4.3. Методы контроля. Физические факторы

Методические указания МУК 4.3.1894-04

«Физиолого-гигиеническая оценка
одежды для защиты работающих от холода»
(утв. Главным государственным санитарным врачом РФ
3 марта 2004 г.)

Дата введения: 1 мая 2004 г.
Введены взамен методических рекомендаций
МЗ СССР № 5189-90

1. Область применения

1.1. Методические указания предназначены для физиолого-гигиенической оценки одежды (комплекта*⁽¹⁾ или/и отдельных ее предметов) с целью определения ее теплозащитных функций и соответствия их условиям трудовой деятельности.

________

*⁽¹⁾ В комплекте с пододеваемой («внутренней») одеждой, обувью, рукавицами и головным убором.

1.2. Настоящие методические указания устанавливают метод определения теплоизоляции комплекта одежды, предназначенной для защиты от холода, работающих в различных отраслях экономики страны.

1.3. Методические рекомендации предназначены для научно-исследовательских организаций и подразделений, занимающихся разработкой физиолого-гигиенических требований к одежде для защиты от холода и ее оценкой.

1.4. Сущность метода заключается в оценке теплозащитной функции одежды на основании величин ее теплоизоляции и показателей теплового состояния человека в реальных условиях трудовой деятельности и/или в условиях, моделирующих эту деятельность (в микроклиматической камере). Теплоизоляция комплекта одежды определяется на основе результатов измерения температуры кожи и плотности сухого теплового потока с поверхности тела в заданных условиях испытания.

2. Определения, обозначения, сокращения

2.1. Плотность сухого теплового потока, тепловой поток, q_п, Вт/м²: мощность тепловой энергии, проходящей за единицу времени через единицу поверхности.

2.2. Сухой тепловой поток: тепловой поток, состоящий из одного или более компонентов: кондуктивного, конвективного и радиационного.

2.3. Датчик теплового потока, тепломерный датчик: устройство для измерения плотности сухого теплового потока, представляющее собой «вспомогательную стенку» на пути теплового потока и измеряющее разность температур на ее поверхности, которая при известном сопротивлении этой «стенки» пропорциональна плотности сухого теплового потока.

2.4. Градуировочный коэффициент, К, Вт/м²⋅мВ: значение преобразованного сигнала, отнесенное к плотности стационарного сухого теплового потока с поверхности рабочей стенки градуировочного тела, температурное поле которого практически не искажается из-за установки датчика.

2.5. Температурный датчик: устройство для измерения температуры поверхности кожи.

2.6. Теплоизоляция комплекта одежды, м²⋅К/Вт (кло) (1 кло = 0,155 м²⋅К/Вт): полное сопротивление переносу тепла от поверхности тела человека во внешнюю среду, включая материалы, воздушные прослойки между ними и пограничный слой воздуха, прилегающий к наружной поверхности одежды, представляющее собой отношение разности средневзвешенной температуры кожи и температуры окружающей среды к средневзвешенной плотности сухого теплового потока.

2.7. Пониженная температура (холодная среда): комбинация физических факторов (температура, влажность воздуха, радиационная температура, скорость ветра), обусловливающих охлаждение человека (общее и/или локальное) и требующих применение соответствующих мер снижения теплопотерь.

2.8. Комплект одежды: одежда для защиты от холода в комплекте с пододеваемой «внутренней» одеждой (хлопчатобумажное трикотажное белье, сорочка, полушерстяные куртка и брюки, теплые носки), обувью, рукавицами, головным убором.

3. Оборудование, необходимое для проведения исследований

3.1. Приборы - для измерения параметров микроклимата наружной среды (температуры и влажности воздуха, скорости его движения, инфракрасного излучения, температуры черного шара, температуры поверхности).

3.2. Приборы для измерения показателей теплового и функционального состояния организма:

- температуры кожи;

- температуры и влажности пододежного пространства;

- теплового потока с поверхности тела человека;

- частоты сердечных сокращений;

- параметров газообмена легких (объем легочной вентиляции, потребления кислорода и выделения углекислоты);

- веса испытуемого и его одежды.

3.3. Приборы для имитации физической нагрузки в процессе трудовой деятельности (тредбан, велоэргометр, ступенька с регистрацией количества подъемов и спусков и т.п.).

