Matematisk termodell til simulering av termiske belastninger under hyperbare forhold - Sluttrapport 1992

Transkript

1 STF23 A Matematisk termodell til simulering av termiske belastninger under hyperbare forhold - Sluttrapport ULJLlM

2 -.. DJ9iW SINTEF Ekstreme arbeidsmiljø 11T1EL RAPPOflT Matematisk termomodell til simulering av termiske belastninger under hyperbare forhold - Sluttrapport 1992 Postadresse: 7034 Trondheim Besøksadresse: Olav Kyrresgt. 3 Telefon: (07) Telefax: (07) Telex: sintf ri FORFATTER(E) H. I. Haveland OPPDRAGSGIVER(E) FUDT (Statoil, Norsk Hydro, Saga Petroleum, Oljedirektoratet) ARKIVKODE I GRADERING I OPPDRAGSOIVERS REF. Fortrolig H.J. Mæland I ELEI(TRONISK ARKIVKODE I PROSJEKTNR. I ANTALL SIDER OG BILAG I M:\XHH{E011.W ISBN I PRISGRUPPE I FAGLIG ANSVARLIG H.Julie I RAPPORTNR. DATO ANSVARLIG SIGNATIJR STF23 A Arvid Pche SAMMENDRAG f Prosjektets hovedformåi har vært, på bakgrunn av dykksimuleringer, å estimere nedre og Øvre grenser for pustegasstemperaturer ved dybder ned til 400 msw. I tillegg har betydningen av varmtvannsdraktens isolasjonsegenskaper for dykkerens termobalanse blitt belyst. Simuleringene viser at dykkeren kan holdes termisk nøytral over et bredt område av pustegasstemperaturer, når bare tilførsel av og temperatur på varmtvannet inn i dykkerdrakten justeres slik at gjennomsnittilg hudtemperatur holdes nøytral eller varmere. Eksisterende spesifikasjoner satt av Oljedlirektoratet er mer konservative enn de anbefalte grenseverdier for pustegasstemperaturer utarbeidet i denne stuclien, og vurderes som optimale. Dykksimuleringer med dykkerdrakter som har ulik isolasjonsevne ved store omgivelsestrykk viser at selv mindre forbedringer vil ha en betydelig effekt på dykkerens termobalanse. Oljeselskapenes spesifikasjonskrav til varmtvannssystemets kapasitet vurderes som rimelige på bakgrunn av simuleringsresultalene. En forutsetning er imidlertid at shroud-heater-systemet og varmtvannsdrakten fungerer i henhold til godkjenning fra utførte testdykk. i STIKKORD NORSK ENGELSK GRUPÆ i Matematikk Mathematics GRUPPE 2 Termomodell Thermal model EGENVALGTE Pustegasstemperaturer Breathing gas temperatures Hyperbar fysiologi Hyperbaric physiology Metningsdykking Saturation diving

3 2 METODE INTRODUKSJON 3 Side INNHOLDSFORTEGNELSE L 1jl Temperatur på varintvann inn i dykkerdrakten 11 c 3 RESULTAT OG DISKUSJON Draktisolasjon 6 5 REFERANSER 29 4 KONKLUSJON Akseptable pustegasstemperaturer Dykkerens aktivitetsnivå TilfØrsel av varmtvann inn i dykkerdrakten Draktisolasjon Akseptable pustegasstemperaturer Anbefaltepustegasstemperaturer 19

4 M:XHJHEO1 1.W51 Det settes store krav til utstyr og prosedyrer for å opprettholde en nødvendig sikkerhet innenfor operasjonell dykking. Et viktig område er termiske belastninger som dykkeren utsettes for, og de krav dykkerens varmebalanse, og dermed ikke sette hans liv i fare, er det helt essensielt å optimaiisere den terrniske situasjonen mhp varmeutveksling med pustegassen og omgivelsene. Det er derfor viktig å finne hvilke områder relevante parametre må holdes innenfor for at varmebalansen skal opprettholdes. Dette prosjektet er en oppfølging av prosjektet Matematisk tennomodell til simulering av termiske belastninger under hyperbare forhold, som ble utført for FUDT 1991 [1]. Hovedaktiviteten Dette gjelder f.eks. pustegasstemperatur, tilførsel av og temperatur på vannet inn i dykkerdrakten. i INTRODUKSJON 3 På den måten Ønsker man å kunne si noe om sammenhengen mellom ulike parametie, og hvordan disse sammen påvirker den termiske tilstanden til dykkeren. Denne informasjonen skal danne grunnlag for anbefalinger til nedre og Øvre pustegasstemperaturer ved dybder ned til 400 msw. detalj grad, opplysninger om viktige parametre. Dette vanskeliggjorde prosessen med å tallfeste godheten av modellen erfarte man at det eksperimentelle datagrunnlaget ofte manglet, eller presenterte i for liten C og godheten i Wisslermodellen ble evaluert på grunnlag av disse resultatene og eksisterende forhold. Simulerte resultater ble sammenlignet med eksperimentelle data fra utførte eksperimentdykk, godherskriterier. Målet var å utvikle et verktøy som kan anvendes til å analysere aktuelle hadde som mål å videreutvikle og verifisere tilpasningen av Wisslers termomodell til våte hyperbare problemstillinger relatert til dykkerens termiske oppførsel under arbeid. Gjennom verifiseringsarbeidet som settes til det utstyret som skal holde dykkeren i termisk balanse under arbeid. For å opprettholde kvantitativt rimelige, og det ble konkludert med at modellen er egnet til å belyse aktuelle problemstillinger. Eksperimentelt har man også sett mye på betydning av underbekledning ved bruk av varmtvannsdrakt, Det er blitt arrangert mange eksperimentdykk der man bl.a. har hatt som mål å estimere grenser for å supplere den kunnskapen man har opparbeidet, ved å simulere dykk under ulike omgivelsesbetingelser. kroppsoverflaten. I det rapporterte arbeidet skal betydningen av varmtvannsdraktens isolasjonsegenskaper for varmetapet fra kroppsoverfiaten belyses. og selve utformingen av varmtvannsdrakten, for dykkerens terrniske komfort og varmetap fra akseptable pustegasstemperaturer ved ulike omgivelsestrykk. Hovedformålet i dette prosjektarbeidet er av simuleringsresultatene nøyaktig. Det skal imidlertid understrekes at resultatene ble evaluert til å være

5 modellen for analyse av våte hyperbare forhold er gjennomgått i SINTEFs rapport til FUDT 1991 [1]. Man vil derfor bare meget kort beskrive hovedprinsippene i modellen: resultat [1]. vev, bein, fett og hud, og har et vaskulært system som representerer arterier, vener og kapillærer. L 2 METODE - 4 M:\XHJHEOI 1.W51 dykkerens varmebalanse varierer fra dykk til dykk. Hovedaktiviteten i dette prosjektet har vært å belyse hvilke pustegasstemperaturer som kan aksepteres 2.1 Akseptable pustegasstemperaturer Resultatene i denne rapporten er basert på Wisslers termomodell, tilpasset til hyperbare forhold. omgivelsestrykk (dybde), pustegasstemperatur, tilførsel av og temperatur på varmtvannet inn i Modellen er beskrevet i detalj i flere av Wisslers publikasjoner [2,3], og videreutviklingen av ved dykking ned til 400 msw. En serie 6-timers dykk er simulert, der parametre som er viktige for Det er mange faktorer som påvirker den termiske tilstanden til en dykker under arbeid, bl.a. til hvert kroppselement sylinderskall med passende fysiske og termiske egenskaper. Det fysiske systemet som de matematiske likningene beskriver består av 15 sylindriske element, som representerer segmenter av hode, kropp, armer, og ben. Hvert element består av sylindriske skall av dykkerdrakten, type varmtvannsdrakt (tykkelse, isolasjonsegenskaper, varmtvannsfordeling). dykkerens disse parametrene, og det ble vist at modellen er i stand til å simulere ulike forhold med rimelige individuelle egenskaper (kroppsmasse, underhudsfett), sjøtemperatur og arbeidsintensitet. Under estimering av akseptable pustegasstemperaturer. Metabolsk varme som produseres i hvert skall ved aktivitet eller skjelving blir enten ledet til et kaldere område, transportert vekk med det sirkulerende blodet, eller lagret. Beldedning er simulert ved å addere varmebalanse. I Tabell 2.1 er det oppsummert hvilke forhold som er simulert for å gi et grunnlag for I dette arbeidet er det lagt vekt på å variere de parametrene som har størst betydning for dykkerens Dykkerens morfologiske egenskaper får størst betydning når dykkeren befinner seg i en unormalt kald situasjon, altså utenfor den normale arbeidssituasjonen. I simuleringene er det derfor valgt å bruke verifiseringsarbeidet som ble utført i 1991 ble det simulert dykk som representerte en stor spredning i samme verdier for kroppsmasse og tykkelse på underhudsfett under all dykksimuleringene. Hvilemetabolismen varierer også noe fra menneske til menneske, men er holdt konstant lik 100 Watt. innvirker på mikroomgivelsene til dykkeren, definert ved vanntvannsdraktens og hjelmens evne til vil endre seg. Ettersom det i Nordsjøen stort sett dreier seg om kaldtvannsdykking har man valgt å termisk beskyttelse av dykkeren. Kravene til pustegasstemperatur og gjennomsnittlig hudtemperatur vil Omgivelsestemperaturen (sjøtemperaturen) har innvirkning på dykkerens varmebalanse i den grad den være de samme ved dykking i sjøvann med ulik temperatur, men kravene til passiv og aktiv beskyttelse bruke en sjøtemperatur lik 5 C under alle simuleringene.

