Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Funkcje badawczo-interpretacyjne bilansu cieplnego organizmu pracownika w ocenie obciążenia termicznego

Wacławik J, Knechtel J., Świerczek L.

Przegląd Górniczy

|

2015

|

T. 71, nr 1

100--108

PL

W pracy omówiono sposób postępowania w celu ograniczenia negatywnych dla organizmu ludzkiego skutków pracy w gorącym mikroklimacie. Korzysta się z racjonalnych metod oceny zagrożenia stresem cieplnym, opartych na reakcjach fizjologicznych organizmu. W metodach tych opracowuje się bilans cieplny, w którym uwzględnia się wymianę ciepła i wilgoci między organizmem pracownika a otoczeniem. Na tej podstawie określa się granice stresu cieplnego dla górników na podstawie fizjologicznej tolerancji, wyrażonej przez temperaturę wewnętrzną ciała oraz odwodnienie organizmu. W razie potrzeby dokonuje się selekcji pracowników i opracowuje procedury ochrony. Przy ocenie cielnych warunków pracy korzysta się z pojedynczych pomiarów określonych parametrów powietrza, pomiarów otoczenia, a także racjonalnych indeksów, wynikających z bilansu cieplnego pracownika. W artykule przytoczono niektóre z nich: temperatura powietrza na termometrze wilgotnym, wskaźnik WBGT, wskaźnik dyskomfortu, zdolność chłodnicza otoczenia, australijska cieplna granica pracy.

EN

This paper presents a way of conduction in the reduction of adverse effects of work in hot microclimate. The rational methods of assessment of heat stress hazard, which are based on physiological reactions of human body are used. These methods allow to develop the heat balance which includes the exchange of heat and moisture between the body of the worker and the surroundings. Thus, it is possible to determine the limits of heat stress for the miner on the basis of physiological tolerance, expressed in body temperature and dehydration. If needed, the selection of workers and development of protection procedures are performed. By assessing the thermal conditions of work, separate measurements of air parameters, surrounding measurements as well as rational indexes, resulting from the heat balance of the worker are used. This paper presents some of them: the air temperature on the wet-bulb thermometer, WBGT index, discomfort index, cooling power of the surroundings, Australian thermal work limit (TWL).

2

Wskaźnik WBGT w ocenie warunków klimatycznych

Wacławik J.

Górnictwo i Geologia

|

2013

|

T. 8, z. 4

153-170

PL

Przedmiotem artykułu jest wskaźnik WBGT, który służy do oceny cieplnych warunków pracy w otoczeniu gorącym. Został opracowany w celu wykorzystania go na stanowiskach pracy ze znacznym obciążeniem wysokotemperaturowym promieniowaniem cieplnym, pochodzącym ze słońca. Wartość WBGT w określonym miejscu stanowi średnią ważoną temperaturę uzyskaną ze wzoru, w którym występują: temperatura powietrza na termometrze suchym, temperatura poczernionego termometru kulistego oraz naturalna temperatura termometru wilgotnego. W otoczeniu zewnętrznym przyjmuje się: WBGT = 0,7-tmn + 0,2-tg + 0,1-ta. W pomieszczeniach zamkniętych bez promieniowania wysokotemperaturowego WBGT = 0,7-tmn + 0,3 tg. Określonym wydatkom energetycznym są przypisane określone graniczne wartości WBGT, zwane wartościami odniesienia. Ich wielkość oszacowano dla tradycyjnego letniego ubioru 0,6 clo z włókien naturalnych, dla parametrów o temperaturze w rectum 38°C. Metodykę stosowania WBGT ustala dokument PN-EN ISO 27243. Gdy ubiór pracownika lub warunki pracy są niestandardowe, wprowadza się poprawki na tempo metabolizmu oraz na wartości odniesienia.

EN

Wet Bulb Globe Temperature WBGT is an occupational heat stress index which accounts for the exposition of a worker to high temperature and/or solar radiation. Under conditions of the work taking place outdoor with exposition to solar radiation the WBGT index is calculated by the formula: WBGT = 0.7-W + 0.2-tg + 0.1 ta for indoor conditions of work or work without solar radiation exposition the formula is WBGT = 0.7-tmn + 0.3 tg. The referential value of WBGT index was determined for work in light clothing (0.6 clo) and with metabolism rate causing body temperature of 38°C (in rectum). The standard values of WBGT index are published in the Standard No. PN-EN ISO 27243. For non-standard clothing and/or occupational conditions, the referential values and metabolism rate should be duly corrected.

3

Analiza porównawcza wybranych wskaźników oceny mikroklimatu w gorących miejscach pracy kopalń węgla kamiennego

Wacławik J, Knechtel J., Świerczek L.

Górnictwo i Geologia

|

2013

|

T. 8, z. 4

171-181

PL

Omówiono wybrane wskaźniki oceny mikroklimatu stosowane w kopalniach węgla kamiennego: intensywność chłodzenia powietrza - Kw, temperaturę zastępczą klimatu - tzk, wskaźnik WBGT, amerykańską temperaturę efektywną - ATE, temperaturę śląską - TŚ oraz zdolność chłodniczą - CP. Zbadano zakres zmienności tych wielkości w odniesieniu do wyników pomiarów wykonanych przez kopalniane służby wentylacyjne w 462 wyrobiskach. Niektóre z wymienionych wskaźników dają podobne wyniki. Na podstawie analizy stwierdzono, że istnieje grupa wyrobisk, których zaklasyfikowanie do określonego stopnia zagrożenia klimatycznego zależy od przyjętego kryterium.

