Stanowiska pracy
BEZPIECZEŃSTWO MOTOCYKLISTÓW, A ODZIEŻ OCHRONNA

 

Przeprowadzone badania

 

Do badań wytypowano 4 zestawy odzieży motocyklowej, najbardziej zbliżone do umundurowania funkcjonariuszy policji. Wybrano 2 zestawy odzieży tekstylnej (rys. 1) oraz 2 zestawy odzieży skórzanej (rys. 2):

  • Odzież tekstylna A – odzież wykonana z materiałów HeavyPolyster oraz ProPolyester z systemem wentylacji, z wypinaną podpinką oraz membraną 1 (opór przenikania pary wodnej >100 m2Pa/W);
  • Odzież tekstylna B – odzieży wykonana z materiału ProPolyester z systemem wentylacji, z wypinaną podpinką i wbudowaną membraną 2 (opór przenikania pary wodnej >100 m2Pa/W);
  • Odzież skórzana C – wykonana ze skóry bydlęcej (1,0-1,2 mm) bez systemu wentylacji;
  • Odzież skórzana D – wykonana ze skóry bydlęcej (1,0-1,2 mm) z systemem wentylacji oraz podszewką wykonaną z materiału Outlast®.

 

 

Rys. 1 Odzież tekstylna typu A i typu B (od lewej)  

 

Rys. 2 Odzież skórzana typu C i typu D (od lewej)

 

Badania podzielono na następujące etapy:

  1. badania ankietowe wśród motocyklistów; ankieta dotyczącą subiektywnych odczuć podczas stosowania odzieży motocyklowej m.in. odczuwania komfortu termicznego;
  2. wyznaczanie wartości izolacyjności cieplnej wszystkich możliwych konfiguracji/modyfikacji odzieży motocyklowej - tego rodzaju badania prowadzą do oceny ile ciepła może być odprowadzone z organizmu motocyklisty do otoczenia;
  3. badania laboratoryjne z udziałem grupy 6-ciu ochotników podczas których oceniano zmiany wskaźników fizjologicznych ochotników (temperatura skóry, temperatura wewnętrzna, temperatura i wilgotność w przestrzeni między ciałem/bielizną a odzieżą) dla różnych zestawów odziemny motocyklowej; Badania prowadzono m.in. w komorze klimatycznej w ustalonych warunkach temperatury powietrza równej 28 °C, prędkości powietrza ok. 0,4 m/s oraz wilgotności względnej 44%. Miało to na celu zasymulowanie warunków postoju, bądź powolnej jazdy latem, gdy temperatura otoczenia wzrasta do ok. 28 °C.

 

Wyniki badań:

 

Ad.1. Przeprowadzono ankietę wśród 242 motocyklistów z całej Polski. Ankieta dotyczyła głównie subiektywnych odczuć cieplnych dla 4-ch sytuacji: po założeniu odzieży motocyklowej, podczas jazdy, podczas postoju (np. zmiana świateł, korki, przymusowy postój) oraz po zakończeniu jazdy motocyklem[1] (rys. 3).

 

Rys. 3 Subiektywne odczucia cieplne motocyklistów niezależnie
od zastosowanej odzieży3

 

Wyniki analizy wykazały, iż niezależnie od rodzaju stosowanej odzieży motocyklowej, chwilę po założeniu odzieży, aż 49% respondentów odczuwało gorąco – najwyższą wartość
na skali ASHRAE (+3 gorąco). Podczas jazdy odczucia te poprawiają się, jednak podczas wymuszonego postoju (np. zmiana świateł drogowych, korki) aż 74% respondentów na pytanie dot. wrażeń cieplnych wskazało odpowiedź +3 gorąco. Również po zakończeniu jazdy nadal 53% motocyklistów odczuwa dyskomfort związany z odczuciami cieplnymi całego ciała3.

 

Ad.2. Poniżej zamieszczono wyniki najbardziej skrajnych zestawień, w konfiguracji MAX (zamknięte otwory wentylacyjne, obecność podpinki oraz membrany) oraz MIN (otwarte wywietrzniki, bez podpinki i tam gdzie to możliwe bez membrany) (rys. 4).