6 M:\XHJHEOI 1.W C konstant. Tabell 2.1 Oversikt over hvilke verdier som er brukt for ulike parametre under Under arbeidet i 1991 ble det definert 2 ulike varmtvannsdrakter. Under simuleringene i dette prosjektet brukte man den definisjonen av FCO-dykkerdrakten som da ble utviklet. En anbefaling av grenser for Øvre og nedre pustegasstemperatur må basere seg på en evaluering av og hva som ikke kan aksepteres være forholdsvis konservative. utgjør fordampningsvarmen en betydelig del av det totale respiratoriske varmetapet, men med stigende og fordampningsvarmen som går med til å mette pustegassen med vanndamp. Ved i atmosfæres trykk Det respiratoriske varmetapet består av varmen som går med til å varme opp den inspirerte gassmengden hvilken terrnisk tilstand dykkeren kommer i når han puster gass med ulik temperatur. Ettersom det gjelder en normal arbeidssituasjon, og ikke en nødsituasjon, må kriteriene for hva som kan aksepteres Morfologiske egenskaper: gassmengden. Under simuleringene har man derfor valgt å holde pustegassens relative fuktighet omgivelsestryklc får den en liten relativ betydning i forhold til den varmen som går med til å varme opp Hvilemetabolisme 100 Watt Temperatur på vann inn i dykkerdrakten 30 - De parametrene som har blitt variert under dykksimuleringene er omgivelsestrykk. pustegasstemperatur, Pustegassens relative fuktighet 50% aktivitetsmetabolisme, tilførsel av og temperatur på varmtvannet inn i dykkerdrakten. Sjøtemperatur 5 C Pustegasstemperatur 5 - TilfØrsel av vann inn i dykkerdrakten 10 - Dybde 50 - Aktivitetsmetabolisme 50 - Tykkelse på underhudsfett 6 mm Kroppsmasse 75 kg dykksimuleringene. Parameter Verdi 1/min msw C Watt

7 m2 C/W, [7]. dykkerens normaltemperatur. Modellen har definert som sin normaltemperatur 37.0 C. Et normaltemperatur. 2. Rektaltemperaturen skal i løpet av dykket aldri avvike mer enn - fra dykkerens 1.0 C over lang tid være en stor belastning og stressfaktor for dykkeren. at det representerer noe problem eller risiko. Imidlertid kan en svært høy kjernetemperatur menneske kan godt få en stigning i relctaltemperatur på mer enn 1 C under tungt arbeide uten 1. Rektaltemperaturen skal i gjennomsnitt under et dykk ikke avvike mer enn +1 C fra - 6 UN1MED 2.2 Draktisolasjon lave pustegasstemperaturer. Dette er i samsvar med resultater funnet i flere eksperimentdykk (4,5]. M:\XHJHEOI i.w5 I For å vurdere dylckerens terrniske tilstand som akseptabel under de simulerte dykkene ble følgende kriterier anvendt: Arbeidet med Wissler-modellen i 1991 viser at dykkerens teriniske tilstand i høy grad er avhengig av nytra1 eller litt vannere er det vanskelig å provosere fram et særlig fall i rektaltemperatur, selv med 3. Dykkeren skal ikke behøve å Øke metabollsmen ved skjelving med mer enn 50 Watt for å og ikke mister for mye varme fra kroppsoverflaten. Ulike måter å fordele det tilførte vannet i varrntvannsdralcten er også blitt evaluert. M1et har vært å sikre at dykkerenfår så jevn varmtvannsfordeling som mulig, slik at dykkeren er trmisk komfortabel Man har gjort eksperimentelle studier med ulike underbekledninger sammen med varmtvannsdrakten. varmetapet fra kroppsoverflaten. I simuleringer av dykk der dykkerens kroppsoverfiate er termisk har meget gode isolasjonsegenskaper ved overflaten, og er et hensiktsmessig materiale å bruke. Det er I dette prosjektet har man sett på isolasjonsevnen til selve varmtvannsdrakten. Det vanlige materialet et forholdsvis lett og ikke for stivt materiale, slik at det ikke hemmer dykkerens bevegelser under arbeid. å lage disse draktene av er neopren, som er et gummimateriale fylt med små, tette gassblærer. Neopren termisk isolasjon, og brukes innen bekledningsfysiologi. 1.0 cio tilsvarer per definisjon dypere har varmtvannsdrakten en termisk motstand tilnærmet lik 0.1 cio, [6]. Cio er en enhet for Med Økende omgivelsestrykk reduseres neoprenets isolasjonsegenskaper hurtig, og ved 150 rnsw og varmeisolasjonen til en amerikansk forretningsdress fra 1940-tallet, og er i SI-enheter lik opprettholde varmebaiansen.

8 ( 7 Neoprenets varmeledningsevne og dens avhengighet av relativt gassvolum kan utirykkes som [81: 1 -(1 a KJK ) b K=K (a l)b der a= (2K 3K: 3 +K) v b= ( + V,,) V = Volumet til gummidelen i neoprenet V = Volumet til gassdelen i neoprenet IÇ Vanneledningsevnen til gummi = Varmeledningsevnen til gassen i neoprenet Likning 2.1 uttrykker at neoprenets varmeledningsevne Øker med minkende relativt gassinnhold. Det vil også si at draktens varrneledningsevne Øker med Økende omgivelsestrykk, fordi det relative gassvolumet minker. Antar man at gummiikke er komprimerbart, og at gassen i neoprenet komprimeres som en ideell gass, kan gassvolumet i neopren ved et visst omgivelsestrykk uttrykkes som: P v = 2.2 der = Omgivelsestrykk ved overflaten (absolutt) P = Gjeldende omgivelsestrykk (absolutt) Med Økende omgivelsestrykk vil derfor neoprentykkelsen avta: H 0) 1 +fr(p-p H= 2.3 der H0 = Neoprentykkelse ved 1 atmosfæres trykk H Neoprentykkelse ved gjeldende omgivelsestrykk Den termiske resistansen er definert som tykkelsen av et materiale dividert med dets varmeledningsevne. I figur 2.1 er forskjellen i termisk resistans til neoprenmaterialer med ulikt gassinnhold, men ellers samme termiske og fysiske egenskaper, illustrert for stigende omgivelsestrykk. Figuren viser at neoprenmaterialer med stort gassinnhold er de beste isolasjonsmaterialene på overflaten, men mister M:\XIJJHEO1 1.W51

