Tiêu chuẩn TCVN 7321:2009 Ecgônômi môi trường nhiệt-Xác định bằng phương pháp phân tích và giải thích stress nhiệt

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 7321:2009

ISO 7933:2004

ECGÔNÔMI MÔI TRƯỜNG NHIỆT - XÁC ĐỊNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VÀ GIẢI THÍCH STRESS NHIỆT THÔNG QUA TÍNH TOÁN CĂNG THẲNG NHIỆT DỰ ĐOÁN

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

Lời nói đầu

TCVN 7321:2009 thay thế TCVN 7321:2003

TCVN 7321:2009 hoàn toàn tương đương với ISO 7933:2004.

TCVN 7321:2009 do Ban Kỹ thuật Tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC 159 Ecgônômi biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

Lời giới thiệu

Những tiêu chuẩn khác trong loạt các tiêu chuẩn này mô tả cách thức tiến hành tính toán và định lượng ảnh hưởng của các thông số tới sự điều nhiệt của con người trong một môi trường nhất định. Một số tiêu chuẩn khác quy định cách thức kết hợp giữa các thông số để từ đó dự đoán được mức độ không thoải mái hoặc nguy cơ về sức khỏe trong những điều kiện môi trường khác nhau. Tiêu chuẩn này được biên soạn nhằm tiêu chuẩn hóa các phương thức mà những chuyên gia về sức khỏe nghề nghiệp nên sử dụng để tiếp cận một vấn đề và liên tục thu thập thông tin cần thiết phục vụ công tác kiểm soát và phòng ngừa những vấn đề phát sinh.

Phương pháp ước tính và giải thích cân bằng nhiệt được thực hiện dựa trên thông tin khoa học cập nhật nhất. Những cải thiện trong tương lai liên quan đến việc tính toán các thuật ngữ khác nhau của phương trình cân bằng nhiệt, hay cách giải thích phương trình đó, sẽ được tính đến khi chúng trở nên có giá trị. Thông qua tình hình hiện tại, phương pháp đánh giá này không được áp dụng cho các trường hợp có trang bị quần áo bảo vệ đặc biệt (quần áo phản xạ, thoáng mát, thông khí tốt, không thấm nước và có trang bị phương tiện bảo vệ cá nhân).

Ngoài ra, các chuyên gia về sức khỏe nghề nghiệp chịu trách nhiệm đánh giá rủi ro của một cá thể được chỉ định gặp phải, chú trọng tới các đặc điểm riêng có thể khác với những người được coi là đối tượng nghiên cứu chuẩn. TCVN 7439 (ISO 9886) mô tả cách thức các thông số sinh lý được sử dụng để giám sát biểu hiện sinh lý của một đối tượng riêng biệt, ISO 12894 mô tả cách thức tổ chức tiến hành giám sát y tế.

 

ECGÔNÔMI MÔI TRƯỜNG NHIỆT - XÁC ĐỊNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VÀ GIẢI THÍCH STRESS NHIỆT THÔNG QUA TÍNH TOÁN CĂNG THẲNG NHIỆT DỰ ĐOÁN

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

1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định phương pháp đánh giá phân tích và giải thích stress nhiệt thực nghiệm bởi đối tượng trong môi trường nóng. Nó mô tả phương pháp dự đoán lượng mồ hôi và nhiệt độ lõi bên trong mà cơ thể con người sẽ đạt tới khi phản ứng với môi trường lao động.

Các thuật ngữ khác nhau được sử dụng trong mô hình dự đoán này, và trong cân bằng nhiệt nói riêng, biểu thị ảnh hưởng của các thông số vật lý khác nhau của môi trường có stress nhiệt mà đối tượng đã trải nghiệm. Bằng cách đó, việc thực hiện tiêu chuẩn này có thể xác định được thông số hoặc nhóm thông số cần được thay đổi, và thay đổi tới mức nào, để giảm bớt các nguy cơ căng thẳng sinh lý.

Mục tiêu chính của tiêu chuẩn này là:

a) đánh giá stress nhiệt trong điều kiện có khả năng dẫn tới tăng nhiệt độ lõi quá mức hoặc mất nước ở đối tượng chuẩn;

b) xác định thời gian tiếp xúc mà căng thẳng sinh lý chấp nhận được (không có dự báo tổn hại về sức khỏe). Trong trường hợp của mô hình dự báo này, thời gian tiếp xúc được gọi là “thời gian tiếp xúc cho phép tối đa”.

Tiêu chuẩn này không dự đoán sự đáp ứng sinh lý của các cá thể riêng lẻ, mà chỉ xét các đối tượng chuẩn có sức khỏe tốt và phù hợp với công việc họ làm. Do vậy nó dự định cho các chuyên gia ecgônômi và vệ sinh công nghiệp v.v... sử dụng để đánh giá điều kiện làm việc.

2. Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có).

TCVN 7212 (ISO 8996), Ecgônômi môi trường nhiệt - Xác định mức chuyển hóa

TCVN 7439 (ISO 9886), Ecgônômi - Đánh giá căng thẳng nhiệt bằng các phép đo sinh lý

ISO 7726, Ergonomics of the thermal environment - Instruments for measuring physical quantities (Ecgônômi môi trường nhiệt - Dụng cụ đo các đại lượng vật lý)

ISO 9920, Ergonomics of the thermal environment - Estimation of the thermal insulation and evaporative resistance of a clothing ensemble (Ecgônômi môi trường nhiệt - Đánh giá về cách nhiệt và trở bay hơi của quần áo).