 

Rys. 4 Całkowita izolacyjność cieplna (Icl) wybranych zestawów odzieży motocyklowej w wersji MAX (zamknięte otwory wentylacyjne, obecność podpinki oraz membrany) i MIN (otwarte wywietrzniki, bez podpinki i tam gdzie to możliwe bez membrany).

 

Izolacyjność cieplna odzieży motocyklowej wraz z bawełnianą bielizną mieściła się w zakresie 2-3 clo. Otwarcie wywietrzników, wypięcie podpinki oraz membrany spowodowało spadek izolacyjności o wartość prawie 1 clo (rys. 4, zestaw B) Dla porównania zestaw odzieży ciepłochronnej dedykowany do środowiska zimnego (składający się z: bielizny, T-shirt, koszuli, bluzy i spodni ocieplanych, kurtki oraz spodni wierzchnich jak również ze skarpet, butów, rękawic i czapki) charakteryzuje się izolacyjnością cieplną równą 2.48 clo (wg PN-EN ISO 9920[2]). Można zatem zauważyć, że odzież motocyklowa ma zbliżoną wartość izolacyjności cieplnej do odzieży stosowanej w temperaturze otoczenia poniżej 0°C, tymczasem jest ona używana zazwyczaj od wiosny do jesieni, kiedy to temperatura powietrza wynosi powyżej 10°C.

 

Ad.3. Badania z udziałem ochotników podzielono na 4 etapy: spoczynek w laboratorium (22 °C, 0-10 min); spoczynek w komorze klimatycznej (28 °C, 10-30 min); wysiłek w komorze klimatycznej (28 °C, 75W, 30-60 min); spoczynek w komorze (28 °C, 60-65 min). Wyniki badań fizjologicznych podzielono na podpunkty w zależności od ocenianego wskaźnika:

 

Średnia ważona temperatura skóry

 

Jednym ze wskaźników określających obciążenie cieplne oraz komfort termiczny jest średnia ważona temperatura skóry. Przeprowadzono analizę tych wartości zarówno dla wywietrzników zamkniętych jak i otwartych (rys. 5).

 

 

Rys. 5 Średnia ważona temperatura skóry

 

Zakłada się, iż temperatura skóry zdrowego, nagiego człowieka pozostającego strefie komfortu mieści się w zakresie 33-34 °C[3].


Z analizy wykresów wyników badań można określić, że zarówno w fazie spoczynku (10-30 min) oraz wysiłku (30-60 min) w komorze klimatycznej została przekroczona wartość temperatury skóry opisująca odczucie komfortu cieplnego. Również otwarcie systemu wywietrzników nie wpłynęło znacznie na końcową wartości temperatury skóry.

 

Temperatura wewnętrzna

 

Innym ze wskaźników opisujących obciążenie cieplne jest temperatura wewnętrzna. Podczas badań temperatura ta mierzona była w przewodzie pokarmowym ochotników. Przeanalizowano jej przebieg podczas trwania badania zarówno dla odzieży z zamkniętymi jak i otwartymi wywietrznikami (rys. 6).

 

 Rys. 6 Temperatura wewnętrzna ochotników uzyskana podczas badania odzieży motocyklowej z zamkniętymi wywietrznikami

 

Temperatura wewnętrzna wzrastała dopiero w fazie umiarkowanego wysiłku w komorze klimatycznej (30-60 min).


W przypadku otwartych wywietrzników obserwowano niewiele mniejszą (o ok. 0.2 °C) wartość temperatury wewnętrznej.

 

Wilgotność względna mierzona pomiędzy koszulką a odzieżą wierzchnią

 

W doniesieniach naukowych podkreśla się bardzo istotny wpływ parametrów mikroklimatu pododzieżowego, a szczególnie wilgotności pomiędzy odzieżą a skórą użytkownika, na jego odczucia komfortu użytkowania. W normalnych warunkach wilgotność względna pod odzieżą wierzchnią wynosi 40-60%. Wartość powyżej 70-80% odczuwana jest jako parność, duszność, wyraźny dyskomfort. Skumulowanie potu wewnątrz odzieży prowadzi do jeszcze większego dyskomfortu, w zależności od wielkości powierzchni zawilgoconej skóry[4]. Nieprzepuszczalna odzież ochronna powoduje obciążenie układów termoregulacji i sercowo-naczyniowego nawet podczas wysiłku w neutralnych warunkach środowiska, a stres cieplny jest szczególnie znaczący w warunkach gorącego środowiska6.