3.4. Прибор для сбора данных (микрокомпьютер).

4. Подготовка исследуемой одежды

Перед использованием в эксперименте комплект одежды должен находиться при температуре воздуха 20 - 23 °С и его относительной влажности 30 - 60 % не менее суток.

5. Выбор испытуемых

5.1. В экспериментах должны участвовать, выразившие согласие, практически здоровые лица в возрасте 18 - 50 лет.

5.2. С целью определения теплоизоляции одежды следует привлекать лиц, имеющих средние для популяции физические и антропометрические данные.

5.3. При оценке теплозащитных функций одежды рекомендуется привлекать также лиц, имеющих физические данные*⁽²⁾ выше и ниже средних. Если одежда предназначается для специального контингента работающих, то для участия в эксперименте должна формироваться группа лиц из его состава.

________

*⁽²⁾ Определяются соотношением веса и поверхности тела, величина которого коррелирует с толщиной жировой прослойки, влияющей на терморегуляторные реакции организма.

6. Порядок проведения исследований

6.1. Испытуемый, одетый в комнатную одежду не менее чем 20 мин находится в положении «сидя» в помещении, в котором поддерживается температура воздуха 23 ± 1 °С, относительная влажность 30 - 60 % и скорость его движения ≤ 01 м/с.

6.2. По истечении указанного в п. 6.1 времени у испытуемого определяют:

- частоту сердечных сокращений;

- температуру тела;

- артериальное давление;

- проводят опрос о самочувствии.

6.3. К участию в эксперименте допускаются практически здоровые лица. Не допускаются принявшие в день эксперимента или накануне алкоголь (в любом его виде), а также лица, не спавшие или плохо спавшие накануне.

6.4. Испытуемый раздевается и его взвешивают.

6.5. На поверхность тела испытуемого крепятся датчики для измерения температуры кожи и теплового потока. Они фиксируются либо с помощью адгезивного материала (скотч, пластырь), либо путем нанесения специального клея, не вызывающего раздражения кожи. Датчик для измерения температуры тела размещается в прямой кишке*⁽³⁾ на глубине 10 см и прикрепляется к коже ягодиц*⁽⁴⁾.

________

*⁽³⁾ В случае затруднений температура тела может измеряться в подмышечной области, под языком или внутри слухового прохода.

*⁽⁴⁾ Датчик на расстоянии 10 см от его термочувствительной части должен иметь утолщение диаметром 10 мм для предупреждения выпадения.

6.6. На испытуемого надевают комплект «комнатной» одежды, после чего по истечении 20 - 30 мин пребывания его в состоянии относительного покоя в положении «сидя», регистрируются показатели температуры кожи и тела и затем надевают комплект исследуемой одежды и взвешивают.

7. Методика определения теплозащитной функции одежды

Теплозащитная функция одежды оценивается на основании величин суммарного сопротивления и показателей теплового состояния человека в реальных условиях его трудовой деятельности или/и в условиях, моделирующих эту деятельность (в микроклиматической камере).

7.1. Методика определения теплоизоляции одежды

Теплоизоляция одежды определяется с участием человека. Она может быть определена также расчетным методом, исходя из технических параметров пакета материалов (толщины и воздухопроницаемости*⁽⁵⁾.

________

*⁽⁵⁾ Может быть использован и теплофизический прибор, моделирующий теплообмен человека с окружающей средой («манекен»).

7.1.1. Определение теплоизоляции одежды с участием человека, находящегося в покое, в положении «стоя»:

- исследования по определению теплоизоляции одежды проводятся в микроклиматических условиях, обеспечивающих комфортные или близкие к ним («слегка прохладно») теплоощущения;

- теплоизоляция одежды рассчитывается на основании данных о плотности теплового потока с поверхности тела человека, температуры поверхности тела и окружающей среды;

- продолжительность одного исследования определяется временем относительной стабилизации плотности теплового потока с поверхности тела человека, но оно не должно быть менее 40 мин;

- регистрацию показателей теплового потока и температуры кожи в процессе эксперимента следует осуществлять не реже чем через каждые 10 мин;

- для расчета теплоизоляции одежды используются средние значения теплового потока из величин, зарегистрированных в период его относительной стабилизации (но не менее чем из четырех*⁽⁶⁾) и температуры кожи в конце исследования.

