ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

ГОСТР

57794_

2017

(ИСО

7933:2004)

ЭРГОНОМИКА ТЕРМАЛЬНОЙ СРЕДЫ

Аналитическое определение и интерпретация теплового стресса с использованием расчета прогнозируемой тепловой нагрузки

(ISO 7933:2004, MOD)

Издание официальное

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 18 октября 2017 г. № 1448-ст

4    Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту ИСО 7933:2004 «Эргономика термальной среды. Аналитическое определение и интерпретация теплового стресса с использованием расчета прогнозируемой тепловой нагрузки» (ISO 7933:2004 «Ergonomics of the thermal environment — Analytical determination and interpretation of heat stress using calculation of the predicted heat strain») путем внесения отклонений, объяснение которых приведено во введении к настоящему стандарту.

Международный стандарт разработан Техническим комитетом ISO/TC 159.

Сведения о соответствии ссылочных национальных стандартов международным стандартам, использованным в качестве ссылочных в примененном международном стандарте, приведены в дополнительном приложении ДА

5    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. № 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации». 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, 2017

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 P 57794—2017

5.1.7 Плотность теплового потока за счет конвекции применительно к поверхности кожи С

Для расчета плотности теплового потока за счет конвекции может быть использована следующая формула

^С “ ^cdyn ' ^fcl '(^fsk ^fa)’

где при расчете динамического коэффициента теплоотдачи за счет конвекции между одеждой и наружным воздухом /7_cdyn учитывают свойства одежды, движения человека и скорость движения воздуха.

В приложении D приведены некоторые показатели для оценки теплоизоляционных свойств одежды.

5.1.8 Плотность теплового потока за счет излучения применительно к поверхности кожи R

Для расчета плотности теплового потока за счет излучения может быть использована следующая формула

fi ⁼ V^fcr ^fsk-^fn

где при расчете коэффициента теплоотдачи за счет излучения между одеждой и наружным воздухом /?_г учитывают свойства одежды, движения человека и скорость движения воздуха.

5.1.9 Плотность теплового потока за счет испарения с поверхности кожи Е Максимальная плотность теплового потока за счет испарения с поверхности кожи Е_тах, это плотность, которая может быть достигнута в случае полного увлажнения кожи. В этих условиях

P_sk,s - Ра

^tdyn

где при расчете суммарного сопротивления испарению влаги одежды и ограничивающего слоя воздуха Rtdyn учитывают свойства одежды, движения человека и скорость движения воздуха.

В случае частичного увлажнения кожи для расчета плотности теплового потока за счет испарения Е (Вт/м²) используют следующую формулу

5.1.10    Накопление тепла в результате повышения внутренней температуры тела, связанного со скоростью обмена веществ dS_ari

Даже в нейтральной среде внутренняя температура тела повышается до значения в устойчивом состоянии f_creq как функция скорости обмена веществ, связанная с максимальными аэробными возможностями человека.

Внутренняя температура тела достигает значения в устойчивом состоянии как экспоненциальная функция времени. Накопление тепла, связанное с этим повышением dS_eq, не способствует появлению пота, и, следовательно, эту величину следует вычесть из обеих частей уравнения теплового баланса.

5.1.11    Накопление тепла S

Накопление тепла в организме вычисляют как алгебраическую сумму плотностей тепловых потоков, определенных ранее.

5.2 Вычисление требуемой плотности теплового потока за счет испарения, требуемой увлажненности кожи и требуемой интенсивности потоотделения

С учетом гипотезы, выдвинутой относительно теплового потока за счет теплопроводности, общее уравнение теплового баланса (1) может быть представлено следующим образом:

E + S = М-W-C_res -E_res - C-R.    (8)

Требуемая плотность теплового потока за счет испарения E_res является уровнем плотности теплового потока за счет испарения, требуемым для сохранения теплового равновесия организма, при котором показатель накопления тепла равен нулю. Требуемую плотность теплового потока за счет испарения вычисляют по формуле

E_req=M-W-C_res-E_res-C-R-dS_eq.

7

Требуемую увлажненность кожи w_req определяют отношением требуемой плотности теплового потока за счет испарения к максимальной плотности теплового потока за счет испарения применительно к поверхности кожи:

Вычисление требуемой интенсивности потоотделения выполняют на основе требуемой плотности теплового потока за счет испарения, но с учетом доли потоотделения, которое происходит в результате сильных колебаний уровня увлажнения кожи в зависимости от окружающей среды. Требуемую интенсивность потоотделения вычисляют по формуле

sw_req = —-    01)

'req

Примечание — Интенсивность потоотделения (Вт/м²) представляет собой эквивалент уровня потоотделения в горячей среде, выраженный в граммах пота на квадратный метр поверхности кожи за час. 1 Вт/м² соответствует потоку 1,47 г/(м² ■ ч) или 2,67 г/ч для среднестатистического субъекта (1,8 м² поверхности тела).

6 Интерпретация требуемой интенсивности потоотделения

6.1    Основы метода интерпретации

Интерпретация значений, полученных рекомендуемым аналитическим методом, основана на двух критериях стресса:

-    максимальной увлажненности кожи w_max;

-    максимальной интенсивности потоотделения Sw_max;

и на двух критериях нагрузки:

-    максимальной ректальной температуре f_{re max};

-    максимальной потере воды D_max.