 

W przypadku odzieży motocyklowej, po ekspozycji na umiarkowany wysiłek i temperaturę wartości wilgotności względnej dochodziły nawet do 90% (rys. 7).

 

Rys. 7 Wilgotność względna w przestrzeni między bielizną a odzieżą motocyklową mierzona na klatce piersiowej przy zamkniętych i otwartych wywietrznikach

 

W przypadku odzieży tekstylnej po ok. 12 min wysiłku fizycznego wartość wilgotności względnej przekracza wartość 70%. Natomiast w przypadku odzieży skórzanej, wartość ta nie została przekroczona przez cały czas trwania badania dla wywietrzników zamkniętych. Natomiast w przypadku wywietrzników otwartych średnia wartość 70% została przekroczona dopiero po ponad 20 min wysiłku.

 

Intensywność pocenia

 

Zgodnie z normą PN-EN ISO 7933[5] dopuszczalna wartość utraty potu, w czasie pracy w środowisku gorącym, wynosi 780 g/h.

Przeprowadzone badania wykazały, że jedynie po 30 minutach ekspozycji na temperaturę i umiarkowany wysiłek fizyczny, ilość odparowanego potu dla wszystkich zestawów (zarówno dla zamkniętych jak i otwartych wywietrzników (rys. 8)) wynosiła ok. 500 g.

 

Rys. 8 Ilość utraconego przez ochotników potu w zależności od testowanej odzieży z zamkniętymi i otwartymi wywietrznikami

 

Zakładając 1h ekspozycję na powyższe warunki, ilość odparowanego potu będzie zapewne znacznie wyższa od wartości zawartej w normie PN-EN 7933[5].

 

Akumulacja ciepła

 

Odzież motocyklowa wypływa na redukcję strumieni ciepła wypływający z ciała człowieka. W przypadku klimatu zimnego jest to bardzo przydatna własność, jednak w klimacie ciepłym/gorącym, noszenie odzieży motocyklowej może być przyczyną występowania stresu cieplnego.

 

Obliczono współczynnik akumulacji ciepła[6], mówiący o ilości nadmiaru ciepła pozostającego w organizmie (rys. 13).

 

Rys. 9 Współczynnik akumulacji ciepła (DS) w zależności od badanych zestawów odzieży

 

Współczynnik akumulacji ciepła dla badanych zestawów mieścił się w zakresie 350-450 kJ. Na podstawie uzyskanych danych można stwierdzić, iż otwarcie systemu wywietrzników nie powodowało obniżenia współczynnika akumulacji ciepła w organizmie użytkowników odzieży motocyklowej. Nieznacznie niższą wartość współczynnika odnotowano dla odzieży skórzanej, jednak uzyskane wartości i tak są wyższe od wartości uzyskanych podczas badań odzieży barierowej (np. odzieży chirurgicznej)[7].



[1] Zwolińska M., Thermal subjective sensations of motorcyclists. Accident Analysis & Prevention, 50/2013, 1211-1220

[2] PN-EN ISO 9920:2009 Ergonomics of the thermal environment -- Estimation of thermal insulation and water vapour resistance of a clothing ensemble

[3] Traczyk, W.; Trzebski, A.; Fizjologia człowieka z elementami fizjologii stosowanej i klinicznej; 2001, Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa

[4] Bartkowiak, G.; Błażejewski, D.: Jak Zmniejszyć dyskomfort pracy w szczelnej odzieży ochronnej, Bezpieczeństwo Pracy, 2, 2003, 23-24

[5] PN-EN ISO 7933:2005 Ergonomia środowiska termicznego -- Analityczne wyznaczanie i interpretacja stresu cieplnego z wykorzystaniem obliczeń przewidywanego obciążenia termicznego

[6] Traczyk, W. Trzebski, A.; Fizjologia człowieka z elementami fizjologii stosowanej i klinicznej. Wydawnictwo Lekarskie PZWL, wyd. III, 2001

[7] Zwolińska, M., Bogdan, A., Sudoł-Szopińska, I., Konarska, M.; Badania własne w ramach zadania 3.S.10 Ocena właściwości fizjologicznych odzieży chirurgicznej w celu zapewnienia komfortu termicznego, CIOP-PIB, 2008-2010