EN

Several selected indices for assessment of climate - related occupational conditions, now in use in coal mining, namely: Cooling Air Intensity - Kw, Equivalent Climate Temperature - TZK, WBGT index, the American Effective Temperature - ATE, Silesian Temperature - TS and Cooling Capacity - CP were compared. Then the variation ranges of these indices were determined for a data set comprising the results of climate related parameters measurement carried out by members of mines ventilation staff at 462 underground workings. It emerged that several of these indices yielded similar values. The analysis of data showed that for a group of underground workings their classification to a particular climatic hazard was depending on the adopted criterion.

4

Numerical model of heat exchange between a worker body and the hot environment

Wacławik J.

Archives of Mining Sciences

|

2010

|

Vol. 55, no 3

573-588

EN

The subject of considerations enclosed in this paper is the mathematical model of the worker's body-environment heat exchange in mining working. At the low and moderate temperature and humidity of air the basic way of carrying away of heat from human body is convection. In the difficult climatic conditions the evaporation of sweat is of prevailing importance. Heat exchange between miner's body and his environment was calculated for transient state, when the temperature of body is changing. It has been assumed that the average skin temperature is a factor controlling convective, radiant and evaporative modes of heat exchange. The state of thermal stress is determined by accumulation of heat in worker's body and increase of core and rectal temperature. The second measure of thermal stress is maximum of sweat rates emitted during work and dehydration level. The heat balance of human body affords possibilities for estimation of these parameters.

PL

Przedmiotem pracy są zagadnienia standardów komfortu cieplnego pracownika, określone na podstawie bilansu cieplnego jego organizmu. Przy niskiej i umiarkowanej temperaturze i wilgotności powietrza oraz przy małym wydatku energetycznym ciepło z ciała pracownika odprowadzane jest do otoczenia przede wszystkim drogą konwekcji. W trudnych warunkach klimatycznych oraz przy wydatku energetycznym odpowiadającym pracy umiarkowanej lub ciężkiej dominującą rolę odgrywa parowanie potu. Stan obciążenia termicznego może być modelowany numerycznie metodami bilansu cieplnego ciała pracownika, sporządzanego dla nieustalonej wymiany ciepła z otoczeniem. Stan obciążenia (stresu) i napięcia cieplnego może być oceniany na podstawie akumulacji ciepła w ciele człowieka i wzrostu temperatury wewnętrznej ciała lub temperatury w rectum oraz maksymalnej ilość potu wydzielanej podczas pracy i stopnia odwodnienia organizmu.

5

Ocena warunków mikroklimatu i stanu obciążenia cieplnego

Wacławik J.

Wiadomości Górnicze

|

2008

|

Vol. 59, nr 2

58-69

6

Ocena bezpieczeństwa pracowników przy wysokich obciążeniach termicznych

Wacławik J., Cygankiewicz J., Knechtel J.

Prace Naukowe GIG. Górnictwo i Środowisko / Główny Instytut Górnictwa

|

2008

|

Wyd. spec. nr 2

149-166

PL

W referacie omawiane są niektóre zagadnienia związane z cieplnymi warunkami pracy w wyrobiskach kopalń głębokich. Mikroklimat tych wyrobisk kształtują procesy wymiany ciepła i masy (wilgotności) na drodze przepływu powietrza od wlotu do kopalni do miejsc pracy. Głównymi źródłami ciepła są pracujące maszyny, skały o wysokiej temperaturze pierwotnej oraz zamieniona na energię wewnętrzną energia potencjalna powietrza w polu siły ciężkości (autokompresja). Przy niskiej temperaturze i wilgotności powietrza i przy niewielkim wydatku energetycznym ciepło z ciała pracownika odprowadzane jest do otoczenia przede wszystkim drogą konwekcji. W trudnych warunkach klimatycznych oraz przy umiarkowanym lub wysokim metabolizmie dominującą rolę odgrywa parowanie potu. W temperaturze powietrza przewyższającej temperaturę skóry ciała pracownika jedynym mechanizmem odprowadzenia ciepła jest parowanie potu. Wiążący się z wymianą ciepła stan obciążenia termicznego pracownika może być modelowany numerycznie metodami bilansu cieplnego ciała pracownika, sporządzanego dla ustalonej lub nieustalonej wymiany ciepła. Wiele wzorów zastosowanych w obliczeniach zaczerpnięto z norm PN-EN 12515 (2002): "Analityczne określanie i interpretacja stresu cieplnego z wykorzystaniem oblicze- nia wymaganej ilości potu" oraz ISO 7933 (2004) ,Analityczne określenie i interpretacja stresu cieplnego na podstawie obliczeń obciążenia cieplnego". I Referat przedstawia próbę zastosowania metodyki oceny obciążenia cieplnego w środowisku gorącym w nietypowych warunkach, związanych z dużym wysiłkiem fizycznym, w szczególności ratowników górniczych. Zastosowana metoda została przedstawiona w licznych pracach fizjologów, które powstały stosunkowo niedawno. Na ich podstawie opracowano międzynarodowe i europejskie normy.

EN

Some problems connected with the thermal conditions of the work in deep mine workings are discuss I in this paper. The processes of the warmth and mass (moisture) exchange on the way of the air flow, from mine inlet to the places of the work, are forming the microclimate of these workings. Working machines, rocks with the high primary temperature and the potential energy of the air in the field of the gravity force - which is exchanged into internal energy - are the principally sources of the heat. Near low temperature and the moisture of the air and near the small expenditure of energy the warmth from the worker body is carrying away to environment first of all in the convection way. In difficult climatic conditions and with reasonable or high metabolism the dominant meaning has the sweat evaporation. Evaporation of the sweat is the only mechanism of canying away the heat when the temperature of the air is higher than the temperature of the skin. The state of heat load of the worker - joining with the warm exchange - can be modeled using the numeric methods of the thermal balance of worker body, prepared for steady or transient exchange of warmth. Many formulas applied in calculations were taken from standards: PN-EN 12515 (2002): "Analytic defining and the inte?retation of thermal stress using the calculation of required quantity of the sweat" and ISO 7933 (2004) "Analytic qualification and the interpretation of thermal stress on the basis of the thermal load calculations".

