ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

НАЦИОНАЛЬНЫМ

СТАНДАРТ

РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

Эргономика термальной среды

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХОЛОДОВОГО СТРЕССА И ЕГО ИНТЕРПРЕТАЦИЯ НА ОСНОВЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТРЕБУЕМОЙ ТЕРМОИЗОЛЯЦИИ ОДЕЖДЫ И ЛОКАЛЬНОГО ОХЛАЖДАЮЩЕГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

(ISO 11079:2007, ЮТ)

Издание официальное

Москва

Стандартинформ

2016

Предисловие

1    ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом «Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем» (АО «НИЦ КД») на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 4

2    ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 201 «Эргономика, психология труда и инженерная психология»

3    УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 8 октября 2015 г. № 1504-ст

4    Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 11079:2007 «Эргономика термальной среды. Определение холодового стресса и его интерпретация на основе показателей требуемой термоизоляции одежды (IREQ) и локального охлаждающего воздействия» (ISO 11079:2007 «Ergonomics of the thermal environment — Determination and interpretation of cold stress when using required clothing insulation (IREQ) and local cooling effects», IDT).

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2012 (подраздел 3.5).

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных и европейского регионального стандартов соответствующие им национальные стандарты Российской Федерации и межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

5    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в ГОСТ Р 1.0-2012 (раздел 8). Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

© Стандартинформ, 2016

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

ГОСТ Р ИСО 11079-2015

Уравнения (7) и (8) отражают сухой теплообмен на поверхности одежды в условиях теплового баланса тела, и отражает связь между /_{d г} и IREQ. Значение /_{d г} — это значение коэффициента термоизоляции одежды, скорректированное с учетом влияния проникновения ветра и уровня активности человека, а также воздухопроницаемости внешнего слоя одежды. Значение IREQ — это значение коэффициента термоизоляции, требуемой для поддержания теплового баланса тела.

Уравнение (8) содержит два неизвестных (IREQ и f_d). Поэтому оно может быть преобразовано относительно f_d следующим образом

<d = ^rsk – IREQ (М- w- E_res – c_res – E).    (9)

Этим выражением заменяют f_d в уравнении (8), где формулы для R и С содержат f_d [см. формулы (5) и (6)]. Затем значение IREQ, которое удовлетворяет уравнению (8), вычисляют методом последовательных итераций. Для этой цели в приложении F приведена ссылка на компьютерную программу. Показатель IREQ выражают в м² К/Вт, но он также может быть выражен в кло¹).

5.5    Интерпретация IREQ

5.5.1    IREQ как индекс холода

Показатель IREQ является мерой термального стресса, возникающего под влиянием генерации телом человека внутреннего тепла и теплообмена с окружающей средой. Чем больше охлаждающее воздействие среды, тем выше значение IREQ при любом заданном уровне активности. При любом заданном сочетании окружающих климатических условий холодовой стресс, и тем самым IREQ, уменьшаются при возрастании физической активности, поскольку в таком случае для сохранения теплового баланса требуется дополнительное рассеивание метаболического тепла.

5.5.2    IREQ и физиологическое напряжение

Тепловое равновесие может быть достигнуто на различных уровнях терморегуляции, определенных для заданных значений средней температуры кожи, потоотделения (увлажненности кожи) и допустимого изменения температуры тела.

IREQ определяют на следующих двух уровнях физиологического напряжения:

a)    IREQ_min определяет минимальное значение коэффициента термоизоляции, требуемой для поддержания теплового баланса тела на нижнем уровне средней температуры тела. Минимальное значение IREQ характеризует некоторое охлаждение тела, в особенности периферийных частей тела. При длительном пребывании на холоде охлаждение конечностей может стать ограничивающим фактором для продолжительности пребывания в холодной среде.

b)    IREQ_neutra| определяют как значение коэффициента термоизоляции, требуемой для обеспечения условий теплового комфорта человека, т. е. теплового баланса тела, поддерживаемого на нормальном уровне средней температуры тела. Этот уровень означает отсутствие или минимальное охлаждение человеческого тела.

Соответствующие физиологические критерии приведены в приложении В.

5.5.3    IREQ и термоизоляция одежды

Значение IREQ — результирующее значение коэффициента термоизоляции одежды, которая требуется для реальных условий. Оно может служить основой для оценки защиты, обеспечиваемой используемой одеждой, или в качестве ориентира для подбора соответствующей одежды. Значение IREQ сравнивают с результирующей величиной термоизоляции выбранного комплекта одежды. Детальное описание такого сопоставления приведено в 5.6.

5.5.4    IREQ и планирование условий и режима физической активности

Любой из параметров уравнения теплового баланса может быть изменен, а рассчитанное значение IREQ укажет на относительную значимость этого конкретного параметра.

