Ders 06
Prof. Dr. Bahattin Kanber
Gaziantep Üniversitesi
Makine Mühendisliği Bölümü
E-mail: [email protected]
Kapalı bir ortamın sıcaklık, nem, temizlik
ve hava hareketini insan sağlık ve
konforuna veya yapılan endüstriyel işleme
en uygun seviyelerde tutmak üzere bu
kapalı ortamdaki havanın
şartlandırılmasıdır.
İklimlendirme terimi İngilizce'deki air
condition (hava şartlandırılması) ve
Almanca'daki klima terimine karşılık gelir.
Türkçe'de iklimlendirme ve klima
terimlerinin her ikisi de kullanılmaktadır.
1)
2)
3)
4)
Hava ısısı
Isı kaynaklarından yayılan ısı
Ortam nemliliği
Hava hareketleri
Şüphesiz insanların giyimleri ve yaptıkları işlerin güçlük
derecelerinin de dikkate alınması gerekecektir.
Yukarıdaki dört etkenden en önemlisi genelde, hava ısısıdır.
Ancak, her insanın tercih ettiği ısı düzeyi dikkate alınırsa bu konuda
bir düzenleme yaparak beğendirmek oldukça zordur.
Buna rağmen; iş verimi, genel sağlık, uzun dönemde iş hevesi gibi
konularda önemli etkileri olan ortam ısısının titizlikle ele alınması
gerekir.

Gelişmiş endüstri ülkelerinde, hafif fiziksel işler yapan işçilerin çalıştığı
fabrikalarda en rahat ortam ısısının 18,3 °C olduğu kabul edilmiştir.

Bu ısı düzeyindeki ortamda dahi çalışanlardan 1/7 ‘si bu ısı düzeyinden
şikayetçi olmuşlardır.

Rahat bulunan çalışma ortamının alt ve üst hudutlarının da 15,6-20 °C
olduğu saptanmıştır.

Büro çalışanları ve daha az hareketli işler yapan işgörenlerin tercih ettikleri
ortam ısısı ise bir ölçüde de olsa daha yüksektir (19,4-22,8 °C).

Çalışanların fiziksel aktivitesi arttıkça, ortam ısısı değerlerini düşürmek
gerekmektedir.

Ağır endüstriyel işlerde, işgörenlerin kendilerini rahat hissettikleri ortam ısısı
hudutları 12,8-15,6 °C olarak saptanmıştır.

Açık ısı kaynakları ve yayılan ısı karşısında çalışan işçilerin ise daha düşük
ortam ısısı düzeyini benimsedikleri görülmüştür.



Hafif işlerle uğraşan işgörenlerin
bulunduğu bir ortamda yayılan ısının,
toplam ısı etkisi ısı ortamı koşullarının
sağladığı konfor duygusunu
bozmamalıdır.
Yüksek ısı yayan kaynakların
bulunduğu işyerlerinde, işgörenlerin
bu yüksek radyant ısıdan korunmaları
gerekir.
Tam tersine, duvarların ve
pencerelerin soğuk olması nedeniyle
ısı kayıpları ve işgörenlerin vücut ısısı
kayıplarına neden olan soğuk
kaynaklarının önüne bu etkinin
yayılmasını önleyecek perdelemelerin
yapılması, kolay bir önlem olmasına
rağmen, çok önemli bir rahatlık etkisi
sağlar.









Normal ortam ısı koşularında havanın nemlilik derecesinin
önemli bir etkisi olmaz.
Ancak, bu koşullarda dahi, aşırı nemden kaçınılmalıdır.
Nemlilik, mevcut ortam ısı koşularında, işyeri havasını
doymuşluk düzeyine kadar getirecek su buharı değerine
(%100 nemli) göre yüzde oranı şeklinde ifade edilir.
Böylece elde edilen yüzde değerine (göreceli nemlilik”
derecesi diyebiliriz.
Genelde göreceli nemlilik derecesinin %70’ten yukarı
çıkmaması gerekir.
Çok kuru hava, burun içini, ağız boşluğunu ve soluk
yollarını kurutur ve rahatsızlık verir.
Bu etki ortam ısısı yükseldikçe daha fazla hissedilir.
Yüksek düzeyde nemlilik ise, kapalı bir yerde çalışan
insanların, burun ve boğazlarında bir dolgunluk duygusu
oluşturur.
En önemlisi de ortam ısısı yükseldikçe, ter buharlaşması
önemli ölçülerde azalır ve bir yapışkanlık hissedilir.