7

Uwagi o temperaturze zastępczej klimatu

Wacławik J.

WUG : bezpieczeństwo pracy i ochrona środowiska w górnictwie

|

2007

|

nr 12

28-37

PL

W pracy porównano wartości temperatury zastępczej klimatu TZK i współczynnika WBGT wyznaczone w oparciu o pracę C. D. Sullivana & R.L. Gortona oraz pomiary wykonane przez zespól pracowników Głównego Instytutu Górnictwa. Ponadto porównano ocenę obciążenia cieplnego przygotowaną według TZK z ocenami opracowanymi na podstawie normy ISO 7933 (w postaci wersji PN-EN 12515 z marca 2002 r), a także według metodyki J. M. Stewarta & A. Whilliera (1976) oraz M. J. McPłiersona (1992). Praca dowodzi, że równość TZK = WBGT nie jest spełniona.

EN

Wet-bulb globe temperature (WBGT) index is a function of four factors affecting environmental heat stress: dry-bulb temperature Ta, wet-bulb temperature Tm, radiant temperature Tr and velocity of air Va. This index combines in enclosed environment the measurement of two parameters, natural wet-bulb temperature and the globe temperature. Several mathematical formulas are available for predicting WBGT from the environmental factors. W.Turkiewicz (1986) recommended a new one, which called temperature conform of climate TZK: TZK = 0.6T^ + 0.4T^ - v^. Unfortunately, values of TZK are unequal WBGT for the same environment parameters. In comparison with C.D.Sullivan & R.L.Gorton's (1976) formula TZK get values smaller than WBGT It is known that WBGT is not extremely sensitive to air velocity and that sensitivity decays at higher velocities. For the same environmental parameters be obtained the value of TZK which refers to high metabolic rate and the value of WBGT which is proper for moderate or low metabolism.

8

Wpływ warunków technologicznych zrobotyzowanego napawania łukowego drutem proszkowym samoosłonowym na własności napoin wykonanych ruchem zakosowym palnika

Klimpel A., Luksa K., Wacławik J.

Przegląd Spawalnictwa

|

2007

|

R. 79, nr 11

8-11

PL

Przeprowadzono badania wpływu warunków technologicznych napawania zrobotyzowanego SSA (napawanie łukowe drutem proszkowym samoosłonowym) na własności napoin wykonanych drutem proszkowym samoosłonowym o strukturze żeliwa wysokochromowego (C-6%, Cr-25%). Określono wpływ parametrów ruchu zakosowego typu zygzak i trapez palnika SSA na wymiary przekroju poprzecznego napoiny i udział materiału rodzimego w napoinie oraz odporność powierzchni napoin na zużycie ścierne i erozyjne. Wykazano, że własności napoin wykonanych ruchem zakosowym typu zygzak i trapez, przy tej samej energii liniowej napawania są zbliżone, lecz napawanie SSA ruchem typu trapez zapewnia wyraźnie mniejszy udział materiału podłoża w napoinie.

EN

Investigations of the influence of technological conditions of SSA robotised arc pad welding (arc pad welding by self-shielding powder wire) on properties of pad welds carried out by self-shielding powder wire of high-chromium cast iron structure (C-6%,Cr-25%) were conducted. The influence of zigzag- and trapezoid-type motion of SSA burner on the dimensions of the pad weld cross-section and the share of the substrate material in pad weld as well as abrasion and erosion wear resistance of pad welds surface were determined. It was demonstrated that the properties of the pad welds carried out by zigzag- and trapezoid-type motion with the same linear energy of pad welding are similar, but SSA pad welding carried out by trapezoid-type motion gives an assurance that the share of the substrate material in the pad weld is distinctly smaller.

9

Zasady oceny obciążenia termicznego metodą modelowania wymiany ciepła między pracownikiem a otoczeniem

Wacławik J., Branny M.

WUG : bezpieczeństwo pracy i ochrona środowiska w górnictwie

|

2006

|

nr 1

3-13

PL

Przedmiotem pracy jest fizyczny model wymiany ciepła między ciałem górnika a otoczeniem w wyrobiskach podziemnych. Przy niskiej lub umiarkowanej temperaturze i wilgotności powietrza oraz przy niewielkim wydatku energetycznym ciepło z ciała górnika odprowadzane jest do otoczenia przede wszystkim drogą konwekcji. W trudnych warunkach klimatycznych dominującą rolę odgrywa parowanie potu. W temperaturach powietrza przewyższających temperaturę skóry ciała parowanie potu jest jedynym mechanizmem odprowadzania ciepła z ciała. Omawiane w pracy obliczenia dotyczą stanu równowagi cieplnej, gdy w ciele nie gromadzi się ciepło.

EN

The subject of considerations enclosed in this paper is the mathematical model of the man-environment heat exchange in mining working. At the low and moderate temperature and humidity of air the basic way of carrying away of heat from human body is convection. In the difficult climatic conditions the evaporation of sweat is of prevailing importance. At air temperatures exceeded the temperature of human skin the evaporation of sweat is the only way of carrying away of heat from body. Heat exchange between miner's body and his environment was calculated for state of thermal equilibrium, when the rate of heat accumulation is zero.

10

Zdolność chłodnicza środowiska pracy jako miara stresu i obciążenia cieplnego

Wacławik J.