5.6    Сопоставление IREQ с термоизоляцией выбранного комплекта одежды

Основная цель метода IREQ состоит в том, чтобы проанализировать, обеспечивает ли выбранная одежда ту степень термоизоляции, которая достаточна для обеспечения определенного уровня теплового баланса. Наиболее часто используемое значение коэффициента термоизоляции комплекта одежды — значение базового коэффициента термоизоляции /_с! (см. ИСО 9920). Чтобы использовать эту

информацию для сравнения с IREQ, это значение должно быть скорректировано с учетом нескольких факторов. Скорректированное значение /_с!г нельзя получить из справочной информации, поскольку оно зависит от условий использования. Поэтому оно должно быть определено на основе доступной информации о конкретной одежде (базовая термоизоляция, воздухопроницаемость), скорости ветра и уровне физической активности.

Значения базового коэффициента термоизоляции комплекта одежды и воздухопроницаемости должны быть определены в соответствии с ИСО 9920. Примеры значений приведены в приложении С. Заключительные корректирующие алгоритмы приведены в приложении А.

Значение /_{с! г} сравнивают с рассчитанным значением IREQ для заданных условий и критериев. Для дальнейшей интерпретации используют следующие неравенства:

/_с| _r > IREQ_neutra| — ощущение избыточного тепла, зона перегрева (термоизоляция одежды должна быть уменьшена);

IREQ_mjn < /_с| _r < IREQ_neutra| — нейтральные ощущения, зона терморегуляции (не требуется никаких

действий);

/_с| _r < IREQ_min — ощущения холода, зона охлаждения (термоизоляция одежды должна быть увеличена или необходимо вычислить D_Nm (см. 5.7)).

Интервал между IREQ_min и IREQ_neutra| можно рассматривать как зону регуляции или выбора соответствующей одежды, в которой каждый человек выбирает необходимый уровень защиты. При значениях коэффициента термоизоляции ниже, чем IREQ_mjn, существует опасность быстрого переохлаждения тела. При значениях коэффициента термоизоляции выше, чем IREQ_neutra|, условия являются слишком теплыми, и может произойти перегрев организма. При определении окончательной оценки результат может быть представлен значением базового коэффициента термоизоляции, необходимой для заданных условий (см. приложение Е).

5.7 Определение и вычисление продолжительности безопасного пребывания в холодной

среде, D_Mm

Если значение скорректированного коэффициента термоизоляции выбранного или используемого комплекта одежды меньше, чем требуемое расчетное значение IREQ, то для предотвращения прогрессирующего переохлаждения тела продолжительность пребывания в холодной среде должна быть ограничена конкретным временем. Определенное сокращение запасов тепла тела (Q) является приемлемым во время пребывания в холодной среде в течение нескольких часов и может быть использовано для вычисления продолжительности безопасного пребывания в холодной среде, если уровень запасов тепла известен.

Продолжительность безопасного пребывания в холодной среде (0_Мт), определяют, как рекомендуемое максимальное время пребывания в холодной среде в доступной или выбранной одежде. 0_П|Т| и вычисляют по формуле (10):

(10)

где Q_Nm — предельное значение Q (см. приложение В), и S вычисляют по формуле

_S = M-W-E_res-C_res-E-R-C.    (11)

Поскольку формула (11) содержит неизвестное f_d, его находят методом последовательных итераций:

<d = <sk – /_С|,г (M-W- E_res – c_res – Е – S).    (12)

Выражение (12) аналогично (9), с тем лишь различием, что (9) используют в устойчивом (стационарном) состоянии для вычисления требуемой термоизоляции одежды IREQ, а (12) — в реальных условиях, когда термоизоляция одежды известна.

Значение D_Nm должно быть вычислено по IREQ_neutra| (по умолчанию) (см. 5.5.2). Могут быть выбраны и другие значения тепловых ощущений [см. 5.5.2, Ь)]. Если в начале пребывания в холодных

ГОСТ Р ИСО 11079-2015

условиях рабочий имел определенный недостаток тепла, продолжительность безопасного пребывания в холодной среде должна быть соответственно уменьшена.

После некоторого пребывания человека в условиях охлаждения тела ему необходимо предоставить период восстановления для возобновления нормального теплового баланса тела. Время восстановления (D_rec) вычисляют таким же образом как D_Nm, заменяя «холодные условия» условиями пребывания в течение периода восстановления. Другими словами:

D_rec=Q|im/S,    (13)

где S — (положительная) скорость пополнения тепла тела, вычисленная по формуле (11) для условий периода восстановления.

Так как восстановление, как предполагают, начинается, когда тело достигло определенного недостатка тепла, значение Q_Nm должно быть тем же самым, что и для вычисления D_rec/D_Nm. Вычисление D_rec требует повторного определения, если в течение периода восстановления меняют одежду, так как значение Бдля разных комплектов одежды различно.

Физиологические критерии, которые необходимо использовать в расчетах, представлены в приложении В, а примеры применения D_Nm и D_rec — в приложении Е.

6 Локальное охлаждение

6.1    Общие положения

Локальное охлаждение частей тела, особенно рук, ног и головы, может привести к дискомфорту, снижению производительности труда и даже обморожению. Объем знаний о реакции организма человека на локальное охлаждение недостаточен для создания единого метода оценки. Предложено несколько подходов к такой оценке, и на эту тему проводятся исследовательские работы.

