ГОСТ Р ИСО 11079-2015. Национальный стандарт Российской Федерации. Эргономика термальной среды. Определение холодового стресса и его интерпретация на основе показателей требуемой термоизоляции одежды и локального охлаждающего воздействия

Приложение A

(обязательное)

 

ВЫЧИСЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТЕМПЕРАТУРНОГО БАЛАНСА

 

A.1 Общие положения

Формулы, коэффициенты и значения для вычисления различных форм теплообмена, представленные в данном приложении, рекомендовано применять только в пределах значений основных параметров. Они основаны на недавних результатах экспериментальных исследований (см. библиографию). Применяемые символы и единицы измерения приведены в подразделе 3.2.

A.2 Теплопотери при дыхании

Теплопотери при дыхании связаны с M и их рассчитывают по формулам для теплопотерь за счет конвекции и испарения при дыхании, представленным ниже.

 

E_res = 0,0173·M·(p_ex - p_a), (A.1)

 

C_res = 0,0014·M·(t_ex - t_a), (A.2)

 

t_ex = 29 + 0,2·t_a. (A.3)

 

Предполагают, что выдыхаемый воздух насыщен водяными парами и имеет температуру (t_ex), которая связана с температурой вдыхаемого (окружающего) воздуха (t_a) через уравнение (A.3).

A.3 Теплопотери при испарении

Теплопотери при испарении через кожу (E) рассчитывают по формуле

 

E = w·(p_sk,s - p_a)/R_E,T. (A.4)

 

Фактор увлажненности кожи может быть учтен как увлажненная часть кожи, участвующей в испарительном теплообмене. Переменная w может изменяться приблизительно от 0,06, когда диффузия (воды) через кожу - единственная форма испарения, до 1,0, когда испарение максимально и кожа полностью влажная. Давление насыщенного водяного пара на поверхности кожи p_sk,s вычисляют в зависимости от средней температуры кожи по формуле

 

(A.5)

 

Среднюю температуру кожи определяют автоматически, как функцию скорости метаболизма (см. приложение C).

A.4 Сопротивление испарению

Значение R_e,T вычисляют на основе коэффициента термоизоляции одежды и ее проницаемости для водяного пара. Из-за ограниченного вклада теплопотери от испарения в холодных условиях для определенных уровней физиологического напряжения достаточно следующей приблизительной оценки R_e,T

 

. (A.6)

 

Выражение в скобах - коэффициент полной термоизоляции. Значение I_a,r вычисляют, используя (A.13). Некоторый набор значений для R_e,T и i_m приведен в официальных источниках (см. ИСО 9920). Для обычной (паропроницаемой) одежды i_m принимают за 0,38 и уравнение (A.6) принимает вид

 

. (A.7)

 

A.5 Коэффициент термозащиты тела

Во всех расчетах f_cl вычисляют по формуле

 

f_cl = 1,0 + 1,97·I_cl. (A.8)

 

A.6 Коэффициент теплопередачи за счет конвекции

h_c вычисляют по формуле

 

. (A.9)

 

Для и ; I_a,r - данный коэффициент определяют с помощью уравнения (A.13).

A.7 Коэффициент радиационной теплопередачи

В окружающей среде с преобладающим низкотемпературным излучением коэффициент радиационной теплопередачи h_r приближенно равен

 

, (A.10)

 

где - постоянная Стефана-Больцмана, равная (5,67·10^-8) Вт/(м²·К⁴),

- коэффициент излучения поверхности одежды.

Коэффициент излучения одежды зависит от температуры источника излучения.

При низкотемпературном излучении коэффициент излучения не зависит от цвета одежды и равен 0,97.

При высокотемпературном излучении (например, для солнечного света), цвет одежды важен, и должно быть выбрано соответствующее значение. Полностью темный слой наружной поверхности может поглощать до 100 Вт/м² больше, чем белая поверхность.

A.8 Результирующий коэффициент термоизоляции одежды

Значение базового коэффициента термоизоляции (I_cl) выбранного комплекта одежды корректируют с учетом эффекта проникновения ветра и уровня физической активности, принимая во внимание воздушную проницаемость верхнего слоя предметов одежды. Воздухопроницаемость должна быть определена в соответствии с ИСО 9237. После корректировки получают результирующий коэффициент термоизоляции (I_cl,r), который лучше отражает реальные условия, чем IREQ.

Значение I_cl,r вычисляют по формуле (A.11), используя скорректированные значения коэффициента полной термоизоляции [формула (A.12)] и коэффициента термоизоляции пограничного слоя [формула (A.13)]. Значение I_cl,r используют для вычисления D_lim (см. 5.7).

 

, (A.11)

 

. (A.12)

 

Соотношения для вычислений сокращения воздушного слоя получены из уравнения (A.12), подставляя ap = 10000 л/(м²·с) и заменяя I_T значением I_a = 0,085 м²·К/Вт. Формула приобретает вид:

 

. (A.13)

 

Выражения (A.12) и (A.13) применяют для и и для условий уравнения (A.14).

Если скорость ходьбы неизвестна или неприменима (стационарная работа), скорость воздуха вокруг тела при выполнении движений, может быть вычислена

 

. (A.14)

 

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

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

Требуемое значение I_cl определяют, заменяя I_cl,r в уравнении (A.15) значением IREQ:

 

. (A.15)

 

Примеры значений базового коэффициента термоизоляции приведены в приложении C.