Cuprum : czasopismo naukowo-techniczne górnictwa rud

|

2006

|

nr 3

25-41

PL

Przedmiotem pracy są zagadnienia standardów komfortu cieplnego górnika, pracującego w środowisku gorącym, określonych przez nową wersję normy ISO 7933. Przy niskiej i umiarkowanej temperaturze oraz wilgotności powietrza ciepło z organizmu górnika do otoczenia odprowadzane jest przede wszystkim drogą konwekcji. W trudnych warunkach klimatycznych dominującą rolę odgrywa parowanie potu. W temperaturach powietrza przewyższających temperaturę skóry ciała parowanie potu jest jedynym mechanizmem odprowadzenia ciepła z ciała. Stan obciążenia cieplnego pracownika może być modelowany numerycznie metodami bilansu cieplnego ciała pracownika, sporządzanego dla ustalonej lub nieustalonej wymiany ciepła. Wersja normy ISO 7933 przyjęta w 2004 roku zawiera w tym obszarze nowe propozycje, które powinny być uwzględnione w rozwiązaniach dotyczących górnictwa. Stan obciążenia (stresu) i napięcia cieplnego może być oceniany na podstawie: akumulacji ciepła w ciele człowieka i wzrostu temperatury wewnętrznej ciała oraz temperatury rektalnej, maksymalnej ilość potu wydzielanej podczas pracy, stopnia odwodnienia organizmu, stopnia zwilżenia powierzchni skóry ciała. Metoda bilansu cieplnego organizmu człowieka podana w normie ISO 7933 umożliwia oszacowanie wymienionych parametrów.

EN

The subject of paper is heat stress of miners working in deep mines. The method of computation and interpretation of the man-environment heat exchange is given in ISO and CEN documents. In the difficult climatic conditions the evaporation of sweat is of prevailing importance. Heat exchange between worker's body and his environment was calculated for state of thermal equilibrium. The state of thermal stress is determined by: accumulation of heat in worker's body, maximum of sweat rates emitted during work and dehydration, dehydration level, level of skin wetness. The ISO documents was prepared to standardise the methods that occupational health specialists should use to approach a given problem and progressively collect the information needed to control and prevent the problem. The method of computation and interpretation of the man-environment heat exchange given in ISO documents is based on the latest scientific information.

11

Uwagi o temperaturze zastępczej klimatu

Wacławik J.

Cuprum : czasopismo naukowo-techniczne górnictwa rud

|

2006

|

nr 3

43-57

PL

Temperatura zastępcza klimatu TZK nie jest samodzielną miarą obciążenia cieplnego, lecz wielkością identyczną ze wskaźnikiem WBGT, od którego różni się jedynie sposobem pomiaru. Pośredni pomiar TZK, poprzez wyznaczenie zależności między TZK a temperaturą powietrza na termometrze suchym i wilgotnym oraz prędkością przepływu w taki sposób, by zachodziła zależność TZK = WBGT omawia i próbuje uzasadnić W. Turkiewicz (1986). Jednak związki między WBGT i parametrami otoczenia ustalili C.D.Sullivan & R.L. Gorton (1976), a także W.J. Davis (1976) oraz N.Z. Azer i S. Hsu (1977). W pracy porównano wartości TZK i WBGT w oparciu o pracę C.D. Sullivan'a & R.L. Gorton'a i pomiary wykonane przez zespół pracowników Głównego Instytutu Górnictwa. Ponadto porównano ocenę obciążenia cieplnego przygotowaną według TZK z ocenami opracowaną na podstawie normy ISO 7933 (w postaci wersji PN-EN 12515 z marca 2002 r.), a także według metodyki J.M. Stewart'a & A. Whillier'a (1976) oraz M.J. McPhersona (1992). Z przeprowadzonej analizy wynika, że równość TZK = WBGT nie jest spełniona, a zasady określania obciążenia cieplnego, opracowane na podstawie TZK są błędne. Mylnie wskazują jako bezpieczne niektóre parametry mikroklimatu, przy których może dojść do nadmiernego obciążenia cieplnego organizmu. Wskaźnik TZK nie spełnia warunków stawianych miarom obciążenia termicznego.

EN

Wet-bulb globe temperature (WBGT) index is a function of four factors affecting environmental heat stress: dry-bulb temperature Ta, wet-bulb temperature Tm, radiant temperature Tr and velocity of air va. This index combines in enclosed environment the measurement of two parameters, natural wet-bulb temperaturę and the globe temperature. Several mathematical formulas are available for predicting WBGT from the environmental factors. W. Turkiewicz (1986) recommended a new one, which called temperature conform of climate TZK: TZK = 0.6Tm + 0.4Ta - va. Unfortunately, values of TZK are unequal WBGT for the same environment parameters. In comparison with C.D. Sullivan & R.L. Gorton's (1976) formula TZK get values smaller than WBGT. It is known that WBGT is not extremely sensitive to air velocity and that sensitivity decays at higher velocities. For the same environmental parameters be obtained the value of TZK which is references for high metabolic rate and the value of WBGT which is proper for moderate or Iow metabolic.

12

Wpływ izolacji termicznej na intensywność wymiany ciepła w wyrobiskach

Wacławik J.

Cuprum : czasopismo naukowo-techniczne górnictwa rud

|

2005

|

nr 2

71-85

PL

W pracy rozważa się wpływ izolacji cieplnej ścian wyrobisk kopalnianych na gęstość strumienia ciepła przenoszonego od skał. Do wyznaczenia temperatury skał i strumieni ciepła zastosowano metody teorii wymiany ciepła. Wyznaczono wartości liczbowe strumieni ciepła i przyrostów temperatur w wyrobiskach z izolacją cieplną, które porównano ze stanem panującym w wyrobiskach bez termoizolacji. Z rozważań wynika, że izolacja cieplna skalnych ścian wyrobisk może w niewielkim stopniu obniżyć przyrost temperatury powietrza w przypadku stosowania warstwy materiału izolacyjnego o niskim współczynniku przewodnictwa cieplnego i o odpowiedniej grubości.

