nastává mezi 25 až 30 °C.
Při náhlém ponoření do chladné vody může dojít k podráždění vegetativních nervů a reflektorickému zpomalení srdeční činnosti, posléze až k zástavě srdce. Například při teplotě vody 10 °C není ani dobře adaptovaný jedinec schopen udržet stálou tělesnou teplotu. Tepelné ztráty se zvyšují pohybem, doba přežití je asi 5 hodin. Odolnost vůči chladu klesá u člověka, který má méně podkožního tuku.
Špatná regulace teploty těla nastává v opilosti. Alkohol v krvi rozšiřuje povrchové krevní cévy (červenání v obličeji), člověk má mylný pocit horka. Alkoholové opojení mu snižuje schopnost uvažovat, odkládá oblečení a pak v důsledku velkých ztrát tepla do okolí zmrzne. Nebezpečí tkví v tom, že proces zmrzání většinou nebolí.
Část II. Metodický přístup k měření a hodnocení mikroklimatických podmínek tepelné zátěže
Člověku, který si v proměnném tepelném prostředí snaží zachovávat tepelnou rovnováhu, musí být k tomu vytvářeny odpovídající mikroklimatické podmínky, uplatňované zejména pak během jeho činnosti. Při ochraně zdraví člověka jde o dodržování legislativních a normativních tepelných limitů, stanovených v přípustných hodnotách, které jsou v návaznosti na základní pojmy v úvodní kapitole, dále popisovány (aplikovány) v metodických postupech.
1. Legislativní ustanovení
1.1 Nastavení mikroklimatických podmínek pro klimatizované pracoviště
Zátěž teplem u práce zařazené do třídy I až V na nevenkovním pracovišti se hodnotí, z hlediska dodržení přípustných hodnot upravených pro celý kalendářní rok, podle nařízení vlády č. 361/2007 Sb., v upravené tabulce č. 1.
Tabulka č. 1
| Třída práce | M (W.m-2) |
Operativní teplota t0 Teplota kulového teploměru tg |
va (%) |
Rh (g.h-1/(g.sm-1) |
SR | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| t0min/tgmin (°C) |
t0max/tgmax (°C) |
(m.s-1) | ||||
| I | <=80 | 20 | 27 | 0,01-0,2 | 30-70 | 107/856 |
| IIa | 81-105 | 18 | 26 | 0,01-02 | 136/1091 | |
| IIb | 106-130 | 14 | 32 | 0,05-0,3 | 171/1368 | |
| IIIa | 131-160 | 10 | 30 | 0,05-0,3 | 256/2045 | |
| IIIb | 161-200 | 10 | 26 | 0,1-0,5 | 359/2639 | |
| IVa | 201-250 | 10 | 24 | |||
| IVb | 251-300 | 10 | 20 | |||
| V | 301 a více | 10 | 20 | |||
M - je metabolizmus (tj, energetický výdej v brutto hodnotách, zahrnující i bazální metabolizmus) ve wattech v přepočtu na jeden metr čtvereční tělesného povrchu.
va - je rychlost proudění vzduchu v metrech za sekundu.
Rh - relativní vlhkost vzduchu v procentech.
SR - je intenzita pocení (gram za hodinu nebo gram za směnu).
Hodnoty tomax nebo tgmax pro přirozeně větraná pracoviště vyžadují oblek o tepelném odporu 0,5 clo.
Hodnoty tomin nebo tgmin pro přirozeně větraná pracoviště vyžadují oblek o tepelném odporu 1,0 clo.
Pro práce třídy IVb není pro ženy celosměnově přípustná z hlediska hygienických limitů fyzické zátěže, režimová opatření je nutno aplikovat i při to <= 10 °C.
Pro práce třídy V není pro ženy z hlediska hygienických limitů fyzické zátěže přípustná; pro muže není celosměnově z hlediska hygienických limitů fyzické zátěže přípustná, režimová opatření je nutno aplikovat i při to <= 10 °C.
U prací zařazených do třídy práce IIb až V musí být současně dodrženy přípustné limity pro krátkodobě a dlouhodobě přípustnou zátěž z hlediska energetické náročnosti práce.
Hodnotu operativní teploty to lze za podmínky rychlosti proudění vzduchu va rovné nebo menší než 0,2 m.s-1 lze nahradit hodnocením podle výsledné teploty kulového teploměru (tg).
Zátěž teplem při práci na venkovním pracovišti se hodnotí podle výsledné teploty kulového teploměru, kde proudění vzduchu a relativní vlhkost se nezohledňují.
Základní teplotní veličinou není teplota vzduchu ta (tzv. suchá teplota), neboť ta představuje pouze fyzikální vlastnost vzduchu, ale vliv tepelného prostředí na člověka charakterizuje výsledná teplota kulového teploměru tg nebo teplota operativní to.