Холодную окружающую среду внутри помещения относительно легко изменить с помощью инженерных решений. Легкая, стационарная работа делает человека более восприимчивым к неприятным воздействиям локального охлаждения, вызванных, например, сквозняком или теплопотерями за счет излучения. Рекомендуется уделять особое внимание оценке дискомфорта.

Холодную окружающую среду вне помещения определяют погода и климат, а защитные меры в основном состоят в подборе и регулировке оптимальной одежды и/или в контроле продолжительности пребывания в холодной среде. Все виды локального холодового стресса могут возникнуть одновременно независимо друг от друга.

6.2    Охлаждение за счет конвекции

При сочетании низкой температуры и ветра потери тепла от нагретых поверхностей возрастают. Соответственно, незащищенные части тела, такие как лицо и иногда руки, могут охладиться очень быстро и достигнуть низких температур со значительным риском получения травмы. Для оценки локального холодового стресса, вызванного теплопотерями за счет конвекции и теплового излучения с поверхности обнаженной кожи, используют соотношение (14):

R+C = h_r (f_sk – t_r) + h_c (f_sk – g.    (14)

Температура охлаждения ветром f_wc является эквивалентной температурой, которая характеризует охлаждающее влияние ветра на кожу. Значение t_a получают из соотношения (14) при заданных сочетаниях скорости ветра и теплопотерь человека.

Выражение, которое необходимо использовать для оценки f_wc, приведено в приложении D.

6.3    Охлаждение за счет теплопроводности

Контакт с холодными поверхностями приводит к быстрому теплообмену между теплой кожей и холодной поверхностью. Опасность переохлаждения тканей или, в худшем случае, локального обморожения должна быть оценена в соответствии с ИСО 13732-3.

9

6.4    Охлаждение конечностей

Даже в термически нейтральных условиях конечности, в частности руки, могут пострадать от переохлаждения. Это зависит в значительной степени от местных климатических условий, локальной защиты и притока тепла, обеспечиваемого циркуляцией крови. Последний фактор во многом зависит от общего теплового баланса. Если тепловой баланс отрицательный, как например, в случае, когда коэффициент термоизоляции защитной одежды не соответствует IREQ, кровоток в конечностях снижается из-за сужения сосудов. Это может уменьшить приток тепла до очень низкого уровня. В результате этого, конечности, в частности пальцы рук и ног, могут постепенно охладиться до недопустимо низкой температуры.

Охлаждение конечностей предотвращают или уменьшают, применяя адекватную защиту, например, термоизоляционные перчатки и обувь. Методы испытаний для определения термоизоляции перчаток должны соответствовать ЕН 511. Требуемая термоизоляция для различных условий ношения одежды также приведена в ЕН 511.

Охлаждение рук необходимо оценивать с помощью методов и процедур, приведенных в ЕН 511.

Также охлаждение конечностей можно оценивать прямыми измерениями температуры кожи. Рекомендуемые критерии и температурные уровни приведены в приложении В.

6.5    Охлаждение дыхательных путей

Вдыхание воздуха при низких температурах охлаждает мембраны стенок дыхательных путей и может причинить вред тканям организма. Охлаждение является более выраженным при больших объемах вдыхаемого воздуха (например, при высокой физической активности).

Рекомендации для самых низких температур вдыхаемого воздуха приведены в приложении В.

7 Практическая оценка холодной среды и ее интерпретация

7.1    Общие положения

В следующих подразделах описаны процедуры определения значений IREQ, 0_Ит и локальных охлаждающих эффектов.

7.2    Процедура по определению IREQ и D_Mm

Процедура оценки холодной среды установлена в этапах от а) до д) и приведена схематично на рисунке 1.

Примечание —Для полноценной оценки шагов от с) до f) в приложении F дана ссылка на компьютерную программу.

a)    Измеряют или оценивают следующие климатические параметры в соответствии с ИСО 7726:

–    температуру воздуха;

–    среднюю радиационную температуру;

–    скорость воздуха (ветра);

–    влажность.

Температуру воздуха и среднюю радиационную температуру можно заменить рабочей температурой, если она рассчитана как их средневзвешенное значение, используя соответственно коэффициенты теплопередачи за счет конвекции и излучения. Содержание влаги в воздухе при низкой температуре очень мало, поэтому при температурах ниже минус 5 °С может быть использовано стандартное значение относительной влажности 50 %.

b)    Определяют скорость метаболизма в соответствии с требованиями ИСО 8996. Значения для выбранных примеров физической активности приведены в приложении С.

c)    Определяют коэффициент внешних работ. Для большинства типов ручного труда и перемещений по земле, коэффициент работы может быть принят равным 0.

d)    Определяют базовый коэффициент термоизоляции защитной одежды от холода для использования в соответствии с требованиями ИСО 15831 или из соответствующих таблиц, приведенных в ИСО 9920 и в приложении С. Программы, указанные в приложении F, могут быть использованы для расчета результирующего коэффициента термоизоляции одежды, /_{с! г} (см. приложение С).

