Pracovní prostředí ve výzkumných sklenících v letním období roku
Stanovení stupně náročnosti práce a mikroklimatických podmínek pracovního prostředí
Vzhledem k výsledkům hodnocení namáhavosti fyzické práce založeného na měření srdeční frekvence a výsledkům měření mikroklimatických podmínek ve sklenících, kdy operativní teploty byly výrazně vyšší než požadované hodnoty, je nutné stanovit vhodný režim práce a odpočinku pro tyto specifické mikroklimatické podmínky.
1. Úvod do problematiky
Mikroklimatické podmínky prostředí skleníků jsou velice specifické a stávají se během dne i prostředím pracovním. Pracovní prostředí je ovlivňováno klíčovými faktory, tj. faktory: fyzikálními, chemickými, biologickými, optickými a dalšími. Tyto faktory lze charakterizovat riziky, které sebou přinášejí. Mezi zřejmá rizika prostředí skleníků patří riziko zátěže teplem pracovníků v letním období roku. Riziko zátěže teplem lze charakterizovat pomocí tepelně vlhkostních podmínek daného prostředí skleníků. Nařízení vlády č. 93/2012 Sb., kterým se stanoví podmínky ochrany zdraví při práci, charakterizuje tyto podmínky pracovního prostředí pomocí operativní teploty, jejíž požadované hodnoty se liší v závislosti na třídě práce definované tímto nařízením. Pokud jsou tyto hodnoty mimo doporučené minimální či maximální hodnoty lze výpočtem stanovit pracovní dobu a míru režimu práce a odpočinku.
Vzhledem k tomu, že práce ve skleníku může být připodobněna svým charakterem k zahradnickým pracím – třída IIIb, toto tepelně vlhkostní pracovní prostředí lze pouze předpokládat. Abychom zařazení do třídy práce mohli provést na základě měřitelných parametrů a nejen pouze předpokladem rozhodli jsme se provést měření tepové frekvence u pracovníků výzkumných skleníků, z něhož následně výpočty bylo provedeno zařazení do třídy práce, a současně byly definovány požadované podmínky pracovního prostředí pro danou třídu práce v konfrontaci s naměřenými mikroklimatickými podmínkami tohoto pracovního prostředí. Nařízení vlády č. 93/2012 Sb., rozlišuje 5 tříd práce respektive 8 kategorií práce podle celkového průměrného energetického výdeje M (W/m2) vyjádřeného v brutto hodnotách k 1 m2 plochy těla pracovníka. Pokud je energetický výdej M menší nebo roven 80 W/m2 jedná se o třídu práce I, IIa 81 až 105 W/m2, IIb 106 až 130 W/m2, IIIa 131 až 160 W/m2, IIIb 161 až 200 W/m2, IVa 201 až 250 W/m2, IVb 251 až 300 W/m2 a V 301 W/m2 a více.
2. Materiály a metody měření
Obr. 1: Tropický skleník ČZU v Praze
Tento článek uvádí výsledky měření mikroklimatických podmínek vnitřního prostředí speciálních skleníků (S1 a S2) České zemědělské univerzity v Praze ze dne 1. 8. 2012 od 8:45 do 14:00. Měření bylo provedeno se záměrem zjištění možné zátěže teplem v pracovním prostředí skleníků, z tohoto důvodu měření probíhala v typicky letním období (srpen) v době, kdy ve sklenících pracovali lidé, tudíž mikroklimatické parametry prostředí skleníků tvořily současně parametry pracovního prostředí. Hodnoty parametrů vnějšího prostředí jsou uvedeny v tabulce 2. V odpoledních hodinách předpokládáme zvýšení teploty ve sklenících, ale vzhledem k faktu, že se zde již nepohybují lidé, tyto parametry z pohledu pracovního prostředí a možné zátěže teplem nehodnotíme.
Prvním zkoumaným skleníkem byl „Tropický podlahový skleník“ – S1, který je více než 40 let starý. Tropický skleník je 20 m dlouhý, 12 m široký a 6 m vysoký. Druhým zkoumaným skleníkem byl „Stolový pěstební skleník“ – S2, který v roce 2004 prošel rekonstrukcí. Pěstební stolový skleník je dvoulodní skleník s rozměry: 25,4 m délka, 6,4 m šířka a 3,5 m výška ve středu lodí. Oba skleníky mají severojižní orientaci.
