A hőérzetről. A szubjektív érzés kialakulását döntően a következő hat paraméter befolyásolja:

Átírás

1 A hőérzeről A szubjekív érzés kialakulásá dönően a kövekező ha paraméer befolyásolja: a levegő hőmérséklee, annak érbeli, időbeli eloszlása, válozása, a környező felüleek közepes sugárzási hőmérséklee, a levegő relaív nedvességaralma, illeve a levegőben lévő vízgőz parciális nyomása, a levegő sebessége, az emberi es hőermelése, hőleadása, hőszabályozása, a ruháza hőszigeelő képessége, párolgás befolyásoló haása. Az első négy fizikai paraméer, míg az uóbbi keő az emberi szerveze alkalmazkodóképességével függ össze; a hőházarás egyensúlyának fennarása érdekében fonos. Az emberi szerveze hőegyensúlya szemponjából alapveő ényezők: az emberi es hőermelése, amely elsősorban a végze evékenység függvénye, de belejászik bizonyos fokig az egyén kora, neme sb.; ehá ez műszakilag nem válozahaó, az emberi es hőleadása, amely viszon nagymérékben függ a ruházkodásól, valamin az előzőekben emlíe műszaki paraméerek haásáól. A szubjekív hőérzee egyes országokban szabványok rögzíik, mégpedig az ún. kellemes hőérzee, amely az ASHRAE (1981) szabvány szerin a kövekező:...a kellemes hőérze az a udai állapo, amely a ermikus környezeel kapcsolaos elégedesége fejezi ki... Az emberi es hőermelése Az emberi esben égési folyama megy végbe, és az ennek során áalakuló energia részben hő formájában szabadul fel, részben fizikai érelemben ve hasznos, illeve izommunka végzésére fordíódik. Ehhez az égéshez az emberi esnek oxigén kell felvennie, mely felvéel méréke egyben meghaározza a végze munka inenziásá. Nyugalmi állapoban lévő felnő ember oxigénfogyaszása az ún. alapanyagcsere 0,25 l/min (4, m 3 /s). Ennek elégésekor felszabaduló hő 88 W. Az anyagcsere során, az ún. hasznos munka haásfoka Bálin (1975), valamin Winslow és Harringon (1949) szerin 20%, ehá az emberi szerveze jobb haás-fokkal dolgozik, min az álagos gőzgép (14%). Emelle az anyagcsere állandó hőmérsékleen 37±0,5 C-on megy végbe. Ez az alapveő elérés az egyszerű égés - amelynek hőmérséklee nem állandó - és az anyagcsere közö. Álalánosan elerjed a munkák inenziás szerini oszályozása, és ezek szerin három kaegóriá különbözeünk meg: a) Könnyű munkának nevezik azoka a evékenységeke, amelyek során a eljes oxigénfogyaszás a nyugalmi állapo fogyaszásának készeresé nem haladja meg, ehá a 0,5 l/min (0, m 3 /s) 175 W éréknél kisebb, ide sorolhaók az ülő foglalkozások. 1

2 b) Közepes nehézségű munka eseén az oxigénfogyaszás a nyugalmi érék 2-4-szerese, ehá 0,5-1,0 1/min (8, m 3 /s), illeve az időegységre juó eljes energiafogyaszás W, amelyből az izommunka eljesímény-szükséglee 88 W. Ide sorolhaók a nem gépesíe házimunkák, kézműipari evékenységek sb. c) Nehéz munka eseén a eljes oxigénfogyaszás a nyugalmi érék 4-8-szorosa, ehá 1 2 1/min ( m 3 /s). Az időegységre juó eljes energiafogyaszás W, melyből levonva az alapanyagcsere-éréke, W éréke kapunk. Ide sorolhaó a nehézipari és mezőgazdasági munkák legnagyobb része. Az emberi esben végbemenő oxidációs folyama során kelekező ún. meabolikus hő Fanger (1982) elmélee szerin ké részből evődik össze: a külső mechanikai munkából (W) és a belső hőszükségleből (H). A külső mechanikai munka, i úgy érendő, hogy az ember álal végze mechanikai munkához szükséges hőmennyisége ugyancsak az emberi esben végbemenő oxidációs folyama fedezi. W poziív akkor, ha a fizikai munkához az energiá az M érékből kell fedezni (pl. lépcső megmászása), viszon W negaív, ha lejőn séálunk lefelé. A meabolikus hő ehá ké részre oszhaó: M=H+W [W] (1) A mechanikai munka haásfoka ezek szerin kifejezheő az η = W M (2) összefüggésből. Ez a kifejezés visszahelyeesíve az egyenlebe: H = M (1-η), [W] (3) vagy egységnyi esfelszínre kifejezve: H F M Du F Du ( 1) [W/m 2 ] (4) Az F Du az emberi es ún. Du Bois felülee, amely figyelembe veszi egyéni legfonosabb merikus adoságoka és az F Du = 0,203 G 0,425 L 0,725 [m 2 ] (5) összefüggésből haározhaó meg, ahol G L az egyén ömege (kg), az egyén magassága (m). Végül fonos megjegyezni, hogy a különböző munkavégzés számszerű hőegyenérékének meghaározására a nemzeközi gyakorlaban a me egysége használják, és 1 me = 58 W/m 2. 2