Требуемая интенсивность потоотделения Sw_req не может превышать максимальной интенсивности потоотделения Sw_max субъекта. Требуемая увлажненность кожи w_req не может превышать максимальной увлажненности кожи w_max субъекта. Эти два максимальных значения являются функцией акклиматизации субъекта.

В случае невозможности поддержания теплового баланса повышение ректальной температуры должно быть ограничено максимальным значением f_{re max} для того, чтобы вероятность какого-либо патологического влияния была крайне низкой.

Кроме того, независимо от теплового баланса потеря воды должна быть ограничена максимальным значением D_max соответствующим сохранению гидроминерального равновесия организма.

В приложении В приведены опорные значения для критериев стресса (w_max и Sw_max) и нагрузки (f_{re max} и D_max). Различные значения приведены для акклиматизированных и неакклиматизированных субъектов и в соответствии с желаемой степенью защиты (с 50 или 95 % субъектов, находящихся под воздействием термальной среды).

6.2    Анализ условий труда

Плотность тепловых потоков в момент времени вычисляют на основе состояния организма в предшествующий вычислению момент времени, как функцию климатических и метаболических условий, существовавших за это время.

-    Сначала вычисляют требуемую плотность теплового потока за счет испарения (E_res), требуемую увлажненность кожи (w_req) и требуемую интенсивность потоотделения (Sw_req).

-    Далее вычисляют прогнозируемую плотность теплового потока за счет испарения (Е_р), прогнозируемую увлажненность кожи (w_p) и прогнозируемую интенсивность потоотделения (Sw_p) с учетом максимальных значений (w_max и Sw_max), а также экспоненциальной зависимости скорости реакции от температуры тела.

-    Скорость накопления тепла в организме оценивают по разности между требуемой и прогнозируемой плотностью теплового потока за счет испарения. Это тепло способствует повышению или снижению температуры поверхности кожи и тела. Затем оценивают эти два параметра, а также ректальную температуру.

ГОСТ P 57794—2017

-    На основе полученных значений вычисляют плотности тепловых потоков в следующий момент времени.

В этом случае значения Sw_p и f_re вычисляют несколько раз.

Эта процедура позволяет рассматривать не только постоянные условия труда, но также любые условия с климатическими параметрами или характеристиками рабочей нагрузки, изменяющимися во времени.

6.3    Определение максимально допустимого времени пребывания в горячей среде (D_lim)

Максимально допустимое время пребывания в горячей среде (D_lim) может быть получено, когда или ректальная температура, или накопленная (суммарная) потеря воды достигают соответствующего максимального значения.

В условиях труда, для которых:

-    максимальная плотность теплового потока за счет испарения с поверхности кожи Е_тах является отрицательной, что приводит к конденсации водяных паров на коже;

-    вычисленное допустимое время пребывания в горячей среде составляет менее 30 мин, когда начало потоотделения является основным моментом при определении потери воды от испарения с поверхности кожи субъекта,

должны быть приняты специальные меры предосторожности, а также особенно необходимы постоянные и отдельные наблюдения за физиологическими показателями работников. Условия проведения таких наблюдений и методы измерений установлены в ГОСТР ИСО 9886.

6.4    Организация работы в горячей среде

Настоящий стандарт позволяет сравнить различные способы организации работ и планирования времени отдыха при необходимости.

Компьютерная программа на языке Quick-BASIC приведена в приложении Е. Данная программа позволяет выполнить расчет и интерпретацию любой комбинации последовательностей, когда известны скорость обмена веществ, параметры термоизоляции одежды и климатические условия.

В приложении F приведены некоторые данные (входные данные и результаты) для использования при валидации компьютерной программы, разработанной на основе модели, представленной в приложении А.

9

Приложение А (обязательное)

Данные, необходимые для вычисления теплового баланса

А.1 Диапазоны валидности (применимости) модели

Числовые значения и уравнения, приведенные в данном приложении, соответствуют результатам последних научных исследований. Некоторые из них могут быть откорректированы при появлении новых результатов исследований.

На базе данных восьми научно-исследовательских институтов была проведена валидация алгоритмов на основе данных 747 лабораторных экспериментов и 366 экспериментов в условиях эксплуатации. В таблице А.1 приведены диапазоны условий, в которых может быть проведена валидация модели прогнозирования тепловой нагрузки. Если один или несколько параметров находятся за пределами указанного диапазона, рекомендуется использовать данную модель с осторожностью и обратить особое внимание на людей, подвергаемых воздействию данной среды.

Таблица А.1 —Диапазоны валидности модели прогнозирования тепловой нагрузки

Параметры	Минимальное значение	Максимальное значение
О о	15	50
Ра, кПа	0	4,5
0 о 1	0	60
va, м/с	0	3
М, Вт	100	450
1сЬ кло	0,1	1,0

А.2 Определение плотности дыхательного теплового потока за счет конвекции

Оценка плотности дыхательного теплового потока за счет конвекции может быть вычислена с помощью следующего эмпирического выражения:

C_res = 0,00152M(28,56 + 0,885f_a+0,641p_a).    (А.1)

А.З Определение плотности дыхательного теплового потока за счет испарения

Оценка плотности дыхательного теплового потока за счет испарения может быть вычислена с помощью следующего эмпирического выражения:

E_res = 0,00127М (59,34 + 0,53f_a -11,63р_а).