3. Các ký hiệu

Một số ký hiệu và thuật ngữ viết tắt được chỉ rõ ở các “Ký hiệu” cũng như đơn vị tính của chúng được sử dụng trong tiêu chuẩn này phù hợp với tiêu chuẩn ISO 7726. Tuy nhiên, tiêu chuẩn này cũng được bổ sung một số ký hiệu nhằm diễn giải căng thẳng nhiệt dự đoán.

Danh sách các ký hiệu được trình bày tại Bảng 1.

Bảng 1 - Các ký hiệu và đơn vị tính

Ký hiệu	Thuật ngữ	Đơn vị
-	Nếu vận tốc đi bộ nhập code = 1, trường hợp khác bằng 0	-
-	Nếu hướng đi bộ nhập code = 1, trường hợp khác bằng 0	-
a	Tỉ lệ của khối lượng cơ thể trên nhiệt độ da	không thứ nguyên
ai	Trọng số nhiệt độ lõi - da tại thời điểm ti	không thứ nguyên
ai-1	Trọng số nhiệt độ lõi - da tại thời điểm ti-1	không thứ nguyên
e	Độ bức xạ	không thứ nguyên
q	Góc giữa hướng đi và hướng gió	độ
ADu	Diện tích bề mặt cơ thể DuBois	mét vuông
Ap	Tỷ lệ bề mặt cơ thể được che phủ bởi quần áo phản xạ	không thứ nguyên
Ar	Vùng bức xạ có hiệu quả của cơ thể	không thứ nguyên
C	Dòng nhiệt đối lưu	oát trên mét vuông
ce	Sự bay hơi của nước ẩn nhiệt	jun trên kilogam
Corr,cl	Hệ số hiệu chỉnh tổng độ cách nhiệt khô động tại hoặc trên mức 0,6 clo	không thứ nguyên
Corr,la	Hệ số hiệu chỉnh tổng độ cách nhiệt khô động tại mức 0 clo	không thứ nguyên
Corr,tot	Hệ số hiệu chỉnh độ cách nhiệt động của quần áo như một hàm số của quần áo thật	không thứ nguyên
Corr,E	Hệ số hiệu chỉnh chỉ số thấm động	không thứ nguyên
Cp	Tỷ nhiệt của không khí khô tại áp suất không đổi	Jun trên kilogam khí khô Kelvin
Cres	Dòng nhiệt đối lưu qua đường hô hấp	oát trên mét vuông
csp	Tỷ nhiệt cơ thể	oát trên mét vuông trên Kelvin
Dlim	Thời gian tiếp xúc tối đa cho phép	phút
Dlim tre	Thời gian phơi nhiễm tối đa cho phép đối với sự tích nhiệt	phút
Dlimloss50	Thời gian tiếp xúc tối đa cho phép đối với sự mất nước, đối tượng trung bình	phút
Dlimloss95	Thời gian tiếp xúc tối đa cho phép đối với sự mất nước, 95 % lực lượng lao động	phút
Dmax	Lượng mất nước tối đa	gam
Dmax50	Lượng mất nước tối đa để bảo vệ một đối tượng trung bình	gam
Dmax95	Lượng mất nước tối đa để bảo vệ 95 % lực lượng lao động	gam
DRINK	Nếu người lao động có thể uống thoải mái thì nhập 1; trường hợp khác thì nhập 0	không thứ nguyên
dSi	Tích nhiệt cơ thể trong khoảng số gia thời gian cuối	oát trên mét vuông
dSeq	Mức tích nhiệt của cơ thể làm tăng nhiệt độ lõi tham gia vào mức chuyển hóa	oát trên mét vuông
E	Dòng nhiệt bay hơi trên da	oát trên mét vuông
Emax	Dòng nhiệt bay hơi tối đa trên bề mặt da	oát trên mét vuông
Ep	Dòng nhiệt bay hơi dự đoán	oát trên mét vuông
Ereq	Dòng nhiệt bay hơi đáp ứng	oát trên mét vuông
Eres	Dòng nhiệt bay hơi qua đường hô hấp	oát trên mét vuông
¦cl	Hệ số diện tích quần áo	Không thứ nguyên
Fcl,R	Hệ số giảm trao đổi nhiệt bức xạ do mặc quần áo	Không thứ nguyên
Fr	Độ bức xạ của quần áo phản xạ	Không thứ nguyên
Hb	Chiều cao cơ thể	mét
hcdyn	Hệ số chuyển đổi nhiệt đối lưu động	oát trên mét vuông trên Kelvin
hr	Hệ số chuyển đổi nhiệt bức xạ	oát trên mét vuông trên Kelvin
Ia st	Độ cách nhiệt của lớp bao tĩnh	mét vuông kelvin trên oát
Icl st	Độ cách nhiệt tĩnh của quần áo	mét vuông kelvin trên oát
Icl	Độ cách nhiệt của quần áo	clo
Itot st	Tổng độ cách nhiệt tĩnh của quần áo	mét vuông kelvin trên oát
Ia dyn	Độ cách nhiệt của lớp bao động	mét vuông kelvin trên oát