Relativní vlhkost vzduchu a teplota vzduchu byly měřeny kapacitním čidlem FHA6461, měřící rozsah: 5 až 98 % rh, operativní teplota: −20 až +80 °C. Střední radiační teplota byla měřena kulovým teploměrem FTA805GTS o průměru 0,15 m s teplotním čidlem Pt100-4, operační teplota −50 až 200 °C. Měření kulovým teploměrem bylo provedeno ve výšce 1,1 m nad zemí (úroveň břicha stojícího pracovníka). Tomuto předcházelo ambulantní měření teploty vzduchu ve výškách 0,1; 1,1; 1,7 m, kdy odchylky od jejich středních hodnot nepřesahovaly 5 %, tudíž prostředí bylo možné považovat za homogenní. Rychlost proudění vzduchu byla měřena anemometrem FVA 645TH3, operační teplota −20 až +80 °C a 0,1 až 20,0 m/s. Všechna výše uvedená čidla byla vybavena almemo konektorem pro připojení a napájení z ústředny firmy Ahlborn 5990-2 a 2590-9, záznam probíhal každých 15 minut.
Hodnoty srdeční frekvence byly měřeny u dvou pracovnic (P1 a P2), pohybujících se ve výše uvedených sklenících. Údaje o pracovnicích v pořadí věk [let]/výška [m]/hmotnost [kg] jsou: P1 63/1,62/63, P2 20/1,64/53. Srdeční frekvence byla měřena v 1s intervalu pomocí Polar Sport Tester RS800CX. Statistická vyhodnocení byla provedena pomocí programu MS Excel.
Vnější hodnoty prostředí byly měřeny a převzaty z Meteorologické stanice ČZU v Praze. Hodnoty parametrů vnějšího prostředí jsou uvedeny v tabulce 2.
Výpočet energetického výdeje M (W/m2) byl proveden postupným výpočtem pomocí rovnice metody odhadu energetiky při zátěži dle srdeční frekvence [1], rovnice výpočtu plochy těla (DuBois) [3] a následným přepočet (rovnice 3) z kJ/min na Watty respektive W/m2:
kde je
- EV
- – energetický výdej [kJ/min/osoba]
- SF
- – srdeční frekvence [počet úderů/min]
Plocha těla se spočítá podle vztahu (DuBios) [3]:
kde je
- m
- – hmotnost člověka [kg]
- h
- – výška člověka [m]
Výsledný energetický výdej M [W/m2]:
Metody hodnocení mikroklimatických podmínek stávajících prostředí vycházejí z výsledků měření fyzikálních veličin a aplikací metod pro hodnocení. Dle Věštníku MZ ČR [4], potřebnými měřenými a stanovenými veličinami jsou: operativní teplota vzduchu – to [°C], výsledná teplota kulového teploměru – tg [°C], relativní vlhkost vzduchu – rh [%], rychlost proudění vzduchu – va [m.s−1]. Pro rychlosti proudění vzduchu menší než 0,2 m.s−1 můžeme výpočet operativní teploty přímo nahradit výslednou teplotou kulového teploměru o průměru 0,15 m: tg [°C] = to [°C].
V případě, že hodnoty mikroklimatických podmínek pracovního prostředí nevyhovují požadovaným podmínkám na pracovní prostředí dané třídy práce, je vhodné upravit pracovní režim výpočtem režimu práce a odpočinku. Nejprve se stanoví počet pracovních cyklů (c), který je dán podílem dlouhodobě a krátkodobě únosné doby práce, přičemž počet cyklů se zaokrouhluje na nejbližší vyšší celé číslo [2]:
kde je
- c
- – počet pracovních cyklů [–]
- tsm
- – maximální přípustná doba efektivní práce za celou směnu [min]
- tmax
- – maximální krátkodobě únosná doba práce [min]
Délka přestávek tp se vypočítá [2]:
3. Výsledky a diskuze
Z výsledků měření srdeční frekvence a vypočítaných energetických výdejů pracovnic skleníků vyplývá, že v době měření v daných sklenících se nepotvrdilo předpokládané zařazení do třídy práce IIIb (161 až 200 W/m2). Energetický výdej (EV1) u pracovnice P1 byl 142 W/m2 a energetický výdej (EV2) u pracovnice P2 byl 138 W/m2, viz tabulka 3, výpočet dle rovnic 1 až 3. Z těchto výsledků plyne zařazení do třídy práce IIIa. Pro třídu IIIa jsou přípustné hodnoty mikroklimatických podmínek reprezentované operativní teplotou, pro tepelný odpor oděvu 0,5 clo, to = 30 °C.