(А.2)

А.4 Определение средней температуры кожи в устойчивом состоянии

В климатических условиях, для которых применим настоящий стандарт, оценка средней температуры кожи в устойчивом состоянии может быть рассчитана с помощью следующей эмпирической функции:

Для обнаженного субъекта (/_с1 < 0,2)    Для    одетого    субъекта    (/_с1    >    0,6)

sk,eq nu

= 7,19

+ 0,064 t_a + 0,061 t_r

fsk,eqcl = 12,17    +    0,020    f_a

+ 0,044 t_r

- 0,348 v_a

- 0,253 v_a

+ 0,198 p_a + 0,000 M + 0,616 f_re

+ 0,194 p_a + 0,005346 M + 0,51274 f_re

Для значений /_с1 от 0,2 до 0,6 проводят экстраполяцию среднего значения температуры кожи в устойчивом состоянии между этими двумя значениями:

(А.З)

ГОСТ P 57794—2017

А.5 Определение температуры кожи

Температура кожи t_skj на момент времени f₍-может быть определена:

-    по температуре кожи t_skj_₁ на момент времени с добавлением времени;

-    по средней температуре кожи в устойчивом состоянии f_skeq, прогнозируемой, исходя из сложившихся условий в течение последнего времени, с использованием уравнений, приведенных в (А. 4).

(А.4)

Временная константа реакции кожи на температуру, равная 3 мин, использована в следующем уравнении

^fsk,/=°’^7165fsk,/-1 ^{+ 0}’^2835fsk,eq-

А.6 Определение накопления тепла в организме в зависимости от скорости обмена веществ S_eq

В нейтральной среде внутренняя температура тела повышается со временем в процессе тренировки как функция скорости обмена веществ, связанная с максимальными аэробными возможностями человека.

Для среднестатистического субъекта можно предположить, что данная равновесная внутренняя температура тела повышается в зависимости от скорости обмена веществ в соответствии со следующим выражением:

f_creq = 0,0036(M-55) + 36,8.    (А.5)

Внутренняя температура тела достигает равновесной внутренней температуры тела в соответствии с системой первого порядка с временной константой, равной 10 мин:

fcr=36,8 ₊ (f_crieq-36,8)^1-exp^j.    (А.6)

Данное выражение может быть преобразовано следующим образом:

( . Л    ^fcr,eq/    ^{= f}cr,eq/-1'^/( + ^fcr,eq'(¹-^,f)’    (^Д.7)

,    [    -mcr    )

где к = exp - .

I 10 J

Накопление тепла в организме, связанное с повышением внутренней температуры тела, вычисляют следующим образом:

^dSeq = ^Csp (^fcr,eq/ “ ^fcr,eq/-1) О“'“) ■■    (^A-⁸)

A.7 Определение характеристик статической термоизоляции одежды

Для обнаженного субъекта в статических условиях без движений воздуха и тела теплообмен (С + R) может быть вычислен следующим образом:

C + R=^tsk~^ta,    (А.    9)

Aot st

где статическое тепловое сопротивление для обнаженного субъекта может быть равно 0,111 м² К/Вт.

a st

(A. 10)

⁷tot st ⁷cl st

Для одетого субъекта статическое тепловое сопротивление (/_{tot st}) может быть вычислено следующим образом:

где отношение площади поверхности тела, покрытого одеждой, к площади поверхности обнаженного тела вычисляют по формуле

'ct = ¹ + ¹’⁹⁷W    (А-¹)

А.8 Определение характеристик динамической термоизоляции одежды

(A. 12)

Физическая активность и вентиляция изменяют характеристики термоизоляции одежды и смежного слоя воздуха. Поскольку ветер и движения тела снижают термоизоляцию, она должна быть скорректирована. Поправочный коэффициент для статической термоизоляции одежды и наружного слоя воздуха может быть вычислен с использованием следующих выражений:

(A. 13)

Aot dyn ^orr.tot' Aot st

T = C ■ T a dyn orr.la a st

(A. 14)

_n __n _ (0,043-0,398v_ar +0,066v_ar² -0,378v_w +0,094v_w²) °orr,tot - °orr,cl - ^e

Для обнаженного человека или смежного слоя воздуха (/_с1 > 0,6 кло)

С __С _ (-0,472v_ar+0,047v_ar2-0,342v_w+0,117v_w2) ^uorr,tot - ^uorr,l_a - ^е

И ДЛЯ 0 </_с1 < 0,6 КЛО

orr.tot

= (0,6 — /_С[) С_оп-да + ^cl'

orr.cl'

(А. 15) (А. 16)

где v_ar ограничено 3 м/с, a v_w ограничено 1,5 м/с.

Если скорость перемещения человека не определена или он стоит, значение v_w вычисляют по формуле

v_w = 0,0052 (М- 58) для v_w < 0,7 м/с. В результате значение/_cld может быть получено по формуле

(A. 17)

^Ja dyn

cl dyn tot dyn _f

cl

(A. 18)

A.9 Определение теплообмена за счет конвекции и излучения

Оценка сухого теплообмена, не учитывающая испарения, может быть получена с использованием следующих уравнений

C + R = f_cl- [h_cdyn • (f_cl - О + h_r ■ (f_cl - f_r)].    (A.    19)

Это уравнение определяет теплообмен между поверхностью одежды и окружающей средой.