________

*(6) Датчик в области лба размещается под головным убором.

- теплоизоляция одежды (комплекта) в целом (I_к) рассчитывается по уравнению:

Т_ск - средневзвешенная температура кожи, °С;

Т_в - температура окружающего воздуха, °С;

q_сп - средневзвешенный тепловой поток, Вт/м².

Теплоизоляция отдельных предметов одежды (головной убор, рукавицы, обувь, костюм и т.д.) определяется из уравнения:

Т_л.к - температура кожи той или иной области тела (локальная), °С;

Т_в - температура окружающего воздуха, °С;

q_л.п - тепловой поток с поверхности той или иной области тела (локальный), Вт/м².

- датчики для измерения температуры кожи и теплового потока располагаются на поверхности тела человека в соответствии со схемой, представленной на рис. 1;

- средневзвешенная температура кожи рассчитывается по уравнению:

Т₁ - Т₁₁ соответственно температура кожи лба, груди, спины, живота, поясницы, плеча, тыла кисти, бедра (верх), бедра (низ), голени, тыла стопы.

- средневзвешенный тепловой поток рассчитывается аналогично определению средневзвешенной температуры кожи.

7.1.2. Расчетный метод определения теплоизоляции одежды (вид одежды: комбинезон или куртка и брюки).

- Измеряется толщина пакета материалов одежды (включая «комнатную» одежду) при давлении 2 г⋅с/см² на участках, указанных на рис. 1, и по аналогии (уравнение 3) рассчитывается ее средневзвешенное значение.

- Теплоизоляция одежды в относительно спокойном воздухе рассчитывается по уравнению 4 (применительно к человеку, находящемуся в покое в положении «стоя»):

I_к - теплоизоляция одежды в относительно спокойном воздухе (штиль);

σ - средневзвешенная толщина пакета материалов одежды, мм.

- Теплоизоляция одежды в условиях ветрового воздействия, I_к.в., определяется из уравнения 5:

В - величина воздухопроницаемости верхнего слоя одежды (основного) или в комплекте с используемой ветрозащитной прокладкой, дм³/м²⋅с (при перепаде давления 5 мм вод. ст.);

V - скорость ветра, м/с;

5 - снижение в I_к под воздействием движений человека в процессе трудовой деятельности (может быть установлено в процессе исследований).

Пример: Какую теплоизоляцию будет иметь одежда, имеющая средневзвешенную толщину 15 мм, воздухопроницаемость - 30 дм³/м²⋅с при ветре 10 м/с. Исходя из уравнения 4 ее теплоизоляция в относительно спокойном воздухе (I_к) составляет 0,634 °С⋅м²/Вт (4,09 кло)*⁽⁷⁾, а в условиях ветрового воздействия и движений человека (в соответствии с уравнением 5) - 0,342 °С⋅м²/Вт (2,2 кло). В случае пребывания его в состоянии относительного покоя - 0,374 °С⋅м²/Вт (2,41 кло).

_______

*⁽⁷⁾ 1 кло = 155 °С⋅м²/Вт

7.2. Оценка теплозащитной функции одежды в условиях, моделирующих
производственную деятельность

7.2.1. В микроклиматической камере создаются условия аналогичные условиям трудовой деятельности рабочих, а также размещаются устройства для имитации трудовой деятельности.

7.2.2. Продолжительность эксперимента, характер трудовой деятельности, режим выполнения работ определяются задачей исследования*⁽⁸⁾.

________

*⁽⁸⁾ При отказе испытуемого от участия в эксперименте, он должен быть прекращен вне зависимости от вызвавшей его причины.

7.2.3. Для оценки теплозащитной функции одежды определяют:

- температуру кожи (средневзвешенная и локальная), °С;

- температуру тела, °С;

- среднюю температуру тела, °С;

- изменение теплосодержания, кДж/кг;

- частоту сердечных сокращений, уд./мин;

- влагопотери, г/ч;

- теплоощущения, баллы;

- уровень энерготрат.