ГОСТ Р ИСО 11079-2015

e)    Рассчитывают IREQ из уравнения (8). В случае пребывания и работы в холодных условиях с перерывами (например, фиксированная схема режима труда и отдыха), IREQ рассчитывают для каждого отдельного периода работы и покоя, а затем рассчитывают средневзвешенное значение по времени, как минимум за 1 ч. Индивидуальный срок может зависеть от организации и характера работ, но должен быть не менее 15 мин.

f)    Оценивают условия теплового баланса, сравнивая IREQ с скорректированным значением коэффициента термоизоляции одежды /_{с! г}.

Рассматривают три случая:

1)    /_С|,г ^{> IREC!}neutral

Выбранный комплект одежды обеспечивает более чем достаточную термоизоляцию. Слишком большая термоизоляция может увеличить риск перегрева, вызвать чрезмерную потливость, поглощение влаги одеждой и привести к опасности прогрессирующего переохлаждения (гипотермии). В таких условиях термоизоляция одежды должна быть снижена.

2)    IREQ_mjn < /_С| _r ^ IREQ_neutra|

Выбранный комплект одежды обеспечивает достаточную термоизоляцию. Уровень физиологического напряжения может изменяться от высокого до низкого, а восприятие температурных условий от «слегка прохладно» до «нейтрально». В таких условиях не требуется предпринимать никакихдействий, за исключением дальнейшей оценки воздействия локального охлаждения.

3)    /_С| _Г < IREQ_min

Выбранный комплект одежды не обеспечивает достаточную термоизоляцию, чтобы предотвратить охлаждение тела. Растет риск гипотермии (переохлаждения) при продолжительном пребывании в холодной среде. В таких условиях:

термоизоляция одежды должна быть увеличена;

N) должно быть выбрано ограниченное по времени пребывание в таких условиях, и должно быть вычислено значение D_Nm [см. д), ниже].

д) Если значение /_{d г} меньше, чем значение IREQ_neutra|, определяют значения безопасной продолжительности пребывания в холодной среде (D_Nm) и необходимого времени восстановления (D_rec). Если во время восстановления одежду меняют, то необходимо выполнить вычисления заново. По умолчанию D_Nm и D_rec вычисляют для нейтральных условий.

Индекс IREQ применяют к прохладным и холодным средам. Данный индекс рекомендовано использовать в следующих пределах изменений основных параметров: t_a< 10 °С;

0,4 м/с< v_a < 18 м/с;

/_с| > 0,078 м² • К/Вт (0,5 кло).

7.3 Локальное охлаждение

В холодных средах всегда есть риск локального холодового стресса. С этой проблемой имеют дело согласно следующему:

–    охлаждение за счет конвекции (см. приложение D);

–    охлаждение за счет теплопроводности (см. ИСО 13732-3);

–    охлаждение конечностей (см. ЕН 511);

–    охлаждение дыхательных путей (см. приложение В). ²

Выражения (А. 12) и (А. 13) применяют для 0,4 м/с й v_a £ 18 м/с и 0 м/с < v_w й 1,2 м/с и для условий уравнения

(А. 14).

v_w = 0,0052 (М-58).

Эффект от движений тела ограничен значениями меньше 0,7 м/с.

Уравнение (А. 15) необходимо использовать, чтобы определить коэффициент требуемой термоизоляции одежды /_С|, как функцию предыдущих уравнений. Это обеспечивает дополнительную оценку необходимой термоизоляции. Необходимые исправления производят с помощью программ и полученный результат — это искомое значение /_d, которое можно сравнить непосредственно с данными из таблиц (см. приложение С) или с данными, полученными с помощью неподвижного термоманекена.

Требуемое значение /_d определяют, заменяя /_{d г} в уравнении (А. 15) значением IREQ:

(А. 15)

Примеры значений базового коэффициента термоизоляции приведены в приложении С.

14

ГОСТ Р ИСО 11079-2015

Приложение В (справочное)

Физиологические критерии пребывания в холодной среде

В.1 Общее охлаждение

Определены два набора физиологических критериев для идентификации:

a)    низкого физиологического напряжения, характеризуемого нейтральным тепловым состоянием организма, что соответствует «нейтральным» тепловым ощущениям;

b)    высокого физиологического напряжения, характеризуемого периферийным сужением сосудов и отсутствием регулирующего потоотделения, что соответствует тепловым ощущениям «холодно».

Низкий уровень напряжения соответствует термонейтральным условиям. Тепловой баланс при заданных условиях поддерживается с помощью минимальных энергозатрат организма. В таких условиях человек хочет, чтобы ему было ни теплее, ни холоднее. Всесторонние исследования при комнатных условиях позволили определить наборы критериев комфорта, которые могут быть использованы для определения физиологического теплового комфорта. Уравнения для прогнозирования средней температуры кожи согласуются с результатами исследований в холодных условиях. Для расчетов используют модифицированный набор «критериев комфорта» с точки зрения увлажненности кожи. Значения для предложенных критериев приведены в таблице В.1.