9 M: ixhjheoi 1.W51 I- Dybde, msw E c 8 c) 3U1J Figur 2.1 Tertuisk resistans til neoprenmaterialer av varierende porøsitet under hyperbare forhold. G) 150 msw har neopren med relativt gassvolum lik 2/3 omtient den halve termiske resistansen til et denne egenskapen hurtigere med økende dybde i forhold til mindre porøse neoprenmaterialer. Under neoprenmateriale med relativt gassvolum 1/3. Vi Ønsket å bruke Wissler-modellen til å se om en forskjell i neoprendraktens gassinnhold vil ha en praktisk betydning for dykkerens tenniske tilstand. I utgangspunktet hadde den modellene varmtvannsdrakten et gassvolum lik 2/3 av draktens totale volum ved i atniosfæres trykk. og er den definisjonen som ble brukt under verifiseringsarbeidet Simulering av dykk med denne drakten ble sammenlignet med dykk der det relative gassvolumet ble spesifisert til å være 1/3. RGV=2/3 X RGV=1/2 --- RGV= RGV=1/3 RGV: Relativt gassvolum

10 ( RESULTAT OG DISKUSJON 3.1 Akseptable pustegasstemperaturer Tabell 3.1 til 3.5 presenterer resultater fra simuleringer av 6 timers dykk på 50, 150, 250, 350 og 450 msw. Tabelloverskriftene angir hvilke verdier som er bnikt for pustegasstemperatur, aktivitetsmetabolisme, temperatur på og tilførsel av varrntvann inn i dykkerdraklen under hver simulering. For hvert dykk er det i tabellen angitt gjennomsnittsverdier for rektaltemperatur, gjennomsnittlig hudtemperatur, respiratorisk varrnetap og varmetapet fra kroppsoverfiaten under hvert dykk. Man har valgt å gjøre det slik for å få en bedre oversikt over resultatene, og for bedre å kunne sammenligne resultatene fra ulike dykk. For hvert dykk i Tabell 3.1 til 3.5 har man angitt et tall fra -3 til +3. Dette tallet sier noe om dykkerens termiske tilstand, hvorvidt han er termisk nøytral eller ikke. Negative tall indikerer at dykkeren er kald, og må skjelve for å kompensere for et stort varmetap. 0 betyr at dykkeren er termisk nøytral, og positive tall at han er varm. Som et mål for hvor varm dykkeren er har man brukt modellens beregning av mengde svette som blir produsert, presentert som den varmemengden som skal til for å fordampe all den produserte svetten til enhver tid. Ettersom dykkeren ikke er i stand til å kvitte seg med overflødig varme i form av fordampning av svette blir dette et uttrykk for overskuddsvarme, altså den varrnemengden som kroppen Ønsker å kvitte seg med. Den varmen som blir produsert i kroppen er lik hvilemetabolismen pluss 80-90% av aktivitetsmetabolismen. De resterende 10-20% av aktivitetsmetabolismen blir omdannet til mekanisk energi som brukes til å utføre et ytre arbeid. Med en hvllemetabo[isme, på 100 Watt og aktivitetsmetabolisme på f.eks. 150 Watt vil det si at dykkeren har en varmeproduksjon på Watt. Denne varmemengden må han også kvitte seg med for å kunne opprettholde varmebalansen Tilførsel av varmtvann inn i dykkerdrakten For alle simuleringene der tilførselen av varmtvann inn i dykkerdrakten ble variert var temperaturen på varmtvannet inn i dykkerdrakten spesifisert til å være 35 C (Tabell 3.1 til 3.3). Aktivitetsmetabolismen var satt til 150 Watt. Fra Tabell 3.1 til 3.3 observeres det at varierende varmtvannstilførsel inn i dykkerdrakten har liten betydning for den termiske tilstanden til dykkeren. Gjennomsnittlig hudtemperatur stiger noe med Økende vanntilførsel, men medfører ikke at varmetapet fra kroppsoverfiaten synker i noen særlig grad, fordi varmerransporten skjer hurtigere ved høy vanngjennomstrømning i drakten. På 50 msw er varmetapet fra kroppsoverfiaten Watt under disse simuleringene, og det respiratoriske varmetapet reduseres fra 40 Watt ved pustegasstemperatur lik 5 C til 28 Watt når pustegasstemperaturen er 15 C. I forhold til varmetapet fra kroppsoverfiaten har det respiratoriske I. varmetapet liten betydning for opprettholdelse av varmebalansen. M:\XHJHEOI l.w51

11 ljmin). varmtvannstilførselen er liten. Under virkelige forhold er nok varmtvannstilførselen inn i dykkerdrakten av større betydning for varmetapet så stort at dykkeren ikke klarer å opprettholde varmebalansen, og begynner å skjelve når 86 Watt ved pustegasstemperatur lik 10 C, og synker til 5 Watt når pustegasstemperaturen er 35 C. 15 C, og reduseres til 6 Watt når pustegasstemperaturen er 35 C. Vi ser at for lave pustegasstemperaturer på 150 og 250 msw (Tabell 3.2 og 3.3) er det respiratoriske 10 üjl1ji å skjelve (se Tabell 3.2 til 3.5). å Øke varmeproduksjonen. M:\XHJHEOI 1.W51 dykkene (Tabell 3.1 til 3.5) Dykkerens aktivitetsnivå kontakt med dykkerdrakten, som alene representerer en svært dårlig termisk beskyttelse mot det kalde er liten. I en reell situasjon vil fordelingen av varmen være avhengig av hvor godt drakten fordeler respiratoriske varmetap og varmetapet fra kroppsoverfiaten med Økende aktivitet. C Med Økende dybde Øker det respiratoriske varrnetapet. På 150 msw er det respiratoriske varmetapet 80- sjøvannet. Det argumenterer for at vanntilførselen inn i dykkerdrakten bør være forholdsvis stor (20-25 Øker sjansen for at vannet bli dårlig fordelt, og dermed kan enkelte deler av kroppen komme i direkte På 250 msw kommer det respiratoriske vannetapet opp i Watt når pustegasstemperaturen er samme pustegasstemperatur stiger dykkerens gjennomsnittlige rektaltemperatur, hudtemperatur, Tabell 3.1 til 3.5 viser at den termiske tilstanden til dykkeren er avhengig av hans aktivitetsriivå. For 250, 350 og 450 iisw (Tabell 3.3 til 3.5). Varmtvannstemperaturen var satt tii å være 35 C under alle en pustegasstemperatur på 20 C ser vi at på 450 msw er det respiratoriske varmetapet så stort at Med en aktivitetsmetabolisme på 50 Watt ligger gjennomsnittilg hudtemperatur på C, og varrnetapet fra kroppsoverfiaten er Watt. Ved lave pustegasstemperaturer og Store dykkerdrakten spesifisert til å være 18 1/min for 50 og 150 msw (Tabell 3.1 og 3.2), og 20 llmin for For alle simuleringene der aktivitetsnivået til dykkeren ble variert var tilførselen av varmntvann inn i og den varmen det transporterer jevnt fordelt over hvert enkelt kroppssegment, selv når vanntilførselen som strømmer over dykkerens kropp er svært forenldet i modellen [1]. Blant annet blir varmtvannet dykkerens terrniske tilstand enn det som blir antydet i dykksimuleringene. Dykkerdrakten og vannet vannet, som igjen er avhengig av design, slitasje, passform og arbeidsstilling. Ved liten vanntilførsel og skjelveintensitet ved de spesifiserte pustegasstemperaturene ned til 350 msw (Tabell 3.1 til 3.4). Med omgivelsestrykk overstiger det totale varmetapet dykkerens initielle varmeproduksjon. og han begynner Med en aktivitetsmetabolisme på 250 Watt oppfyller dykkeren kriteriene under samtlige simuleringer dykkeren begynner å skjelve med en uakseptabel høy intensitet for å kompensere for varmetapet ved Med en aktivitetsmetabolisme på 150 Watt holder dykkeren seg innenfor kriteriene til rektaltemperatur