Icl dyn	Độ cách nhiệt động của quần áo	mét vuông kelvin trên oát
Itot dyn	Tổng độ cách nhiệt động toàn phần	mét vuông kelvin trên oát
Imst	Chỉ số thấm hơi ẩm tĩnh	không thứ nguyên
Imdyn	Chỉ số thấm hơi ẩm động	không thứ nguyên
incr	Khoảng số gia thời gian từ thời điểm ti-1 tới thời điểm ti	phút
kSw	Tỷ lệ k của mức mồ hôi dự đoán	không thứ nguyên
K	Dòng nhiệt dẫn truyền	oát trên mét vuông
M	Mức chuyển hóa	oát trên mét vuông
pa	áp suất hơi riêng phần	kilo pascal
psk,s	áp suất hơi nước bão hòa tại nhiệt độ da	kilo pascal
R	Dòng nhiệt bức xạ	oát trên mét vuông
rreq	Hiệu suất bay hơi đáp ứng khi ra mồ hôi	không thứ nguyên
Rtdyn	Tổng trở bay hơi động của quần áo và lớp không khí bao quanh	mét vuông kilo pascal trên oát
S	Mức tích nhiệt cơ thể	oát trên mét vuông
Seq	Sự tích nhiệt cơ thể để làm tăng nhiệt độ lõi tham gia vào mức chuyển hóa	oát trên mét vuông
Swmax	Mức mồ hôi tối đa	oát trên mét vuông
Swp	Mức mồ hôi dự đoán	oát trên mét vuông
Swp,i	Mức mồ hôi dự đoán tại thời điểm ti	oát trên mét vuông
Swp,i-1	Mức mồ hôi dự đoán tại thời điểm ti-1	oát trên mét vuông
Swreq	Mức mồ hôi đáp ứng	oát trên mét vuông
t	Thời gian	phút
ta	Nhiệt độ không khí	độ C
tcl	Nhiệt độ bề mặt quần áo	độ C
tcr	Nhiệt độ lõi	độ C
tcr,eqm	Giá trị ở trạng thái ổn định của nhiệt độ lõi là một hàm phụ thuộc mức chuyển hóa	độ C
tcr,eq	Nhiệt độ lõi là một hàm phụ thuộc mức chuyển hóa	độ C
tcr,eqi	Nhiệt độ lõi là một hàm phụ thuộc của mức chuyển hóa tại thời điểm ti	độ C
tcr,eqi-1	Nhiệt độ lõi là một hàm phụ thuộc mức chuyển hóa tại thời điểm ti-1	độ C
tcr,i	Nhiệt độ lõi tại thời điểm ti	độ C
tcr,i-1	Nhiệt độ lõi tại thời điểm ti-1	độ C
tex	Nhiệt độ khí thở ra	độ C
tr	Nhiệt độ bức xạ trung bình	độ C
tre	Nhiệt độ trực tràng	độ C
tre, max	Nhiệt độ trực tràng cho phép tối đa	độ C
tre,i	Nhiệt độ trực tràng tại thời điểm ti	độ C
tre,i-1	Nhiệt độ trực tràng tại thời điểm ti-1	độ C
tsk,eq	Nhiệt độ da trung bình ở trạng thái ổn định	độ C
tsk,eq nu	Nhiệt độ da trung bình ở trạng thái ổn định đối với đối tượng không mặc quần áo	độ C
tsk,eq cl	Nhiệt độ da trung bình ở trạng thái ổn định đối với đối tượng mặc quần áo	độ C
tsk,i	Nhiệt độ da trung bình tại thời điểm ti	độ C
tsk,i-1	Nhiệt độ da trung bình tại thời điểm ti-1	độ C
V	Lượng thông khí hô hấp	lít trên phút
va	Vận tốc không khí	mét trên giây
var	Vận tốc không khí tương đối	mét trên giây
vw	Vận tốc đi bộ	mét trên giây
w	Độ ướt của da	không thứ nguyên
W	Năng lượng sinh công	oát trên mét vuông
Wa	Tỷ suất ẩm độ	kilogam nước trên kilogam không khí khô
Wb	Khối lượng cơ thể	kg
Wex	Tỷ suất ẩm độ đối với khí thở ra	kilogam nước trên kilogam không khí khô
wmax	Độ ướt da tối đa	không thứ nguyên
wp	Độ ướt da dự đoán	không thứ nguyên
wreq	Độ ướt da đáp ứng	không thứ nguyên

4. Nguyên lý của phương pháp đánh giá

Phương pháp đánh giá và giải thích tính toán cân bằng nhiệt của cơ thể từ:

a) Các thông số của môi trường nhiệt:

- Nhiệt độ không khí, t_a;

- Nhiệt độ bức xạ trung bình, t_r;

- Áp suất hơi riêng phần, p_a;

- Vận tốc không khí, v_a;

(Các thông số này được tính hoặc đo theo ISO 7726)

b) Các đặc tính trung bình của các đối tượng tiếp xúc với tình huống lao động này:

- Mức chuyển hóa, M, được tính toán dựa trên TCVN 7212 (ISO 8996);

- Các đặc tính nhiệt của quần áo được tính toán dựa trên ISO 9920.