C + R =

^ft -t ^Л

^Lsk ^Lcl

У ^cl dyn J

(A.20)

Это уравнение определяет теплообмен между кожей и поверхностью одежды.

Оценка динамического теплообмена за счет конвекции /7_cdyn может быть вычислена как наибольшее значение:

2.38|f_sk-f_a

|0,25

3,5+ 5,2 v_ar;

8,7v_a0.e.

Оценка теплообмена за счет излучения h_r может быть вычислена с использованием уравнения

„ А (/, + 273)⁴ - (f + 273)⁴ /?_г = 5,67 10“⁸е—^г-^

^Г    А_п„

(А.21) (А.22) (А.23)

(А.24)

Доля поверхности кожи, учитываемая при теплообмене за счет излучения —ц равна 0,67 для субъекта

ТЭи

в согнутом положении, 0,70 для субъекта в положении сидя и 0,77 для субъекта в положении стоя.

При использовании светоотражающей одежды h_r должен быть скорректирован с учетом коэффициента Acl,R. полученного по формуле

(А.25)

^ci,R ⁼ I^{1 —} Ар j °> 97 + А_р • F_r.

Оба выражения для (С + R) используют интерактивным образом для получения f_cl.

А.10 Определение максимальной плотности теплового потока при испарении на поверхности кожи

Максимальную плотность теплового потока при испарении на поверхности кожи вычисляют по формуле

^ Psk,s-Pa

R,

(А.26)

tdyn

ГОСТ P 57794—2017

Сопротивление испарению R_tdyn вычисляют с использованием следующего уравнения

^£tdyn=~ ■    (А.27)

mdyn

16,7

где индекс динамической влагопроницаемости одежды /_md равен индексу статической влагопроницаемости одежды /_mst, скорректированному с учетом влияния движений воздуха и тела

'mdyn ⁼ 'mst' ^Corr,E’    (А.28)

^гД^{е C}orr,E = ²’^{6 C}orr,tot² - ⁶’^{5 C}orr,tot + ⁴’'⁹-    (^А-²⁹)

В данном случае /_md ограничен значением 0,9.

А.11 Определение прогнозируемой интенсивности потоотделения (Sw_p) и прогнозируемой плотности теплового потока при испарении (£_р)

На рисунке А.1 приведена схема определения прогнозируемой интенсивности потоотделения (Sw_p) и прогнозируемой плотности теплового потока при испарении (Е ).

Данная схема требует следующих пояснений:

R1: когда требуемая плотность теплового потока при испарении E_req больше максимальной скорости испарения, предполагают, что кожа становится полностью влажной: w_req больше 1. Далее под w_req подразумевают толщину слоя воды на коже, а не эквивалентную часть кожи, которая покрывается испариной. Когда теоретическая w_req больше 1, эффективность испарения становится меньше.    -\__w    2

Для w_req < 1 эффективность испарения определяют по формуле r_req = —j³³-.

2 - w ²

Для w_req > 1 эффективность испарения определяют по формуле r_req =-.

При этом эффективность испарения составляет минимум 5 %. Данное значение получают при теоретической увлажненности кожи, равной 1,684.

R2: реакция интенсивности потоотделения может быть представлена в виде системы первого порядка с временной константой, равной 10 мин. Поэтому прогнозируемая интенсивность потоотделения на момент времени tj (Sw_p j) равна доле k_Sw прогнозируемой интенсивности потоотделения на момент времени (Sw_{p м}) с добавлением времени плюс доля (1 - /<_Sw) требуемой интенсивности потоотделения при существующих условиях за прошедший период (Sw_req), где /<_Sw определяют по формуле

^sw = ехр(-/лсг/10).

R3: как указано выше, для вычисления прогнозируемой интенсивности потоотделения допускают, что требуемая увлажненность кожи теоретически больше 1. Поскольку потери тепла при испарении ограничены поверхностью слоя воды, то есть поверхностью тела, прогнозируемая увлажненность кожи не может быть больше 1. Это происходит, когда прогнозируемая интенсивность потоотделения превышает максимальную плотность теплового потока при испарении более чем в два раза.

А.12 Вычисление ректальной температуры

Накопление тепла в организме за прошедший период на момент времени f₍- вычисляют по формуле

^{S = £}req-^£p ^{+ S}eq-

(А. 30)

Накопление тепла в организме приводит к повышению внутренней температуры тела с учетом повышения температуры кожи. Долю массы тела при средней внутренней температуре тела вычисляют по формуле

(1 - а) = 0,7 + 0,09 (f_cr - 36,8).

(А. 31)

Доля массы тела ограничена 0,7 при t_cr< 36,8°С;

0,9 при t_cr> 39,0°С.

