GB/T 18048-2000 人类工效学 代谢产热量的测定

ics13-180

A25臀旨

中华人民共和国国家标准

Gs/T18048一2000

egvISO8996:1990

人类工效学代谢产热量的测定

Ergonomics-Determinationofmetabolicheatproduction

2000一04一11发布2000一12一01实施

国家质量技术监督局发布

GB/T18048-2000

目次

前言·…

ISO前言

，

土范围····..··········“··，···“··“···‘···“‘······、，···，··“·.’·，，、··‘·”，，···，‘“‘“·····“，”‘··……1

0

‘引用标准”·······································································································……1

八

乃方法与准确度·

估算代谢率用表

5代谢率的测定·················································。················································……4

附录A(提示的附录)不同活动代谢率的分类·········································“·…’二’·“·‘’二’二.‘‘9

附录B(提示的附录)根据职业的代谢率分类·····”·····································…·…二‘二‘’二’二’二二‘9

附录C(提示的附录)标准人的数据·····················································……二‘·‘·…’二’二二‘10

附录D(提示的附录)不同身体姿势、不同工作类型及不同工作速度的人体活动代谢率·········……n

附录E提〔示的附录)典型活动的代谢率················································……·‘·……’二’·…’13

附录F(提示的附录)在一工作周期中平均代谢率计算举例·········································……14

附录G(提示的附录)根据所测数据计算代谢率的实例····················。··························……15

GB/T18048-2000

前言

本标准等效采用ISO8996:1990《人类工效学代谢产热量的测定》。

本标准与ISO8996:1990的不同之处在于:

1)对第一章作了文字性修改并删除了引言部分;