Điều 5 mô tả các nguyên lý tính toán sự trao đổi nhiệt khác nhau xuất hiện trong phương trình cân bằng nhiệt, cũng như lượng mồ hôi mất đi cần thiết để đạt được cân bằng nhiệt của cơ thể. Các biểu thức toán học của các tính toán này được trình bày trong Phụ lục A.

Điều 6 mô tả phương pháp giải thích để xác định lượng mồ hôi dự đoán, nhiệt độ trực tràng dự đoán, thời gian tiếp xúc tối đa cho phép và chế độ làm việc - nghỉ ngơi để đạt được lượng mồ hôi dự đoán. Sự xác định này dựa trên hai chuẩn cứ: sự tăng nhiệt độ lõi tối đa và mất nước tối đa của cơ thể. Các giá trị tối đa của tiêu chuẩn này được trình bày tại Phụ lục B.

Độ chính xác khi đánh giá lượng mồ hôi dự đoán và thời gian tiếp xúc là các đại lượng của mô hình tính toán (nghĩa là các biểu thức được đề xuất trong Phụ lục A) và các giá trị cực đại đã được chấp nhận. Nó cũng là một hàm số về độ chính xác của phép tính và phép đo các thông số vật lý đánh giá mức chuyển hóa và độ cách nhiệt của quần áo.

5. Các bước tính toán chính

5.1. Phương trình cân bằng nhiệt tổng quát

5.1.1. Tổng quát

Phương trình cân bằng nhiệt tổng quát của cơ thể có thể được viết dưới dạng:

M - W = C_res + E_res + K + C + R + E + S                                      (1)

Phương trình này chỉ ra rằng sự sinh nhiệt bên trong cơ thể tương ứng với mức chuyển hóa (M) trừ đi năng lượng sinh công (W), được cân bằng với sự trao đổi nhiệt do đối lưu (C_res) và bay hơi (E_res) qua đường hô hấp, cũng như trao đổi nhiệt trên da do dẫn truyền (K), do đối lưu (C), do bức xạ (R), và do bay hơi (E), và được cân bằng bởi thành phần cuối cùng, là sự tích nhiệt (S), tích lũy trong cơ thể.

Các số hạng khác nhau của phương trình này (1) sẽ lần được xem xét trong các phương pháp tính toán (các biểu thức chi tiết được trình bày trong Phụ lục A).

5.1.2. Mức chuyển hóa, M

Phép tính hoặc đo mức chuyển hóa được mô tả trong tiêu chuẩn TCVN 7212 (ISO 8996).

Các chỉ số để đánh giá mức chuyển hóa được trình bày tại Phụ lục C.

5.1.3. Năng lượng sinh công, W

Trong hầu hết các tình huống công nghiệp, năng lượng sinh công nhỏ và có thể bỏ qua.

5.1.4. Dòng nhiệt do đối lưu qua đường hô hấp, C_res

Dòng nhiệt đối lưu qua đường hô hấp có thể được xác định qua công thức sau:

C_res = 0,072 c_p x V x                                               (2)

5.1.5. Dòng nhiệt do bay hơi qua hô hấp, E_res

Dòng nhiệt do bay hơi qua đường hô hấp có thể được xác định qua công thức sau:

E_res = 0,072 c_e x V x                                         (3)

5.1.6. Dòng nhiệt do dẫn truyền: K

Vì tiêu chuẩn này đề cập tới nguy cơ khử nước toàn bộ cơ thể và tăng thân nhiệt cao, dòng nhiệt do dẫn truyền qua bề mặt cơ thể khi tiếp xúc với các vật thể rắn có thể so sánh với nhiệt mất do dẫn truyền và bức xạ, xảy ra nếu các bề mặt này không tiếp xúc với bất kỳ vật thể rắn nào. Do vậy, dòng nhiệt do dẫn truyền không được xem xét trực tiếp.

ISO 13732-1 đặc biệt đề cập tới các nguy cơ gây đau và bỏng cho phần cơ thể tiếp xúc với các bề mặt nóng.

5.1.7. Dòng nhiệt do đối lưu ở bề mặt da, C

Dòng nhiệt do đối lưu ở bề mặt da có thể được biểu thị qua công thức

C = h_cdyn x f_cl x (t_sk - t_a)                                        (4)

Trong đó hệ số truyền nhiệt đối lưu động giữa quần áo và không khí bên ngoài, h_cdyn, có tính đến đặc tính quần áo, chuyển động của đối tượng và không khí.

Phụ lục D cung cấp một vài chỉ số phục vụ việc đánh giá các đặc tính nhiệt của quần áo.

5.1.8. Dòng nhiệt do bức xạ ở bề mặt da, R

Dòng nhiệt do bức xạ ở bề mặt da có thể được biểu thị qua công thức

R = h_r x f_cl x (t_sk - t_r)                                            (5)

Trong đó hệ số truyền nhiệt do bức xạ giữa quần áo và không khí bên ngoài, h_r, có tính đến đặc tính của quần áo, chuyển động của đối tượng và không khí.