| Tropický skleník S1 | Pracovník P1 | Pěstební stolový skleník S2 | Pracovník P2 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Teplota vzduchu tai1 [°C] | Teplota kulového teploměru tgi1 [°C] | Relativní vlhkost vzduchu rhi1 [%] | Srdeční frekvence SF1 [tepů/min] | Teplota vzduchu tai2 [°C] | Teplota kulového teploměru tgi2 [°C] | Relativní vlhkost vzduchu rhi2 [%] | Srdeční frekvence SF2 [tepů/min] | |
| Min | 26,9 | 29,8 | 42,9 | 74 | 27,9 | 31,1 | 28,1 | 75 |
| Max | 32,5 | 36,9 | 58,3 | 125 | 36,8 | 41,2 | 47,6 | 161 |
| Průměr | 29,6 | 33,1 | 50,6 | 99 | 33,5 | 37,4 | 36,6 | 96 |
| Teplota vzduchu tao [°C] | Relativní vlhkost vzduchu rho [%] | Rychlost větru vo [m.s−1] | |
|---|---|---|---|
| Min | 21,6 | 33,7 | 0,9 |
| Max | 27,1 | 57,2 | 2,2 |
| Průměr | 24,41 | 44,66 | 1,63 |
Zdroj: [5]
Z výsledků měření mikroklimatických podmínek prostředí, shrnuto v tabulce 1, kdy operativní teplota byla vzhledem k rychlosti proudění vzduchu do 0,2 m.s−1 přímo nahrazena výslednou teplotou kulového teploměru. Pro „Tropický skleník“ S1 to1 = 33 °C a pro „Pěstební stolový skleník“ S2 to2 = 37 °C je zřejmé, že vysoce převyšují přípustnou hodnotu operativní teploty pracovního prostředí dle nařízení vlády č. 93/2012 Sb., kterým se stanoví podmínky ochrany zdraví při práci. Z těchto důvodů je nutné vytvořit režim práce a odpočinku založený na výpočtu rovnic 4 a 5. Tabulka 1 shrnuje statistické výsledky měření parametrů mikroklimatického prostředí skleníků a srdeční frekvence pracovníků těchto skleníků. Tabulka 2 uvádí hodnoty vnějších parametrů prostředí v době měření, teplotu vzduchu tao, relativní vlhkost vzduchu rho a rychlost větru vo. Tabulka 3 shrnuje výsledky výpočtů energetického výdeje pracovníků na základě rovnic 1, 2 a 3, zařazení do třídy práce na základě energetického výdeje pracovníků a výpočet režimu práce a odpočinku pracovníků pro výše uvedenou operativní teplotu dle nařízení vlády č. 93/2012 Sb.
| Energetický výdej EV [kJ.min−1] | Plocha těla S [m2] | Energetický výdej M [W.m−2] | Třída práce | Počet pracovních cyklů c | Délka přestávek tp [min] | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Pracovník P1 | 14,24 | 1,67 | 141,5 | IIIa | 2 | 157,5 |
| Pracovník P2 | 12,97 | 1,56 | 138,11 | IIIa | 5 | 51,9 |
4. Závěr
Výsledky výpočtu energetického výdeje odpovídají třídě práce IIIa, pro kterou jsou požadované hodnoty operativní teploty při tepelném odporu oděvu 0,5 clo to max = 30 °C. Reálné změřené hodnoty operativní teploty pro pracovní prostředí tyto požadované hodnoty značně převyšují, a proto byl navrhnut režim práce a odpočinku pro „Tropický skleník“ S1 a pracovnici P1 na počet pracovních cyklů 2 a mezi jednotlivými pracovními cykly musí být zajištěna přestávka na odpočinek 158 min a pro „Pěstební stolový skleník“ S2 a pracovnici P2 na 5 pracovních cyklů s přestávkami v délce 52 min.
Závěry těchto měření mohou v praxi sloužit předcházení vzniku zátěže teplem a následným problémům s tím spojeným pro pracovníky speciálních pracovišť, kde nelze upravovat mikroklimatické podmínky, ale kde je nutné přizpůsobit režim práce a odpočinku těmto podmínkám.
Tento článek vznikl za podpory grantu IGA ČZU Technické a provozní aspekty skleníkového hospodářství č. 31170/1312/3117.
Použité zdroje:
- [1] Martiník, K., a kol. Hodnocení klidového energetického [online]. [Citováno 2012-11-12]. Dostupné z: http://obezita.org/?page=prednasky&menu=5
- [2] Nařízení vlády č. 93/2012 Sb., kterým se mění nařízení vlády č. 361/2007 Sb., kterým se stanoví podmínky ochrany zdraví při práci, ve znění nařízení vlády č. 68/2010 Sb.
- [3] Nový, R., a kol. Technika prostředí. Praha: ČVUT, 2000. 265 s. ISBN 80-01-02108-4.
- [4] Věstník Ministerstva zdravotnictví ČR, částka 2, 2009 [online]. [Citováno 2011-11-26]. Dostupné z: http://www.mzcr.cz/Legislativa/Soubor.ashx?souborID=9280&typ=application/pdf&nazev=MZ_02-09.pdf.
- [5] Meteorologická stanice České zemědělské univerzity v Praze [online]. [Citováno 2012-09-10]. Dostupné z: http://meteostanice.agrobiologie.cz/
This article summarises the results of research on work intensity in special greenhouses based on measurement of heart rate in correlation with microclimatic environmental working conditions in these greenhouses during the summer period of the year. According to the results of measurement the indoor conditions represented by operative temperature value were higher than value required by low in Czech Republic. In order to these facts, the general conclusion of this study is proposal appropriate operation mode for workers in so specific environment conditions.