2)由于原国际标准给出的7个标准的附录(附录A、附录B、附录C、附录D、附录E、附录F、附录

G)的内容仅是对参考数据和举例说明的描述，本标准全部更改为提示的附录。

本标准是研究热环境的系列标准之一。可利用本系列标准中所给的方法评价舒适程度。

本标准的附录A、附录B、附录C、附录D、附录E、附录F、附录G是提示的附录。

本标准由国家质量技术监督局提出。

本标准由全国人类工效学标准化技术委员会归口。

本标准由中国标准化与信息分类编码研究所、中国预防医学科学院劳动卫生与职业病研究所共同

起草。

本标准主要起草人:滑东红、李天麟、刘伟、陈乱、李彦琴。

Ga/T18048-2000

ISO前言

国际标准化组织(ISO)是一个由各国的权威性标准化团体(ISO成员团体)组成的国际联合会。国

际标准的起草工作通常由ISO技术委员会完成。对技术委员会已经设立的项目感兴趣的每个成员团体

都有权参加该委员会。同ISO有联系的政府的和非政府的国际组织，也可参加其工作。ISO在所有涉及

电工技术标准化问题方面都与国际电工委员会G(EC)保持密切合作。

由技术委员会采纳的国际标准草案都要送交各成员团体表决。国际标准的发布需要75%以上的成

员团体投赞成票。

国际标准ISO8996是由ISO/TC159/SC5(人类工效学:物理环境分委会)制定的。

附录A到附录G是本国际标准的组成部分。

中华人民共和国国家标准

GB/T18048-2000

eqvISO8996门990

人类工效学代谢产热量的测定

Ergonomics-Determinationofmetabolicheatproduction

范围

本标准规定了人体代谢产热量的测定方法。

本标准适用于代谢产热量的测定，也适用于人体热调节、体力劳动、体育活动或特定工种的热能消

耗的评价。

2引用标准

下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均

为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。

ISO7933:1989热环境利用计算需要出汗率分析测定和表述热负荷

ISO9886:1992人类工效学用生理学方法评价热紧张

3方法与准确度

由于机体所产生的能量大部分都转化为热能，被称为有用功的机械功部分通常忽略不计，因此可把

代谢产热量视为代谢率(见ISO7933)0

测定代谢率的三种类别和方法见表to

表1测定代谢率的三种类别和方法

类别方法准确度作业现场调查

A根据活动的种类估算不必要

I数据粗略，误差大需要有关技术设备和工作组织的

B—根据职业种类估算

信息

A—应用组群评价表

误差较大需要工时测定

卫B-一应用特定活动评估表

准确度:士15%

C—在规定条件下应用心率不必要

误差较小

一测量准确度:士5%需要工时测定

，I

第I类给出了两种评估能量代谢的方法:A法是根据活动的种类进行估算;B法是根据职业进行估

算。这两种方法都只是粗略地反映了不同活动或职业的能量代谢率，不需要进行作业现场调查

第I类A法是把基础代谢与不同姿势的代谢率、工作类型的代谢率以及与工作速度有关的人体动

作的代谢率(见表1中的II.A)相加得到代谢率。B法是利用不同活动的评估表来判定代谢率，但误差

较大。需要进行工时测定以确定不同活动周期的工作代谢率。C法是应用心率来判定代谢率。这种间接

测量代谢率的方法是根据在一定条件下，氧耗量与心率之间的相关关系进行的。

第1类是通过直接测量测得代谢率。在测量时需要作详细的工时测定

国家质f技术监督局2000一04一11批准2000一12一01实施

GB/T18048-2000

每种方法的准确度都是由几种因素决定的。

当观察某个人在一次完成一件任务时，应考虑由于测试者受训练程度不同，以致在使用这些表格时

会对结果产生很大影响的因素。在利用第亚类C法时，在考虑氧耗量与心率关系的准确性时，不应忽视

由于测试者受训程度、熟练程度的差异等因素对测定结果的影响。在第皿类中，测量的准确度(测量气体

体积和氧所占的百分数)将决定误差的程度，表1中所给的准确度已经考虑了这些因素。

此外，其他因素如个体、工作设备、工作速度、工作技术等的差别都能影响每种方法的准确度(见

4.6.2),

因此结果的准确性及其费用从第I至班类逐步增加。直接测量的准确性最高。应尽可能地使用最

准确的方法。

4估算代谢率用表

4.1按活动种类对代谢率进行估算

利用附录A表A1中的分类，可以大致估算代谢率。其中，每一给定活动的代谢率分别归属于五种

类别之一(休息、低代谢率、中等代谢率、高代谢率、极高代谢率)。附录A中表Al给出了包括短时休息

及分类的实例

4.2按职业估算代谢率用表

附录B中表BI给出不同职业的代谢率。所给数值是全部工作时间的平均值，但是没有考虑较长时

间的休息暂停，例如，午餐时间。由于技术、工作内容、工作组织等的差别可有明显的变化。

4.3按照工作的不同估算代谢率用表

人在工作中的代谢率可通过将不同的工作内容加起来进行估算。为此目的，需对作业现场进行调

查。

代谢率是下列几部分之和:

a)基础代谢率;

b)身体姿势部分;

c)工作类型部分;

d)与工作速度有关的部分。

基础代谢率是当受试者在指定条件下处于卧姿休息状态时的代谢率。

基础代谢率(BM)与体重、身高、年龄及性别有关。这些因素对于BM的影响很小，因此代谢率可采

用近似值，对于男性，其值为44W/m'，对于女性，其值为41W/m2。为了给出可比较数值，在本标准附

录C的表C1中给出标准人的数值。

在附录D的表D1中给出了不同姿势的代谢率，表D2为不同类型工作的代谢率，表D3为与工作

速度有关的人体活动的代谢率，表D4和表D5举出利用这些方法的实例。

4.刁典型活动的代谢率用表

代谢率的数值可从附录E的表E1得到，这些数值是根据测量得出的。

4.5一个工作周期的代谢率

为测定一个工作周期的全部代谢率，需要进行工时和操作的详细描述，如每个活动的持续时间、所

行走的距离、所攀登的高度、搬运的重量、所作动作的数目等。

一个工作周期代谢率是按着下面公式计算的，从测定每个活动的代谢率以及所持续的时间得出。

M一典女Mt;,(1)

1吮鱿.

式中:M—平均代谢率，W/m';

鱿—单项活动代谢率，W/mz;

T—工作周期的持续时间，s;

GB/r18048-2000

—‘单项活动的持续时间，so

附录F中给出一实例。

4.6代谢率用表的使用要求

4.6.1数值标准化

附录c中规定了相对于标准人的标准数值，以便与不同来源的数值进行比较。对某些特殊活动，包

括与体重相关的动作，例如登高走或举重是需要的。

4.6.2数值偏差

由于下列因素的影响，所给数值可在一定限度内变动:

a)工作技术;

b)工作速度;

c)不同工作设备的差别。

对于同一工作，在同一工作条件下，不同的人的代谢率可有不同，其偏差约为士5%.