12 UNIMD 11 (Tabell 3.1 til 3.5), selv om varrnetapet er noe større enn varmeproduksjonen på 450 msw med en pustegasstemperatur lik 20 C. Da kom det respiratoriske varmetapet opp i 190 Watt. Ved pustegasstemperatur lik 35 C ser vi at for like aktivitetsn.ivåer er det omtrent identiske termiske responser hos dykkeren på 150, 250, 350 og 450 msw. Det skyldes at det respiratoriske varmetapet er så lite ved så høy pustegasstemperatur, ved alle de aktuelle omgivelsestrykkene, slik at varmen som produseres i kroppen må tapes over kroppsoverflaten. Simuleringene viser at dykkeren oppfyller alle kriterier der den gjennomsnittlige hudtemperaturen var over 33.0 C. Da er dykkeren i stand til å kompensere for stort respiratorisk varrnetap ved å redusere varmetapet fra kroppsoverfiaten. Når dykkerens aktivitetsnivå stiger reguleres varmetapet fra kroppsoverfiaten i takt med Økende varmeproduksjon og Økende respiratorisk varmetap. De spesitiserte aktivitetsnivåene kan synes lave. Imidlertid skal man ta hensyn til at dette er gjennomsnittlig aktivitet under dykkene, som reelt vil bestå av perioder med stor aktivitet og perioder i ro. For alle pustegasstemperaturene som ble spesifisert i simuleringene ser vi at dykkeren blir varmere når gjennomsnittlig aktivitetsnivå Økte. Dette ble også funnet under arbeidet med modellen i 1991, der høyere aktivitetsnivå ble simulert, og er i overensstemmelse med data funnet i eksperimentdykk, selv når dykkeren puster gass med lavere temperatur enn de som ble spesifisert i disse simuleringene [4,5] Temperatur på varmtvann inn i dykkerdrakten For alle simuleringene der temperaturen på varmntvannet inn i dykkerdrakten ble variert var UlfØrselen av varmtvann inn i dykkerdrakten spesifisert til å være 18 L min for 50 og 150 msw (Tabell 3.1 og 3.2), og 20 I/min for 250, 350 og 450 msw (Tabell 3.3 til 3.5). for alle dybdene (Tabell 3.1 til 3.5). Aktivitetsmetabolismen ar satt til 150 Watt Fra Tabell 3.1 til 3.5 ser vi at temperaturen på varrntvannet inn i dykkerdrakten hadde meget stor betydning for den termiske tilstanden til dykkeren. Med en vanntvannstemperartar på 25 C (Tabell 3.1) og gjennomsnittlig hudtemperatur på 26.1 C fikk dykkeren et vannetap fra kroppsoverflaten på Watt, som er langt større enn dykkerens initielle varmeproduksjon (ca. 230 Watt). Det medfører at dykkeren begynner å skjelve kraftig for å produsere mer varme og opprettholde kjernetemperaturen. Til tross for at gjennomsnittlig rektaltemperatur under dykket ikke synker under 36.0 C er dette en uakseptabel situasjon. Tilsvarende er en varmtvannstemperatur på 30 C og gjennomsnittllg hudtemperanir på C heller ikke tilstrekkelig for opprettholdelse av varmebalansen uten ved å skjelve. varmetapet over huden større enn initiell varrneproduksjon (Tabell 3.1 til 3.3). Vi ser at også nå er Med omgivelsestrykk tilsvarende 350 og 450 msw (Tabell 3.4 og 3.5) ble det simulert dykk der varmtvannstemperaturen var spesifisert til å være 32.5 C, som resulterte i gjennomsnittlige hudtemperaturer på C. Bare for pustegasstemperaturer over 30 C var det mulig for dykkeren M:\XHJHEO 11.W5 i

13 Tabell 3.1 til 3.5 viser at en varmtvannstemperatur på 35.0 C medførte gjennomsnittlige hudtemperaturer særlig grad eller bli for varm, selv om det respiratoriske varmetapet varierte mye. Bare på 450 msw (Tabell 3.5) ble det respiratoriske varmetapet så stort ved en pustegasstemperatur lik 20 C at dykkeren begynte å skjelve med en uakseptabel høy intensitet. under dykket. C og dykkeren var i de fleste simuleringene i stand til å opprettholde varmebalansen uten å skjelve i noen På 350 og 450 msw ble det også simulert dykk der varmtvannstemperaturen var 37.5 C. Det resulterte i gjennomsnittlige hudtemperaturer lik C, som medførte at dykkeren var termisk nøytral ved på C. Dette resulterte i varmetap fra kroppsoverfiaten lavere enn dykkerens varmeproduksjon. men rektaltemperaturen steg ikke over 37.7 C. pustegasstemperaturer mellom 20 og 30 C. Ved pustegasstemperaturer over 30 C ble han noe varm, C. å oppretiholde varmebalansen uten at han begynte å skjelve. 12 til å være 40 C. Det resulterte i gjennomsnittlige hudtemperaturer på C. Under nesten alle Hos mennesket kan kroppstemperaturen reguleres ved bevisst adferd (f.eks ved å variere bekledning) M:\XHJHEOI 1.W51 omgivelsestemperatur, og ii) høy omgivelsestemperatur og liten aktivitet. Ved økt aktivitet vil ikke i varm, og man mister denne måten å kvitte seg med varme på. Vanntemperaturer lavere enn dette medfører en Økning i metabolismen ved skjelving, proporsjonal med reduksjon i vanntemperatur. Eksperimentelle studier har vist at ved nøytrale vanntemperaturer er kroppen i stor grad i stand til å regulere varmetransporten fra kroppskjernen til kroppsoverfiaten (vasokonstriksjon og vasodilatasjon) [10]. Fordampning av svette på hudoverfiaten skjer imidlertid et menneske i hvile holder seg termisk nøytral i luft med en temperatur på C, må Varmetapet fra kroppsoverfiaten er 2-4 ganger større i vann enn i luft ved samme temperatur. Mens temperaturen etter hvilke signaler disse gir ved å initiere varmebevarende elkr varmeavgivende kjernetemperatur og gjennomsnittilg hudtemperatur. Målet er å holde kjernetemperaturen noenlunde konstant [9]. mekanismer. Enkelt sagt reagerer kroppen med en følsomhet på 9:1 overfor endringer i henholdsvis kroppskjernen til ekstremitetene og kroppsoverfiaten (vasokonstriksjon og vasodilatasjon), og svetting. inkluderer regulering av metabolsk varmeproduksjon (skjelving), varierende blodtilførsel fra Temperaturfølsomme reseptorer finnes i huden og visse indre organer, og kroppen regulerer med en pustegasstemperatur lik 20 C hadde han gjennomsnittlig rektaltemperatur lavere enn 38.0 C eller ved fysiologiske reaksjoner på ulike påvirkninger. Fysiologisk regulering av temperaturen For alle dybdene ble det simulert dykk der temperaturen på vannet inn i dykkerdrakten ble spesifisert siinuleringene steg dykkerens kjernetemperatur til over i gjennomsnitt. Bare ved 350 og 450 msw vanntemperaturen være C for at ikke varmetapet skal overstige hvilemetabolismen. initieres. Dette innebærer Økt blodtilførsel til ekstremitetene og kroppsoverflaten, og Økt varmeledning gjennomsnittlig hudtemperatur endrer seg forholdsvis lite, og temperaturregulerende mekanismer varmeproduksjonen øke umiddelbart. Som følge av dette stiger kjernetemperaturen, mens Det er forskjell på stigning i relctaltemperaturen som resultat av i) Økt aktivitet i nøytral

14 Ç) 31llhiiW - 13 C fra kroppskjernen til kroppsoverfiaten på grunn av høyere temperaturgradient. Ved høye omgivelsestrykk og lav pustegasstemperatur vil også det respiratoriske varmetapet Øke betraktelig på grunn av Økt ventilasjon. Kjernetemperaturen stabiliseres nr varmetapet utlikner varmeproduksjonen. Det er derfor naturlig at kroppstemperaturen stiger til omtrent 37.5 C under mange av dykksimuleringene, og likevel må dykkeren betraktes som termisk nøytral. Dersom dykkeren blir for vann kan aktivitetsnivået senkes. Da vil rektaltemperaturen synke som reaksjon på lavere varmeprociuksjon. Med en høy temperatur på varmtvannet i dykkerdrakten stiger hudtemperaturen umiddelbart, og i starten av dykket kan dykkeren faktisk bli tilført varme gjennom kroppsoverfiaten. Dykkeren kan ikke Øke varmetapet ved svetting, og derfor vil kjernetemperaturen stige, som resultat av netto varmnelagring i kroppen. Stigningen i kjernetemperatur vil fortsette helt til temperaturgradienten mellom kroppskjerne og kroppsoverfiaten er stor nok til at kroppen klarer å kvitte seg med den varmen den produserer. Med høye hudtemperaturer, som følge av høye varmtvannstemperaturer, kan en slik situasjon bli kritisk, fordi dykkeren har få muligheter iii å regulere temperaturen ved å Øke varmetapet. M:\XHJHEO 11.W5 I