Высокий уровень напряжения соответствует условиям, при которых тепловой баланс поддерживается только из-за сужения сосудов кожи и конечностей. В таких условиях человек почувствовал бы тепловое ощущение «холодно». Такие условия наступают, когда тепловой баланс не может поддерживаться на низком уровне напряжения. В самом начале пребывания в холодных условиях есть начальный период охлаждения от 20 до 40 мин, когда содержание тепла тканей тела, в основном кожи и конечностей, сокращается. Затем тепловое равновесие восстанавливается для высоких значений напряжения средней температуры кожи и увлажненности кожи, данные для которых приведены в таблице В.1. Это соответствует недостатку тепла приблизительно 140 кДж/м² по сравнению с напряжением низкого уровня. При поддержании теплового баланса в таких холодных условиях потоотделение отсутствует. Тепловой обмен испарением происходит только за счет кожи (w = 0,06). Это состояние тела совпадает с субъективным тепловым ощущением «холодно» и допустимо длительное пребывание в холодной среде.

В.2 Продолжительность безопасного пребывания (в холодной среде)

Оба уровня напряжения также требуют вычисления D_Nm.

Если результирующий коэффициент термоизоляции выбранной или используемой одежды (/_С|_Г) меньше, чем IREQ_neutra|, тело не может поддерживать равновесие на определенных уровнях напряжения во время долгого пребывания в холоде. Разница между /_dr и IREQ_neutra| приводит к отрицательному коэффициенту сохранения (пополнения запасов) тепла (см. 5.7). Оц_т для низких условий напряжения подсчитан и соответствует времени, необходимого для потери телом 144 кДж/м² тепла.

Для высоких условий напряжения D_Nm подсчитан на основе разницы между /_{d г} и IREQ_min. Начальные условия предполагают, что тело уже немного охлаждено, и средняя температура кожи понижена (см. таблицу В.1, столбец 2). Дополнительное снижение содержания тепла в теле (144 кДж/м²) происходит из таких условий.

Таблица В.1 — Предложенные физиологические критерии для определения IREQ и D_Nm и локального охлаждения

Общее охлаждение	«Высокое напряжение»	«Низкое напряжение»
IREQ	Минимальный	Нейтральный
fsk- °С	fsk= 33,34 -0,0354-М	fsk = 35,7-0,0285-М
«/(безразмерная величина)	0,06	w= 0,001-М
Dlim	Долгий	Короткий
QNm, кДж/м2	144	144
Локальное охлаждение	«Высокое напряжение»	«Низкое напряжение»
Температура охлаждения ветром, fwc	-30	-15
Температура пальца, °С	15	24

Окончание таблицы В. 1

Общее охлаждение «Высокое напряжение» «Низкое напряжение» Дыхательные пути: Низкая активность (М< 115 Вт/м2) О ^г 1 II -+_го О см 1 II Высокая активность (М> 115 Вт/м2) fa =-30 fa = “15

В.З Локальное охлаждение

Значения для предложенных критериев приведены в таблице В.1 для двух уровней напряжения.

Для охлаждения за счет конвекции приведены два значения для эффективной температуры охлаждения (f_wc), определенные согласно приложению D.

Показатели охлаждения за счет теплопроводности оценивают в соответствии с ИСО 13732-3.

Охлаждение конечностей оценивают по температуре кожи пальца.

Охлаждение дыхательных путей оценивают по самой низкой температуре воздуха, рекомендуемого для вдыхания. При температурах ниже минус 15 °С для высоких уровней активности (с увеличенным объемом вентиляции легких) рекомендуют использовать защиту органов дыхания. При температурах ниже минус 30 °С настоятельно рекомендуют использовать защиту органов дыхания.

16

ГОСТ Р ИСО 11079-2015

Содержание

1    Область применения………………………………………………………..1

2    Нормативные ссылки………………………………………………………..1

3    Термины, определения и обозначения …………………………………………..2

4    Принципы методов оценки ……………………………………………………4

5    Общее охлаждение…………………………………………………………4

6    Локальное охлаждение………………………………………………………9

7    Практическая оценка холодной среды и ее интерпретация …………………………..10

Приложение А (обязательное) Вычисление показателей температурного баланса……………12

Приложение В (справочное) Физиологические критерии пребывания в холодной среде ……….15

Приложение С (справочное) Скорость метаболизма и тепловые свойства одежды …………..17

Приложение D (справочное) Охлаждающее воздействие ветра …………………………20

Приложение Е (справочное) Примеры оценки IREQ………………………………….22

Приложение F (справочное) Компьютерная программа для вычисления IREQ………………31

Приложение ДА (справочное) Сведения о соответствии ссылочных международных стандартов

национальным стандартам Российской Федерации и действующим в этом

качестве межгосударственным стандартам……………………………32

Библиография……………………………………………………………..33

ГОСТР ИСО 11079-2015

Приложение С (справочное)

