FİZİKSEL ÇEVRE KOŞULLARI

7.1. GİRİŞ

Gerek bedensel ve gerekse zihinsel her türlü çalışmada işgörenin performansı bir taraftan yaş, cinsiyet, sağlık durumu, iş alışkanlığı, iş deneyimi gibi kişinin kendinden kaynaklanan içsel (endojen) faktörlerin, diğer taraftan da iş yerinde iklim, gürültü, aydınlatma, titreşim, ortamdaki buhar, gaz ve iş yerinin düzenleniş biçimi gibi çevreye bağlı, dışsal (eksojen) faktörlerin etkisi altındadır. İşgörenin yapısal özelliği olan içsel faktörleri değiştirebilmek mümkün olmaz; ancak, işe yatkınlığı, alışkanlığı zaman içinde deneyim kazanacağı için geliştirilebilir. Buna karşılık çalışma hayatı ile ilgili olarak değiştirilebilecek faktörler dışsal faktörlerdir.

İnsan organizması dışsal faktörlerin etkisi karşısında, faktörlerin şiddetiyle orantılı olarak tüm yaşamsal fonksiyonlarında değişiklik gösterir. İş performansının azalmaması, sağlığın zarar görmemesi açısından bu faktörlerin bilinmesi ve organizmanın bu etkilere vereceği fizyolojik cevapların tanınması gerekir. Çevre faktörleri ve organizma arasındaki etki-tepki ilişkisi bilinirse, işgören için yükün ve zorlanmanın sınırları da belirlenebilir ve bu sınırların aşılmamasını sağlayacak önlemler alınabilir. Bu önlemler örneğin, gürültüyü sönümleme, işyerinde klima cihazı kullanma gibi teknik önlemler, sessiz ortamda dinlenme, ek molalar verme gibi organizasyon önlemleri veya soğuktan ya da sıcaktan korunmak için özel elbise giymek gibi kişisel önlemler olabilir.

İş yeri düzenlenirken, çevre koşulları açısından seçilen hedef aşağıdaki gibi ifade edilebilir:

 İş yüzünden sağlığın tehlikeye girmesini önlemek

 Bilgi algılamayı ve anlamayı kolaylaştırmak

 Yanlış iş yapmayı önlemek

 İş huzurunu artırmak

 İşi işgörenden beklenebilir düzeyde tutmak İş yeri çevre koşulları aşağıdaki gibi sınıflandırılmıştır:

 İklim

 Aydınlatma

 Gürültü

 Mekanik titreşimler

 Zararlı maddeler

7.2. HAVA KOŞULLARI 7.2.1. Temel Kavramlar

İnsanın iş görmesinde ve hatta hayatını sürdürebilmesinde en önemli çevre faktörlerinden biri iklimdir. İş yeri açısından iklim, işin yapıldığı ortamda aşağıda sıralanan dört faktörün sahip olduğu değerlerden oluşan hava koşulları anlamına gelir.

- Havanın sıcaklığı - Havanın nemi - Havanın hızı

- Isıl radyasyon, ışınım

İnsanın çevresiyle ısı alış verişini bu iklim faktörlerinin yanında kullanılan giysinin yalıtım değeri ve yapılan işin zorluk derecesine göre organizmanın ürettiği ısı miktarı etkiler. Kişinin klima algılamasında bunlara ek olarak vücut yapısı/konstrüksiyonu ve o anki durumu / kondisyonu da rol oynar.

Nemli hava, kuru hava ile su buharının belli oranlardaki bir karışımıdır. Atmosfer havası içerisinde her zaman bir miktar su buharı bulunabilir.

Havanın kimyasal bileşimi, bağıl nemi, sıcaklığı, hızı ve değişimi, basıncı işgörenler ve iş verimi üzerinde önemli etkileri bulunmaktadır. Olumsuz hava koşulları işgörenler üzerinde istenmeyen etkiler yaratmakta ve böylece iş ve iş gücü kaybı, iş kazası ve verim düşüklüğü gibi olumsuzluklar ortaya çıkmaktadır.