Ortam ısısı ve yayılan ısı düzeyleri normal sınırlar
içinde iken, ideal hava akımı 150 mm/sn civarındadır.
Hava hareketi 510 mm/sn’nin üzerine çıktığında,
çalışma ortamı esintili kabul edilir.
100 mm/sn altında hava değişimi olan yerlerde ise,
hava hareketlerinin rahatlığı kalmaz ve bu ölçüde
hava akımı olan işyerleri “havasız” etkisi yapar.
Hava hareketlerinin fark edilmesinde, hareket
halindeki havanın insan bedenine çarpması sonucu
deride meydana getirdiği ısı değişikleri rol oynar.
Hareketli havanın ısı düzeyi düşük olduğu zaman
şikayetler artar.
Bunun nedeni, insan bedeninin soğuğa daha duyarlı
olmasıdır.







Hava akımı aynı kaldığı halde, ortam ısıtılırsa,
aynı boyutlarda şikayete neden olmaz.
Rahat ısı ortamının üst sınırına yaklaştıkça
işgörenlerin daha esintili havayı tercih ettikleri
bilinmektedir.
Rahat bir hava akımı sağlamak kadar, işyerinde
hava hareketlerini kontrol etmek de oldukça
güçtür.
İşyerinde birkaç pencere bulunması, tavanın alçak
ve kişi başına düşen devinim hacimlerinin dar
olması gibi faktörler işgörenlerin rahatlıklarını
etkiler.
Rahatsızlık yaratan işyerlerinde teknik tasarımlar
ve havalandırma sistemleri ile bu tür sakıncalar
önlenebilir.
En basit önlem gibi görünmesine rağmen, uzun
kanatlı vantilatörler genellikle etkilidirler.
Bu tür pervanelerin hızlı çalıştırılmaktan çok,
ayarlanmış bir şekilde dönüş yapması gerekir.



Yukarıda sayılan dört faktörün yanı sıra başta hava basıncı olmak üzere, hava
iyonizasyonu, topraktaki radyoaktivite, havadaki kimyasallar da iklimin
elemanları olarak ifade edilse de, insanın çevresiyle ısı alışverişini etkileyen
ve yaşam için gerekli vücut sıcaklığının 37 °C civarında tutulmasının sağlayan
dört faktör, işyeri iklimini belirler.
Çevre ile ısı alışverişini bu dört iklim faktörünün dışında kullanılan giysinin
izolasyon değeri ve yapılan işin zorluğuna göre organizmanın ürettiği ısı
miktarı etkiler.
Kişinin klimayı algılamasında bunlara ek olarak vücut yapısı (konstitasyon) ve
o anki durumu (kondisyon) da rol oynar.
Kişinin yaşadığı, çalıştığı ortamda
bulunduğu hacme, giysisi ve çalışma
düzeyine, dolayısıyla harcadığı enerjiye
ve ortamdaki klima büyüklüklerine
bağlı olarak termik huzur veya
rahatsızlık hisseder.
Algılanan bu hisse termik konfor
duygusu denir



İnsan vücudunda
sıcaklık dağılımını
incelediğimizde
dış yüzeyden,
deriden içeriye
doğru
gidildiğinde
sıcaklığın biraz
değiştiğini
görürüz.
Dışarıya doğru
sıcaklık daha
düşüktür.
Çevrenin 20 °C ve
35 °C olması
hallerinde vücut
kesitindeki
sıcaklık dağılımı
Şekil ‘deki gibi
olmaktadır.





Beyin, göğüs, karın ve bu bölgedeki iskelet kasları
çekirdek bölgesini oluşturur.
Bu bölgenin kütlesi kişiye göre değişir, toplam
kütlenin %65- 80’i kadardır.
İnsan vücudunun işlevlerini yapabilmesi için dışarıdan
aldığı, kendi ürettiği ve dışarıya verdiği ısı enerjisi
arasında bir dengenin oluşması ve bu denge
durumunda vücut çekirdek sıcaklığının 37 °C
civarında olması gerekir.
Kol, bacak ve göğüs karın bölgesinin dış kısmı kabuk
bölgesini oluşturur ki bu da toplam kütlenin %2035’idir.
Kabuk bölgesi çekirdek bölgesinin ısıl dengesini
korumada bir tampon görevi yapar.