Скорость метаболизма и тепловые свойства одежды

С.1 Генерация тепла за счет метаболизма

Методы определения генерации тепла за счет метаболизма¹) установлены в ИСО 8996. В таблице С.1 приведены примеры действий и связанных с ними значений генерации тепла за счет метаболизма. ³

Таблица С.1 — Классификация скорости метаболизма по видам активности (изменено в соответствии с ИСО 8996)

Класс3 /77, Вт/м2 Примеры Отдых 65 Отдых, заседание (поза сидя) Очень низкая скорость метаболизма 80 Легкая ручная работа (письмо, печатание, таща); осмотр, собрание или сортировка очень легких материалов Низкая скорость метаболизма 100 Ручная работа (небольшие слесарные инструменты); работа руками (управление транспортным средством в нормальных условиях, управление ножными переключателями или педалями); механическая обработка с электроприборами низкой мощности; легкая прогулка Скорость метаболизма ниже среднего 140 Работа руками в умеренном темпе; монтаж и сборка легких частей материала Умеренная (средняя) скорость метаболизма 165 Продолжительная работа руками (забивание гвоздей, сортировка документов); работа с легким оборудованием и инструментами; работа руками и ногами (внедорожная эксплуатация грузовиков, тракторов или строительного оборудования) Скорость метаболизма выше среднего 175 Работа руками и торсом; работа с отбойным молотком; перемежающаяся обработка относительно тяжелых материалов; толкание или буксирование легких тележек или тачек; ходьба со скоростью от 4 до 5 км/ч; управление снегоходом Высокая скорость метаболизма 230 Интенсивная работа руками и торсом; перенос тяжелых материалов; работа лопатой; работа кувалдой (кузнечным молотом); заготовка древесины с помощью цепной пилы; скашивание травы вручную; ручные земляные работы; ходьба со скоростью от 5 до 6 км/ч; толкание или буксирование сильно груженных ручных тележек или тачек; обрубка отливок; установка бетонных блоков; управление снегоходом в условиях пересеченной местности Очень высокая скорость метаболизма 290 Очень интенсивная работа в быстром, почти максимальном темпе; работа с топором; интенсивные ручные земляные работы; подъем по ступеням, трапу или приставной лестнице; быстрая ходьба маленькими шагами; бег; ходьба со скоростью более 6 км/ч; передвижение пешком в глубоком рыхлом снегу Наивысшая скорость метаболизма (до 1—2 ч) 400 Очень интенсивная деятельность (активность) без остановок; аварийно-спасательные работы высокой интенсивности а Указанная скорость метаболизма подразумевает среднее значение за 60 мин непрерывной работы в смену.

Введение

С охлаждением ветром обычно сталкиваются в местностях с холодным климатом, а также при работе в помещении с низкой температурой. Низкие температуры создают опасность нарушения теплового баланса тела. С помощью правильного подбора одежды люди могут управлять теплопотерями тела для того, чтобы уравновесить обмен теплом с окружающей средой. Методика, представленная в настоящем стандарте, основана на оценке термоизоляции одежды, требуемой для поддержания теплового баланса тела. В используемом уравнении теплового баланса учтены результаты последних научных исследований теплообмена на поверхности кожи человека, а также на поверхности одежды. ⁴

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Эргономика термальной среды

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХОЛОДОВОГО СТРЕССА И ЕГО ИНТЕРПРЕТАЦИЯ НА ОСНОВЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТРЕБУЕМОЙ ТЕРМОИЗОЛЯЦИИ ОДЕЖДЫ И ЛОКАЛЬНОГО ОХЛАЖДАЮЩЕГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

Ergonomics of the thermal environment. Determination and interpretation of cold stress when using required

clothing insulation and local cooling effects

Дата введения — 2016—12—01

1    Область применения

В настоящем стандарте установлены методы оценки температурного стресса, связанного с пребыванием в холодной среде. Эти методы относятся к непрерывному, временному и случайному пребыванию на холоде, а также к работам в закрытых помещениях или на открытом воздухе. Стандарт неприменим к конкретным воздействиям, связанным с метеорологическими явлениями (например, с атмосферными осадками), которые исследуют другими методами.

2    Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ИСО 7726 Эргономика термальной среды. Инструменты для измерения физических величин (ISO 7726, Ergonomics of the thermal environment — Instruments for measuring physical quantities)

ИСО 8996 Эргономика термальной среды. Определение скорости обмена веществ (ISO 8996, Ergonomics of the thermal environment — Determination of metabolic rate)

ИСО 9237 Материалы текстильные. Определение воздухопроницаемости тканей (ISO 9237, Textiles — Determination of the permeability of fabrics to air)

ИСО 9920 Эргономика термальной среды. Оценка термоизоляционных и пароизоляционных свойств комплектов одежды (ISO 9920, Ergonomics of the thermal environment — Estimation of thermal insulation and water vapour resistance of a clothing ensemble)

ИСО 13731 Эргономика термальной среды. Термины и обозначения (ISO 13731, Ergonomics of the thermal environment — Vocabulary and symbols)