15 Tabell 3.1 Simuleringer av 64imers dykk på 50 msw. T: Temperatur på varmtvann i drakten ( C), W: TilfØrsel av varmtvann i drakten (ljmin), Amet: Aktivitetsmetabolisme under dykket (Watt), Tr: Gjennomsnittlig rektaltemperatur under dykket ( C), Tsk:Gjennomsnirtlig hudtemperatur under dykket ( C), RRL:Gjennomsnittllg respiratorisk varmetap under dykket (Watt), SHL:Gjennomsnittlig varmetap fra kroppsoverfiaten under dykket (Watt), -3: Dykkeren svært kald (gj.sn. skjelving over 100 Watt), -2: Dykkeren kald (gj.sn. skjelving Watt), -1: Dykkeren litt kald (gj.sn. skjelving under 50 Watt), 0: Dykkeren termisk nøytral, 1: Dykkeren litt varm, 2: Dykkeren varm, 3: Dykkeren svært varm. Ur = 37.4 Tr = 37.5 Tr = 37.5 Tr = 37.5 Tr = 37.5 Jr = 36.1 Tr = 36.8 Tr = 37.5 Tr = 38.8 Tr = 37.0 Tr = 37.5 Tr = 37.7 Usk=32.3 Tsk=32.9 Tsk=33.3 Tsk=33.5 Tsk=33.7 Tsk=26.1 Tsk=29.6 Tsk=33.3 Tsk=37.2 Esk=33.0 Tsk=33.3 Tsk= RE-IL=38 RHL=40 RHL=40 RL-IL=40 RHL=40 RHL=60 RHL=46 RHL=40 RHL=46 RHL=23 RHL=40 RLIL=56 S1-IL= 193 SHL= 195 SHL=198 SIIL= 202 SHL= 196 SHL=361 SHL=264 SIIL= 198 SHL= 175 SHL= 128 S1-IL= 198 SIIL= Di Di Dl Dl LL1 Er = 37.5 Tr = 37.5 Tr = 37.5 Tr = 37.5 Tr = 37.5 Jr = 36.2 Tr = 36.8 Tr = 37.5 Tr = 38.8 Tr = 37.0 Tr = 37.5 Tr = 37.7 sk=32.3 Tsk=33.0 Tsk=33.3 Tsk=33.5 Tsk=33,7 Tsk=26.1 Tsk=29.6 Tsk=33.3 Tsk=37.2 Tsk=33.0 Tsk=33.3 Tsk= RFIL=33 RHL=34 RHL=34 RHL=34 RHL=34 RHL=51 RHL=38 RHL=34 RHL=40 RHL= 19 RHL=34 R1IL=48 SHL= 196 SHL=201 SI-IL=201 SHL=202 SHL=196 SHL=361 SHL=262 SHL= 201 SHL= 183 SHL= 129 S1-IL= 201 SIIL= 277 Dl Di Di [] Di Dl Dl Dl rr=37.5 Ur=37.5 Tr=37.5 Tr=37.5 Tr=37.5 Tr=36.3 Tr=37.O Tr=37.5 I r=38.8 Tr=37.1 Tr=37.5 I r=37.7 fsk=32.3 Tsk=33.0 l sk=33.3 Tsk=33.5 Tsk=33.7 Tsk=26.l Tsk=29.7 Tsk=33.3 Tsk=37.2 Tsk=33.0 Tsk=33.3 i sk= RIIL=28 RIIL=27 RIIL=27 RIIL=28 RI-IL=28 RHL=41 RHL=32 R1-IL=28 RHL=33 RHL= 16 R1-IL=28 R1-IL=40 SIIL=201 SHL=200 S1IL=207 SHL=205 SL-IL=209 SHL=365 SHL=268 SHL=207 SHL= 187 SHL= 130 SHL=207 SIIL=285 ni ni ni ni ni ni ni ni ni ni ni ni I 0 VARMTVANNSTILFØRSEL (I/min) Puste c- VARMTVANNSTEMPERATUR ( C) AKTIVITETSMETASOL. (W) (Tw=35 C, Amet=150 Watt) tempratur (Wti 8 I/min, Amet 15O Watt) (Tw=35 C, Wti=18 I/min) ( C) J 250

16 Tr=37.0 Tr=37.1 Tr=37.1 Tr=37.2 Tr=36.1 Tr=37.1 Tr=38.0 Tr=36.4 Tr=37.1 Tr=37.5 Tsk=32.4 Tsk=32.7 Tsk=33.0 Tsk=33.1 Tsk=29.2 Tsk=33.0 Tsk=36.5 Tsk=32.7 Tsk=33.0 Tsk= RHL=86 RIIL=84 RHL=80 RFIL=81 RHL=112 RHL=84 RFIL=93 RHL=62 RI-IL=84 RHL=1l0 SHL= 174 SI-IL= 164 SHL= 156 SFIL= 153 SHL=254 S1-LL= 164 SIIL= 132 SHL= 126 SHL= 164 SFIL=210 [ED [EL EL EL EL EL EL Tr 37.3 Tr = 37.5 Tr = 37.5 Tr = 37.6 Tr = 36.7 Tr = 37.5 Tr = 38.3 Tr = 36.8 Tr = 37.5 Tr = 37.8 Tsk = 32.4 Tsk = 32.8 Tsk = 33.0 Tsk = 33.2 Tsk = 29.3 Tsk = 33.0 Tsk = 36.7 Tsk = 32.7 Tsk = 33.0 Tsk = RHL=52 RHL=53 R1-IL=52 RI-IL=54 RHL=65 RHL=52 RHL=60 RHL=36 RHL=53 RHL=76 SFIL= 182 SHL= 175 SHL= 170 SHL= 179 SHL= 265 SHL= 173 SHL= 165 SHL= 130 SHL= 175 S1[L= 245 EL EL EL EL EL EL EL EL EL EL Tr=37.6 Tr=37.6 Tr=37.6 Tr=37.5 Tr=37.0 Tr=37.6 Tr=38.5 Tr=37.1 Tr=37.6 Tr=37.7 Tsk = 32.6 Tsk = 33.0 Tsk = 33.2 Tsk = 33.4 Tsk = 29.4 Tsk = 33.0 Tsk = 36.8 Tsk = 32.8 Tsk = 33.0 Tsk = RFIL=22 RIIL=21 RHL=22 RI-IL=21 RIIL=24 RHL=21 RIIL=24 RHL=14 RI-IL=21 RIIL=30 SFIL=214 SHL=213 SIIL=219 SHL=214 SHL=273 S1IL=211 SHL=198 Sl-IL=138 SIIL=213 SI-IL=290 EL EL EL EL EL EL EL EL EL EL Tr = 37.6 Ur 37.6 Tr = 37.6 Tr = 37.5 Tr 37.2 l r = 37.5 Tr = 38.6 Tr = 37.3 Tr = 37.6 Tr = 37.7 Tsk=32.7 l sk=33.1 Tsk=33.3 Tsk= sk=29.4 l sk=33.0 Tsk=36.9 Tsk=32.8 Tsk=33.0 Tsk= RILL=5 RllL=4 IUIL=5 RIIL=5 RIIL=5 Rl-IL=4 RIIL=5 RIIL=3 RHL=4 RJLL=6 SHL=234 SHL=223 Sl-IL=224 SIIL=238 S1-IL=275 SI-IL=223 SHL=213 SHL=145 SHL=223 SHL=307 ni ni ni ni ni ni ni ni ni ni Ut m 0 rzl 0 Lit Tabell 3.2 Simuleringer av 6-timers dykk på 150 msw. T: Temperatur på varmtvann i drakten ( C), W11: Tilførsel av varmtvann i cirakten (1/min), AmCL: Aktivitetsmetabolisme under dykket (Watt), Tr: Gjennomsnittlig rektaltemperatur under dykket ( C), Tsk:Gjennomsnittlig hudtemperatur under dykket ( C), RHL:Gjennomsnittlig respiratorisk varmetap under dykket (Watt), SHL:Gjennomsnittlig varmetap fra kroppsoverfiaten under dykket (Watt), -3: Dykkeren svært kald (gj.sn. skjelving over 100 Watt), -2: Dykkeren kald (gj.sn. skjelving Watt), -1: Dykkeren litt kald (gj.sn. skjelving under 50 Watt), 0: Dykkeren termisk nøytral, 1: Dykkeren litt varm, 2: Dykkeren vann, 3: Dykkeren svært varm. VARMTVANNSTILFØRSEL (I/min) VARMTVANNSTEMP. ( C) AKTIVITETSMETAB. (W) Puste ass- (Fw=35 C, Ametl5O Watt) (Wti=18 I/min, Ametl5O Watt) (fw=35 C, WfI=8 I/min) tempratur ( C) [