İnsanla çevresi arasında
ısı transferi dört şekilde
oluşur:
İletim (Kondüksiyon)
Taşınım (Konveksiyon)
Buharlaşma
(Evaporasyon)
Işınım (Radyasyon)



Kendinden daha sıcak veya daha soğuk bir
cisme temas eden insan vücudu ile temas
edilen cisim arasındaki ısı transferidir.
Isı iletimi ile ısı transferi birinci derecede,
deriye temas eden maddenin ısı iletim
katsayısına bağlıdır.
İletim yoluyla dışarıya verilen ısı enerjisinin
toplam ısı enerjisine oranı yaklaşık %5’tir.




Vücut sınırını oluşturan deri ile onu çepeçevre
saran hava arasındaki ısı alışverişi ısı
taşınımıdır.
Taşınımla ısı transferi havanın hızına bağlıdır.
Giyilen elbise deri ile hava arasında bir
izolasyon sağlandığından taşınımı etkiler.
Toplan ısı transferinin %15-25’i taşınılma
gerçekleşir.


Bedenimizin ısı bilançosunu dengede tutan en
önemli olaydır.
Burada özellikle dikkat edilmesi gereken husus,
sadece buharlaşan terin vücudun serinlemesine
katkısı olduğudur, yoksa damlayan terlerin böyle
bir fonksiyonu yoktur.

Buharlaşan ter ile vücuttan ısı enerjisi alınıp dış
ortama verilir.

Dışa verilen ısının yaklaşık %60’ı bu yolla
gerçekleşir.





Dış ortamın sıcaklığı insanın kendini rahat hissettiği aralığın
üstüne çıkacak olursa, ısınan deride meydana gelen
reflekslerle yoğun bir terleme başlar.
Terin buharlaşabildiği derinin alanı, deri üzerindeki sınır
tabakadaki ve dış ortam havasındaki su buharı basınçları
arasındaki fark, havanın bağlı nem oranı terlemede ve terleme
ile bedenin soğumasında etkilidir.
Havanın nemi ne kadar az ise terin buharlaşması o kadar
kolay olur, aksi halde ter buharlaşamaz, ısı vücutta kalır ve
bayılmaya kadar varan rahatsızlıklara neden olur.
Rüzgar hızının vücudun soğumasına burada etkisi yoktur, zira
bir yandan su buharının basınç farkını büyütürken, diğer
sıcaklığın 25 °C’nin üstüne çıktığı, vücut sıcaklığına yaklaştığı
durumlarda giysili bir insan taşınım veya radyasyonla çevreye
fazla bir ısı veremez; vücut sıcaklığını dengelemek için geriye
sadece terin buharlaşması kalır.
Belirli bir sıcaklıktan sonra şiddetle terlememizin nedeni
budur.


Isınan kütlelerin çevrelerine uzun dalga boylu
elektromanyetik dalgalar yaymaları, bu dalgaların diğer
kütleler tarafından absorbe edilecek ısıya çevrilmesidir.
Arada herhangi bir taşıyıcıya gereksinim duymayan
radyasyon sayesinde insan vücuduyla çevresindeki her
türlü kütle arasında da bir ısı transferi oluşur.

Vücuttan dışarıya verilen ısı enerjisinin yaklaşık %20- 40
kadarı da radyasyon yoluyladır.

Radyasyonda en önemli etken sıcaklıklar arasındaki farktır.

Ayrıca alanların büyüklüğü de radyasyonu etkiler. Havanın
nemi, rüzgar hızı radyasyonu etkilemez.




Normal çalışmalarda vücudun ısısı 37±1 °C’dir.
Vücut ısısı soğuk havalarda oksijenle besin maddeleri yakılarak, sıcak
havalarda ise terleme fonksiyonu ile dengede tutulur.
Ancak aşırı soğuk ve aşırı sıcak havalarda bu denge dış müdahale
olmadan korunamaz.
Bunun sonucunda önemli sağlık sorunları ve performans düşüşü
meydana gelir. Vücudun termal dengesi aşağıdaki denklem ile ifade
edilir.
Eğer S=0 ise vücut termal dengede demektir.Vücut ısı stoku,bedenden
çevreye bir ısı kaybı söz konusu ise negatif,ısı kazancı söz konusu ise
pozitif olur