1.2 Stanovení dlouhodobé a krátkodobé přípustné doby práce
Dlouhodobě a krátkodobě přípustná doba práce ve směně pro aklimatizované zaměstnance je upravena v nařízení vlády č. 361/2007 Sb., tabulkách 1a až 2c. Dlouhodobě přípustná zátěž teplem se hodnotí rozdílně pro zaměstnance aklimatizované a neaklimatizované na tepelné podmínky na posuzovaném pracovišti.
Nejde-li aplikovat tabulky 1a až 2c z důvodů jiných zadávacích parametrů (jiná rychlost proudění vzduchu, jiný tepelný odpor oděvu, vlhkost vzduchu je vyšší než 70 %), stanoví se dlouhodobě a krátkodobě přípustné doby práce pomocí výpočtu tepelné bilance (podle ČSN EN ISO 7933) nebo na základě měřené ztráty vody potem a dýcháním, teploty vnitřního prostředí organismu a srdeční frekvence.
Nejsou-li při práci dodrženy hygienické hodnoty zátěže teplem, musí být uplatněn režim přípustné doby práce a bezpečnostní přestávky.
1.3 Výpočet režimu práce a bezpečnostních přestávek
V případě, že nejsou při práci zařazené do třídy IIb až V, vykonávané na daném pracovišti, dodrženy přípustné hodnoty zátěže teplem pro aklimatizované zaměstnance, podle tabulky č. 1, musí být uplatněn režim práce a bezpečnostní přestávky.
Pro stanovení režimových opatření se zjištěná teplota porovnává s teplotou pro danou třídu práce, podle nařízení vlády č. 361/2007 Sb., z tabulek 1a až 2c. Tabulky 1a až 2c totiž upravují tzv. dlouhodobě a krátkodobě přípustnou dobu práce, při jejímž dodržení lze daný druh práce v konkrétních podmínkách vykonávat bez toho, že by došlo k negativní odezvě organizmu, jako reakci na zátěž teplem. Z údajů jmenovaných tabulek je vždy nutné vybrat takovou, která odpovídá reálným podmínkám panujících na daném pracovišti. K této kapitole je dále uvedena tabulka 1b ve zkráceném výběru, která byla použita v uvedených příkladech.
Postup výpočtu režimu práce je založen na počtu pracovních cyklů (c), který je dán podílem dlouhodobě (tsm) a krátkodobě (tmax) přípustné doby práce. Počet cyklů se zaokrouhluje na vyšší celé číslo.
c = tsm / tmax (-)
kde:
tsm - maximálně dlouhodobě přípustná doba práce za směnu (min)
tmax - maximální krátkodobě přípustná doba práce za směnu (min)
Mezi jednotlivými pracovními cykly musí být zajištěny bezpečnostní přestávky na odpočinek. Délka přestávky (tp) se vypočítá podle rovnice:
tp = [(480 - tsm) / (c - 1)] (-)
1. Výpočet režimového opatření pro osmihodinovou směnu - 480 minut Výchozí podklady:
- Zjišťování a stanovení kritérií pracovních podmínek pro dané pracoviště: [třída práce, energetický výdej (M), výsledná teplota (tg), doba práce (tsm a tmax), proudění vzduchu (va), relativní vlhkost vzduch (rh), izolační odpor oděvu (clo), aklimatizovaný pracovník muž/žena, délka směny].
- Výběr tabulky (z 1a až 2c) pro dlouhodobě a krátkodobě přípustnou dobu práce.
Podmínky zjištěné pro dané pracoviště:
- Práce třídy IIb, tabulka č. 1b (platí pro muže).
- Dlouhodobě přípustná doba práce je 347 minut.
- Krátkodobě přípustná doba práce je 190 minut.
- Naměřená výsledná teplota tg = 36 °C.
- oděv 0,64 clo.
- rychlost proudění vzduchu va = 0,5 m/s.
- relativní vlhkost rh < 70.
Dílčí výpočty:
- Počet cyklů: 347: 190 = 1,83 cyklů; zaokrouhleno na 2 cykly.
- Doba trvání jednoho cyklu: 347: 2 = 173,5 minut; zaokrouhleno na 174 minut.
- Počet přestávek: 2 cykly - 1 = 1 - Celková doba trvání přestávky: 480 - 347 = 133 (min)
Tato varianta je z hlediska provozního nevýhodná, a proto se přizpůsobuje režim práce technologickým potřebám, tím, že se počet cyklů zvýší například na 5.
Výpočet opravovaný je následující:
- Doba trvání 1 cyklu: 347: 5 = 69,4; zaokrouhleno na 69 minut.
- Celková doba trvání přestávky: 480 - 347 = 133 minut.