На рисунке А.2 приведено распределение температуры в теле на моменты времени и t_r Исходя из этого, температуру тела на момент времени f₍- можно вычислить следующим образом:

^fcr ./=-

dS,

c_n W. p ^b

- + t.

cr,/-1"

* “/ Vl-^fsk ,/y

(A. 32)

13

ГОСТ Р 57794-2017

Ректальную температуру вычисляют в соответствии со следующим выражением

(A.33)

t - f re./ re./'-l

Рисунок A. 1 — Схема определения прогнозируемой интенсивности потоотделения (Sw_p) и прогнозируемой плотности теплового потока при испарении (Е_р)

14

ГОСТ Р 57794-2017

Рисунок А.2 — Распределение температуры в теле на моменты времени f/_1 и f(

15

Приложение В (справочное)

Критерии оценки допустимого времени пребывания в горячей среде

В.1 Введение

К физиологическим критериям, используемым для определения максимально допустимого времени пребывания в горячей среде, относят:

-    аккпиматизированность или неаккпиматизированность субъекта;

-    максимальную увлажненность кожи w_max;

-    максимальную интенсивность потоотделения Sw_max;

-    рассмотрение процентилей трудоспособного населения уровней 50 % («среднестатистический» или «медианный» субъект) и 95 % (основная совокупность субъектов, подверженных воздействию термальной среды);

-    максимальную потерю воды D_max;

-    максимальную ректальную температуру.

В.2 Аккпиматизированность и неаккпиматизированность субъектов

Акклиматизированные субъекты могут потеть более обильно, более равномерно по поверхности тела и потеют раньше, чем неаккпиматизированные субъекты. При работе в горячей среде это приводит к снижению уровня запаса тепла в организме (внутренней температуры тела) и сердечно-сосудистой недостаточности (низкому пульсу). Кроме того, известно, что акклиматизированные субъекты теряют меньше соли через потоотделение и поэтому способны выдержать большую потерю воды.

Эти физиологические различия между акклиматизированными и неаккпиматизированными субъектами имеют важное значение при определении w_max, Sw_max.

В.З Максимальная увлажненность кожи w_max

Максимальная увлажненность кожи имеет значение 0,85 для неаккпиматизированных субъектов и 1,0 для акклиматизированных работников.

В.4 Максимальная интенсивность потоотделения Sw_max

Максимальная интенсивность потоотделения может быть вычислена с использованием следующих соотношений:

S_Wmax=2,6(M-32)^_u,

где Sw_max — максимальная интенсивность потоотделения, г/ч, из диапазона от 650 до 1000 г/ч. или

^Swmax ⁼ (М -32) Aqu,

где Sw_max — максимальная интенсивность потоотделения, Вт/м², из диапазона от 250 до 400 Вт/м².

Для акклиматизированных субъектов максимальная интенсивность потоотделения в среднем на 25 % больше, чем для субъектов без акклиматизации.

В.5 Максимальное значение обезвоживания и потери воды

Обезвоживание на 3 % вызывает увеличение частоты сердечных сокращений и снижение чувствительности потоотделения и поэтому принято в качестве максимального значения обезвоживания на производстве (не в армии или у спортсменов). При продолжительности пребывания в горячей среде от 4 до 8 ч коэффициент регидратации составляет 60 % у 50 % субъектов, независимо от общего количества выделенного пота, и более 40 % в 95 % случаев.

На основе этих значений установлена максимально допустимая потеря воды, равная:

-    7,5 % массы тела для 50 % субъектов (D_maX5o);

-    5 % массы тела для 95 % субъектов (D_maxg5).

Поэтому при регулярном потреблении воды (DRINK = 1) максимально допустимое время пребывания в горячей среде может быть вычислено на основе максимальной потери жидкости, равной 7,5 % массы тела для 50 % субъектов и 5 % массы тела для 95 % субъектов.

Если не предусмотрено обеспечение питьевой водой (DRINK = 0), общая потеря жидкости в организме должна быть не более 3 %.

16

ГОСТ P 57794—2017

Содержание

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

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

3    Обозначения ........................................................................ 2

4    Основные принципы модели прогнозирования тепловой нагрузки.............................5

5    Основные этапы вычислений...........................................................6

6    Интерпретация требуемой интенсивности потоотделения...................................8

Приложение А (обязательное) Данные, необходимые для вычисления теплового баланса.........10

Приложение В (справочное) Критерии оценки допустимого времени пребывания

в горячей среде..........................................................16

Приложение С (справочное) Скорость обмена веществ......................................18

Приложение D (справочное) Теплоизоляционные свойства одежды............................21

Приложение Е (справочное) Компьютерная программа для проведения расчетов

в соответствии с моделью прогнозирования тепловой нагрузки...................23

Приложение F (обязательное) Примеры расчетов в соответствии с моделью

прогнозирования тепловой нагрузки.........................................29

Приложение ДА (справочное) Сведения о соответствии ссылочных национальных стандартов международным стандартам, использованным в качестве ссылочных в примененном международном стандарте..................................30

ГОСТ P 57794—2017

В.6 Максимальное значение ректальной температуры

В соответствии с рекомендациями ВОЗ (технический доклад № 412, 1969)¹): «Обычно на основе ректальной температуры вычисляют время, свыше которого необходимо прервать кратковременное воздействие высокой температуры в лаборатории и не рекомендуется увеличение внутренней температуры тела свыше 38 °С при длительном ежедневном выполнении тяжелых работ».