5.1.9. Dòng nhiệt do bay hơi trên bề mặt da, E

Dòng nhiệt tối đa do bay hơi trên bề mặt da, E_max, có thể đạt được theo giả thuyết trong trường hợp da hoàn toàn ướt. Trong những điều kiện này:

                                                        (6)

Trong đó tổng trở bay hơi của lớp không khí giới hạn và quần áo, R_tdyn, có tính đến đặc tính quần áo, chuyển động của đối tượng và không khí.

Trong trường hợp da ướt từng phần, dòng nhiệt bay hơi, E, tính bằng W/m², được biểu thị bằng công thức

E = w x E_max                                                      (7)

5.1.10. Sự tích nhiệt để làm tăng nhiệt độ lõi tham gia vào mức chuyển hóa, dS_eq

Ngay cả trong môi trường trung tính, nhiệt độ lõi tăng đến một giá trị trạng thái ổn định t_cr,eq là một hàm số phụ thuộc mức chuyển hóa liên quan tới khả năng hiếu khí tối đa của mỗi cá thể.

Nhiệt độ lõi đạt tới nhiệt độ trạng thái ổn định này theo hàm số mũ với thời gian. Sự tích nhiệt tham gia vào sự tăng nhiệt này, dS_eq, không góp phần vào giai đoạn bắt đầu ra mồ hôi và vì vậy phải được trừ đi trong phương trình cân bằng nhiệt.

5.1.11. Sự tích nhiệt, S

Sự tích nhiệt của cơ thể là tổng đại số của các dòng nhiệt đã chỉ ra ở các phần trên.

5.2. Tính toán dòng nhiệt bay hơi đáp ứng, độ ướt da đáp ứng và mức mồ hôi đáp ứng

Xem xét giả thiết liên quan đến dòng nhiệt do dẫn truyền, phương trình cân bằng nhiệt tổng quát (1) có thể được viết như sau:

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

Dòng nhiệt bay hơi đáp ứng, E_req, là dòng nhiệt bay hơi yêu cầu để duy trì cân bằng nhiệt của cơ thể và vì vậy khi sự tích nhiệt bằng không (zero) thì:

E_req = M - W - C_res - E_res - C - R - dS_eq                               (9)

Độ ướt da đáp ứng, W_req, là tỉ lệ giữa dòng nhiệt bay hơi đáp ứng và dòng nhiệt bay hơi tối đa tại bề mặt da:

                                                                 (10)

Tính toán mức mồ hôi yêu cầu được tiến hành trên cơ sở dòng nhiệt bay hơi đáp ứng, nhưng cũng nên xem xét đến tỉ lệ mồ hôi nhỏ giọt bởi vì độ ẩm da ở các khu vực khác nhau rất lớn. Mức mồ hôi đáp ứng được tính bằng công thức:

                                                                (11)

CHÚ THÍCH: Mức mồ hôi tính bằng W/m² biểu thị sự tương đương về nhiệt của lượng mồ hôi biểu thị bằng gam mồ hôi/m² bề mặt da và trên giờ. 1 W/m² tương ứng với dòng nhiệt 1,47 g/(m².h) hoặc 2,67 g/h đối với đối tượng chuẩn (có diện tích bề mặt cơ thể là 1,8 m²).

6. Giải thích mức mồ hôi đáp ứng

6.1. Cơ sở của phương pháp giải thích

Giải thích các giá trị được tính bởi phương pháp giải tích đã khuyến nghị dựa trên hai tiêu chí stress:

- độ ướt da tối đa, w_max

- mức mồ hôi tối đa, Sw_max

Và hai tiêu chí căng thẳng

- nhiệt độ trực tràng tối đa, t_re,max

- lượng mất nước tối đa, D_max

Mức mồ hôi đáp ứng, S_req, không thể vượt quá mức mồ hôi tối đa, Sw_max, có thể đạt được bởi đối tượng. Độ ướt da đáp ứng, w_req, không thể vượt quá độ ướt da tối đa, w_max, có thể đạt được bởi đối tượng. Hai giá trị tối đa này là đại lượng phụ thuộc vào sự thích nghi của đối tượng.

Trong trường hợp không cân bằng nhiệt, nhiệt độ trực tràng tăng phải được giới hạn ở một giá trị tối đa, t_{re, max}, và như vậy khả năng ảnh hưởng do bất kỳ bệnh lý nào đều được hạn chế tuyệt đối.

Cuối cùng, bất kể cân bằng nhiệt thế nào, mất nước phải được hạn chế tới một giá trị D_max, có thể so sánh với sự duy trì cân bằng điện giải của cơ thể.

Phụ lục B bao gồm các giá trị tham khảo cho tiêu chí của stress (w_max và Sw_max) và tiêu chí của căng thẳng (t_{re, max} và D_max). Các giá trị khác nhau được đưa ra cho đối tượng thích nghi và không thích nghi, và theo mức độ bảo vệ mong muốn [mức trung bình hoặc mức (cảnh báo) 95 %].

6.2. Phân tích tình huống lao động

Các trao đổi nhiệt được tính ở thời điểm, t_i, từ các điều kiện cơ thể tại lần tính trước và là một hàm số của điều kiện chuyển hóa và khí hậu phổ biến trong suốt khoảng số gia thời gian.

- dòng nhiệt bay hơi đáp ứng (E_req), độ ướt da đáp ứng (w_req), và mức mồ hôi đáp ứng (Sw_req) được tính đầu tiên.

