Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN7112:2002

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 7112 : 2002

ISO 7243 : 1989

ECGÔNÔMI − MÔI TRƯỜNG NÓNG − ĐÁNH GIÁ STRESS NHIỆT ĐỐI VỚI NGƯỜI LAO ĐỘNG BẰNG CHỈ SỐ WBGT (NHIỆT ĐỘ CẦU ƯỚT)

Hot environments − Estimation of the heat stress on working man, based on theWBGT-index (wet bulb globe temperature)

Lời nói đầu

TCVN 7112 : 2002 hoàn toàn tương đương với ISO 7243 : 1989.

TCVN 7112 : 2002 do Ban Kỹ thuật Tiêu chuẩn TCVN/TC 159 “Ecgônômi (Ergonomics)” biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ ban hành.

Tiêu chuẩn này được chuyển đổi năm 2008 từ Tiêu chuẩn Việt Nam cùng số hiệu thành Tiêu chuẩn Quốc gia theo quy định tại khoản 1 Điều 69 của Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật và điểm a khoản 1 Điều 6 Nghị định số 127/2007/NĐ-CP ngày 1/8/2007 của Chính phủ quy định chi tiết thi hành một số điều của Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật.

Lời giới thiệu

Tiêu chuẩn này nằm trong bộ tiêu chuẩn (được liệt kê trong phụ lục D) nhằm để sử dụng trong nghiên cứu môi trường nhiệt.

Mục đích của bộ tiêu chuẩn này đặc biệt cho:

- hoàn tất các định nghĩa cho những thuật ngữ được sử dụng trong các phương pháp đo, thử nghiệm, giải thích, có tính đến các tiêu chuẩn hiện hành hoặc đang soạn thảo;

- soạn thảo các đặc tính kỹ thuật liên quan tới phương pháp đo các thông số vật lý đặc trưng cho môi trường nóng;

- lựa chọn một hoặc nhiều phương pháp diễn giải các thông số;

- thiết lập các giá trị khuyến nghị hoặc giá trị tối đa đối với sự tiếp xúc với môi trường nhiệt trong khu vực dễ chịu và môi trường khắc nghiệt (nóng và lạnh);

- biên soạn qui định kỹ thuật liên quan đến phương pháp đo hiệu suất của thiết bị hoặc quy trình bảo vệ cho cá thể hoặc tập thể trong chống nóng hoặc chống lạnh;

Với quan niệm là tăng cường mối quan tâm đang được nêu ra trong các vấn đề đã trình bày qua sự tiếp xúc của các cá thể với môi trường nhiệt và thực tế là có ít tài liệu.

ECGÔNÔMI − MÔI TRƯỜNG NÓNG − ĐÁNH GIÁ STRESS NHIỆT ĐỐI VỚI NGƯỜI LAO ĐỘNG BẰNG CHỈ SỐ WBGT (NHIỆT ĐỘ CẦU ƯỚT)

Hot environments − Estimation of the heat stress on working man, based on theWBGT-index (wet bulb globe temperature)

1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định phương pháp có thể sử dụng được trong môi trường công nghiệp để đánh giá một cách dễ dàng và nhanh chóng stress nhiệt mà các đối tượng làm việc trong môi trường nóng.

Phương pháp này được áp dụng để đánh giá tác động trung bình của nhiệt lên con người trong mét giai đoạn hoạt động mang tính đại diện, nhưng không áp dụng để đánh giá stress nhiệt trong thời gian rất ngắn và cũng không áp dụng để đánh giá stress nhiệt gần vùng dễ chịu.

2. Nguyên tắc và định nghĩa chung

Stress nhiệt mà đối tượng phải chịu khi tiếp xúc với môi trường nóng tuỳ thuộc vào sự sinh nhiệt trong cơ thể do hoạt động thể lực và các đặc điểm của môi trường điều chỉnh sự trao đổi nhiệt giữa không khí và cơ thể.

Gánh nặng nhiệt bên trong là kết quả của sự chuyển hóa năng lượng do hoạt động.