EN

In order to determinate the heat flux conducted in rock and transfered to the air in the working the equations of energy balance in rock and in air were solved. Taking into regard the linearly this equations and boundary conditions the determination of the heat flux was divided into two stages. At first there was determined the mean temperature of air. It results from the analysis of numerical values this temperature in thermally insulated working is lower than in working with no insulation. But difference between temperatures is small. In second stage there was determined the periodical variation of air temperature in working. The influence of periodical temperature variations of atmospheric air is revealed more farther from he inlet for working with a thermal insulation than in those with no insulation.

13

Ocena obciążenia cieplnego pracownika w normach międzynarodowych i Unii Europejskiej (z punktu widzenia górnictwa)

Wacławik J.

Cuprum : czasopismo naukowo-techniczne górnictwa rud

|

2005

|

nr 3

13-32

PL

Przedmiotem pracy są międzynarodowe i europejskie uregulowania dotyczące cieplnych warunków pracy, wprowadzone w ostatnich latach: ISO 7726, ISO 8996, ISO 9886, ISO 9920 i przede wszystkim ISO 7933. Fizyczny model wymiany ciepła między osobą a otoczeniem i zależności stosowane w rozważaniach zaczerpnięto z polskiej wersji tej normy: PN-EN 12515 "Ergonomia, środowiska gorące, analityczne określanie i interpretacja stresu cieplnego oparte na podstawie obliczenia wymaganej ilości potu". W trudnych warunkach klimatycznych dominującą rolę w odprowadzeniu ciepła z organizmu odgrywa parowanie potu. Omawiane w pracy obliczenia dotyczą stanu równowagi cieplnej, gdy w ciele nie gromadzi się ciepło. Bilans cieplny ciała wyraża zależność: M = C + R + B + E gdzie: M - metabolizm, C- konwekcja, R - promieniowanie, B - oddychanie i E - parowanie potu. W pracy przyjęto, że funkcję regulującą wymianę ciepła spełnia średnia temperatura skóry ciała człowieka, a podana równość zachodzi dzięki dostosowaniu konwekcji, promieniowania i parowania potu do panujących warunków. Stan obciążenia (stresu) i napięcia cieplnego może być oceniany na podstawie: akumulacji ciepła w ciele człowieka, maksymalnej ilości potu wydzielanego podczas pracy, odwodnienia organizmu, poziomu nawilgocenia skóry. Bilans cieplny ciała człowieka umożliwia oszacowanie wymienionych parametrów.

EN

The subject of considerations enclosed in this paper is International and European Standards specifies a methods for the analytical evaluation and interpretation of the thermal stress experienced by a person in a hot environment. Those problems are subjects of latest documents: ISO 7726, ISO 8996, ISO 9886, ISO 9920 and above all ISO 7933. Formulas of the mathematical model of the man-environment heat exchange used in this work were taken from the international standard ISO 7933: "Hot environments. Analytical determination and interpretation of thermal stress using calculation of required sweat rates". Heat exchange between miner's body and his environment was calculated for state of thermal equilibrium, when the rate of heat accumulation is zero. The following general equation of heat balance was used: M = C + R + B + E where: M - metabolic heat production, C - convection heat exchange, R - radiation heat exchange (by long-wave radiation), B - respiratory heat loss, E - heat loss by evaporation. It has been assumed that the average skin temperature is a factor controlling convective, radiant and evaporative modes of heat exchange. The state of thermal stress is determined by: accumulation of heat in worker's body, maximum of sweat rates emitted during work, dehydration, level of skin wetness. The heat balance of human body affords possibilities for estimation of these parameters.

14

Thermal comfort and safety of miners on the salt mine "Polkowice-Sieroszowice" -- selected aspects

Wacławik J., Borodulin-Nadzieja L., Branny M., Kowalik M.

Archives of Mining Sciences

|

2004

|

Vol. 49, nr 3

311-338

EN

The deposit of salt is located in the northern part of the Legnica-Głogów Copper Region on the depth of 1000 m. The Polkowice-Sieroszowice Copper Mine has been carrying out mining works in the salt bed since 1991. In the workings driven from east to central part of the mine occur difficult thermal working conditions. The dry-bulb temperature is high and reaches 34--36C, wet-bulb temperature is moderate and equals to 23-K26 […], the air velocity is equal to 0.5 m/s. Heat exchange between miner body and his environment was calculated for stationary state with the use of following general equation: […] where: M -metabolic heat production; C convective heat exchange; R - heat exchange by radiation; B - heat loss by respiration; E - heat loss by evaporation. The temperature of skin of miner body, the skin wetness fraction, evaporative efficiency of sweating and loss of water in body due to evaporation was calculated for different environmental conditions. In the paper assumed that the measures of heat loads of miner body are values of the average temperature of skin and the loss of water in body due to evaporation.