17 0 0\ rn 0 Tabell 3.3 Simuleringer av 6-timers dykk på 250 msw. T: Temperatur på varmtvann i drakten ( C), W: TilfØrsel av varrntvann i drakten (llrnin), Amt: Aktivitetsmetabolisme under dykket (Watt), Tr: Gjennomsnittlig rektaltemperatur under dykket ( C), Tsk:Gjennomsnittlig hudtemperatur under dykket ( C), RHL:Gjermomsnittlig respiratorisk varmetap under dykket (Watt), SHL:Gjennomsnittlig varmelap fra kroppsoverfiaten under dykket (Watt), -3: Dykkeren svært kald (gj.sn. skjelving over 100 Watt), -2: Dykkeren kald (gj.sn. skjelving Watt), -1: Dykkeren litt kald (gj.sn. skjelving under 50 Watt), 0: Dykkeren termisk nøylral, 1: Dykkeren litt varm, 2: Dykkeren varm, 3: Dykkeren svært varm. VARM1VANNSTILFØRSEL (I/min) VARM1VANNSTEMP. ( C) AKTIVITETSMETABOL. (W) Puste ass- Cfw=35 C Amet= 150 Watt) (WfI=20 I/min, Amet 150 Watt) Jw=35 C, WfI=20 I/min) tempratur ( C) { 35 j [ 250 Tr = 36.7 Tr = 36.8 Tr = 36.9 Tr = 35.7 Tr = 36.8 Tr = 38.1 Tr = 36.3 Tr = 36.8 Ur = 37.4 Tsk = 32.6 Tsk = 32.8 Tsk = 33.0 Tsk = 29.3 Tsk 32.8 Tsk = 36.6 Tsk = 32.7 Tsk = 32.8 Tsk = R1i1.= 104 RHL=102 RIIL=100 RFIL=145 RFIL=102 RHL=113 RHL=68 RI-IL=102 R1{L=140 SHL=161 S1IL=155 SHL=149 SHL=243 SlIL=155 SIIL=112 SHL=120 S1-IL=155 SIIL=t82 Lï ni ni ni ni ni ni ni Tr=37.0 Tr=37.1 Tr=37.2 Tr=36.1 Tr=37.1 Tr=38.2 Tr=36.5 Tr=37.l Tr=37.7 Tsk=32.7 Tsk=32.9 Tsk=33.1 Tsk=29.3 Tsk=32.9 Tsk=36.7 Tsk=32.7 Tsk=32.9 Tsk= RIIL =78 RIIL =77 RFIL = 76 RI-IL = 103 RHL =77 RHL = 89 RHL =49 RHL = 77 RHL = 111 SUL= 170 SFIL= 163 SIIL= 158 SHL=254 SHL= 163 SIIL= 135 SHL= 126 SFIL= 163 SI-ll=207 ni ni ni ni ni Dl ni ni Di Tr = 37.6 Tr = 37.5 Tr = 37.5 Ur = 36.9 Tr = 37.5 Tr = 38.6 Ur = 37.0 Tr = 37.5 Tr = 37.7 Tsk = 32.8 Tsk = 33.1 Usk = 33.3 Usk = 29.5 Tsk = 33.1 Tsk = 37.0 Tsk = 32.8 Tsk = 33.1 Tsk = RIIL=3t RIIL=31 RFIL=31 RI-IL=36 RILL=31 R1TL=36 RIIL=18 RHL=31 R1IL=42 SFIL=206 S1IL=203 SILL=205 S1-IL=271 SHI.=203 SFIL=188 SFIL=134 SHL=203 SIIL=274 Di LII Di Di LII LII Dl Di Ur = 37.6 Tr = 37.6 Tr = 37.5 Ur = 37.1 Ur = 37.6 Ur = 38.9 Ur = 37.3 Tr = 37.6 Tr = 37.7 l sk sk 33.2 Tsk = 33.4 Tsk = 29.5 Tsk 33.2 Tsk = 37.1 Tsk = 32.8 Usk 33.2 Tsk = R1-IL=6 R1[L=6 R1IL=6 RIIL=6 RI1L=6 RHL=7 RFIL=3 RIIL=6 RIIL=8 SFIL=233 SIIL=233 SIIL=229 S1IL=274 SIIL=233 SFIL=216 SIIL= 145 SHL=233 SIIL=320 Di Di Di Di Di Di Dl Di LII LII

18 Pustegass- VARMTVANNSTEMPERATUR ( C) AKTIVITETSMETAB. (W) temperatur (Wti=20 I/min, Amef= 150 Woff) (Fw=35 C. Wfl=20 I/min) ( C) Tr = 36.1 Tr = 36.7 Tr = 37.4 Tr = 37.9 Tr = 36.2 Tr = 36.7 Tr = 37.2 Tsk = 30.1 Tsk = 32.7 Tsk = 34.5 Tsk = 36.4 Tsk = 32.5 Tsk = 32.7 Tsk = RHL = 129 RHL 107 RFIL = 102 kl-il = 110 RHL = 73 RHL = 107 RHL = 145 SI-IL = 200 SI-IL = 157 SI-IL = 120 SHL = 112 SI-IL = 123 SHL = 157 SHL = 183 Di El ni El Di Dl Tr = 36.6 Tr = 37.1 Tr = 37.5 Tr = 38.1 = 36.5 Tr = 37.1 Tr = 37.7 Tsk = 31.0 Tsk = 32.8 Tsk = 34.6 Tsk = 36.6 Tsk = 32.6 Tsk = 32.8 Tsk = RHL=84 RI-IL=71 RHL=75 RFIL=84 RHL=47 RHL=71 RHL=103 SHL=215 SHL= 169 S1-IL= 157 SHL= 143 SHL= 131 SHL= 169 SHL=209 Di Dl LII LII LII Dl Dl Tr = 37.1 Tr = 37.5 Tr = 37.6 Tr = 38.4 Tr = 36.8 Tr = 37.5 Tr = 37.7 Tsk = 31.1 Tsk = 32.9 Tsk = 34.8 Tsk = 36.7 fsk = 32.6 Tsk = 32.9 Tsk = RHL=42 RHL=41 RHL=42 RHL=47 RHL=24 RHL=41 RHL=56 SFIL=227 SI-IL= 189 SHL= 193 SHL= 179 SI1L= 136 SHL= 189 SIIL=267 Dl LII Dl Di Tr = 37.3 Tr = 37.5 Tr = 37.6 Tr = 38.6 Tr = 37.2 Tr = 37.5 Tr = 37.7 Tsk=31.1 Tsk=33.0 Tsk=34.9 Tsk=36.9 Tsk=32.7 Tsk=33.0 Tsk= RFIL = 7 RJIL = 7 RIIL = 7 RIIL 8 RIIL = 4 RIIL = 7 RIJL = 10 SFIL=226 SFIL=228 SHL=228 SHL=2l8 SHL= 143 SHL=228 SFIL=317 röi ni ni ni ni ni ni CD I-, Tabell 3.4 Simuleringer av 6-timers dykk på 350 msw. T: Temperatur på varmtvann i drakten ( C), W1: TilfØrsel av varmtvarrn i drakten (I/min), A, (Watt), Tr: Gjennomsnitilig rektaftemperatur under clykket ( C), Tsk:Gjennomsnilllig hudtemperatur under dykket ( C), RIIL:Gjennomsnittlig respiratorisk varmetap under dykket (Watt), SHL:Gjennomsnittlig varmetap fra kroppsoverflaten under dykket (Watt), -3: Dykkeren svært kald (gj.sn. skjelving over 100 Watt), -2: Dykkeren kald (gj.sn. skjelving Watt), -1: Dykkeren litt kald (gj.sn. skjelving under 50 Watt), 0: Dykkeren termisk nøytnfl, 1: Dykkeren litt varm, 2: Dykkeren vann, 3: Dykkeren svært varm. 1: Aktivitetsmetabolisme under dykket