ИСО 13732-3 Эргономика термальной среды. Методы оценки реакции человека при контакте с поверхностями. Часть 3: Контакт с холодными поверхностями (ISO 13732-3, Ergonomics of the thermal environment — Methods for the assessment of human responses to contact with surfaces — Part 3: Cold surfaces)

ИСО 15831 Одежда. Физиологические эффекты. Измерение теплоизоляции с помощью термоманекена (ISO 15831, Clothing — Physiological effects — Measurement of thermal insulation by means of a thermal manikin)

EH 511 Защитные перчатки от холода (EN 511, Protective gloves against cold)

3 Термины, определения и обозначения

3.1    Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ИСО 13731, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1.1    холодовой стресс (cold stress): Состояние организма в климатических¹) условиях, при котором теплопотери тела незначительно или существенно выше теплопотерь, необходимых для под-держания/сохранения теплового баланса, в результате чего возникает физиологическое напряжение, приводящее к значительным, а иногда непоправимым последствиям (недостаток тепла).

3.1.2    тепловой стресс (heat stress): Состояние организма в климатических условиях, при котором теплопотери тела незначительно или существенно ниже теплопотерь, необходимых для поддержания/ сохранения теплового баланса, в результате чего возникает физиологическое напряжение, приводящее к значительным, а иногда непоправимым последствиям (избыток тепла).

3.1.3    IREQ (IREQ): Термоизоляция одежды, требуемая для сохранения теплового баланса тела на заданном уровне физиологического напряжения.

3.1.4    термонейтральная зона (thermoneutral zone): Температурный интервал, в пределах которого, тело поддерживает тепловой баланс исключительно за счет вазомоторных реакций.

3.1.5    температура охлаждения ветром (wind chill temperature): Эквивалентная температура, характеризующая охлаждающее воздействие ветра на локальный сегмент кожи.

3.2 Обозначения

/4_0и — площадь поверхности тела по методу Дюбуа, м^{5 6}; ар — воздухопроницаемость, л/(м⁶ с);

С — тепловой поток⁶) (при теплообмене) за счет конвекции, Вт/м⁶; с_е — удельная теплота парообразования, Дж/кг;

с_р — удельная теплота сухого воздуха при постоянном давлении, Дж/(кг К);

C_res — тепловой поток (при теплообмене) за счет конвекции при дыхании (теплопотеря/теплообмен), Вт/м⁶;

D_Nm — продолжительность безопасного пребывания в холодной/горячей среде, ч;

D_rec — время восстановления, ч;

Е — тепловой поток (при теплообмене) на поверхности кожи, Вт/м⁶;

E_res — тепловой поток (при теплообмене) за счет испарения при дыхании (теплопотеря), Вт/м⁶;

f_c| — коэффициент термозащиты тела для заданного комплекта одежды, безразмерная величина;

h_c — коэффициент теплопередачи за счет конвекции, Вт/(м⁶ К);

/?_г — коэффициент теплопередачи за счет излучения, Вт/(м⁶ К);

/_а — пограничный слой термоизоляции, м⁶ К/Вт;

/_{а г} — результирующий пограничный слой термоизоляции, м⁶ К/Вт;

/_с| — базовый коэффициент термоизоляции одежды, м⁶ К/Вт;

/_С1 _г — результирующий коэффициент термоизоляции одежды, м⁶ К/Вт;

/_т — базовый коэффициент полной термоизоляции, м⁶ К/Вт ;

ГОСТ Р ИСО 11079-2015

результирующий коэффициент полной термоизоляции, м² К/Вт; индекс влагопроницаемости, безразмерная величина; требуемая термоизоляция одежды (коэффициент), м² К/Вт; минимальная требуемая термоизоляция одежды (коэффициент), м² К/Вт; нейтральная требуемая термоизоляция одежды (коэффициент), м² К/Вт; тепловой поток (при теплообмене) за счет теплопроводности, Вт м^-2; скорость метаболизма, Вт/м; парциальное давление водяного пара, кПа;

давление насыщенного водяного пара при температуре выдыхаемого воздуха, кПа;

давление водяного пара при температуре кожи, кПа;

давление насыщенного водяного пара на поверхности кожи, кПа;

удельная теплота, полученная или потерянная телом, кДж/м²;

предельное значение для Q, кДж/м²;

тепловой поток (при теплообмене) за счет излучения, Вт/м²;

полное значение пароизоляции одежды и пограничного воздушного слоя, м² кПа/Вт;

скорость накопления тепла телом человека, Вт/м²;

температура воздуха, °С;

температура поверхности одежды, °С;

температура выдыхаемого воздуха, °С;

рабочая температура, °С;

радиационная температура¹), °С;

локальная температура кожи, °С;

средняя температура кожи, °С;

температура охлаждения ветром, °С; интенсивность вентиляции легких, кг/с;

скорость ветра, измеренная на уровне 10 м над поверхностью земли, м/с; скорость воздуха, м/с; скорость ходьбы, м/с;