PL

W północnej części obszaru górniczego kopalń rud miedzi Zagłębia Legnicko-Głogowskiego na głębokości około 1000 m zalega złoże soli kamiennej, w którym od 1991 roku prowadzone są roboty górnicze. W wyrobiskach drążonych ze wschodniej części pola „Sieroszowice" w kierunku podszybi szybów centralnych panują trudne warunki klimatyczne. Temperatura powietrza na termometrze suchym wynosi 34--36°C, na termometrze wilgotnym 23--26°C, prędkość przepływu powietrza około 0.5 m/s. W celu określenia wpływu trudnych warunków klimatycznych na organizm człowieka prowadzone były badania medyczne związane z wyznaczeniem obciążenia cieplnego oraz prace związane z modelowaniem numerycznym wymiany ciepła między ciałem górnika a otoczeniem przy założeniu stanu stacjonarnego oraz spełnieniu ogólnego równania bilansu: […] Dla różnorodnych warunków panujących w otoczeniu górnika wyliczono temperaturę średnią jego skóry, stopień zawilgocenia ciała, efektywność procesu odparowania potu, utratę wody na skutek parowania. Przyjęto, że miarą obciążenia cieplnego górnika jest wartość średniej temperatury jego skóry oraz utrata wody spowodowana procesem odparowania. Z przeprowadzonego modelowania numerycznego wynika, że w warunkach klimatycznych panujących przy średniej prędkości przepływu powietrza równej 0.5 m/s czas przebywania w gorącym otoczeniu może być taki sam, jak przyjęty w normie niemieckiej, a w zakresie niższych temperatur nawet wyższy. Kryterium określającym czas pracy jest maksymalne, możliwe do akceptacji, odwodnienie organizmu. Wartość ubytku wody przyjęta w normie ISO 7933 charakteryzuje się dużym współczynnikiem bezpieczeństwa, wynikającym z niskich wartości zarówno współczynnika efektywności odparowania potu 77, jak też maksymalnego odwodnienia Dmax. W wyższych temperaturach, bliskich 50°C, czas przebywania w gorącym otoczeniu nie powinien przekraczać łącznie z przerwą 3 godzin. Na rys. 2--7 przedstawiono średnie wartości temperatury skóry ciała przy różnych temperaturach powietrza na termometrze suchym, różnych prędkościach przepływu powietrza oraz różnych oporach cieplnych ubiorów. Obliczony według wskaźnika […]czas pracy, przy założeniu ciepła metabolizmu 120 W/m […], prędkości przepływu powietrza 0.5 m/s, temperatury na termometrze wilgotnym 27 […] oraz przy oporze cieplnym ubrania 0.5, 0.75 i 1.0 […] przedstawiono na rys.7. Scharakteryzowano pożądane właściwości organizmu człowieka konieczne do wykonywania pracy w trudnych warunkach klimatycznych. Omówiono warunki dotyczące zdrowia i opieki medycznej w zakresie doboru nowych pracowników, aklimatyzacji i opieki zdrowotnej służb medycznych. Określono zakres badań medycznych, które powinny być wykonywane u górników przyjmowanych do pracy w wyrobiskach solnych kopalni „Polkowice-Sieroszowice" jak również częstotliwość i zakres badań okresowych.

15

The heat balance study of the mining panel in the copper mine

Turkiewicz W., Wacławik J.

Archives of Mining Sciences

|

2004

|

Vol. 49, nr 2

285-306

EN

The exploitation systems applied in mines of the Legnica-Głogów Copper Region, at considerable depths of mining and limited possibility of changing the ventilation systems, bring about a situation where thermal, gaseous and dust hazards exist. The cooper ore is mined by the room and pillar methods using a complicated flow of air inside ventilation system. The climatic conditions are difficult in some workings of cooper ore of these mines. Heat is emitted to air of ventilation system from a variety of sources. The rise of temperature and moisture content of air in cooper mines is effected by: -autocompression, which gives an adiabatic increase of dry bulb temperature about 10°C on the airways of fresh air from surface to workings; -the flow of heat from the strata, the virgin temperature of which is 40°C on the depth of 1000 m below surface; -the heat from Diesel and mechanical equipment and others. In order to determine the influence of particular sources of heat the measurements were carried out using wet and dry bulb temperatures, the rates of air in the opening of section of the copper mine Rudna. The operation of all mechanised equipment results in the production of heat. The average heat produced by Diesel driven equipment was defined by the fuel consumption. The total heat emitted by electrical machines is simply equal to the power consumption rate. The highest increase of air temperature is caused by the diesel equipment and by heat of strata.

PL

W niektórych polach eksploatacyjnych kopalń Lubińsko-Głogowskiego Okręgu Miedzi spotyka się trudne warunki klimatyczne. Przyrost temperatury i wilgotności powietrza wiąże się przede wszystkim z: -dopływem ciepła od skał, których temperatura pierwotna przekracza na głębokości około 1000 m 40°C; -autokompresją, która na drodze świeżego powietrza powoduje przyrost temperatury na termo- metrze suchym o około 10°C; -ciepłem od maszyn i urządzeń napędzanych silnikami wysokoprężnymi oraz energią elektryczną. Celem pracy jest ustalenie źródeł ciepła oraz ich intensywności na drodze powietrza w polu eksploatacyjnym oddziału G 11 w kopalni rudy miedzi „Rudna", na głębokości 1100 m. Temperatura pierwotna skał w tym rejonie wynosi [...], temperatura powietrza na wlocie do wyrobisk eksploatacyjnych systemu filarowo-komorowego zmienia się od 27,5°C do 31°C. W kierunku przepływu powietrza na metr bieżący pola przypada około 140 itt odsłoniętej calizny skalnej. W ośmiu seriach pomiarów przeprowadzonych w 1999 roku średni wydatek powietrza był równy 95,5 […], a prędkość przepływu w wyrobiskach pasów eksploatacyjnych około 1,9 m/s. Średnie wartości temperatury na termometrze suchym oraz wilgotnym w przekrojach wlotowych wynoszą 29,7 i 24,6, zaś na wylocie 34,7 i 29,9°C. Pomiar temperatury i wilgotności powietrza kopalnianego oraz wydatku powietrza pozwala określić łączny efekt działania wszystkich źródeł ciepła. Porównując wyniki pomiarów z obliczeniami wykonanymi na podstawie teorii bilansu ciepła w wyrobiskach kopalnianych ustalono, że największy przyrost temperatury wywołuje ciepło dopływające od skał, na następnym miejscu jest ciepło od silników wysokoprężnych, które w największym stopniu przyczyniają się do wzrostu wilgotności powietrza. Moc łączna źródeł ciepła wynosi około 3 MW, przyrost temperatury powietrza jest równy 4,6°C, wilgotność powiększa się o około 0,0075 kg pary wodnej na kg powietrza suchego. Końcowa część pracy poświęcona jest kierunkom działań, które powinny poprawić istniejącą sytuację. Z rozważań wynika, że wskazane jest ograniczenie stosowania silników wysokoprężnych i korzystanie z napędu elektrycznego. W związku z tym konieczna jest wymiana przynajmniej części urządzeń z napędem spalinowym na elektryczne. Również moc maszyn z napędem elektrycznym na drogach świeżego powietrza powinna być ograniczona. Wiąże się to między innymi ze zmniejszeniem liczby wentylatorów swobodnych oraz z umieszczeniem przenośników i innych maszyn poza drogami dopływu powietrza do wyrobisk eksploatacyjnych. Korzystne jest utrzymanie jak najmniejszego pola powierzchni kontaktu między powietrzem a skałami. Sprzyja temu przepływ powietrza świeżego w jak najmniejszej liczbie pasów eksploatacyjnych, mała szerokość i długość pola, "wyprostowany front eksploatacyjny".