Vücudun ürettiği ısı miktarı ile dışarıya verdiği ısı miktarı arasındaki
eşitliği ifade eden termik denge soğuk ortam, sıcak ortam gibi dış
klimatik etkenlerle veya büyük oranda, enerji çevriminden dolayı
vücudun fazla ısı enerjisi üretmesi gibi iç etkenle bozulabilir.
Organizma fizyolojik sıcaklık dengeleme mekanizmasıyla belirli sınırlar
içerisinde kalmak kaydıyla termik zorlamaya uyum sağlayabilir, ancak
bunun bir sınırı vardır.
İşyerlerinde bu sınırı aşan durumlarla karşılaşıldığında koruyucu teknik
önlemler ve uygun elbiseler ile organizmanın termik yükünü azaltma
yoluna gidilir.
Kolayca ölçebildiğimiz ve en önemli klima faktörü olarak kabul edilmesi
gereken ortam sıcaklığı vücut sıcaklığını etkilediği gibi, kalp atış hızını,
solunumu, dolayısıyla oksijen alma miktarını, hatta terlemeden dolayı
kilo kaybetmeyi de etkiler.
Bu etkilemenin nasıl olduğu Şekil 5’te ifade edilmiştir.


Vücut çekirdek sıcaklığı organizmanın ısıl kontrol mekanizması
sayesinde değişme göstermezken, deri sıcaklığı ortam sıcaklığı ile
birlikte değişmektedir.
Çevre sıcaklığı düşük iken, ısıl dengeyi koruyabilmek için vücut daha
fazla ısı üretmektedir, bunu da düşük sıcaklıklarda daha fazla oksijen
alıp, daha fazla besin yakarak sağlar.

Sıcaklık 30 °C’yi aştığında ise ısı dengesi terleme yoluyla sağlanır.

Bu şekilde terin buharlaşmasıyla yüksek ısı dışarıya verilmektedir.

Kan dolaşım sistemi insanın ısı transport sistemidir.

Düşük sıcaklıklarda kalp atış frekansı düşmekte, böylelikle çekirdek
bölgeden dışarıya ısı enerjisinin akışı yavaşlatılmaktadır.

Sıcaklık artınca da kalp atışları hızlanmakta, daha fazla ısı deriye doğru
gönderilmekte ve orada ısı alışverişi sağlanmaktadır.





Efektif sıcaklığa göre işgörenin performansı da değişir.
Efektif sıcaklık 25°C’yi geçtikten sonra performansın önemli ölçüde
azalmaya başladığı deneylerle kanıtlanmıştır.
Performansı 8 saatlik vardiya sürecindeki performans olarak
ölçtüğümüzde, ortam sıcaklığı arttıkça, ağır işlerde performans kaybının
hafif işlere göre daha da büyük olduğu görülmüştür.
Örneğin ortam sıcaklığı 26°C olduğunda performans kaybı büroda
çalışanlarda %4, hafif bedensel işte %10, orta ağırlıkta işte %20, ağır işte
çalışanda ise %44 civarındadır.
Görüldüğü gibi ağır işte çalışanlarda ortam sıcaklığının artmasıyla
performans kaybı daha büyüktür.



Maden işletmelerinde efektif sıcaklık önemli rol oynarken, demir-çelik ve
cam sanayinde ısıl radyasyon işi zorlaştıran ana iklim faktörüdür.
İşgörenlerin, dayanılabilir ısı düzeylerine yaklaşık bir hafta içinde
alıştıkları ve böyle bir uyum gösteren işgörenlerin de verimliliklerinin
arttığı gözlemlenmiştir.
Vücut ısısının sınırlı ölçülerde düşüşüne, organizma uzun süreler
dayanabildiği halde, aynı ölçülerde ısı yükselmesi ısı stresi etkisi
yapmaktadır.





Kişinin kendini iklim açısından rahat hissetmesi ısı transferi
olayını etkileyen faktörlere yani havanın sıcaklığı, çevre alanların
sıcaklığı, havanın nemi ve rüzgar hızına bağlıdır.
Bu faktörlerin her biri bulunduğumuz ortamda kendimizi rahat
hissetmemiz için önemli bir rol oynar, aralarındaki ilişki ise
oldukça karmaşıktır.
Bu karmaşık ilişkinin sonucunun herhangi bir sayısal ifade ile
verebilmek için pek çok araştırma yapılmış ancak genel tatmin
edici bir sonuca ulaşılamamıştır.
Bunun için kişilerin sübjektif algılamalarından yararlanma yoluna
gidilmiş ve hissedilen sıcaklık veya efektif sıcaklık tanımları
ortaya konmuştur.
Hava sıcaklığı termometre ile, rüzgar hızı anemometre ile
ölçülür. Nem ise psikrometre ile ölçülür.
Download

Ders 06 Prof. Dr. Bahattin Kanber