Если средняя ректальная температура у группы работников в горячей среде равна 38 °С, можно полагать, что вероятность достижения более высокой ректальной температуры для конкретного субъекта ограничена следующими значениями:

-    42,0 °С менее чем 10~⁷ (не более чем один раз в 40 лет, среди 1000 работников) (250 дней в году);

-    39,2 °С менее чем 10~⁴(не более одного случая на 10 000 смен).

^ Факторы, влияющие на здоровье в условиях работы при высоких температурах. Доклад научной группы ВОЗ. Серия технических докладов ВОЗ, №412. Женева, Швейцария, 1969.

17

Введение

Одни стандарты из этой серии устанавливают методы оценки или измерения параметров, влияющих на терморегуляцию организма человека в конкретной термальной среде, другие стандарты определяют, как эти параметры должны быть интегрированы с целью прогнозирования степени дискомфорта и риска для здоровья в этих средах. Настоящий стандарт устанавливает метод, который должны применять специалисты по охране труда при рассмотрении данного вопроса и последующем сборе информации, необходимой для контроля или предотвращения данной проблемы.

Метод вычисления и интерпретации теплового баланса основан на последних научных данных. В своей существующей форме данный метод не применяют в случаях, когда предусматривается применение специальной защитной одежды (со светоотражающими элементами, воздухопроницаемой, водоотталкивающей, со средствами индивидуальной защиты).

Кроме того, специалисты по охране труда несут ответственность за оценку риска, которому подвергается человек, учитывая особенности, отличающие его от среднестатистического субъекта (человека). В ГОСТР ИСО 9886 приведены физиологические параметры, которые должны быть использованы при мониторинге показателей конкретного субъекта.

В отличие от ISO 7933:2004 в раздел 2 настоящего стандарта не включены стандарты¹), которые нецелесообразно применять в соответствии с требованиями национальной стандартизации.

¹¹ ISO 7726 Ergonomics of the thermal environment — Instruments for measuring physical quantities; ISO 9920 Ergonomics of the thermal environment — Estimation of thermal insulation and water vapour resistance of a clothing ensemble.

ГОСТ Р 57794-2017 (ИСО 7933:2004)

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ЭРГОНОМИКА ТЕРМАЛЬНОЙ СРЕДЫ

Аналитическое определение и интерпретация теплового стресса с использованием расчета прогнозируемой тепловой нагрузки

Ergonomics of the thermal environment. Analytical determination and interpretation of heat stress using calculation of the predicted heat strain

Дата введения — 2018—12—01

1    Область применения

В настоящем стандарте установлен метод аналитической оценки и интерпретации теплового стресса, который испытывает субъект в горячей среде. В стандарте описан метод прогнозирования интенсивности потоотделения и внутренней температуры тела человека в конкретных условиях труда.

Различные термины, использованные в данной модели прогнозирования, в частности для вычисления теплового баланса, показывают влияние различных физических параметров окружающей среды на тепловую нагрузку, которую испытывает субъект. Таким образом, настоящий стандарт позволяет определить, какой параметр или группа параметров должны быть изменены и до какой степени, чтобы уменьшить риск физиологического напряжения.

Главными целями настоящего стандарта являются:

a)    оценка теплового стресса в условиях, которые обычно вызывают чрезмерное повышение температуры тела или обезвоживание у среднестатистического субъекта;

b)    определение времени пребывания в горячей среде, при котором физиологическое напряжение не превышает приемлемого значения (без ущерба здоровью и жизни субъекта). В контексте данного метода прогнозирования время пребывания в горячей среде называют максимально допустимым временем пребывания в горячей среде.

Настоящий стандарт не позволяет прогнозировать физиологическую реакцию отдельных субъектов, в стандарте рассмотрена только реакция среднестатистических субъектов с хорошим здоровьем, годных для работы, которую они выполняют. Настоящий стандарт предназначен для использования специалистами по эргономике, промышленной гигиене и другими для оценки условий труда.

2    Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р ИСО 7243 Термальная среда. Расчет тепловой нагрузки на работающего человека, основанный на показателе WBGT (температура влажного шарика психрометра)

ГОСТ Р ИСО 8996 Эргономика термальной среды. Определение скорости обмена веществ

ГОСТ Р ИСО 9886 Эргономика термальной среды. Оценка температурной нагрузки на основе физиологических измерений

ГОСТ Р ИСО 13732-1 Эргономика термальной среды. Методы оценки реакции человека при контакте с поверхностями. Часть 1. Гзрячие поверхности

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю

Издание официальное

«Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Обозначения

В настоящем стандарте использованы обозначения, приведенные в таблице 1.