19 Tabell 3.5 Simuleringer av 6-timers dykk på 450 msw. T: Temperatur på varmtvann i drakten ( C), W11: TilfØrsel av varmtvann i drakten (llmin), Amet: Aktivitetsmetabolisme under dykket (Watt), Tr: Gjennomsnittlig rektaltemperatur under dykket ( C), Tsk:Gjennomsnittlig hudtemperatur under dykket ( C), RHL:Gjennomsnittlig respiratorisk varmetap under dykket (Watt), SHL:Gjennomsnittlig varmetap fra kroppsoverfiaten under dykket (Watt), -3: Dykkeren svært kald (gj.sn. skjelving over 100 Watt), -2: Dykkeren kald (gj.sn. skjelving Watt), -L Dykkeren litt kald (gj.sn. skjelving under 50 Watt), 0: Dykkeren termisk nøytral, 1: Dykkeren litt varm, 2: Dykkeren vann, 3: Dykkeren svært varm. Pustegass- VARM1VANNSTEMP. ( C) AKTIVITETSMETAB. (W) temperatur (Wt120 I/min, AmeI= 150 Waff) Qfw=35 C, WfI=20 I/min) ( C), j 37.5 [ [ 250 Tr =35.6 Tr = 36.2 Tr = 36.9 Tr = 37.7 Tr = 35.9 Tr = 36.2 Tr = 36.6 Tsk = 30.1 Tsk = 32.5 Tsk = 34.3 Tsk = 36.2 Tsk = 32.4 Tsk = 32.5 Fsk = RFIL = 177 RI-IL = 144 RIIL = 122 RHL = 139 RFIL =99 RIIL = 144 RIIL = 191 SHL = 186 SHL = 144 SFIL = 103 SHL = 86 SHL = 116 SHL = 144 SHL = 166 LII Di Di Di Di LII Dl Tr=36.3 Tr=36.8 Tr=37.5 Tr=38.0 Tr=36.3 Tr=36.8 Tr=37.4 Tsk = 30.9 Tsk = 32.7 Tsk = 34.5 Tsk = 36.4 Tsk = 32.5 Tsk = 32.7 Tsk = RFIL=110 RHL=93 RI-IL=91 RFIL=102 RHL=63 RHL=93 RHL= 130 SHL=206 SHL=162 SHL.=129 SHL=123 SHL= 127 SHL= 162 SI-IL= 191 LII LII LII LII LII LII LII Tr = 36.9 Tr = 37.4 Tr = 37.6 Tr = 38.3 Tr 36.7 Tr = 37.4 Tr = 37.7 Tsk=31.0 Tslc=32.8 Tsk=34.7 Tsk=36.6 I sk=32.6 Tsk=32.8 Tsk= RHL = 56 RHL = 51 RFIL = 53 RI-IL = 58 RIIL = 32 RIIL = 51 RFIL = 75 SHL=224 SIIL= 176 SIIL=182 SITL=166 SIIL= 135 SI1L= 176 SIIL=250 [li Di Di ir=37.3 Tr=37.6 Tr=37.7 Tr=38.6 [ r=37.1 Tr=37.6 Tr=37.7 Fsk=31.1 isk=33.0 Tsk=34.9 Tsk=36.8 Tsk=32.6 Tsk=33.0 Tsk= RFIL = 8 RIIL = 9 RFLL = 9 RHL = 10 RIEL = 5 RIIL = 9 RIIL = 13 SIIL=226 SHL=227 SIIL=226 SHL=211 SIIL= 142 SFIL=227 SIIL=315 Dl Di Di Di Dl Di Di 00 m

20 kontroll av varmtvannssystemet. Den anbefalte grensen for pustegasstemperatur er derfor ikke den lavest mulige ifølge simuleringene, men baserer seg på at dykkeren skal være termisk nøytral i rolig Simulenngene viser at dykkeren kan holdes termisk nøytral over et bredt område av pustegasstemperaturer, når bare tilførsel av og temperatur på varrntvannet i drakten justeres slik at gjennomsnittlig hudtemperatur holdes nøytral eller varmere. Lave pustegasstemperaturer ved store omgivelsestrykk, med et stort respiratorisk varmetap som resultat, kan kompenseres for ved å tilføre dykkeren varme via det omgivende varmtvannet. Dette er imidlertid en potensielt farlig situasjon, fordi dykkeren risikerer lokale forbrenninger eller til og med hypertermi som følge av lite tilfredsstillende C Anbefalte pustegasstemperaturer UNMED 19 et respiratorisk varmetap på 20 Watt når han er i rolig tilstand. Man kunne godt ha som mål at det at disse ligger mellom 33.0 C og 35.0 C for de pustegasstemperaturene som er presentert i Tabell 3.6. M:\XHJHEOI 1.W51 dykker og omgivelser. Den har ikke innebygget matematiske relasjoner som gjør den i stand til å inn i drakten, slik at gjenuomsnittlig hudtemperatur Øker og vannetapet fra kroppsoverfiaten reduseres. gasstemperaturer opp mot 35.0 C. Ved dykk til 300 msw og dypere bør ikke gjennomsnittilg Ved høye pustegasstemperaturer kan gjennomsnittlig hudtemperatur ligge ned mot 33.0 C, og ved lave Grenser for anbefalte pustegasstemperaturer er presentert i Tabell 3.6. Spesitikasjoner til respiratoriske varmetapet skal være lik null, men da mister dykkeren noe av muligheten for å bli kvitt overskuddsvarme ved økt aktivitet Watt fra kroppsoverflaten, som er omtrent det varmetapet et menneske i ro vil ha i nøytral tilstand på overflaten. er i ro eller arbeider svært lett (total metabolisme omtrent lik 150 Watt). Det gjør at dykkeren kan miste C å beregne de pustegasstemperaturene som medfører et respiratorisk varmetap på 50 Watt når dykkeren Anbefalte grenser for minimum pustegasstemperaturer ligger imidlertid over de temperaturene der slike effekter er funnet. Hva som er komfortable pustegasstemperaturer varierer fra dykker til dykker, og er omgivelsestrykk må dette kompenseres for ved å Øke temperaturen og eventuelt tilførselen av varmtvann hudtemperatur ligge under 34.0 C. Dersom pustegassen blir lavere enn anbefalt ved store eller fysiologisk). Det betyr at det meste av det totale varmetapet skal skje fra kroppsoverfiaten, og ikke tilstand, og at han selv i stor grad skal være i stand til å regulere kroppstemperaturen (atferdsmessig prediktere andre fysiologiske effekter eller subjelctiv opplevelse av pustegasstemperaturen. Man har pustegasstemperiturer må sees i sammenheng med krav til gjennomsnittlig hudtemperatur. Vi anbefaler øvre grense for pustegasstemperatur er bestemt på tilsvarende måte ved å si at dykkeren skal minst ha Modellen tar bare hensyn til fysiologiske og fysiske faktorer som påvirker varmeutvekslingen mellom via pustegassen. Konkret er laveste anbefalte temperaturgrense bestemt fra simuleringsresultatene ved det er den lave pustegasstemperaturen eller høye respiratoriske varmetapet som er årsaken [5,11]. slimutsondring i luftveiene og at det kan ha en negativ effekt på hjertefunksjon, uten at det er kjent om funnet at lave pustegasstemperaturer ved store omgivelsestrykk har forårsaket unormalt stor avhengig av dykkerens totale termiske situasjon. Man mener også at fukting av pustegassen gjør dykkeren i stand til å puste varm gass (over 30 C) uten at det føles ukomfortabelt [12].