7.2.4. Температура кожи, не реже чем через 10 минут, измеряется на участках поверхности тела, указанных на рис. 1, а средневзвешенное ее значение рассчитывается по уравнению 2. При температуре воздуха ниже - 10 °С и скорости его движения 2 м/с следует измерять также температуру кожи в области щек и затылка. В этом случае при расчетах средневзвешенной температуры кожи по уравнению 2 вместо Т_к лба используется средняя из трех значений (лоб, щека, затылок).

7.2.5. Температура тела Т_т измеряется в прямой кишке (Т_р) или в подмышечной впадине (Т_м) не реже чем через 10 минут*⁽⁹⁾.

________

*⁽⁹⁾ Температура тела в подмышечной области измеряется в начале и в конце эксперимента.

7.2.6. Тепловой поток измеряется на участках поверхности тела, указанных на рис. 1. Его средневзвешенная величина рассчитывается по уравнению 2. Регистрируются величины теплового потока не реже чем через 10 минут.

7.2.7. Теплоощущения оцениваются в баллах по семибальной шкале (см. п. 7.2.8).

Рис. 1. Точки измерения температуры кожи на поверхности тела человека

7.2.8. Средняя температура тела (Т_ст) определяется из уравнения:

Т_р - ректальная температура тела, °С;

К - коэффициент смешивания ректальной температуры тела;

(1 - К) - коэффициент смешивания средневзвешенной температуры кожи.

Коэффициенты смешивания выбираются в соответствии с теплоощущениями:

7.2.9. Изменение теплосодержания (ΔQ_т.с) определяется из уравнения 7:

С - удельная теплоемкость тканей человека, равная 3450 Дж/кг⋅°С;

ΔТ_т - изменение температуры тела, измеряемой в прямой кишке или в подмышечной области.

7.2.10. Влагопотери определяются путем взвешивания раздетого человека до и после окончания эксперимента. Количество испарившейся влаги - по разнице исходного и конечного веса.

7.2.11. Энерготраты (Q_э.т) определяются методом непрямой калориметрии в период работы и отдыха (не менее, чем 3 раза). Ориентировочно они могут быть рассчитаны, исходя из калорического коэффициента воздуха, равного 0,232 Вт:

V - объем легочной вентиляции, дм³/ч.

7.3. Оценка результатов

7.3.1. Одежда считается соответствующей условиям эксплуатации, если средние значения всех наиболее важных показателей теплового состояния человека не выходят за границы оптимального или допустимого (табл. 1 - 3). Число выходов отдельных величин показателей за граничные значения не должно превышать 20 % их общего количества.

7.3.1. Результаты исследования теплового состояния человека могут служить основой для сравнительной оценки теплозащитных функций различных вариантов одежды в условиях, моделирующих производственную деятельность и расчета ее теплоизоляции (по уравнению 1).

7.3.2. Критерии прекращения экспериментов:

- испытуемый отказывается от продолжения исследования (вне зависимости от причин);

- когда локальная температура кожи (на любом участке поверхности тела) снижается до 10 °С;

- когда любой из показателей теплового состояния человека снижается ниже его величин, указанных в табл. 3;

- когда врач решает прервать эксперимент по медицинским показателям.

7.3.4. Медицинское обеспечение. Исследования проводятся с учетом этических норм. Медицинский осмотр испытуемых проводится перед каждым экспериментом.

7.3.5. Лица, участвующие в проведении эксперимента:

- исследователь (научный сотрудник, ответственный за эксперимент);

- ассистент исследователя (научный сотрудник, ст. инженер, инженер, лаборант с высшим образованием);

- техник (лаборант);

- врач*⁽¹⁰⁾.

________

*⁽¹⁰⁾ Если исследователь по профессии врач, то он может выполнять и функции врача.

7.4. Физиолого-гигиеническая оценка одежды в производственных условиях

7.4.1. Одежда на предмет оценки ее соответствия условиям производственной деятельности исследуется с участием рабочих (не менее 5 человек) в течение рабочей смены в период, характеризующийся метеорологическими условиями, наиболее близкими к заданным. Каждый вариант одежды исследуется с участием 5 человек в течение не менее трех дней.

7.4.2. Оценка теплозащитных функций проводится в соответствии с п.п. 7.2.3; 7.2.6 и 7.2.8.