Phân tích tỉ mỉ ảnh hưởng của môi trường đến stress nhiệt đòi hỏi sự hiểu biết về bốn thông số cơ bản dưới đây: nhiệt độ không khí, nhiệt độ bức xạ trung bình, vận tốc không khí, và độ ẩm tuyệt đối.[3] Tuy nhiên, việc đánh giá toàn bộ ảnh hưởng này có thể được thực hiện bằng cách đo các thông số dẫn xuất từ các thông số cơ bản này và là chức năng của các đặc tính vật lý của không gian sử dụng.

Chỉ số WBGT kết hợp phép đo bao gồm hai thông số dẫn xuất là nhiệt độ cầu ướt tự nhiên (t_nw) và nhiệt độ cầu đen (t_g) và trong một số trường hợp chỉ là phép đo một thông số cơ bản là nhiệt độ không khí (t_a) (nhiệt độ cầu khô). Biểu thức sau đây chỉ ra mối liên quan giữa các thông số này:

- Khi trong nhà và ngoài trời không có nắng:

WBGT = 0,7 t_nw + 0,3 t_g

- Khi ngoài trời có nắng:

WBGT = 0,7 t_nw + 0,2 t_g + 0,1 t_a

Phương pháp đánh giá stress nhiệt này dựa trên kết quả đo các thông số khác nhau và tính giá trị trung bình có xét đến sự thay đổi theo thời gian - không gian của các thông số đó.

Các số liệu thu thập và xử lý bằng cách này được so sánh với các giá trị chuẩn và sau đó cần phải:

- hoặc làm giảm trực tiếp stress nhiệt hoặc căng thẳng nhiệt tại vị trí lao động bằng các biện pháp thích hợp;

- hoặc tiến hành phân tích chi tiết về stress nhiệt bằng phương pháp phức tạp hơn nhưng cũng thường lâu hơn và khó hơn.

Các giá trị chuẩn này tương ứng với các mức tiếp xúc trong những điều kiện được quy định trong phụ lục A, mà hầu hết các cá thể không có biểu hiện bệnh lý nào trước đó có thể tiếp xúc bình thường mà không có bất kỳ tác hại nào.

Ngoài ra, việc quy định các mức tiếp xúc này liên quan đến sức khoẻ của các cá thể mà không xét đến những người có khả năng bị tai nạn lao động do các nguyên nhân quan trọng khác như thay đổi phản xạ thần kinh giác quan vận động.

3. Đo các thông số đặc trưng của môi trường

Để đo chỉ số WBGT cần đo hai thông số dẫn xuất là nhiệt độ cầu ướt tự nhiên và nhiệt độ cầu đen và một thông số cơ bản là nhiệt độ không khí.

3.1. Đo các thông số dẫn xuất

Thông tin do bộ cảm biến cung cấp để đo các thông số dẫn xuất thường phụ thuộc vào đặc tính vật lý của bộ cảm biến đó, mọi cảm biến thường như nhau. Các đặc tính này được quy định trong 3.1.1 và 3.1.2.

3.1.1. Bộ cảm biến nhiệt độ cầu ướt tự nhiên

Nhiệt độ cầu ướt tự nhiên được chỉ thị bởi bộ cảm biến nhiệt được bao bọc bởi bông ướt phủ lên và để thoáng gió tự nhiên, nghĩa là được đặt trong môi trường không có thông gió cưỡng bức. Nhiệt độ cầu ướt tự nhiên khác với nhiệt độ nhiệt động học được xác định bởi ẩm kế.

Bộ cảm biến nhiệt cần phải tuân theo những đặc điểm sau:

a) hình dạng của phần nhạy cảm của bộ cảm biến nhiệt: hình trụ

b) đường kính ngoài của bộ cảm biến nhiệt : 6 mm ± 1 mm.

c) độ dài của bộ cảm biến nhiệt: 30 mm ± 5 mm.

d) khoảng đo: 5 ⁰C đến 40 ⁰C.

e) độ chính xác của phép đo: ± 0,5 ^oC

f) toàn bộ phần nhạy cảm của bộ cảm biến nhiệt phải được phủ bằng bấc vải sợi bông trắng làm từ vật liệu có khả năng thấm nước cao (thí dụ sợi bông).

g) giá đỡ bộ cảm biến nhiệt phải có đường kính là 6 mm, và 20 mm do được phủ bằng lớp bấc vảI để giảm độ dẫn nhiệt từ giá đỡ đến bộ cảm biến nhiệt.