3 Tevékenység M/F Du [W/m 2 ] me 1. ábláza Különböző ípusevékenység meabolikus érékei η v rel [m/s] Pihenés Alvás 41 0,7 0 0 Pihenés 47 0,8 0 0 Nyugod ülés 58 1,0 0 0 Állás laza esarással 0 0 Séálás sík erepen, sebesség [km/h] 3, ,0 0 0,9 4, ,4 0 1,1 4, ,6 0 1,3 5, ,2 0 1,6 6, ,8 0 1,8 8, ,2 0 2,2 Séálás lejőn, Lejés [%] sebesség [km/h] 5 1, ,4 0,07 0,6 5 3, ,0 0,10 0,9 5 4, ,0 0,11 1,3 5 6, ,1 0,12 1,8 15 1, ,9 0,15 0,4 15 3, ,6 0,19 0,9 15 4, ,0 0,19 1,3 25 1, ,6 0,20 0,4 25 3, ,7 0,21 0,9 Különböző foglalkozások Pék ,4-2,0 0-0,1 0-0,2 Serfőzdei munkás ,2-2,4 0-0,2 0-0,2 Aszalos gépi fűrészelés 105 1, ,1 kézi fűrészelés ,0-4,8 0,1-0,2 0,1-0,2 kézi gyalulás ,6-6,4 0,1-0,2 0,1-0,2 Lakaos 128 2,2 0-0,1 0,1-0,2 Önödei munka önvényiszíás pneumaikus kalapáccsal 187 3,2 0-0,1 0,1-0,2 formakészíés 232 4,0 0-0,1 0,1-0,2 önvénymozgaás (kb. 60kg) 316 5,4 0-0,2 0,1-0,2 olvaszási munka 396 6,8 0-0,1 0,1-0,2 salakelávolíás 432 7,4 0-0,1 0,1-0,2 Garázsmunka ,2-3,0 0-0,1 0,2 Laboraóriumi munka 3

4 meszevizsgála 82 1,4 0 0 normál laboraóriumi munka 93 1, ,2 készülék mozgaása 128 2, ,2 Gépi munka könnyű (pl. elekromosipar) ,0-2,4 0-0,1 0-0,2 gépszerelő 163 2,8 0-0,1 0-0,2 nehéz (pl. fesőipar) 232 4,0 0-0,1 0-0,2 Konzervipar ,0-4,0 0-0,1 0-0,2 Ülő, de nehéz, végagokkal végze 128 2,2 0-0,2 0,1-0,4 munka Cipész 116 2,0 0-0,1 0-0,1 Boli eladó 116 2,0 0-0,1 0,2-0,5 Tanár 93 1,6 0 0 Órás 64 1,1 0 0 Járművezeés auó kis forgalomban 58 1,0 0 0 auó nagy forgalomban 116 2,0 0 0 erőgép 187 3,2 0-0,1 0-0,5 éjszakai repülés 70 1,2 0 0 műszeres landolás 105 1,8 0 0 Nehéz munka argoncaolás (57kg, 4,5 km/h) 145 2,5 0,2 1,4 50kg-os zsák hordása 232 4,0 0,2 0,5 kubikus munka ,0-4,8 0,1-0,2 0,5 árkolás 350 6,0 0,2 0,5 Házimunka Takaríás ,0-3,4 0-0,1 0,1-0,3 Főzés ,6-2, ,2 Mosogaás állva 93 1, ,2 Mosás kézzel és vasalás ,0-3,6 0-0,1 0-0,2 Bevásárlás 93 1,6 0 0,2-0,3 Irodai munka szó/min Gépelés (elekromos) ,9 0 0, ,0 0 0,05 Gépelés (kézi) ,1 0 0, ,2 0 0,05 Számológép 70 1,2 0 0 Különböző irodai munka (pl. ívek kiölése, ellenőrzése ,0-1, ,1 Rajzoló 70 1, ,1 Szórakozás Torna ,4-4,0 0-0,1 0,5-2 Tánc ,4-4,6 0 0,2-2 Tenisz 268 4,6 0-0,1 0,5-2 Vívás 410 7,0 0-0,1 0,5-2 Tollaslabda 420 7,2 0 0,5-2 Kosárlabda 440 7,6 0-0,1 1-3 Birkózás 510 8,8 0-0,1 0,2-0,3 4