Bu olumsuzlukların azaltılması için işgörenlerin rahat çalışacağı uygun hava koşulları sağlanmalıdır.

Nem, nemli hava içerisinde bulunan su buharının bir fonksiyonudur. Havanın nem; özgül nem, mutlak nem, doyma derecesi ve bağıl nem kavramları ile tanımlanır; bağıl nem, yaygınca kullanılan nem kavramıdır.

Bağıl nem, belli bir sıcaklıkta havada bulunan su buharı miktarının, aynı sıcaklıktaki doymuş havada bulunması gereken su buharı miktarına oranıdır;

[%]. Bağıl nemi, doyma halinde %100, kuru halde %0’dır. Pratikte bağıl nem doyma derecesine ()eşit alınabilir.

Çiğ noktası, belirli koşullarda bulunan nemli havanın, taşıdığı su buharı ağırlığı değişmeksizin, aynı basınçta tamamen doymuş hale geldiği sıcaklık derecesine çiğ noktası denir. Nemli hava sıcaklığında azalma olduğu zaman, belli bir süre sonra su buharının bir miktarı yoğuşmaya başlar.

Efektif sıcaklık: Havadaki nem oranı, hava hareketi ve ortam sıcaklığının etkisi altında (sıcaklık 25 ⁰C, bağıl nem % 100, hava hızı 0.1 m/s), bir kişinin hissettiği sıcaklıktır. Kış ve yaz aylarında konfor değerlerini belirleyen efektif sıcaklıklarda farklılıklar oluşur. Kışın ve yazın insanın metabolik faaliyeti kendini o iklime göre ayarlayabilme yeteneğine sahiptir. Kışın, yaza oranla daha düşük bir sıcaklık insan için konfor bölgesini oluşturabilir.

Yaş termometre sıcaklığı: Haznesinin etrafı ıslak pamuklu bez veya keçe ile örtülü termometre ile ölçülen termometre sıcaklığıdır. Ölçüm esnasında ıslak

bölgeden meydana gelen buharlaşma nedeniyle haznede bir soğuma meydana gelir. Dolayısı ile aynı anda, aynı ortamda ölçüm yapıldığında kuru termometre sıcaklığına göre daha düşük bir sıcaklık derecesi elde edilir. Doymuş havada buharlaşma olmayacağından kuru ve yaş termometreler aynı sıcaklık derecesini gösterir.

Kuru termometre sıcaklığı: Normal bir termometre ile ölçülen hava sıcaklığına kuru termometre sıcaklığı denir.

Isıl denge, vücut ısı tutumu ile çevresel ısı alışverişi arasında oluşan dengedir.

Ergonomik faaliyetlerde de kullanılan bu bağıntı yalın biçimde aşağıda verilmiştir.

E negatif değerler alması ise azalışları ifade eder. Böylece, vücut sıcaklığı da artar ya da azalır. Isı tutumunda 225 KJ’lük artış vücut sıcaklığında 1 ⁰C’lik artışa yol açar.

7.2.2. İnsan ve Çevresi Arasında Isı Transferi İnsanla çevresi arasında ısı transferi dört şekilde oluşur;

1) Isı iletimi (Kondüksiyon) 2) Isı taşınımı (Konveksiyon) 3) Isı ışınımı (Radyasyon) 4) Terleme

Isı geçişi; faklı sıcaklıktaki iki ya da daha fazla cisim arasında sıcaklık farklarına bağlı olarak, ısının sıcak cisimden soğuk cisme doğru aktarımına ısı geçişi / transferi denir.

Isı transferini etkileyen faktörler:

- Havanın sıcaklığı

- Havanı hareketi ve hızı

- Duvar, tavan, taban ve makina yüzeyi gibi yüzey sıcaklıkları - Havanın bağıl nemi

Isı geçişi üç şekilde meydana gelir; kondüksiyon, konveksiyon ve radyasyon.

a) Kondüksiyon (Isı iletimi); bir maddenin veya malzemenin içinde veya temas ettiği maddeler arasında, sıcak oldukları için kinetik enerjileri daha küçük olan komşu molekülleri direkt moleküler tesir ile ısı enerjisini iletmelerine kondüksiyon yolu ile ısı iletimi denir.