h) bấc vải sợi bông phủ phải được kết lại thành hình ống bọc ở bên ngoài và phải bọc khít với bộ cảm biến nhiệt. Bọc quá chặt hoặc quá lỏng đều ảnh hưởng tới độ chính xác khi đo.

i) bấc cần phải được giữ sạch sẽ.

j) phần dưới của bấc vải sợi bông cần phải ngâm vào trong lọ chứa nước cất, còn phần trên để trong không khí phải có độ dài 20 mm đến 30 mm.

k) lọ chứa nước cần được thiết kế sao cho nhiệt độ của nước bên trong không tăng lên do bức xạ nhiệt từ môi trường.

3.1.2. Bộ cảm biến nhiệt cầu đen

Nhiệt độ cầu đen là nhiệt độ được chỉ thị bởi bộ cảm biến nhiệt được đặt ở chính giữa tâm quả cầu với các đặc điểm sau đây:

a) đường kính quả cầu: 150 mm.

b) hệ số tỏa nhiệt trung bình: 0,95 (quả cầu đen)

c) độ dầy: càng mỏng càng tốt.

d) khoảng đo: 20 ^oC đến 120 ^oC.

e) độ chính xác của phép đo:

- khoảng đo từ 20 ^oC đến 50 ^oC: ± 0,5 ^oC;

- khoảng đo từ 50 ^oC đến 120 ^oC: ± 1 ^oC.

Mọi phương tiện để đo nhiệt độ cầu ướt tự nhiên hoặc nhiệt độ cầu đen khi đã được hiệu chuẩn ở ngưỡng đo đặc hiệu, cho kết quả đo với cùng độ chính xác đều có thể sử dụng được.

3.2. Đo nhiệt độ không khí

Nhiệt độ không khí là thông số cơ bản, có thể đo bằng mọi phương pháp thích hợp miễn là có sử dụng bộ cảm biến nhiệt. Tuy nhiên, cần phải chú ý tuân thủ những quy định về đo nhiệt độ không khí.

Đặc biệt, bộ cảm biến nhiệt không khí cần phải được trang bị các phương tiện bảo vệ để tránh được bức xạ nhiệt nhưng không làm cản trở tuần hoàn không khí xung quanh bộ cảm biến nhiệt này. Khoảng đo nhiệt độ không khí từ 10 ^oC đến 60 ^oC và độ chính xác ±1 ^oC.

4. Đo hoặc đánh giá năng lượng chuyển hóa1)

Lượng nhiệt được tạo ra trong cơ thể là một yếu tố gây nên stress nhiệt. Vì vậy, để đánh giá stress nhiệt cần phải xác định được lượng nhiệt này. Năng lượng chuyển hóa là tổng năng lượng được tiêu thụ trong cơ thể, đó là chỉ số đánh giá thích hợp cho phần lớn điều kiện sản xuất công nghiệp (có công biểu kiến không đáng kể).

Mức năng lượng chuyển hóa có thể được xác định

- hoặc bằng phương pháp đo tiêu thụ ôxy của công nhân;

- hoặc bằng phương pháp đánh giá dựa theo bảng tham khảo.

Nhờ có chỉ số WBGT nên việc đánh giá mức chuyển hóa theo bảng tham khảo tính sẵn là đủ.

Việc đánh giá mức chuyển hóa đòi hỏi khả năng thực hành và tốt hơn là được tiến hành bởi những người có kinh nghiệm trong lĩnh vực này.

Trong trường hợp không đánh giá theo bảng tham khảo, việc phân loại các hoạt động được giới hạn theo năm cấp chính là: chuyển hóa khi nghỉ ngơi, chuyển hóa thấp, trung bình, cao và rất cao. Bảng 1 dùng để phân loại. Các giá trị trong bảng được xây dựng để đánh giá cấp chuyển hoá của các hoạt động liên tục.

Trong trường hợp khó lý giải các số liệu, cấp chuyển hóa chính xác nhất là mức chuyển hóa được đo trực tiếp trên cơ thể người.