- sau đó dòng nhiệt bay hơi dự đoán (E_req), độ ướt da dự đoán (w_req) và mức mồ hôi dự đoán (Sw_p) được tính, có tính đến các giới hạn của cơ thể (w_max và Sw_max) cũng như đáp ứng của tuyến mồ hôi theo biểu thức hàm số mũ (tự nhiên).

- mức tích nhiệt tính toán được qua sự khác nhau giữa dòng nhiệt bay hơi đáp ứng và dòng nhiệt bay hơi dự đoán. Nhiệt này góp phần làm tăng hoặc giảm nhiệt độ da và nhiệt độ cơ thể. Và sau đó cả hai thông số này và nhiệt độ trực tràng đều được tính.

- từ các giá trị này, các trao đổi nhiệt trong khoảng thời gian tăng tiếp theo sẽ được tính.

Sự gia tăng của Sw_p và t_re được tính lặp đi lặp lại theo cách này.

Quy trình này tạo khả năng tính tới không chỉ các điều kiện lao động không đổi, mà còn tới bất kỳ điều kiện nào với các thông số môi trường hoặc các đặc tính gánh nặng công việc thay đổi theo thời gian.

6.3. Xác định thời gian tiếp xúc tối đa cho phép (D_lim)

Thời gian tiếp xúc tối đa cho phép D_lim đạt được khi nhiệt độ trực tràng hoặc mất nước tích lũy đạt tới các giá trị tối đa tương ứng.

Trong các tình huống lao động khi:

- hoặc dòng nhiệt bay hơi tối đa tại bề mặt da, E_max, là âm, dẫn đến ngưng tụ hơi nước trên da,

- hoặc thời gian tiếp xúc cho phép đã tính được ít hơn 30 min, do vậy hiện tượng bắt đầu đổ mồ hôi đóng vai trò chính trong việc tính toán mất nước do bay hơi của đối tượng.

Cần tiến hành các biện pháp phòng ngừa đặc biệt, và cần có biện pháp giám sát sinh lý trực tiếp đối với từng người lao động. Điều kiện để tiến hành việc khảo sát và các kỹ thuật đo cần áp dụng theo tiêu chuẩn TCVN 7439 (ISO 9886).

6.4. Tổ chức lao động trong môi trường nóng

Tiêu chuẩn này cho phép tiến hành so sánh những cách thức khác nhau trong việc tổ chức lao động và lập thời gian biểu nghỉ ngơi nếu cần.

Một chương trình máy tính viết bằng ngôn ngữ Quick Basic được trình bày tại Phụ lục E. Chương trình này cho phép tính toán và giải thích bất kỳ sự kết hợp các trình tự khi mức chuyển hóa, các đặc tính nhiệt quần áo và các thông số khí hậu đã biết.

Phụ lục F cung cấp một số dữ liệu (dữ liệu đầu vào và kết quả) sử dụng để đảm bảo tính đúng đắn của các chương trình máy tính khác được phát triển dựa trên mô hình tính toán trình bày tại Phụ lục A.

 

Phụ lục A

(quy định)

Dữ liệu cần thiết để tính cân bằng nhiệt

A.1 Phạm vi giá trị

Các giá trị và công thức đưa ra trong Phụ lục này phù hợp với kiến thức hiện tại. Một số cần được sửa đổi cho phù hợp với các kiến thức cập nhật hơn.

Các thuật toán được miêu tả trong Phụ lục này đã được xác nhận trên một cơ sở dữ liệu gồm 747 thí nghiệm tiến hành trong phòng thí nghiệm và 366 thí nghiệm tiến hành ngoài hiện trường, của 8 tổ chức nghiên cứu. Bảng 1 trình bày các phạm vi điều kiện mà mô hình Căng thẳng Nhiệt Dự đoán (PHS) có thể được công nhận. Khi một hoặc nhiều thông số vượt ra ngoài các phạm vi này, khuyến cáo nên sử dụng mô hình hiện thời với sự thận trọng và lưu tâm đặc biệt tới những người tiếp xúc.

Bảng A.1 - Phạm vi giá trị mô hình PHS

Thông số		Cực tiểu	Cực đại
ta	oC	15	50
pa	kPa	0	4,5
tr - ta	oC	0	60
va	ms-1	0	3
M	W	100	450
lcl	clo	0,1	1,0

A.2 Xác định dòng nhiệt do đối lưu qua đường hô hấp, C_res

Dòng nhiệt do đối lưu qua đường hô hấp có thể được tính qua phương trình thực nghiệm sau:

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

A.3 Xác định dòng nhiệt do bay hơi qua đường hô hấp, E_res

Dòng nhiệt do bay hơi qua đường hô hấp có thể được tính qua phương trình thực nghiệm sau:

E_res = 0,00127 M (59,34 + 0,53 t_a - 11,63 p_a)                     (A.2)

A.4 Xác định nhiệt độ da trung bình ở trạng thái ổn định

Trong điều kiện khí hậu mà tiêu chuẩn này có thể áp dụng, nhiệt độ da trung bình ở trạng thái ổn định có thể được tính như một hàm số của các thông số về tình huống lao động, sử dụng phương trình thực nghiệm sau:

Các đối tượng không mặc quần áo (lcl ≤ 0,2)		Các đối tượng có mặc quần áo (lcl ≥ 0,6)
tsk,eq nu = 7,19	+ 0,064 ta	tsk,eq cl = 12,17	+ 0,020 ta
	+ 0,061 tr		+ 0,044 tr
	- 0,348 va		- 0,253 va
	+ 0,198 pa		+ 0,194 pa
	+ 0,000 M		+ 0,005 346 M
	+ 0,616 tre		+ 0,512 74 tre

Đối với các giá trị I_cl giữa 0,2 và 0,6 nhiệt độ da ở trạng thái ổn định được ngoại suy giữa hai nhóm giá trị đó sử dụng biểu thức:

t_sk,eq = t_{sk,eq nu} + 2,5 x (t_{sk,eq cl} - t_{sk,eq nu}) x (l_cl - 0,2)                             (A.3)

A.5 Xác định giá trị tức thời của nhiệt độ da

Nhiệt độ da t_sk,i tại thời điểm t_i có thể được tính

- từ nhiệt độ da t_sk,i-1 tại thời điểm t_i-1 trước đó một khoảng số gia thời gian, và

- từ nhiệt độ da ở trạng thái ổn định t_sk,eq được dự đoán từ các điều kiện phổ biến trong suốt khoảng số gia thời gian cuối cùng qua các phương trình được mô tả trong (A.4).

Khi hằng số thời gian phản ứng của nhiệt độ đa bằng 3 min, thì phương trình sau được sử dụng:

t_sk,i = 0,716 5 t_sk,i-1 + 0,283 5 t_sk,eq                                                 (A.4)

A.6 Xác định sự tích nhiệt tham gia vào mức chuyển hóa, S_eq

Trong môi trường trung tính, nhiệt độ lõi tăng theo thời gian vận động là một hàm số phụ thuộc mức chuyển hóa liên quan đến khả năng hiếu khí tối đa của một cá thể.

Đối với một đối tượng trung bình, có thể cho rằng nhiệt độ lõi cân bằng tăng như một hàm số của mức chuyển hóa, theo phương trình sau:

t_cr,eq = 0,003 6 (M - 55) + 36,8                                                     (A.5)

Nhiệt độ lõi đạt tới nhiệt độ lõi cân bằng theo phương trình bậc nhất với hằng số thời gian tương ứng là 10 min:

                                   (A.6)

Phương trình này có thể diễn giải như sau

t_{cr,eq i} = t_{cr,eq i-1} x k +t_cr,eq x (1-k)                                                     (A.7)

Trong đó

Sự tích nhiệt tham gia vào sự tăng này được tính như sau:

dS_eq = c_sp x (t_{cr,eq i} - t_{cr,eq i-1}) x (1 - a)                                               (A.8)

A.7 Xác định đặc tính cách nhiệt tĩnh của quần áo

Đối với một đối tượng không mặc quần áo và điều kiện tĩnh là không có chuyển động nào của không khí cũng như cơ thể, các trao đổi nhiệt cảm nhận được (C+R) có thể tính như sau:

                                                                       (A.9)

Trong đó nhiệt trở tĩnh cho đối tượng không mặc quần áo, có thể được tính bằng 0,111 m².K/W.

Đối với một đối tượng có mặc quần áo, nhiệt trở tĩnh, I_{tot st}, có thể được tính như sau

                                                                      (A.10)

Trong đó tỉ lệ diện tích bề mặt có quần áo và không có quần áo của đối tượng, f_cl, được tính như sau:

¦_cl = 1 + 1,97I_{cl st}                                                                        (A.11)

A.8 Xác định đặc tính cách nhiệt động của quần áo

Hoạt động và thông khí làm thay đổi đặc tính cách nhiệt của quần áo và lớp không khí liền kề. Do cả gió và chuyển động đều làm giảm cách nhiệt, nên rất cần có sự hiệu chỉnh. Hệ số hiệu chỉnh đối với sự cách nhiệt tĩnh của quần áo và cách nhiệt của lớp không khí bên ngoài có thể được tính theo các phương trình sau:

I_{tot dyn} = C_orr,tot x I_{tot st}                                                          (A.12)

I_{a dyn} = C_orr,la x I_{a st}                                                            (A.13)

     (A.14)

Đối với I_cl ≥ 0,6 clo cho đối tượng không mặc quần áo hoặc lớp không khí liền kề, bằng

          (A.15)

Và đối với 0 clo ≤ l_cl ≤ 0,6 clo, bằng

C_orr,tot = (0,6 - I_cl)C_orr,la + I_cl x C_orr,cl                                      (A.16)

Với v_ar được giới hạn tới 3 m×sec^-1 và v_w giới hạn tới 1,5 m×sec^-1

Khi vận tốc đi bộ không xác định hoặc người đó không di chuyển, giá trị đối với v_w có thể được tính như

v_w = 0,0052 (M - 58) với v_w ≤ 0,7 m/s                              (A.17)

Cuối cùng, I_{cl dyn} có thể nhận được như sau

I_{cl dyn} = I_{tot dyn} -                                                           (A.18)

A.9 Xác định trao đổi nhiệt qua đối lưu và bức xạ

Các trao đổi nhiệt khô có thể được tính bằng phương trình sau:

C + R = f_cl x [h_cdyn x (t_cl - t_a) + h_r x (t_cl - t_r)]                         (A.19)

Miêu tả sự trao đổi nhiệt giữa quần áo và môi trường, và

                                                      (A.20)

Miêu tả sự trao đổi nhiệt giữa da và bề mặt quần áo

Sự trao đổi nhiệt thông qua đối lưu động, h_cdyn, có thể được tính như giá trị lớn nhất của

2,38 |t_sk - t_a|^0,25                                                                (A.21)

3,5 + 5,2 v_ar                                                                   (A.22)

8,7 v_ar^0,6                                                                         (A.23)

Sự trao đổi nhiệt thông qua bức xạ, h_r, có thể ước tính bằng phương trình sau:

        (A.24)

Tỷ lệ bề mặt da tham gia trao đổi nhiệt bằng bức xạ, , bằng 0,67 đối với một đối tượng ở tư thế gập người; 0,70 đối với một đối tượng đang ngồi và 0,77 đối với đối tượng đang đứng.

Khi mặc quần áo phản quang, h_r phải được điều chỉnh bằng hệ số F_cl,R theo biểu thức

F_cl,R = (1 - A_p) 0,97 + A_p x F_r                                                                                        (A.25)

Cả hai biểu thức tính C+R phải được giải lặp lại để tìm ra t_cl.

A.10 Tính dòng nhiệt bay hơi tối đa tại bề mặt da, E_max

Dòng nhiệt bay hơi tối đa tại bề mặt da được tính theo biểu thức

                                                        (A.26)

Trở bay hơi, R_tdyn, được tính từ biểu thức

                                                               (A.27)

Trong đó chỉ số thấm động của quần áo, i_mdyn, bằng chỉ số thấm tĩnh của quần áo, i_mst được hiệu chỉnh đối với ảnh hưởng của chuyển động không khí và cơ thể.

i_mdyn = i_mst x C_{orr, E}                                                                                                                         (A.28)

Với

C_{orr, E} = 2,6 C_orr,tot² - 6,5 C_orr,tot + 4,9                                    (A.29)

Trong biểu thức này, i_mdyn được giới hạn đến 0,9.

A.11 Xác định lượng mồ hôi dự đoán (Sw_p) và dòng nhiệt bay hơi dự đoán (E_p)

Biểu đồ tại Hình A.1 cho thấy cách tiến hành các đánh giá

Biểu đồ này yêu cầu những giải thích sau đây:

R1: khi dòng nhiệt bay hơi đáp ứng E_req lớn hơn lượng bay hơi tối đa, da sẽ được xem là đã ướt hoàn toàn: w_req lớn hơn 1. w_req chỉ độ dày của lớp nước trên da, chứ không phải là tỷ lệ tương đương của da, bị mồ hôi bao phủ. Theo lý thuyết w_req lớn hơn 1, thì hiệu quả bay hơi sẽ thấp hơn.

Với w_req ≤ 1, hiệu quả được tính bằng công thức           

Với w_req ≥ 1, hiệu quả được tính bằng công thức           

Tuy nhiên, giá trị này ở mức tối thiểu 5 %. Điều này đạt được đối với độ ẩm theo lý thuyết là 1,684.

R2: mức mồ hôi đáp ứng có thể được miêu tả bằng một phương trình bậc nhất với hằng số thời gian là 10 min. Do vậy, lượng mồ hôi dự đoán (Sw_p,i) tại thời điểm t_i, bằng một tỷ lệ k_Sw của mức mồ hôi dự đoán (Sw_p,i-1) tại thời điểm (t_i-1) trước đó một khoảng số gia thời gian cộng với tỷ lệ (1 - k_Sw) của mức mồ hôi yêu cầu bởi các điều kiện phổ biến trong khoảng số gia thời gian cuối cùng (Sw_req), và k_Sw được biểu thị bằng

K_Sw = exp(-incr/10)

R3: như đã giải thích ở trên, độ ướt da đáp ứng được phép theo lý thuyết lớn hơn 1 khi tính lượng mồ hôi dự đoán. Vì mất nhiệt do bay hơi bị hạn chế bởi bề mặt lớp nước, có nghĩa là bề mặt cơ thể, nên độ ẩm da dự đoán không thể lớn hơn 1. Điều này xảy ra ngay khi lượng mồ hôi dự đoán lớn gấp đôi dòng nhiệt bay hơi tối đa.

A.12 Cách tính nhiệt độ trực tràng

Sự tích nhiệt trong khoảng số gia thời gian cuối tại thời điểm t_i, được tính bằng biểu thức

S = E_req - E_p + S_eq                                                                                                                                              (A.30)

Sự tích nhiệt này làm tăng nhiệt độ lõi, có tính tới sự tăng nhiệt độ da. Tỷ lệ của khối lượng cơ thể tại nhiệt độ lõi trung bình được tính bằng biểu thức

(1 - a) = 0,7 + 0,09 (t_cr - 36,8)                                                      (A.31)

Tỷ lệ này bị giới hạn tới

0,7 đối với t_cr < 36,8 ^oC

0,9 đối với t_cr > 39,0 ^oC

(Mời xem tiếp trong file tải về)