Kendisinden daha sıcak veya soğuk bir cisme temas eden insan vücudu ile temas edilen cisim arasındaki ısı transferidir. Bu durumda ısı iletimi, öncelikle deriye temas eden maddenin ısı iletim katsayısına (k) bağlıdır. Aynı sıcaklıkta ama soğuk çelik ve odunu tutan kişi farklı sıcaklık algılar. Bu, çeliğin ısı iletim katsayısının odununkinden yüksek olmasından kaynaklanır.

Isı iletimi ile ısı geçişi Fourier denklemine göre

q = k (7.2)

şeklinde ifade edilir. Burada;

[ / ]: İletimle ısı akısı yoğunluğu [ / ]: Isı iletim katsayısı

− [ ]: Temas eden cisim sıcaklığı ile deri sıcaklığı arasındaki fark [ ]: Ortam kalınlığı

İnsan dokusunun ısı iletim katsayısı oldukça küçüktür: = 0,16 /

Çoğu zaman deri ile katı bir cisime temas eden yüzey çok küçük olduğu için bu yolla oluşan ısı geçişi insanın ısıl dengesi üzerinde fazla etkili olmaz. Bununla birlikte ısı iletimiyle enerji kaybı rahatsız edici olduğu için iş yerinde deriye temas edecek donanımların yalıtımı önerilmektedir.

b) Konveksiyon (Isı taşınımı); molekülleri serbestçe hareket edebilen akışkanların içinde ısıl enerjileri fazla olan moleküllerin özgül ağırlıklarının düşük olması sebebiyle soğuk moleküllerle yer değiştirmesi suretiyle akışkan içinde ısının bir noktadan başka bir noktaya geçişine konveksiyonla ısı geçişi denir.

Akışkanda sıcaklık farklarının neden olduğu özgül ağırlık değişimlerinden kaynaklanan konveksiyona doğal konveksiyon; akışkanın pompa, vantilatör gibi araçlarla yer değiştirmesinden kaynaklanan konveksiyona zorlanmış konveksiyon denir.

Vücut sınırını oluşturan deri ile onu çervreleyen hava arasındaki ısı alış verişi ısı taçınımıdır. Taşınımla ısı transferi öncelikle havanın hızına bağlıdır. Toplam ısı transferinin %15-25’i taşınımla gerçekleşir.

Taşınımla ısı geçen enerji “Newton’un soğuma kanunu”na göre

q = h (T − T ) (7.3)

şekilnde ifade edilir. Burada;

[ / ] : Taşınımla geçen ısı akısı yoğunluğu

ℎ [ / ]: Isı taşınım katsayısı (Ktı cismin şekline, boyutuna, yüzey kalitesine ve akışkanın özelliklerine bağlıdır)

− [ ]: Deri sıcaklığı ile çevre havası sıcaklığı arasındaki fark

c) Radyasyon (Isı ışınımı); bir sıcak kaynaktan tek renkli dalga biçiminde ışın ve muhtemelen bu dalgaya eşlik eden parçacıklarla enerji iletimine radyasyon (ışıma) ile ısı iletimi denir. Radyasyon, maddenin olmadığı ortamda meydana gelebilen bir ısı transfer şeklidir. Çalışanları bu ısıdan korumak maksadıyla çalışanla radyasyon kaynağı arasına alüminyum yapraklı perde yerleştirilir.

Sıcak yaz günleri dışında insan ışınım yoluyla çevresine, çevre sıcaklığına da bağlı olarak yaklaşık 4500-7000 kJ enerji verir. Bu, insanın dışa verdiği enerjinin %40-60’ı arasında değişir.