Таблица 1 — Обозначения и единицы измерения

Обозначение Термин Единица измерения — Код = 1, если введена скорость перемещения человека, в противном случае код = 0 — — Код = 1, если введено направление перемещения человека, в противном случае код = 0 — а Доля массы тела при определенной температуре поверхности кожи Без единицы измерения а,- Доля массы тела при определенной температуре поверхности кожи в момент времени t(- Без единицы измерения a/-i Доля массы тела при определенной температуре поверхности кожи в момент времени Без единицы измерения 8 Коэффициент излучения Без единицы измерения е Угол между направлением движения и направлением ветра градус ^Du Площадь поверхности тела по методу Дюбуа м2 Часть поверхности тела, покрытая светоотражающей одеждой Без единицы измерения Л Эффективная зона облучения тела Без единицы измерения с Тепловой поток за счет конвекции Вт/м2 се Удельная теплота парообразования воды Дж/кг Corr,cl Поправочный коэффициент для динамической полной термоизоляции сухого тепла, равной или выше 0,6 кпо Без единицы измерения ^orr.Ia Поправочный коэффициент для динамической полной термоизоляции сухого тепла, равной 0 кпо Без единицы измерения Corr,tot Поправочный коэффициент для динамической термоизоляции одежды как функция конкретной одежды Без единицы измерения Corr,E Поправочный коэффициент для динамического индекса водопроницаемости Без единицы измерения СР Удельная теплоемкость сухого воздуха при постоянном давлении Дж/(кг ■ К) Cres Тепловой поток за счет конвекции при дыхании Вт/м2 Csp Удельная теплоемкость тела Вт/(м2 ■ К)

Продолжение таблицы 1

Обозначение Термин Единица измерения Dlim Максимально допустимое время пребывания в термальной среде МИН Dlim tre Максимально допустимое время пребывания в термальной среде для сохранения тепла мин ^limloss50 Максимально допустимое время пребывания в термальной среде до потери воды у 50 % субъектов мин ^limloss95 Максимально допустимое время пребывания в термальной среде до потери воды у 95 % субъектов мин ^max Максимальная потеря воды г ^max50 Максимальная потеря воды у 50 % субъектов г ^max95 Максимальная потеря воды у 95 % субъектов г DRINK 1, если работники могут свободно потреблять воду, в противном случае — 0 Без единицы измерения dS(. Накопление тепла в организме за прошедший период Вт/м2 tfseq Коэффициент накопления тепла в организме в результате повышения температуры тела, связанного со скоростью обмена веществ Вт/м2 E Тепловой поток за счет испарения с кожи Вт/м2 Fmax Максимальный тепловой поток за счет испарения на коже Вт/м2 EP Прогнозируемый тепловой поток за счет испарения Вт/м2 ^req Требуемый тепловой поток за счет испарения Вт/м2 Fres Тепловой поток за счет испарения при дыхании Вт/м2 *cl Доля площади поверхности тела, покрытого одеждой Без единицы измерения Fcl ,R Коэффициент снижения теплообмена за счет излучения при наличии одежды Без единицы измерения Fr Коэффициент теплового излучения светоотражающей одежды Без единицы измерения % Рост человека м ^cdyn Динамический коэффициент теплопередачи за счет конвекции Вт/(м2 ■ К) hx Коэффициент теплопередачи за счет излучения Вт/(м2 ■ К) 1a st Коэффициент статической термоизоляции пограничного слоя м2 ■ К/Вт ^cl st Коэффициент статической термоизоляции одежды м2 ■ К/Вт 'cl Коэффициент термоизоляции одежды кло 'tot st Коэффициент полной статической термоизоляции одежды м2 ■ К/Вт 'a dyn Коэффициент динамической термоизоляции пограничного слоя м2 ■ К/Вт 'cl dyn Коэффициент динамической термоизоляции одежды м2 ■ К/Вт

Продолжение таблицы 1

Обозначение Термин Единица измерения Aot dyn Коэффициент полной динамической термоизоляции одежды м2 ■ К/Вт W Индекс статической влагопроницаемости Без единицы измерения ^mdyn Индекс динамической влагопроницаемости Без единицы измерения incr Период времени от f(-до f/_1 МИН Доля прогнозируемой интенсивности потоотделения Без единицы измерения К Тепловой поток за счет теплопроводности Вт/м2 M Скорость (интенсивность) обмена веществ Вт/м2 Pa Парциальное давление водяного пара кПа Psk,s Давление насыщенного водяного пара при фактической температуре кожи кПа R Тепловой поток за счет излучения Вт/м2 г req Требуемая испаряющая интенсивность потоотделения Без единицы измерения Rtdyn Динамическое суммарное сопротивление испарению влаги одежды и ограничивающего слоя воздуха м2 ■ кПа/Вт S Скорость накопления тепла в организме Вт/м2 Seq Накопление тепла в организме в результате повышения внутренней температуры тела, связанного со скоростью обмена веществ Вт/м2 Swmax Максимальная интенсивность потоотделения Вт/м2 Swp Прогнозируемая интенсивность потоотделения Вт/м2 SWP,/ Прогнозируемая интенсивность потоотделения в момент времени f(- Вт/м2 Swp,/-1 Прогнозируемая интенсивность потоотделения в момент времени Вт/м2 Swreq Требуемая интенсивность потоотделения Вт/м2 t Время МИН *a Температура воздуха °с fcl Температура поверхности одежды °с for Внутренняя температура тела °с ^cr.eqm Значение внутренней температуры тела в устойчивом состоянии как функция скорости обмена веществ °с ^cr,eq Внутренняя температура тела как функция скорости обмена веществ °с ^cr,eq /' Внутренняя температура тела как функция скорости обмена веществ, в момент времени f(- °с ^cr,eq /-1 Внутренняя температура тела как функция скорости обмена веществ, в момент времени f/_1 °с ^cr,/' Внутренняя температура тела в момент времени f(- °с

