Aktuální vydání

celé číslo

08

2019

MSV 2019 v Brně

celé číslo

Vliv vybraných mikroklimatických podmínek na pracovníky ve velínu

V článku jsou shrnuty základní poznatky týkající se vlivu parametrů pracovního prostředí na spolehlivost lidského činitele, pokud jde o pracovníky ve velínech např. v chemickém průmyslu, energetice, plynárenství, dopravě atd. Je uveden základní legislativní rámec a dále je pozornost věnována zejména vlivu teplotně-vlhkostních parametrů ovzduší a koncentrace CO2 ve velínech na výkonnost, popř. zdraví pracovníků. Na závěr jsou ukázány vybrané výsledky měření provedených ve velínech v praxi.

 
Velín je definován jako základní funkční jednotka a její fyzická struktura umožňující obsluze centralizovaně sledovat a řídit určité zařízení (proces) a provádět příslušné administrativní činnosti [1]. Obvykle jde o stavebně oddělený prostor, ve kterém jsou umístěny ovládací a zobrazovací jednotky. Velíny v chemickém průmyslu, energetice a plynárenství představují klíčová centra, ze kterých jsou ovládány velké technologické celky. Selhání jejich obsluhy je často příčinou vzniku nehody nebo havárie. Spolehlivá činnost obsluhujícího personálu je tedy nanejvýš důležitá.
 
Hlavním parametrem ovlivňujícím spolehlivost obsluhy je vedle ergonomie pracoviště kvalita jeho vnitřního prostředí, daná především teplotně-vlhkostními parametry a koncentrací CO2 v ovzduší velínu.
 

Spolehlivost lidského činitele

V české legislativě je pokynem [2], vztahujícím se na objekty zařazené podle zákona o prevenci závažných havárií (zákon č. 59/2006 Sb., [3]), uložena povinnost provést kvalitativní hodnocení vlivu lidského činitele na bezpečnost. Součástí tohoto hodnocení může být také analýza vlivu pracovního prostředí na zaměstnance pracující ve velínu.
 
Norma ČSN EN 31010 Management rizik – Techniky posuzování rizik [4] v tomto ohledu zdůrazňuje význam metody hodnocení spolehlivosti lidského činitele HRA (Human Reliability Assessment) mj. následovně: „Důležitost metody HRA je ilustrována pomocí různých nehod, při kterých kritické lidské chyby přispěly ke katastrofickému sledu událostí. Takové nehody jsou varováním pro posuzování rizik, které se soustřeďuje pouze na hardware a software v systému.“
 
Norma ČSN EN 62508 [5] stanovuje, že vnější faktory utvářející výkonnost jsou výsledkem vytvořených organizačních předpokladů a technických podmínek. Organizační předpoklady mohou být popisovány pouze kvalitativně. Naproti tomu technickým podmínkám (včetně faktorů prostředí) má být podle [5] věnována zvýšená pozornost a tyto faktory by měly být popsány spíše kvantitativně.
 

Faktory ovlivňující výkonnost a spolehlivost obsluhy ve velínu

Pojmem faktor ovlivňující výkonnost jsou označovány jevy, které zmenšují nebo naopak zvětšují výkonnost obsluhy a tím také pravděpodobnost její chyby. Vliv konkrétního faktoru v konkrétní situaci je ovšem vždy různý a souvisí s množstvím dalších činitelů. Experimentální práce dosud neposkytují takové údaje, které by bylo možné bezvýhradně přijmout pro kvantifikaci lidských chyb. Posuzování jednotlivých faktorů proto spočívá zejména v minimalizaci jejich nepříznivého
působení.
 
Pokud jde o mikroklimatické faktory pracovního prostředí ve velínech, má význam sledovat zejména teplotně-vlhkostní parametry a úroveň koncentrace CO2 v jejich vnitřním ovzduší.
 
