Wykaz Projektów
Streszczenie

Analiza obciążeń termicznych strażaków stosujących specjalistyczną odzież oraz jej wpływ na psychofizjologiczne możliwości strażaków

Kierownik projektu: dr inż. Magdalena Młynarczyk

Streszczenie projektu:

 

Głównym celem zadania było wyznaczenie wielkości obciążenia cieplnego strażaków, wynikającego z zastosowania specjalistycznej odzieży, i zbadanie jej wpływu na możliwości psychofizyczne strażaków. Na podstawie przeprowadzonych badań został określony bezpieczny czas pracy podczas stosowania ww. odzieży.

W ramach realizacji zadania wytypowano przykładowe ubranie specjalne dla strażaka – jedno z częściej kupowanych przez komendy PSP. Przeprowadzono badania izolacyjności cieplnej ubrania specjalnego (S1) oraz oporu pary wodnej przy wykorzystaniu manekina termicznego Newton. Ubranie specjalne (S1) charakteryzowało się dużą izolacyjnością cieplną, stanowiąc barierę w wymianie ciepła między człowiekiem a otoczeniem. Na podstawie uzyskanych wyników izolacyjności cieplnej ubrania specjalnego (S1) przeprowadzono ocenę odczuć cieplnych i analizę warunków komfortu cieplnego (wskaźnik PMV) użytkowników stosujących ww. ubranie. Obliczono wartość krytyczną wskaźnika obciążenia cieplnego WBGT dla strażaka w ubraniu specjalnym, podczas wykonywania m.in. pracy ciężkiej (260 W/m2). Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, iż zakresy temperatury odczuwania komfortu cieplnego są często przekraczane podczas wykonywania innych obowiązków służbowych, nie tylko podczas akcji ratunkowych.

 

   
     

Zadanie 1.G.08. Materiały informacyjne (w formie ulotki oraz w wersji na stronę internetową)

 

Następnie przeprowadzono badania obciążeń termicznych 10-osobowej grupy strażaków podczas stosowania 2 zestawów odzieży ochronnej: odzież koszarowa (K),składająca się z bielizny termoaktywnej, ubrania koszarowego (K1), oraz odzież specjalna (S), składająca się z bielizny termoaktywnej, ubrania koszarowego (K1) i ubrania specjalnego (S1). Badania prowadzono podczas wysiłku o zróżnicowanej intensywności w komorze klimatycznej (w temperaturze powietrza 20 i 30oC) i pomieszczeniu klimatyzowanym (27oC). W każdych warunkach wysiłek trwał 30 minut. Podczas badań mierzono m.in. takie parametry jak: temperatura wewnętrzna (Tab) czy częstość skurczów serca (HR). Przed badaniami jak i po ich zakończeniu prowadzono także badania psychologiczne. Wyniki badań, przy stosowaniu odzieży specjalnej, wskazują na występowanie stresu cieplnego i nastawienie organizmu na oddawanie ciepła konwekcyjnie, a także przez parowanie potu. W temperaturze powietrza 30oC różnice między badaniami z odzieżą koszarową (K) i specjalną (S) były istotne statystycznie. Wszystkie mierzone i wyliczane parametry fizyczne i fizjologiczne osiągały wyższy poziom w badaniach z odzieżą specjalną. Wyniki te wskazują na występowanie dużego stresu cieplnego wśród użytkowników odzieży specjalnej, w przeciwieństwie do użytkowników odzieży koszarowej. Podczas badań w temperaturze 27°C również mierzone i wyliczane parametry fizyczne i fizjologiczne osiągały wyższy poziom w badaniach z odzieżą specjalną. Należy zwrócić uwagę na fakt, że wykonywane przez strażaków czynności były zbliżone do tych, które są wykonywane w czasie akcji ratunkowych, a już przy krótkotrwałym wysiłku, trwającym 30 minut (jak wykazano w badaniach z odzieżą specjalną), mogą wystąpić wysokie poziomy reakcji fizjologicznych, po których powinien nastąpić odpoczynek, aby nie dopuścić do wyczerpania organizmu.