Bảng 1 - Phân loại cấp chuyển hóa

5. Quy định kỹ thuật đo

5.1. Quy định kỹ thuật đo liên quan đến tính không đồng nhất của môi trường

Khi các thông số nào đó có giá trị không ổn định trong không gian quanh công nhân, cần phải xác định chỉ số WBGT tại ba điểm tương ứng với độ cao ngang đầu, bụng và mắt cá chân so với mặt đất. Khi công nhân đứng, tiến hành đo ở độ cao 0,1 m; 1,1 m và 1,7 m từ sàn; khi ngồi, đo ở độ cao 0,1 m, 0,6 m và 1,1 m từ sàn. Để đo các thông số tốt nhất là đo đồng thời.

Giá trị trung bình của chỉ số WBGT được tính từ ba chỉ số theo công thức sau:

Nếu phân tích trước khi có stress nhiệt tại điểm nghiên cứu hoặc tại những điểm của mức chuyển hóa liên quan cho thấy môi trường gần như ổn định (khi không ổn định, dao động ≤ 5%) thì chỉ cần tiến hành xác định một chỉ số WBGT ở tầm ngang bụng. Trong hoàn cảnh phải tranh luận khi lý giải phân tích, chỉ số WBGT xác định theo phương pháp thông thường (đo ở ba vị trí) phải được coi như giá trị chuẩn.

Để xác định nhanh chỉ số WBGT, cần tiến hành đo ở một vị trí là đủ ở mức stress nhiệt tối đa. Sử dụng phương pháp này tạo ra sự đảm bảo thiên về đánh giá cao hơn giá trị thực của stress nhiệt. Việc sử dụng cách này cần được ghi vào trong báo cáo đánh giá.

Trong trường hợp không thể đặt bộ cảm biến tại chỗ làm việc thông thường, cần đặt chúng ở nơi có tiếp xúc chịu ảnh hưởng tương tự của môi trường.

5.2. Quy định kỹ thuật đo liên quan đến sự biến đổi theo thời gian của thông số

Nếu phân tích vị trí lao động và hoạt động lao động chỉ ra rằng thông số đo được không ổn định theo thời gian, cần xác định giá trị trung bình đại diện.

Phương pháp chính xác nhất là đo liên tục thông số này theo thời gian và suy ra giá trị trung bình bằng phương pháp tích phân.

Vì phương pháp này sử dụng có nhiều khó khăn trong nhiều trường hợp, nên hầu hết sự biến đổi của từng thông số được phân loại thành các mức nhất định. Giá trị trung bình của thông số được xem xét sau đó được xác định bằng việc cân nhắc các mức khác nhau với tổng thời gian ở mức đó.

Cơ sở thời gian T để tính toán giá trị trung bình là khoảng thời gian lao động/ nghỉ ngơi trong một giờ chịu stress nhiệt tối đa. Chúng phải được tính ngay từ khi bắt đầu lao động.

Giá trị trung bình của thông số p biến đổi theo thời gian ở các mức "n"( thí dụ: mức chuyển hóa, nhiệt độ cầu đen hoặc chỉ số WBGT trong trường hợp đo đồng thời ba thông số môi trường), sẽ được diễn đạt theo công thức sau:

trong đó

p₁, p₂, ... p_n là giá trị của thông số đo được trong thời gian t₁, t₂, ...t_n;

t₁ + t₂ + ....t_n = T = 1 h.

Số lượng các phép đo cần thực hiện phụ thuộc vào sự biến đổi các thông số, các đặc tính đáp ứng của bộ cảm biến và độ chính xác của phép đo kỳ vọng.

5.3. Giá trị trung bình của năng lượng chuyển hóa

Việc xem xét trên được dùng để xác định năng lượng chuyển hóa trung bình dựa trên kết quả trị số đo được hoặc giá trị đánh giá theo các bảng tham khảo. Nếu mức chuyển hóa chỉ đơn giản được phân loại theo một trong năm cấp chính nêu trong điều 4, mức chuyển hoá trung bình được xác định bằng cách lấy theo giá trị mức chuyển hóa trung bình của từng loại lao động có trong bảng 1.

Trong trường hợp để làm sáng tỏ kết quả, thông số trung bình chính xác nhất là thông số được tính từ các biến của thông số được đo liên tục, sau đó là thông số được tính từ số lượng lớn nhất các cấp đã được xác định chính xác.