Základní požadavky na prostředí na pracovišti jsou uvedeny v nařízení vlády č. 361/2007 Sb. [6], které stanovuje podmínky ochrany zdraví při práci. Toto nařízení vymezuje jednak požadavky na zátěž teplem a zátěž chladem a jednak požadavky na obsah nebezpečných látek v ovzduší – přípustné expoziční limity (PEL) a nejvyšší přípustné koncentrace (NPK-P). Tyto požadavky chrání pracovníka před zdravotní újmou, avšak přímo nesouvisejí s jeho výkonností a spolehlivostí.
 

Teplotně-vlhkostní parametry

V souhrnu legislativa stanovuje, že na pracovišti musí být k ochraně zdraví zaměstnance zajištěna dostatečná výměna vzduchu přirozeným, nuceným nebo kombinovaným větráním. Nucené nebo kombinované větrání musí být použito vždy, jestliže přirozené větrání prokazatelně nepostačuje k celoročnímu zajištění ochrany zdraví zaměstnance. Větrací zařízení přitom nesmí nepříznivě ovlivňovat mikrobiální čistotu vzduchu a musí být upraveno tak, aby zaměstnanci nebyli vystaveni průvanu.
 
Zákon č. 309/2006 Sb. v platném znění stanovuje, že pracoviště by měla být provozována za stanovených mikroklimatických podmínek, zejména pokud jde o objem vzduchu, větrání, vlhkost a teplotu [7].
 
Základní požadavky na teplotu a vlhkost ovzduší jsou stanoveny ve vyhlášce č. 6/2003 Sb., kterou jsou nařizovány hygienické limity chemických, fyzikálních a biologických ukazatelů pro vnitřní prostředí pobytových místností některých staveb. Vyhláška stanovuje rozmezí přijatelných teplot a toleranční pásmo relativní vlhkosti (30 až 65 %) ovzduší ve velínech.
 
Užitečným nástrojem k hodnocení pásem pocitové pohody je graf na obr. 1, ve kterém je pracovní prostředí rozděleno z hlediska teploty a vlhkosti na čtyři pásma. Pro činnosti, jež jsou typické pro práci ve velínu, by mělo být zajištěno prostředí v pásmu pocitové pohody A („prostředí pohody“).
 
Pokud jde o účinky prostředí na obsluhu, lze konstatovat následující:
  • vysoké teploty způsobují nadměrnou únavu a nesoustředěnost vedoucí až k nebezpečným úrazům,
  • práce v chladu vede k omezení průtoku krve kůží, vzestupu krevního tlaku, zrychlení srdeční frekvence a poklesu aktivity ústředního nervstva, s nímž přichází ospalost,
  • při malé vlhkosti ovzduší dochází i u zdravých jedinců k intenzivnímu vysušování sliznice horních cest dýchacích, zhoršení jejich ochranné funkce a zvyšování rizika průniku některých škodlivých látek až do dolních cest dýchacích; malá vlhkost vzduchu také zmenšuje schopnost soustředit se a zvyšuje psychickou podrážděnost [8]; v takovýchto případech je v zimě vhodné vlhkost uměle zvyšovat zvlhčovači vzduchu, ale to jen na maximální hodnoty kolem asi 40 %, při vyšší teplotě a velké relativní vlhkosti vzduchu klesá odpařování potu a roste únava, – na vlhkosti závisí také rozvoj dalších faktorů, které mohou ovlivnit zdraví i výkonnost zaměstnance (obr. 2).
 
Východisko se nabízí v použití čím dál dostupnější klimatizace. Ta ovšem musí být řešena důsledně, jinak se u pracovníků může objevit tzv. syndrom nemocných budov (Sick-Building Syndrome – SBS). Jde např. o podráždění očí a krku, výrazný pocit suchosti sliznic, bolesti hlavy, psychické příznaky jako roztěkanost, pokles pracovního výkonu, nesoustředěnost, poruchy paměti, vznětlivost, nervozitu, denní ospalost či naopak noční nespavost apod.
 