21 M:\XHJHEO1 I.W5 I 35±2 C Dybde, msw Nedre grense for T, C øvre grense for T, C 20 dykkeoperasjoner, [13]. De uttrykker blant annet at: Norsk Hydro, Statoil og Saga har de samme standardene for temperaturstyring ved bemannede Tabell 3.6 Anbefalte Øvre og nedre grenser for pustegasstemperaturer (Ti) ved ulike omgivelsestrykk. Fra Tabell 3.6 og 3.7 ser man at Oljedirektoratets spesiflkasjoner til pustegasstemperaturer er mer snevre enn de anbefalte. På bakgrunn av simuleringene som ble utført vurderes Oljedirektoratets spesifikasjonskrav som konservative og optimale. I det rapporterte prosjektarbeid anbefales en varmtvannstllførsel inn i dykkerdrakten på minimum dykker, hvor temperaturen skal være 43 C målt i dykker-umbilical i dykkerklokken. Varmtvannsystemet skal kunne ti1fre en kontinuerlig vannmengde lik 30 ljmin til hver Dykkerens lokale hudtemperaturer skal ikke variere mer enn 5 C over kroppen, med unntak av håndtemperaturen, som skal holdes over 15 C. Gjennomsnittiig hudtemperatur skal være spesifisert av Oljedirektoratet [14]: Tabell 3.7 Oljedirektoratets spesifikasjoner til minimum og maksimum Ved dykking dypere enn 150 msw skal pustegasstemperaturen holdes innenfor grenseverdier Dybde, msw Nedre grenser for T1, C øvre grense for T1, C pustegasstemperaturer ved ulike omgivelsestrykk

22 20 1/min, der varmtvannet bør holde en temperatur lik C når det kommer inn i dykkerdrakten. Oljeselskapenes krav til en varmtvannstemperatur på 43 C målt ved dykker-umbilical i klokken er i overensstemmelse med dette, forutsatt at varmetapet langs dykker-umbilicalen ikke overstiger 5-7 C. Det er imidlertid en forutsetning at shroud-heater-systemets individuelle tilpasning til det anvendte pusteutstyret ikke gir for stor lekkasje. lik 30 1/min tilstrekkelig, så sant gassoppvarm.ingssystemet ikke krever mer enn 10 1/min for å oppnå Ved dykking dypere enn 150 msw, hvor pustegassforvarming er påkrevet, er en total varmtvannstilførsel de spesifiserte pustegasstemperaturene. Eksperimentelle tester har vist at det er mulig å oppnå dette med en varrntvannstilførsel på 10 I/min, hvor temperaturen er C inn til dykkerens pustegassforvarmer. 21 5ULflft M:\XHJHEOI 1.W51

23 . (varmtvannskutt: omgivelsestrykk. De to draktene var definert som følgende: 3.2 Draktisobsjon - 22 ) 5ULitÏLL over hvilke verdier som var tilordnet ulike parametre. De simulerte dykkene var av 4 timers varighet på 350 msw, med et etterfølgende varmtvannskutt på 12 M:.XHJHEO1 1.W51 minutter. Bortsett fra draktdefinisjonen var de to simuleringene identiske. Tabell 3.6 gir en oversikt Tabell 3.6 Oversikt over verdier som ble brukt for ulike parametre under dykksimuleringene. Figur 3.1 til 3.4 illustrerer effekten av en neoprendrakt med forbedret passiv isolasjonsevne ved store Pustegasstemperatur 30 C Pustegassens relative fuktighet 50% DRAKT 1: Gassvolumet i neoprendrakten var 2/3 av totalt draktvolum ved i atmosfæres trykk. Morfologiske egenskaper: DRAKT 2: Gassvolumet var 1/3 av totalt draktvolum ved i atmosfæres trykk. Sjøtemperatur 5 C Ved store omgivelsestrykk har disse to draktene en like stor varmeledningsevne, men fordi den mest Hvilemetabolisme 100 Watt porøse drakten (DRAKT1) komprimeres mest vil denne få en mindre termisk isolasjonsevne enn den mindre porøse drakten (DRAKT 2). TilfØrsel av vann inn i dykkerdrakten 20 1/min Dybde 350 msw Alctivitetsmetabolisme 50 Watt Temperatur på vann inn i dykkerdrakten 35 C Tykkelse på iinderhudsfett 6 mm Kroppsmasse 75 kg Parameter Verdi 0 1/min) (varmtvannskutt: 0 Watt) (varmtvannskutt: 20 C)

24 C til 20.0 C (bryst), 19.3 C (Iår), 18.5 C (legg) og 17.1 C (underarm). Med DRAKT 2 (Figur 3.2) ligger 12 minuttene som varmtvannskuttet varte var det en betydelig forskjell i nedkjølingshastighet for alle for de 4 første timene av dykket. Etter 12 minutter uten tilførsel av varmtvann synker temperaturene (legg) og 32.5 C (underarm). Under varmtvannskuttet synker temperaturene til 24.1 C, 23.8 C, 23.1 C de lokale hudtemperaturene under de 4 første timene av dykket på 33.9 (bryst), 33.5 C (Iår), 32.5 C temperaturene seg på 33.2 C, 32.5 C, 31.0 C og 30.9 C for henholdsvis bryst. iår, legg og underarm 23 ( j[jlffli Figur 3.4 illustrerer hvilken effekt en forbedring av draktisolasjonen har på dykkerens varmebalanse og kjernetemperatur. Med en aictivitetsmetabolisme på 50 Watt er dykkerens totale varmeproduksjon M:\XHJHEO1 1.W51 utvildet hypotermi. Det kommer ikke fram i Figur 3.4 hvor dykkerens rektaltemperatur holder seg C Figur 3.1 og 3.2 presenterer lokale hudtemperaturer under dykkene. Med DRAKT 1 stabiliserer bortimot konstant. Det skyldes at det simulerte varmtvannskuttet varer bare noen få minutter, og på respiratoriske varmetapet 10-12% av totalt varmetap, og dykkeren skjelver med en intensitet på omtrent omtrent 140 Watt når han ikke skjelver. rektaltempetaturen synker til ca C i løpet av de tre første timene. Når varmtvannstilførselen kuttes uten tilførsel av varmtvann var gjennomsnittlig hudtemperatur 20.0 C og 24.2 C når dykkeren brukte grunn av fysiologisk treghet synker ikke rektaltemperaturen umiddelbart. og 21.9 C for henholdsvis bryst, lår, legg og underarm. I løpet av de 4 første timene er det spesielt minutter. På grunn av Økt varmetap fra kroppsoverfiaten skjelver dykkeren mer og mer, som medfører øker varrnetapet fra kroppsoverflaten umiddelbart, og fortsetter å Øke til det er 880 Watt etter 12 temperaturene på legg og underarm som er høyere med DRAKT 2 i forhold til DRAKT 1. Under de ca. 25 Watt. Dermed begynner dykkeren å skjelve for å opprettholde varmebalansen, og kroppssegmentene når dykkeren brukte DRAKT 2 i stedet for DRAKT 1. Med DRAKT 2 fikk dykkeren fikk en langsommere nedkjøling av kroppsoverfiaten enn med DRAKT 1. henholdsvis DRAKT 1 og DRAKT 2. Figur 3.3 viser gjennomsn.ittlig hudtemperatur under dykkene med DRAKT i og DRAKT 2. Med varmtvannstilførselen Øker varmetapet fra kroppsoverfiaten, og er 625 Watt etter 12 minutter uten til omtrent 37.2 i løpet av den første timen, og holder seg stabil resten av dykket. Ved stopp av at også det respiratoriske vannetapet Øker. Under det 12 minutters lange varmtvannskuttet utgjør det DRAKT I stabiliserte temperaturen seg på 32.5 C, og med DRAKT 2 på 33.5 C. Etter 12 minutter vanntvannstilførsel. Det respiratoriske varmetapet er da 84 Watt, og han skjelver med en intensitet på varmetap er omtrent 25 Watt, og varmetapet fra kroppsoverfiaten 118 Watt. Rektaltemperaturen stiger Med DRAKT 2 holder dykkeren seg terrnisk nøytral under de første 4 Urnene av dykket. Respiratorisk Med DRAKT 1 er varmetapet fra kroppsoverfiaten omtrent 135 Watt og det respiratoriske varmetapet gjennom neoprenet med en hastighet som er proporsjonal med gassens partialtrykkgradient gjennom Neopren er pei-meabel for gasser. I omgivelser med andre gasser enn nitrogen vil man få en diffusjon ca. 55 Watt. Under hele varmtvannskuttet er dykkerens totale varmetap ca. 200 Watt høyere med materialet. Ved i atmosfæres trykk kommer neoprenet fort i likevekt med luft. Diffusjonsprosessen DRAKT i enn med DRAKT Watt på slutten av varmtvannslcuttet. Med et varmetap opp mot 900 Watt ville dykkeren raskt ha