W części psychologicznej badania nie zaobserwowano istotnych statystycznie różnic pomiędzy wariantami badań, w zależności do zastosowanej odzieży i wykonywanego wysiłku. W każdym z warunków badania ochotnicy utrzymywali sprawność poznawczą i psychomotoryczną na stałym poziomie.

Na podstawie rezultatów badań izolacyjności cieplnych odzieży z wykorzystaniem manekina termicznego wyznaczono wskaźniki obciążenia cieplnego jak: PMV, PPD oraz WBGT dla 2 zestawów odzieży ochronnej, koszarowej (K) i specjalnej (S). Przeprowadzono symulacje obliczeniowe obrazujące wykonywanie przez strażaka zadań zgodnie z protokołem prowadzenia badań w komorze klimatycznej. Na podstawie analizy porównującej wartości uzyskane z symulacji z wynikami badań z udziałem ochotników stwierdzono, iż w przypadku przebiegu zmian temperatury wewnętrznej ochotników dla wariantu temperatury powietrza 20oC uzyskane wartości podczas badania, z zestawem odzieży koszarowej (K) i odzieży specjalnej (S), były niższe niż wartości uzyskane z symulacji komputerowych. Natomiast dla wariantu temperatury powietrza 30oC stwierdzono, że wartości uzyskane podczas badania były zbliżone do wartości uzyskanych z symulacji komputerowych. Mieściły się one w zakresie odchylenia standardowego wyznaczonego na podstawie wyników badań z ochotnikami.

Na podstawie wyznaczonych w zadaniu wartości izolacyjności cieplnej zestawu odzieży specjalnej (S) wyznaczono bezpieczne czasy pracy (BCP) strażaków stosujących ww. typ odzieży, przy uwzględnieniu aparatu oddechowego. Uzyskane BCP wskazują na fakt, iż tylko przy wykonywaniu lekkiej pracy fizycznej (100 W/m2) ekspozycja strażaka przez 8 godzin pracy jest bezpieczna jedynie w warunkach temperatury powietrza 22–30oC, dla wilgotności względnej 50–60%. Podczas wykonywania średnio-ciężkiej pracy fizycznej (160 W/m2) czas ekspozycji strażaka na środowisko zewnętrzne w temperaturze > 24oC (przy temperaturze promieniowania 30–50oC i wilgotności względnej 60–90%) powinien być ograniczony.

W ramach realizacji zadania opracowano materiały informacyjne (w formie ulotki) pn. Obciążenie cieplne strażaka stosującego ubranie specjalne, jak również materiały informacyjne na stronę internetową. Materiały zostały przesłane do Komendy Głównej i komend wojewódzkich PSP, Szkoły Głównej Służby Pożarniczej w Warszawie oraz producentów odzieży ochronnej.

Zorganizowano i przeprowadzono także 2 seminaria z udziałem czynnych zawodowo strażaków, ich przełożonych, jak również przedstawicieli producentów odzieży ochronnej.

Dodatkowo podjęto międzynarodową współpracę z FIOH i INSST nad realizacją projektu Ergo Firefighter (2018–2019). W ramach tej współpracy przeprowadzono badania literaturowe dotyczące odczuć subiektywnych, odpowiedzi fizjologicznych podczas stosowania odzieży dla strażaków, jak również możliwości zastosowania inteligentnych rozwiązań w ww. odzieży.

Wyniki zadania przedstawiono w 2 publikacjach w czasopiśmie o zasięgu krajowym, 1 publikacji w czasopiśmie o zasięgu międzynarodowym, 1 referacie wygłoszonym na konferencji o zasięgu międzynarodowym, 2 publikacjach przygotowanych do czasopism o zasięgu międzynarodowym oraz zaprezentowano na 1 konferencji międzynarodowej i 1 konferencji krajowej.

 



Jednostka: Pracownia Obciążeń Termicznych

Okres realizacji: 01.01.2017 – 31.12.2019