- Doba jedné přestávky (volíme 5 přestávek): 133: 5 = 26,6 min; zaokrouhleno: 27 min.
Kontrola: 5 x 27 min + 5 x 69 min = 480 min.
2. Výpočet režimového opatření pro dvanáctihodinovou směnu
Podmínky zjištěné pro dané pracoviště:
- Směna 720 minut, práce třídy IIIa, tabulka č. 1b. (pro muže).
- Dlouhodobě přípustná doba práce je 386 min.
- Krátkodobě přípustná doba práce je 386 min.
- Naměřená výsledná teplota 32 °C.
Prodloužením směny se upravuje dlouhodobě přípustná doba práce o 20 %, tj. o 77 minut.
Dílčí výpočty:
- Dlouhodobá (prodloužená) přípustná doba práce: 386 + 77 = 463 min.
- Celková doba přestávek: 720 - 463 = 257 min.:
- Počet cyklů: 720: 386 = 1,86, zaokrouhleno na 2 cykly.
- Počet přestávek: 2 cykly - 1 = 1.
- Doba práce: 720 - 257 = 463 min.
- Jeden pracovní interval: 463: 2 = 231 min.
- Doba jedné přestávky: 257 x 1 = 257 min.
Tato varianta je z hlediska provozního nevýhodná, a proto se přizpůsobuje režim technologickým potřebám, tím, že se počet cyklů zvýší například na 5 a počet přestávek rovněž na 5.
Upravený následující výpočet pak by byl:
- Jeden pracovní interval: 463: 5 = 93 min.
- Celková doba přestávky: 720 - 463 min.
- Doba jedné přestávky: 257: 5 = 51,4 min, upraveno na 51 min.
- Přestávky na 5 cyklů: 257: 5 = 255 min.
- Doba práce na 5 cyklů: 93 x 5 = 465 min
Kontrola: 255 + 465 = 720 minut
Obecně však platí, že při zátěži teplem z hlediska fyziologického, je vhodnější bude-li více bezpečnostních přestávek a jednorázové pracovní intervaly i trvání bezpečnostních přestávek, budou voleny kratší. Z uvedeného vyplývá, že zřizovat 12hodinové směny na horkých pracovištích je neekonomické.
Tabulka č. 1b (Zkrácený výběr)
Dlouhodobě a krátkodobě přípustné práce - aklimatizovaný muž Pro oděv 0,64 clo, rychlost proudění vzduchu va = 0,5 m/s, relativní vlhkost rh < 70 %
| tg (°C) |
Třída práce | Doba práce podle celkového energetického brutto výdaje (W.m-2) | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| I | IIa | IIb | IIIa | IIIb | IVa | IVb | V | ||
| W.m-2 brutto | 80 | 105 | 130 | 160 | 200 | 250 | 300 | 350 | |
| 26 | tsm | 480 | 480 | 480 | 480 | 403 | 248 | 197 | 164 |
| tmax | 480 | 480 | 480 | 480 | 403 | 248 | 52 | 29 | |
| 28 | tsm | 480 | 480 | 480 | 480 | 382 | 231 | 187 | 157 |
| tmax | 480 | 480 | 480 | 480 | 352 | 101 | 40 | 25 | |
| 30 | tsm | 480 | 480 | 480 | 480 | 290 | 217 | 177 | 150 |
| tmax | 480 | 480 | 480 | 480 | 290 | 63 | 32 | 22 | |
| 32 | tsm | 480 | 480 | 480 | 386 | 261 | 205 | 169 | 143 |
| tmax | 480 | 480 | 480 | 386 | 145 | 45 | 27 | 19 | |
| 34 | tsm | 480 | 480 | 443 | 307 | 244 | 194 | 161 | 137 |
| tmax | 480 | 480 | 443 | 241 | 66 | 33 | 22 | 16 | |
| 36 | tsm | 423 | 459 | 347 | 284 | 228 | 184 | 153 | 132 |
| tmax | 423 | 459 | 190 | 74 | 40 | 25 | 18 | 14 | |
| 38 | tsm | 267 | 387 | 319 | 264 | 215 | 174 | 147 | 127 |
| tmax | 267 | 136 | 70 | 44 | 29 | 20 | 15 | 12 | |
Nejsou-li zadávané parametry (např. jiná rychlost proudění vzduchu, vlhkost, vrstvy oděvu) stejné, jako jsou uvedeny v těchto tabulkách, stanoví se režim střídání výkonu práce a bezpečnostních přestávek individuálně výpočtem podle ergonomické normy ČSN EN ISO 7933 s odkazem na ČSN EN ISO 9886.
1.4. Náhrada ztráty tekutin ochranným nápojem
Ochranný nápoj slouží k tomu, aby byly do organizmu zaměstnance doplněny tekutiny a minerální látky ztracené při práci potem a dýcháním. Množství ochranného nápoje se počítá vždy pro celou osmihodinovou směnu a odpovídá 70 % definované ztráty tekutin.