6. Thời điểm và thời gian đo

6.1. Thời điểm đo

Việc xác định chỉ số WBGT theo tiêu chuẩn này chỉ cho phép đánh giá stress nhiệt mà người công nhân phải chịu trong thời gian tiến hành đo. Vì vậy, nên tiến hành các phép đo vào giai đoạn có stress nhiệt tối đa, nghĩa là vào mùa hè và vào thời gian giữa ngày hoặc khi các thiết bị tỏa nhiệt đang hoạt động.

6.2. Thời gian đo

Thời gian của mỗi phép đo phụ thuộc vào thời gian đáp ứng của bộ cảm biến mà trong trường hợp nào đó có thể là đáng kể (đặc biệt là nhiệt độ cầu đen).

Chỉ có thể tiến hành một lần đo hoặc đánh giá cho từng mức độ sử dụng cho mỗi thông số. Vì vậy thời gian đo sẽ khác với thời gian phân tích riêng cơ số (thời gian cơ bản) được quy định trong 5.2.

7. Giá trị chuẩn

Giá trị của chỉ số WBGT được quy định trong Phụ lục A là giá trị chuẩn. Chúng được dựa trên các số liệu có trong các tài liệu khoa học.

Nếu vượt quá giá trị này, cần phải:

- hoặc giảm trực tiếp stress nhiệt tại chỗ làm việc bằng những phương pháp phù hợp (kiểm soát môi trường và mức độ hoạt động, thời gian lao động trong môi trường đó, và sử dụng trang bị bảo hộ cá nhân);

- hoặc tiến hành phân tích chi tiết stress nhiệt theo phương pháp tỷ mỉ hơn.

Giá trị chuẩn trong Phụ lục A theo điều kiện đã cho đối với một cá thể mặc quần áo bình thường (chỉ số cách nhiệt = 0,6 Clo)1), có thể lực phù hợp với lao động được xem xét và có sức khỏe tốt.

Giá trị chuẩn này đại diện cho hiệu ứng nhiệt trung bình của môi trường nhiệt độ nóng tác động lên cơ thể trong khoảng thời gian làm việc tương đối dài. Chúng không tính tới giá trị đỉnh của stress nhiệt mà người lao động phải chịu trong thời gian ngắn (vài phút) hoặc môi trường đặc biệt nóng hoặc của hoạt động thể lực cường độ lớn tức thời. Thực tế trong các trường hợp như vậy, stress nhiệt có thể vượt quá giá trị cho phép mà không có giá trị chuẩn đại diện về mức lao động trung bình hoặc môi trường nhiệt trung bình mà chúng vượt quá.

Khi nghi ngờ về giá trị mức chuyển hóa đã chấp nhận, giá trị chuẩn được sử dụng là giá trị tương ứng với mức chuyển hóa cao hơn, nếu cần thiết thì phân loại thành cấp bốn khi không thể đo hoặc đánh giá được.

Chú thích

1. Nếu quần áo mặc không phải là quần áo lao động chuẩn (có độ thoáng khí và hơi, với chỉ số cách nhiệt I_cl = 0,6 Clo), giá trị tính theo bảng tham khảo sẽ được lấy theo tính chất quần áo và môi trường hiện tại. Nói chung khi mặc quần áo không thấm hơi nước cần phải giảm giá trị trong bảng tham khảo. Mặt khác, mặc quần áo phản xạ nhiệt có thể tăng giá trị trong bảng tham khảo. Trong các trường hợp,vì khó khăn trong việc đánh giá hiệu chỉnh lại, nên tham khảo ý kiến chuyên gia khi quần áo có khác biệt rõ rệt so với quần áo đặc trưng nêu trong bảng tham khảo.

2. Phụ lục B cũng đưa ra hướng dẫn một vài giá trị chuẩn WBGT đối với chu kỳ lao động / nghỉ ngơi khác nhau dựa trên giả thuyết là giá trị WBGT tại chỗ nghỉ ngơi bằng hoặc rất gần với giá trị WBGT tại chỗ làm việc.

3. Sự thích nghi với khí hậu có thể đạt được trong 7 ngày bằng cách tăng dần stress nhiệt. Phụ lục B đưa ra phương pháp thích nghi làm ví dụ bằng cách tăng dần mức độ thời gian lao động và cho phép tăng thời gian nghỉ ngơi. Một người được xem như không thích nghi nếu chưa tiếp xúc hàng ngày với nóng trong một tuần trước đó.