7.4.3. Температура кожи человека и теплоощущения регистрируются:

- перед рабочей сменой (в помещении);

- перед обеденным перерывом (на рабочем месте или в санитарно-бытовом помещении тотчас после прихода туда работающего);

- перед окончанием рабочей смены (на рабочем месте или в санитарно-бытовом помещении сразу после прихода туда работающего).

7.4.4. Периодичность проведения измерений по п. 7.4.3 может корректироваться в соответствии с установленным режимом работы в охлаждающей среде или заданным периодом времени непрерывного пребывания в ней.

7.4.5. Указанные в п. 7.4.3 показатели регистрируются и в случае прекращения работ по причине жалоб на охлаждение.

7.5. Оценка результатов в производственных условиях

Одежда считается соответствующей условиям эксплуатации, если средние значения всех основных показателей теплового состояния человека, зарегистрированные по истечении заданного периода времени непрерывного пребывания в охлаждающей среде, не выходят за границы оптимального или допустимого (табл. 1 - 3).

7.5.1. Представление результатов исследований.

Результаты каждого эксперимента представляются протоколом, в котором фиксируются, как регистрируемые в процессе его показатели, так и получаемые (на их основании) расчетным методом.

Регистрируемые показатели:

- температура тела («ядра»), °С;

- температура кожи (°С) и тепловой поток(Вт/м²) на различных участках поверхности тела (согласно схеме размещения датчиков, рис. 1);

- теплоощущения, баллы;

- ощущения, связанные с увлажнением кожи;

- влагопотери человека, г/ч;

- количество испарившегося пота, г;

- количество влаги в одежде, г;

- энерготраты, Вт/м²;

- частота сердечных сокращений, уд./мин.

Расчетные показатели:

- средневзвешенный тепловой поток, Вт/м²

- средняя температура тела, °С;

- средневзвешенная температура кожи, °С;

- изменение теплосодержания, кДж/кг;

- теплоизоляция одежды (I_к), °С⋅м²/Вт^*(11)

________

*⁽¹¹⁾ I_к - в относительно спокойном воздухе (V ≤ 0,1 м/с); I_к.в - при воздействии ветра.

Таблица 1

Критерии оптимального теплового состояния человека**

Таблица 2

Критерии допустимого теплового состояния человека (нижняя граница)**

Таблица 3

Критерии предельно допустимого теплового состояния человека (нижняя граница)** для продолжительности не более трех часов за рабочую смену

Библиографические данные

1. ГОСТ Р 12.4.185-99 ССБТ «Средства индивидуальной защиты от пониженных температур. Методы определения теплоизоляции комплекта». М., 2000.

2. Методические рекомендации МЗ РФ № 11-0/279-09 от 25.10.01 «Методические рекомендации по расчету теплоизоляции комплекта индивидуальных средств защиты работающих от охлаждения и времени допустимого пребывания на холоде». М., 2001.

3. Руководство «Физические факторы. Эколого-гигиеническая оценка и контроль». Т. 2. М.: «Медицина», 1999.

4. Измеров Н.Ф., Суворов Г.А. Физические факторы производственной и природной среды. Гигиеническая оценка и контроль. М.: «Медицина», 2003.

5. Нормы бесплатной выдачи работникам теплой спецодежды и теплой спецобуви по климатическим поясам, единым для всех отраслей экономики (кроме климатических районов, предусмотренных особо в типовых отраслевых нормах бесплатной выдачи спецодежды, спецобуви и других средств индивидуальной защиты работникам морского транспорта, работникам гражданской авиации; работникам, осуществляющим наблюдение и работу по гидрометеорологическому режиму окружающей среды; постоянному и переменному составу учебных и спортивных организаций, Российской оборонной спортивно-технической организации (РОСТО). Утв. постановлением Министерства труда и социального развития РФ от 31.12.97 № 70. Т. 2. 611 с.

Приложение 1

Протокол
письменного согласия испытуемого, принимающего участие в эргономических
исследованиях при воздействии тепла и холода

Приложение 2

Протокол №
испытаний теплозащитных свойств комплекта одежды для защиты от
пониженных температур, модель ______________________
(Х ± σ ± m)

 

СОДЕРЖАНИЕ