Окончание таблицы 1

Обозначение Термин Единица измерения ^сг,/-1 Внутренняя температура тела в момент времени °С fex Температура выдыхаемого воздуха °С К Средняя температура излучения °С Ректальная температура °С ^re.max Максимально допустимая ректальная температура °С Ke,i Ректальная температура в момент времени f(- °С ^re,/-1 Ректальная температура в момент времени °С ^sk,eq Средняя температура кожи в устойчивом состоянии °С ^sk,eq nu Средняя температура кожи обнаженного субъекта в устойчивом состоянии °С ^sk,eq cl Средняя температура кожи одетого субъекта в устойчивом состоянии °С fsk,/ Средняя температура кожи в момент времени f(- °С fsk,/-1 Средняя температура кожи в момент времени °С V Интенсивность вентиляции легких л/мин va Скорость движения воздуха м/с var Относительная скорость движения воздуха м/с vw Скорость перемещения человека м/с w Увлажненность кожи Без единицы измерения w Эффективная механическая мощность Вт/м2 Wa Коэффициент влажности кг воды/кг сухого воздуха wb Масса тела КГ Wex Коэффициент влажности выдыхаемого воздуха кг воды/кг сухого воздуха wmax Максимальная увлажненность кожи Без единицы измерения w p Прогнозируемая увлажненность кожи Без единицы измерения w req Требуемая увлажненность кожи Без единицы измерения

4 Основные принципы модели прогнозирования тепловой нагрузки

Модель прогнозирования тепловой нагрузки основана на принципах вычисления теплового баланса тела, исходя из:

a)    параметров термальной среды:

-    температуры воздуха t_a;

-    средней температуры излучения t_r;

-    парциального давления пара р_а;

-    скорости движения воздуха v_a;

b)    средних характеристик субъектов, находящихся под воздействием термальной среды:

-    скорости обмена веществ М, вычисленной на основе ГОСТ Р ИСО 8996;

-    теплоизоляционных свойств одежды.

5

В разделе 5 приведены принципы вычисления тепловых потоков, определяющих уравнение теплового баланса, а также интенсивности потоотделения, необходимой для поддержания теплового равновесия организма. Математические выражения для вычисления этих показателей приведены в приложении А.

В разделе 6 представлен метод интерпретации, который позволяет определить прогнозируемую интенсивность потоотделения, прогнозируемую ректальную температуру, а также максимально допустимое время пребывания в горячей среде и режим труда и отдыха для достижения прогнозируемой интенсивности потоотделения. Принцип определения базируется на двух критериях: максимальном повышении внутренней температуры тела и максимальном снижении количества жидкости в организме. Максимальные значения этих критериев приведены в приложении А.

Точность прогнозируемой оценки интенсивности потоотделения и оценки времени пребывания в горячей среде является функцией параметров модели (см. формулы, приведенные в приложении А) и принятых максимальных значений, а также функцией точности оценок и результатов измерений физических параметров, скорости обмена веществ и теплоизоляционных свойств одежды.

5 Основные этапы вычислений

5.1    Общее уравнение теплового баланса

5.1.1    Общие положения

(1)

Уравнение теплового баланса человека может быть представлено следующим образом:

M-W = C_res+E_res+K ₊ C ₊ R + E ₊ S.

Это уравнение показывает, что внутренняя выработка теплоты в организме, которая соответствует скорости обмена веществ (М) минус эффективная механическая энергия (И/), равна сумме плотностей дыхательных тепловых потоков за счет конвекции (C_res) и испарения (E_res), плотностей тепловых потоков за счет теплопроводности (К), конвекции (С), излучения (R), испарения (Е) применительно к поверхности кожи, и показателя накопления тепла в организме (S).

Переменные уравнения (1) последовательно рассмотрены сточки зрения принципов вычисления (формулы приведены в приложении А).

5.1.2    Скорость обмена веществ М

Методы определения скорости обмена веществ установлены в ГОСТ Р ИСО 8996.

Показатели для оценки скорости обмена веществ приведены в приложении С.

5.1.3    Эффективная механическая энергия W

В большинстве случаев в условиях производства эффективная механическая энергия мала и ею можно пренебречь.

5.1.4    Плотность дыхательного теплового потока за счет конвекции C_res

В большинстве случаев для расчета плотности дыхательного теплового потока за счет конвекции может быть использована следующая формула

(2)

5.1.5 Плотность дыхательного теплового потока за счет испарения E_res

В большинстве случаев для расчета плотности дыхательного теплового потока за счет испарения может быть использована следующая формула

(3)

5.1.6 Плотность теплового потока за счет теплопроводности К

Поскольку в настоящем стандарте рассмотрен риск обезвоживания и гипертермии всего организма, тепловой поток за счет теплопроводности при контакте кожи человека с твердой поверхностью может быть количественно приравнен к потерям тепла за счет конвекции и излучения, которые могли бы произойти, если бы человек не контактировал с твердой поверхностью. В этом случае плотность теплового потока за счет теплопроводности напрямую не учитывают.

В ГОСТР ИСО 13732-1 приведены методы оценки риска возникновения ожогов и болевых ощущений в случае контакта кожи тела с горячей поверхностью.

1