Spis treści
Wzrost temperatury na świecie zagraża zdrowiu u życiu
Rok 2023 r. był najcieplejszym w historii pomiarów temperatury na świecie, a 22 lipca 2024 r. został pobity rekord średniej globalnej temperatury na świecie. Wg prognoz odsetek populacji europejskiej narażony na wysokie ryzyko stresu cieplnego wzrośnie z 0,4 proc. w 2018 roku do aż 48 proc. w 2050 roku.
Konsekwencją długotrwałej ekspozycji na bardzo wysoką temperaturę (a więc pracujących w tzw. mikroklimacie gorącym) mogą być poważne problemy zdrowotne: choroby sercowo-naczyniowe i choroby nerek, udary, wyczerpanie, kurcze cieplne czy omdlenia. Najpoważniejszym z nich jest udar cieplny, występujący wtedy, gdy układ termoregulacji organizmu pracownika nie jest w stanie samodzielnie obniżyć temperatury wewnętrznej. Co więcej, wysoka temperatura obniża koncentrację i zwiększa zmęczenie, co prowadzi do wzrostu liczby wypadków przy pracy.
Na stres cieplny narażone są najbardziej osoby pracujące fizycznie na zewnątrz
Według danych GUS w Polsce w 2022 r. liczba pracowników narażonych na mikroklimat gorący wynosiła 195 tys., głównie w przemyśle wydobywczym i budownictwie. Szczególnie narażone są osoby pracujące na zewnątrz pomieszczeń, wykonujące prace wymagające dużego wysiłku fizycznego, a także pracujące w słabo wentylowanych pomieszczeniach zamkniętych, w których nie ma systemów regulujących temperaturę.
Niestety, specyfika niektórych stanowisk pracy uniemożliwia zastosowanie środków ochrony zbiorowej, zabezpieczających przed szkodliwym oddziaływaniem mikroklimatu gorącego. W takiej sytuacji rozwiązaniem problemu mogą być środki ochrony indywidualnej (ŚOI) wyposażone w indywidualne systemy chłodzące. Ponieważ stanowiska pracy, na których występuje problem obciążenia cieplnego często wymagają również stosowania przez pracowników odzieży ochronnej, stała się ona nośnikiem dla tego typu systemów.
Polscy naukowcy opracowali prototyp chłodzącej odzieży
W Centralnym Instytucie Ochrony Pracy – Państwowym Instytucie Badawczym opracowano prototyp odzieży ochronnej z funkcją aktywnego chłodzenia, wykorzystujący zjawisko termoelektryczne. Ww. rozwiązanie ma formę bardzo lekkich (poniżej 1 kg), dopasowanych do ciała elastycznych szelek, wykonanych z materiałów o bardzo dobrych właściwościach biofizycznych. Funkcję chłodzącą pełni 6 zintegrowanych z nimi elastycznych modułów termoelektrycznych.
Przeprowadzone w CIOP-PIB badania wykazały, że prototyp pozwala odebrać z ciała człowieka ok. 50 W/m2, co można porównać ze zmianą poziomu metabolizmu towarzyszącą zmianie pracy o ciężkości średniej na lekką. Co więcej, zapewniane przez ten sprzęt chłodzenie trwa przez przynajmniej 5 godzin i pozwala na obniżenie lokalnej temperatury skóry nawet o 4ºC! Ale to nie wszystko. Przeprowadzone badania laboratoryjne z udziałem grupy ochotników wykazały również pozytywny wpływ zastosowanego chłodzenia na ograniczenie wzrostu lokalnej temperatury skóry w miejscach, które nie były bezpośrednio chłodzone.
Innowacyjne rozwiązanie powstało w ramach realizowanego przez CIOP-PIB w latach 2020-2022 V etapu programu wieloletniego „Poprawa bezpieczeństwa i warunków pracy”, finansowanego w zakresie badań naukowych i prac rozwojowych ze środków NCBR we współpracy z Katedrą Mikroelektroniki i Technik Informatycznych Politechniki Łódzkiej oraz PW Krystian sp. z o.o. We wcześniej realizowanych w CIOP-PIB projektach opracowano ponadto:
odzież z makrokapsułami PCM (materiały przemiany fazowej) do zastosowania pod szczelną odzieżą ochronną,
aktywny układ chłodzący do stosowania pod odzieżą ochronną w mikroklimacie gorącym,
aktywną odzież z materiałami z pamięcią kształtu (SMM) do ochrony pracowników przed czynnikami gorącymi,
odzież ciepłochronną z funkcją termoregulacji, wykorzystującą aerożel i materiały przemiany fazowej (tzw. PCM).
Na podstawie wyników badań prowadzonych w CIOP-PIB opracowano także: metodę badania komfortu użytkowania obuwia ochronnego z wykorzystaniem modelu sztucznej stopy oraz komputerowy program doboru odzieży ochronnej i odzieży spodniej do prac w warunkach zagrożenia czynnikami gorącymi i płomieniem.
Naukowcy CIOP-PIB opracowują także oprogramowania i aplikacje do odzieży chłodzącej
W ramach obecnie realizowanego VI etapu programu wieloletniego „Rządowy program poprawa bezpieczeństwa i warunków pracy”, finansowanego w zakresie badań naukowych i prac rozwojowych ze środków NCBR, w Instytucie realizowany jest projekt badawczy pt. „Monitorowanie i przeciwdziałanie obciążeniu cieplnemu osób wykonujących pracę w warunkach zagrożenia mikroklimatem gorącym”, w ramach którego powstaje oprogramowanie systemu do przeciwdziałania nadmiernemu obciążeniu cieplnemu osób, które wykonują pracę w warunkach zagrożenia mikroklimatem gorącym, a także ochronna odzież chłodząca, przeznaczona do współpracy w tym systemem.
Również w ramach zadania badawczego pn. Określenie współczynnika korekcji odzieżowej (CAV) z uwzględnieniem odzieży chłodzącej do oceny obciążenia cieplnego pracownika w środowisku gorącym, powstanie aplikacja pozwalająca na uwzględnienie rodzaju zastosowanej odzieży podczas oceny obciążenia cieplnego WBGT. Aplikacja pozwoli na zwiększenie bezpieczeństwa pracowników poprzez odpowiednie uwzględnienie stosowanej odzieży w środowisku gorącym (w celu określenia wskaźnika obciążenia cieplnego WBGTeff) i określenie bezpiecznego czasu jej użytkowania.
Ponadto w ramach działalności statutowej Instytutu obecnie realizowany jest projekt pt. „Modelowanie transportu ciepła w elastycznych kompozytach termoelektrycznych przeznaczonych do wspomagania termoregulacji człowieka”, w którym jest opracowywany elastyczny kompozyt termoelektryczny o zwiększonej efektywności energetycznej. Kompozyt przeznaczony będzie do zastosowania w odzieży chłodzącej, do stosowania w warunkach wysokiej wilgotności np. w kopalniach.