эффективная механическая мощность, Вт/м²; увлажненность кожи, безразмерная величина;

коэффициент влажности вдыхаемого воздуха²), безразмерная величина; коэффициент влажности выдыхаемого воздуха²), безразмерная величина; постоянная Стефана-Больцмана;

коэффициент, характеризующий излучательную способность поверхности одежды, безразмерная величина. ^{7 8 9}

4    Принципы методов оценки

Холодовой стресс оценивают по общему охлаждению тела и локальному охлаждению конкретных частей тела (например, конечностей и лица). Определяют следующие типы холодового стресса.

a)    Общее охлаждение

В разделе 5 представлен аналитический метод анализа общего охлаждения для оценки и интерпретации температурного стресса. Он основан на расчете теплообмена тела и требуемой термоизоляции одежды (IREQ) для поддержания теплового баланса, и термоизоляции, обеспечиваемой комплектом одежды, используемым или предполагаемым к использованию.

b)    Локальное охлаждение

1)    охлаждение за счет конвекции (охлаждение ветром),

2)    охлаждение за счет теплопроводности (при контакте),

3)    охлаждение конечностей,

4)    воздушное охлаждение.

Методы оценки локального охлаждения приведены в разделе 6. Критерии и предельные значения также приведены в разделе 6 и приложении В.

В следующих разделах приведены основные этапы оценки охлаждения.

5    Общее охлаждение

5.1    Краткий обзор

В данном разделе приведено общее уравнение теплового баланса тела. Определяющие факторы в этом уравнении — тепловые свойства одежды, генерация тепла телом человека и физические характеристики окружающей среды. Приведено уравнение для определения требуемой термоизоляции одежды (IREQ), обеспечивающей поддержание теплового баланса на основе конкретных критериев физиологического напряжения. Далее IREQ сопоставляют с защитой (термоизоляцией), обеспечиваемой рабочей одеждой. Если термоизоляция применяемого комплекта одежды меньше, чем требуется, вычисляют безопасную продолжительность пребывания в холодной среде (D_Mm) на основе допустимых уровней охлаждения тела. Формулы, коэффициенты и критерии приведены в приложениях А и В.

Метод состоит из следующих этапов, схематично представленных на рисунке 1:

–    измерение тепловых параметров окружающей среды;

–    определение уровня активности (скорость метаболизма) человека;

–    вычисление значения IREQ;

–    сравнение значения IREQ с текущей термоизоляцией, обеспечиваемой используемой одеждой;

–    анализ условий для обеспечения теплового баланса и вычисление рекомендуемой максимальной продолжительности пребывания в холодной среде (D_Nm).

5.2    Определение требуемой термоизоляции одежды IREQ

Коэффициент требуемой термоизоляции одежды IREQ — результирующий коэффициент термоизоляции одежды, требуемой в фактических условиях окружающей среды для поддержания теплового равновесия тела с приемлемым уровнем температуры тела и кожи.

IREQ является:

a)    мерой холодового стресса, вызванного воздействием температуры воздуха, средней радиационной температуры, относительной влажности и скорости воздуха для определенных уровней скорости обмена веществ (метаболизма);

b)    методом анализа воздействия тепловой среды и скорости обмена веществ человеческого тела;

c)    методом определения требований к термоизоляции одежды и последующего выбора одежды для использования в реальных условиях;

d)    методом анализа изменений параметров теплового баланса для улучшения планирования рабочего времени и режимов работы в холодных условиях.

5.3    Обоснование формулы для IREQ

5.3.1 Общее уравнение теплового баланса

Вычисление IREQ основано на рациональном анализе теплообмена человека с окружающей средой. Следующие пункты охватывают общие принципы вычисления различных показателей, влияющих на IREQ.

ГОСТ Р ИСО 11079-2015

Общее уравнение теплового баланса [уравнение (1)] имеет вид:

М W= E_res + C_res + E + K + R + C + S,    (1)

где левая сторона уравнения отражает генерацию внутреннего тепла, а правая сторона — сумму те-плопотерь от теплообмена через дыхательные пути, теплообмена на поверхности кожи и тепла, накапливающегося в теле человека. Переменные уравнения (1) определены ниже. Значения символов приведены в 3.2.

Холодная тепловая (термальная) среда

Рисунок 1 – Процедура для оценки холода окружающей среды 5.3.2 Скорость метаболизма М является скоростью метаболизма, которая может быть определена в соответствии со стандартом ИСО 8996.

5

1

кло = 0,155 м² К/Вт.

7

2

3

) При определении скорости метаболизма следует использовать Санитарные правила и нормы по гигиенической классификации категории работ (СанПиН 2.2.4.548—96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений». (Прим, пер.)

4

Издание официальное

5

)    В том числе условия окружающей среды внутри помещений.

6

)    Тепловой поток — скорость, с которой теплота проходит данную поверхность (ИСО 80000-5:2007).

7

)    /_г — средняя радиационная температура.

8

)    Определяемый формулой: кг воды/кг сухого воздуха.

9