V případě, že jde o práci zařazenou do třídy I až IIIa, se jako ochranný nápoj poskytuje přírodní minerální voda slabě mineralizovaná, pramenitá voda nebo voda splňující hygienické náležitosti.
U třídy IIIb až V, kde se jako ochranný nápoj uvádí minerální vody se střední mineralizací, stačí je podávat jen v polovičním množství z nárokové náhrady 70 % a druhá polovina nárokové náhrady má být pokryta ochranným nápojem pro nižší třídy práce. Tato úprava odpovídá stavu, kdy ačkoliv dochází u těžších fyzických prací k významným ztrátám tekutin i minerálů, jsou zejména minerály nahrazovány již ve stravě, a proto není žádoucí, aby organizmus byl jimi předávkován prostřednictvím vyššího přísunu minerální vody. Při vyšších dávkách by přísun minerální vody mohl naopak zbytečně zatěžovat organizmus resp. ledviny apod. Kombinací minerální vody a například vody přírodní lze docílit optimální náhrady ztráty tekutin.
V tabulce 2 je uváděna náhrada tekutin při práci v zátěži teplem v závislosti na teplotě t0 nebo tg na pracovišti za osmihodinovou směnu a maximální teplota, při níž je dosaženo maximální ztráty tekutin.
Tabulka 2
| Třída práce | M (W.m-2) |
Náhrada tekutin za směnu při ztrátě tekutin potem a dýcháním 1,25 litrů a více | Teplota, při níž je dosaženo maximální přípustné ztráty tekutin potem a dýcháním 3,9 l/8 h | ||
|---|---|---|---|---|---|
| t0 nebo tg (°C) | (litry)++)(litry/1°C) | t0 nebo tg (°C) | náhrada vody (litry) | ||
| I+) | 80 | 31 až 36 | 0,9 až 2,7(0,36)+++) | není přípustná | 3,1 |
| IIa+) | 81 až 105 | 27 až 34 | 0,9 až 3,1(0,24) | není přípustná | |
| IIb | 106 až 130 | 24 až 32 | 0,9 až 2,8(0,24) | =>33 | |
| IIIa | 131 až 160 | 20 až 29 | 0,9 až 2,8(0,21) | =>30 | |
| IIIb | 161 až 200 | 16 až 27 | 0,9 až 2,8(0,17) | =>28 | |
| IVa | 201 až 250 | 15 až 24 | 1,2 až 3,0(0,2) | =>25 | |
| IVb | 251 až 300 | 15 až 21 | 1,6 až 3,0(0,23) | =>22 | |
| V | =>301 | 15 až 17 | 2,2 až 3,0(0,4) | =>18 | |
Množství poskytovaných nápojů platí pro va <= 1 m.s-1 a Rh <= 70 % .
+) Teplota kulového teploměru tg na neklimatizovaných pracovištích třídy práce I a IIa nesmí překročit to nebo tg 34 °C. Tato výjimka platí v případě, že venkovní teplota vzduchu je vyšší než teplota přípustná uvedená v tab. č. 1 pro pracoviště kategorie I a IIa.
++) Náhrada tekutin na pracovištích třídy I až IVa se stanoví interpolací v závislosti na tg, tj. na každý 1 °C nad dolní hranicí rozpětí pro příslušnou třídu práce se přičte k základní hodnotě náhrady vody pro danou třídu práce hodnota uvedena v závorce.
+++) Výše připočítané náhrady nad základní hodnotu náhrady tekutin.
Stanovit náhradu tekutin pomocí tabulky 2
Náhrada tekutin se řeší pro třídu práce IIIa a t0 = 27 °C.
Dílčí výpočty:
- Rozpětí teplot v °C pro třídu práce IIIa: 20 až 29 °C; rozdíl je 9 °C.
- Náhrada tekutin pro uvedené rozpětí: 0,9 až 2,8 litrů; rozdíl je 1,9 litrů.
- Vyjádření podílu mezi náhradou ztráty tekutiny 1,9 litrů a rozpětím teploty pro třídu práce IIIa 9°C: 1,9: 9 = 0,21 litr/1 °C
- Rozpětí teplot t0 (měřenou t0 27°C a nejnižší tabulkovou t0 20 °C) 27 - 20 = 7 °C
Závěr:
Náhrada tekutin za osmihodinovou směnu:
(0,21 litr na 1 °C x 7 °C) + 0,9 litru = 1,47 litru + 0,9 litru = 2,37 litrů;
Zaokrouhleno na 2,4 litrů.
Dokončení článku v dalším čísle:
Část III. Ergonomické normy aplikované v hodnocení tepelného prostředí/tepelné zátěže