5 Az emberi es hőleadása, hőcseréje és az az befolyásoló ényezők Az emberi es a benne fejlődő hő négy módon udja leadni: - konvekcióval, - sugárzással, - vezeéssel, - párolgással. A műszaki gyakorlaban, illeve a számíások során a komforparaméerek arományában az összhőleadásnak - sugárzásos hőleadás 42-44%-a, - a konvekciós hőleadás 32-35%-a, - a párolgásos hőleadás 21-26%-a. Az emberi es hőcseréjének számíásakor a szakirodalomban számos hőmérsékleérékkel alálkozunk, amelyek közül a legfonosabbaka ismerejük 1. az ambiens hőmérsékle, jele a, 2. a közepes sugárzási hőmérsékle, jele ks, 3. az operaív hőmérsékle, jele o, 4. az eredő hőmérsékle, jele R, 5. a ruháza közepes hőmérséklee, jele cl, 6. A es ( E ) és bőr ( b ) hőmérséklee. ad. /1. Az ambiens hőmérsékle a környeze azon hőmérséklee, amikor a levegő és haároló felüleek hőmérséklee azonos. Mérésére árnyékol léghőmérő alkalmaznak. ad. /2. A közepes sugárzási hőmérsékle min az emberi es sugárzásos hőcseréje szemponjából alapveően fonos érék meghaározására álalában a szakirodalomban öbb összefüggés alálunk, ezekből keő muaunk be. a) A legegyszerűbb a felüleek nagyságának és hőmérsékleének álagéréké figyelembe vevő ks F1 1 F F F F... F 1 2 n n n összefüggés, ahol F 1,..., F n a környező felüleek erülee [m 2 ], 1,..., n az azonos indexű felüleek hőmérséklee [ºC]. b) A kövekező az álalánosan ismer [ºC] (6) ks n 4 i1 4 EF T 1 F1 273 [ºC] (7) összefüggés, (Macskásy 1964),amely már figyelembe veszi a sugárzásos hőcserében rész vevő esek közöi besugárzási ényező is, mivel EF 1 a es súlyponjába helyeze függőleges felüleelem és az egyes haároló felüleek közöi besugárzási ényező, a környező haároló felüleek hőmérséklee [K]. T Fi 5

6 ad. /3. Az operaív hőmérsékle a műszaki gyakorlaban álalánosan alkalmazo hőmérsékleérék, amely a levegő és a környeze közepes sugárzási hőmérsékleének éréké egyarán figyelembe veszi. Meghaározására álalánosan alkalmazo a 0 ( s ks s c l c ) [ C] (8) összefüggés, ahol s a sugárzásos hőáadási ényező [W/m 2 K], c a konvekciós hőáadási ényező [W/m 2 K], l a levegő hőmérséklee [ C] ad. /4. Az eredő hőmérsékle ( R ) fogalma közismer. Álalános maemaikai formája: R =(1-R) l +R ks, (9) A magyar előírások szerin az eredő hőmérsékle a kövekező összefüggéssel számíhaó R =0,5 l +0,5 ks, [ C] (10) 1. ábra A es- és bőrhőmérsékle összefüggése a levegő-hőmérsékleel (Bradke és Liese 1952) 6

7 2. ábra A száraz és a nedves bőr hőelnyelése a hullámhossz függvényében (Hardv és Munschenchein 1934) A különböző sugárzásinenziások szubjekív hőérzei elsősorban a bőrön érezheő reakciójára számos ada alálhaó a szakirodalomban. Ebből muajuk be Kollmar és Liese (1957) áblázaos érékei. Elnyel Maximális hőmérsékle- Hőérze hőmennyiség [W/cm 2 ] növekedés [ C] 0, (2 perc ala) Elviselheelen fájdalomérze 0, (4-5 perc ala) Forróság, égésérze az arcon 0, (6-7 perc ala) Melegérzés 0,0012 0,1-0,4 (10-15 perc ala) Enyhe melegérze 2. ábláza A hőreakció ideje különböző sugárzási inenziások eseén (Kollmar és Liese 1957) A konvekciós hőleadás, illeve hőcsere számíásának álalános, műszaki módszere Korábbi épülegépész gyakorla alapján az emberi es konvekciós hőleadása, illeve a konvekciós érékének számíása a kövekező összefüggések veheők figyelembe: - Legcélszerűbben a Fanger-féle összefüggések alkalmazhaók. - Alkalmazhaó azonban az c c cl 4 0,48 Gr L [W/m 2 K] (11) egyenle is, ahol L az egyén magassága (m) 7