Radyasyonla ısı transferi Stefan-Boltzmann kanununa göre

q = C _, [(T /100) − (T /100) ] (7.4)

eşitiliği ile hesaplanır. Burada;

[ / ]: Radyasyonla geçen ısı akısı yoğunluğu

, [ / ]: İki cisim arasında radyasyon ısı katsayısı , [ ]: Deri ce çevre yüzey sıcaklıkları

İletim, taşınım ve radyasyonla gerçekleşen toplam ısı akısı yoğunluğu

q = ^ç (7.5)

denklemiyle hesaplanabilir. Burada;

[ / ]: Toplam ısıl direnç

[ ]: Kan damarları düzeyinde, deri içi sıcaklık

ç [ ]: Çevre sıcaklığı

Çevre ile ısı alış verişinde önemli bir faktör de giyilen elbise ve elbisenin yalıtım değeridir. Elbiselerin yalıtım değeri “clothing unit” clo ile ifade edilir. Elbiselerin yalıtım değeri

1 clo = 0.043 m Kh/kJ = 0.155 m K/W

şeklinde ifade edilir. Yalıtım değeri 1 clo olan bir elbise iç ve dış yüzeyleri arasında 1 ⁰C sıcaklık farkı var ise 1 saatte 1/0.043 = 23 değerinde ısı geçişine izin verir demektir.

Terleme; insan vücudunun ısı bilançosunu dengede tutan en önemli olaydır.

Buharlaşan ter aracılığı ile vücuttan ısı enerjisi alınıp dış ortama verilir. Dışa verilen ısının yaklaşık %60’ı bu yolla gerçekleşir. 1 gr terin buharlaşmasıyla verilen ısı 2.5 kJ kadardır. Günde ortalama 1 litre terleme olmakta ve bu şekilde 2500 kJ enerji bu yolla dışarıya verilmektedir. İşin ağırlığına göre terleme artar.

Terin buharlaşabildiği derinin alanı, deri üzerindeki sınır tabakadaki ve dış ortam havasındaki su buharı basınçları arasındaki fark, havanın bağıl nem oranı terlemede ve terleme ile bedenin soğumasında etkilidir. Havanın nemi ne kadar az ise terleme o ölçüde artar. Rüzgar hızı ısı transferini artırarak derinin soğumasına yol açtığından buharlaşmayı yavaşlatır.

Çevre sıcaklığının 25 ⁰C’nin üzerine çıktığı ve vücut sıcaklığına yaklaştığı durumlarda ısı taşınım ve radyasyonla ısı geçişi azalacağından, bu durumda vücut sıcaklığı ancak terleme ile dengelenebilir.

Tablo 7.1’de bazı giysilerin ısıl yalıtım değerleri verilmiştir.

Tablo 7.1. Giysilerin ısıl yalıtım değerleri

Gömlek/Bluz İş pantolonu 0.25-0.45

Uzun kollu 0.22-0.29 Etek 0.10-0.22

Kısa kollu gömlek, ince pantolon, kısa çorap, ayakkabı 0.4-0.5 Hafif iş giysisi:

Kısa çamaşır, kısa kol gömlek, iş pantolonu, çorap, ayakkabı 0.5-0.7 Normal iş giysisi:

Uzun çamaşır, tek parça iş elbisesi, çorap, ayakkabı 1 Hafif sokak giysisi:

Kısa çamaşır, gömlek, hafif ceket veya kazak, pantolon, çorap, ayakkabı 0.8 – 1.2 Normal giysi: ve zihinsel faaliyetlerini yerine getirirken rahatlık için olmalarına ısıl konfor denir.

Konfor etkisi kişiden kişiye değişir. Örneğin, yaşlılar ve zayıf insanlar şişmanlara oranla daha sıcak bir havayı tercih ederler. Bu şartlar cinsiyete, yetişme ortamına vb. göre değişebilir.

Havanın sıcaklığı, nemi, hareketi, temizliği, kokusu, ısıl radyasyon, duvar, döşeme ve tavan gibi yüzeylerin ortalama sıcaklığı, çalışma düzeni, giyinme şekli ve insanların hareketi ile birbirleriyle etkileşimleri ısıl konforu etkileyen faktörlerdir.

Şekil 7.1’de termik konforu oluşturan parametreler gösterilmiştir.