Koncentrace CO2

Vlivem zvyšování energetické účinnosti budov, dosahovaného mj. také omezením větrání, se v jejich vnitřních prostorách hromadí CO2 vznikající při dýchání – vzduch vydechovaný dospělým člověkem průměrně obsahuje 40 000 ppm oxidu uhličitého. Normální koncentrace CO2 ve vnějším prostředí se přitom pohybuje od 350 do 400 ppm podle typu aglomerace a roční doby. Například v zimě je koncentrace CO2 na severní polokouli z důvodu malé aktivity rostlin větší než v letním období (změny koncentrace CO2 v ovzduší v jednotlivých částech světa v čase zaznamenává např. agentura NASA – viz https://www.youtube.com/watch?v=x1SgmFa0r04).
 
Norma ČSN EN ISO 11064-6, která je zaměřena na hodnocení prostředí uvnitř velínů, stanovuje doporučenou maximální koncentraci CO2 na 910 ppm. Pro velíny je stanoveno také minimální množství vzduchu přiváděného na pracoviště, to musí být 29 m3/h na jednoho přítomného pracovníka [10].
 
Při překročení koncentrace 1 000 ppm v pracovním prostředí se může objevit pocit ospalosti, nad 2 000 ppm se zhoršuje soustředěnost, popř. nastupuje bolest hlavy. Koncentrace nad 5 000 ppm způsobují změny tepové frekvence a další fyziologické reakce a představují již zdravotní riziko.
 
Představu o účincích skutečně vysokých koncentrací CO2 na člověka (např. v případě průmyslové havárie) si lze udělat z informací o několika známých erupcích CO2. Zřejmě nejvýznamnější únik CO2 v obydlené oblasti v novodobé historii byl zaznamenán v blízkosti jezera Nyos v Kamerunu v roce 1986, kdy zemřelo téměř 2 000 obyvatel [11].
 

Hodnoty naměřené ve velínech v praxi

V rámci výzkumného programu byly měřeny charakteristiky prostředí ve velínech v podnicích z oborů chemie, plynárenství a energetiky. Z mnoha uskutečněných měření jsou v dalším textu uvedeny tři typické příklady, které ukazují na chyby v konstrukci daného velínu.
 

Příklad 1

Měření probíhalo ve velínu o objemu místnosti asi 90 m3 s obsluhou dvěma trvale přítomnými osobami. Velín má funkční klimatizaci, ta ovšem spíná v cyklech. Proto byl také zjištěn problém v podobě rychlých výkyvů teploty ve velínu (obr. 3).
 

Příklad 2

Měřeno bylo prostředí ve velkém dispečinku o objemu místnosti asi 300 m3 s trvalou obsluhou třemi osobami. V dispečinku je zajištěna výměna vzduchu, zařízení pro jeho úpravu však není vybaveno zvlhčováním. Teplota venkovního vzduchu při měření byla 4,4 °C a relativní vlhkost 89 %. Z obr. 4 je patrné, že v zimním období je zde dlouhodobě problém s malou vlhkostí vzduchu (naměřené hodnoty relativní vlhkosti jsou vesměs pod 40 % a klesají až k 25 %).
 

Příklad 3

Měřilo se v bezobslužném velínu bioplynové stanice. Objem velínu je 11,4 m3, jde o kontejnerovou místnost bez oken (velmi těsnou) v blízkosti kogenerační jednotky. Velín není trvale obsazen obsluhou, ale je v pravidelných intervalech kontrolován. Z obr. 5 je patrné, že po příchodu obsluhy (dvě osoby) do velínu začne rychle růst koncentrace CO2, a to tempem 42 ppm/min. Ve velínu není zajištěna výměna vzduchu dostatečná pro oba zaměstnance.
 