8. Báo cáo đánh giá

Bản báo cáo đánh giá về stress nhiệt trong đó mỗi đối tượng được nghiên cứu cần có những số liệu sau:

a) vị trí tiến hành đánh giá (thí dụ như nhà máy, phân xưởng, chỗ làm việc);

b) thời gian đánh giá (năm, tháng, ngày, giờ);

c) thời gian đánh giá (năm, tháng, ngày, giờ);

d) các kết quả chi tiết đo được hoặc những đánh giá về các thông số (theo bảng tham khảo);

e) giá trị WBGT trung bình và so sánh chúng với giá trị chuẩn trong bảng tham khảo.

Phụ lục C cho ví dụ về cách trình bày kết quả.

Phụ lục  A

(tham khảo)

Bảng giá trị chuẩn về chỉ số stress nhiệt WBGT

Bảng A.1 Giá trị chuẩn theo trường hợp đã cho

Phụ lục B

(tham khảo)

Đồ thị biểu diễn giá trị WBGT chuẩn và phương pháp thích nghi với nóng

B.1. Đồ thị biểu diễn giá trị WBGT tham khảo được thiết lập cho chu kỳ lao động/ nghỉ ngơi khác nhau

Đồ thị được vẽ dựa theo giả thiết là giá trị WBGT ở một vị trí dùng để nghỉ ngơi bằng hoặc rất gần với giá trị WBGT tại chỗ làm việc (thời gian cơ bản bằng 1 giờ; nhận thấy được có chuyển động không khí; đối tượng đã thích nghi với nóng). Đồ thị này được đưa ra để tham khảo như hình B.1. Chúng có thể thuận tiện cho việc tổ chức lại công việc bằng cách thay đổi chu kỳ lao động/nghỉ ngơi. Việc áp dông đúng theo tiêu chuẩn này với giá trị WBGT khác nhau đo được là thích hợp.

B.2. Phương pháp thích nghi với nóng

Thích nghi là một trạng thái do quá trình thích ứng về mặt sinh lý làm tăng sức chịu đựng của cá thể khi tiếp xúc với môi trường cho trước trong thời gian vừa đủ. So sánh với một cá thể chưa thích nghi thì một cá thể đã thích nghi có mức căng thẳng sinh lý ít hơn đối với stress nhiệt.

Về bản chất thích nghi nhiệt có thể đạt được không chỉ bằng phương pháp nhân tạo khi lặp lại sự tiếp xúc có giám sát trong buồng thích nghi nhiệt, hoặc bằng cách tự nhiên khi cá thể tiến hành công việc trong thời gian ngắn để bắt đầu và sau đó tăng thời gian tiếp xúc dài hơn.

Chu kỳ lao động/nghỉ ngơi đối với những người đã thích nghi và chưa thích nghi được đánh giá bằng cách đánh giá WBGT theo tiêu chuẩn này và giá trị chuẩn trong phụ lục A. Việc tăng thời gian lao động cho đối tượng từ trạng thái chưa thích nghi đến khi đã được thích nghi nên tiến hành dần dần trong thời gian 7 ngày.

Hình B.1

Phụ lục C

(tham khảo)

Ví dụ về báo cáo đánh giá

Phụ lục D

(tham khảo)

Tài liệu tham khảo

[1] ISO 7726 - Thermal environment − Instruments and methods for measuring physical quantities (Môi trường nhiệt - Dụng cụ và phương pháp đo chỉ số vật lý).

[2] ISO 7730 - Moderate thermal environment − Determination of the PMV and PPD indices and specification of the conditions for thermal comfort (Môi trường nhiệt độ trung bình - Định nghĩa về các chỉ số PMV và PPD và đặc điểm về điều kiện thoải mái nhiệt).

[3] ISO 7933, Hot environments − Analytical determination and interpretation of thermal stress using calculation of required sweat rates (Môi trường nhiệt độ cao - Định nghĩa phân tích và lý giải về stress nhiệt, tính yêu cầu tỉ lệ thải nhiệt qua mồ hôi).