16

Nummerical modelling of heat exchange between a human body and the environment

Wacławik J., Branny M.

Archives of Mining Sciences

|

2004

|

Vol. 49, nr 2

223-251

EN

This paper outlines a mathematical model of the heat exchange between a human and environment inside a mine working. At low and moderate temperatures and air humidity, the body heat is transferred to the environment essentially by convection. In extreme climatic conditions heat exchange is accomplished by sweat evaporation. At temperatures exceeding the skin temperature heat loss by evaporation becomes the main temperature regulation mechanism. In our considerations we assumed the state of thermal equilibrium, when no heat is accumulated in the body. The heat balance for the human body is given as: M=C+R+B+E where: M - metabolic heat production, C - conductive heat, R - radiation heat exchange (long-wave radiation), E - evaporative heat transfer, B - respiratory heat loss. An assumption is made that the average skin temperature is a factor controlling the convective, radiant and evaporative modes of heat exchange. Several formulas come from the international standard ISO 7933 "Hot environments. Analytical determination and interpretation of thermal stress using calculation of required rate of sweat productions". Factors that affect the state of thermal stress include: -heat accumulation in a worker's body; -maximum rate of sweat productions emitted during work; -dehydration level; -level of skin wettedness. The heat balance of human body enables the estimation of these parameters.

PL

Przedmiotem pracy jest matematyczny model wymiany ciepła między ciałem górnika a otoczeniem w wyrobiskach podziemnych. Przy niskich i umiarkowanych temperaturach i wilgotnościach powietrza ciepło z ciała górnika odprowadzane jest do otoczenia przede wszystkim drogą konwekcji. W trudnych warunkach klimatycznych dominującą rolę odgrywa parowanie potu. W temperaturach powietrza prze- wyższających temperaturą skóry ciała parowanie potu jest jedynym mechanizmem odprowadzenia ciepła z ciała. Omawiane w pracy obliczenia dotyczą stanu równowagi cieplnej, gdy w ciele nie gromadzi się ciepło. Bilans cieplny ciała wyraża zależność: M=C+R+B+E gdzie: M - metabolizm, C - konwekcja, R - promieniowanie, B - oddychanie i E - parowanie potu. W pracy przyjęto, że funkcję regulującą wymianę ciepła spełnia średnia temperatura skóry ciała człowieka, a podana równość zachodzi dzięki dostosowaniu konwekcji, promieniowania i parowania potu do panujących warunków. Wiele wzorów zastosowanych w obliczeniach zaczerpnięto z normy PN- 88/N-08008 „Ergonomia, środowiska gorące, analityczne określanie i interpretacja stresu cieplnego oparte na podstawie obliczenia wymaganej ilości potu". Stan obciążenia (stresu) i napięcia cieplnego może być oceniany na podstawie: -akumulacji ciepła w ciele człowieka; -maksymalnej ilość potu wydzielanej podczas pracy; -odwodnienia organizmu; -poziomu nawilgocenia skóry. Bilans cieplny ciała człowieka umożliwia oszacowanie wymienionych parametrów. Ilość ciepła wymienianego drogą konwekcji określano z wzoru (7), ciepło wymieniane przez promieniowanie wyliczano z zależności (10), ciepło wymieniane drogą oddychania z wzoru (16) zaś ciepło odprowadzane drogą parowania potu z (22). Obliczenia zamieszczone w pracy wykonano dla warunków klimatycznych występujących obecnie jak i prognozowanych w wyrobiskach solnych. Przyjęto temperaturę powietrza na termometrze suchym zawartą w przedziale 29-52°C oraz na termometrze wilgotnym wynoszącą 27°C. W rozważaniach uwzględniono dwie wartości metabolizmu 165 i 120 (lub 100) W/m2. Pierwsza wartość odpowiada umiarkowanemu wysiłkowi fizycznemu natomiast druga wynika ze zmierzonego wydatku energetycznego na stanowiskach pracy w wyrobiskach solnych przez Zespół Katedry Fizjologii Akademii Medycznej we Wrocławiu. Z uwagi na właściwości odzieży używanej przez pracowników dołowych obliczenia wykonano dla wartości oporu cieplnego odzieży wynoszącej 0.6 clo. Na rys. 1-4 przedstawiono wartości ciepła wymienianego między ciałem górnika a otoczeniem drogą oddychania, konwekcji, parowania potu i promieniowania, przy których występuje równowaga cieplna organizmu. Charakterystyczne jest to, że dla temperatur większych od 33-34 st.C strumienie ciepła przenoszone drogą konwekcji i promieniowania przekazywane są do ciała człowieka. Omówione szczegółowo przykłady ilustrujące modelowanie numeryczne bilansu cieplnego organizmu człowieka, ubytków wody w organizmie oraz czasu pracy z uwagi na wymagany strumień potu wykonano dla temperatury na termometrze suchym równej 33°C, temperatury wilgotnej 27°C oraz metabolizmu 165 W/m2 zaś wyniki zamieszczono w tabelach 3 i 4. Gdy opór odzieży wynosi 1 clo a prędkość przepływu 0.5 m/s, już w temperaturze Ta = 35°C średnia temperatura skóry ciała jest równa wartości granicznej Tsk = 35.2°C , a przy Ta= 52°C osiąga 37°C. Przy prędkości 1 m/s bezpieczna temperatura skóry zostaje przekroczona przy 48°C. Dla rozpatrywanych wartości temperatury Ta nawilżenie skóry jest pełne. Wskaźnik określający czas pracy DLE3 mieści się w przedziale od 6 do 3 godzin. Dla rozpatrywanych warunków klimatycznych wyznaczono wskaźnik zdolności chłodniczej środowiska CP a jego przykładowe wartości zamieszczono w tablicy 5.