Závěr

Na spolehlivost a výkonnost pracovníků ve velínech mají velký vliv mikroklimatické podmínky na pracovišti. Této skutečnosti, ač je v normách týkajících se bezpečnosti práce a ochrany zdraví pracovníků podchycena, ovšem není v praxi vždy věnována patřičná pozornost. To potvrzují i četná provedená měření. S rostoucím tlakem na úspory energií (lepší izolace budov, těsnější okenní spáry) roste vlhkost, a zejména koncentrace CO2 v interiérech, velíny nevyjímaje. Velký vliv na mikroklimatické parametry má také instalovaný systém vzduchotechniky a způsob jeho regulace.
 
Poděkování
Prezentované poznatky byly získány za finančního přispění VUT v Brně v rámci projektu FSI-S-14-2401 Green Production – Production machines and equipments a byly také publikovány na konferenci Aprochem 2015.
 
Literatura:
[1] ČSN EN ISO 11064-1 Ergonomické navrhování řídicích center – Část 1: Zásady navrhování řídicích center. Praha, Český normalizační
institut, 2001.
[2] Metodický pokyn odboru environmentálních rizik Ministerstva životního prostředí k rozsahu a způsobu zpracování dokumentu „Posouzení vlivu lidského činitele na objekt nebo zařízení v souvislosti s relevantními zdroji rizik“ podle zákona č. 59/2006 Sb., o prevenci
závažných havárií. In: Věstník ministerstva životního prostředí. Praha, ALQ Plus, s. r. o., 2007, roč. 17, ISSN 0862-9013.
[3] Zákon č. 59/2006 Sb., zákon o prevenci závažných havárií, ve znění pozdějších předpisů. In: Sbírka zákonů České republiky, 2006.
[4] ČSN EN 31010 Management rizik – Techniky posuzování rizik. Praha, Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2011.
[5] ČSN EN 62508 Návod pro lidská hlediska spolehlivosti. Praha, Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2011.
[6] Nařízení vlády č. 361/2007 Sb., kterým se stanovují podmínky ochrany zdraví při práci, ve znění pozdějších předpisů. In: Sbírka zákonů
České republiky, 2007.
[7] Zákon č. 309/2006 Sb., kterým se upravují další požadavky bezpečnosti a ochrany zdraví při práci v pracovněprávních vztazích a o zajištění bezpečnosti a ochrany zdraví při činnosti nebo poskytování služeb mimo pracovněprávní vztahy, ve znění pozdějších předpisů. In: Sbírka zákonů České republiky, 2006.
[8] CHUNDELA, L.: Ergonomie. Praha, ČVUT, 2013, 173 s.
[9] DIWAKAR, L. B. et al.: Effect of Indoor Air Humidity on Human Health. International Journal of Engineering Science Invention, 2014.
[10] ČSN EN ISO 11064-6 Ergonomické navrhování řídicích center – Část 6: Environmentální požadavky na řídicí centra. Praha, Český
normalizační institut, 2005.
[11] BANG, H. N.: Disaster management in Cameroon: The Lake Nyos disaster experience. Disaster Prevention and Management, 2012,
Vol. 21, No. 4.
 
Luboš Kotek
Fakulta strojního inženýrství VUT v Brně,
Petr Trávníček, Agronomická fakulta Mendelovy univerzity v Brně,
František Babinec, RISCO – Risk Consulting Brno,
Petr Junga, Agronomická fakulta Mendelovy univerzity v Brně,
Leisan Mukhametzianova, Fakulta strojního inženýrství VUT v Brně
 
 
Obr. 1. Pásma pocitové pohody: A – prostředí pohody, B – uspokojivé, C – neuspokojivé, D – škodlivé (podle [8])
Obr. 2. Závislost faktorů ovlivňujících člověka na vlhkosti ovzduší [18]
Obr. 3. Měření teploty ve velínu chemické výroby
Obr. 4. Měření relativní vlhkosti v dispečinku
Obr. 5. Měření koncentrace CO2 ve velínu bezobslužné bioplynové stanice