17

Bilans cieplny oddziału wydobywczego w kopalni rudy miedzi

Wacławik J., Gajosiński S., Turkiewicz W.

Cuprum : czasopismo naukowo-techniczne górnictwa rud

|

2000

|

nr 15

47-70

PL

Scharakteryzowano warunki geologiczno-górnicze i technologiczne w oddziale G-11 kop. Rudna. W oparciu o podstawowe równanie bilansu cieplnego i wyniki określonej ilości serii pomiarów parametrów powietrza w oddziale, przeprowadzono analizę wpływu poszczególnych czynników na kształtowanie się warunków klimatycznych. Określono przyrost entalpii powietrza w polu eksploatacyjnym jak również wielkość przyrostu temperatury i wilgotności powietrza. Wyznaczono potrzebną moc chłodniczą jako funkcję temperatury powietrza na wlocie do oddziału. Sformułowano podstawowe uwagi określające rodzaj działań niezbędnych dla ograniczenia przyrostu wartości temperatury powietrza w oddziale.

EN

Rock-mass condition in the G-11 panel of the Rudna mine are described. On the basis of heat balance equation and the measurements of the air parameters in the panel, the analysis of the each factor influence on the climate conditions was carried out. The air enthalpy increase in the mining field as well as the temperature and humidity growth were determined. The necessary cooling power as a function of air temperature at the inlet into the panel was established. The basic items describing the type of activities necessary to limit the air temperature growth in the panel.

18

O identyfikacji parametrów przepływowych skał porowatych i szczelinowatych

Henchiri A., Olajossy A., Wacławik J.

Górnictwo / Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

|

1998

|

R. 22, z. 4

265-277

PL

W pracy rozważa się możliwość wyznaczania uśrednionych parametrów przepływowych charakteryzujących własności skał, takich jak porowatość i przepuszczalność, drogą porównania rozwiązania zagadnienia filtracyjnego z wynikami pomiaru zmian wydatku w czasie. W szczególności analizowano przydatność do tego celu rozwiązań dotyczących przepływu w warstwie skalnej wokół otworu wiertniczego lub w półprzestrzeni. Zamieszczono tablice niektórych wyrażeń z funkcjami specjalnymi, przydatne do szybkiego uzyskania wartości liczbowych.

EN

The work presents divagations on possibility of finding out mean flow parameters characterising rock properties, such as porosity and infiltration by means of comparison of the solution of filtration problem with the measurements of output change over time. The usability of solution concerning flow in the rock layer around the bore-hole or in half-space was tested in particular. Several tables of expressions with special functions useful for quick obtainment of numerical values were given.

19

Warunki klimatyczne kopalń podziemnych, metody i sposoby oceny

Turkiewicz W., Wacławik J.

Cuprum : czasopismo naukowo-techniczne górnictwa rud

|

1998

|

nr 9

79-96

PL

W referacie przedstawiono wybrane metody oceny warunków klimatycznych w kopalniach oraz scharakteryzowano podstawowe czynniki decydujące o bilansie ciepła w organizmie człowieka. Podane modele i wskaźniki komfortu ciepła a zwłaszcza ich zasady praktycznego stosowania, mogą być wykorzystane przy opracowaniu nowych sposobów oceny warunków klimatycznych w polskich kopalniach podziemnych. W 1997 r. Polski Komitet Normalizacyjny opublikował normę PN-G-03100 "Ochrona pracy w górnictwie. Warunki klimatyczne kopalń podziemnych. Wyznaczanie temperatury zastępczej klimatu". Wymieniona norma modyfikuje wskaźnik WBGT do stosowania w warunkach górnictwa podziemnego.

EN

Some methods of climate conditions evaluation in underground mines are presented and main factors having influence on the heat balance in human body are characterised in the paper. Described models and heat comfort factors, especially the principles of their practical apply, can be used while working out the new ways of climate condition evaluation for Polish underground mines.

20

Optymalizacja doboru i regulacja parametrów pracy centralnych układów klimatyzacji kopalń z zimną wodą

Wacławik J.

Cuprum : czasopismo naukowo-techniczne górnictwa rud

|

1998

|

nr 9

33-56

PL

W pracy omówione są rozwiązania stosowane w kopalnianych układach klimatycznych z zimną wodą, służące zmniejszeniu zużycia energii i poprawie wskaźników jakościowych: elastyczności, skuteczności i efektywności. Opisane są metody dostosowania wydajności chłodniczej do zmiennych warunków zewnętrznych i ogólne sposoby regulacji pracy dużych układów klimatyzacji kopalnianej, wykorzystujące gromadzenie zimnej wody oraz zmiany struktury zespołu ziębiarek.

EN

Solutions used in mine air-conditioning systems using cold water which are designed for decreasing the energy consumption and for improving ąuality coefficients: flexibility, effectiveness and efficacy are discussed in the paper. Methods of adapting cooling capacity to the changeable external conditions and general ways of work regulation of big mine air-conditioning systems by means of cold water collecting are described.