对于熟悉这种活动的一些人，其代谢率的变化约为实验条件下的5%。在现场条件下，即所测定的

每一活动不是确切地在每一试验中都完全一致，其代谢率可能有20%或更多的变动。

4.6.3气候的影响

本标准中所给出的代谢率适用于中等热环境，在热或冷环境中代谢率可能升高。

在热环境下，由于心率和出汗量增加的缘故，代谢率最多可能增加5W/m，或10W/m',

在冷环境下，当发生寒颤时，代谢率最大可能增加到200W/m'，穿厚服装也能增加代谢率。

4.6.4工作与休息时间长度的影响

表D1至D5及表El(见4.3和4-4)不适用于工作时间短和休息时间较长的工作，因为这将导致产

生高的代谢率水平。图1中阴影区表示其界限，不能应用阴影区中表示的数值(见4.3和4-4)，图1只

适用于休息期间当肌肉完全放松时的情况。

例1(见图1)显示8min休息及1min工作的工作节律。在这种情况下，不能用代谢率表(见4.3和

4-4)。在白色区域内，活动中包括一定比例工作时间(如例2)，可以应用这些表中数值。

效应二增加代谢率

u一

三

宜﹃

盆

址

知

硬

雄

图I代谢率增高区段

由于Simonson效应，会使代谢率升高这取决于工作类型和所使用的肌肉群。问题比较复杂性，有

待进一步研究。

4.6.5代谢率数值的改动

Gs/T18048-2000

当工作速度与表中所给的不同时(见4.3与4.4)，可在所给速度士25%范围内采用内插法对代谢

率数值进行改动。

5代谢率的测定

5门直接测定代谢率

下面给出的代谢率测量方法已经过许多现场应用验证和实验室分析的检验。其他方法仍需利用所

收集的数据按本法进行验证。

5.1.1测量方法

两种主要测定代谢率的方法:

a)部分法;

b)整体法。

部分法用于轻的和中等强度的工作，整体法用于短时间的大强度工作。采用不同方法是基于以下原

因:在轻的和中等强度的工作中，氧的摄取在短时间的工作之后即能达到需氧量，氧的摄取达到稳定状

态并等于人的需氧量。在大强度工作情况下，需氧量高于摄氧量，并且，在极大强度工作情况下，需氧量

高于最大摄氧量。在大强度工作时，氧的摄取达不到氧的需要量，所缺的氧在工作停止之后才能达到平

衡。为此，测量应包括工作中及工作后的恢复时间。整体法适用于氧消耗量超过每小时60L的氧(相当

于每分钟1L的氧)的情况。

图2给出部分法的实施步骤。工作开始时，不收集呼出气。在3min-5min后当氧耗量达到稳定状

态时，约5min(初始阶段)后，在工作进行中开始采集呼出气。工作继续5min-10min(主要阶段)，采

集气体，或完全采集(如用Douglas袋)，或定期采集(如用一气体流量计)，当工作停止时结束采集。从中

抽取一定量样品进行气体分析。当用部分法时要注意工作代谢率要小于长期应激限度。

u

任一

/曰

喇

璐

璐

图2用部分法测定代谢率

用整体法(见图3)，呼出气是在工作开始就立即收集，工作继续一定时间后，通常不多于2min-

3min(主要阶段)。在工作结束时，让受试者坐下，测量继续进行直至恢复到休息的数值在恢复阶段，工

作中的氧债逐渐得到恢复。由于测量是包括工作(主要阶段)及坐姿活动(恢复阶段)，所测代谢率的数值

中应减去坐姿时所需代谢率，以取得只与工作有关的代谢率(见5.1.4.2)0

GB/T18048-2000

需权a

1711最大扭氧t

nY23Y氮.Ll}tF}

t,-n

工作

洲量

卜}ROft@t小一一M[Mpt一一川

图3用整体法测量代谢率

应该记录工作的时间及重复活动的频率，以便进一步评价其结果并与文献中的代谢率数据进行比

较。附录G中给出计算代谢率的实例。

5.1.2用氧耗量测定代谢率

由于人体只能储存很少量的氧，所以需通过呼吸作用不断地从大气中摄取氧。如果不能直接供给

氧，肌肉在无直接供氧下只能工作很短时间，对于较长时间的工作，氧化代谢是其主要能量来源。通过测

量氧的消耗可以确定代谢率。利用氧的能量当量(EE)将氧消耗转化为代谢率。

能量当量取决于呼吸商RQ值的大小(见公式2)。在确定代谢率时，采用平均呼吸商(RQ)，即

0.85，因此能量当量EE等于5.68W"h/LOZ。在这种情况下，不需要测量CO:的生成。最大误差为

士3.5%。通常误差不超过I%.

为此，代谢率的测定公式为(2),(3),(4)及(5),

·.··...······……(2)

式中:vo,—耗氧量，L/h;

Vco2—产生的二氧化碳,L/h;

RQ—呼吸商。

·。··...··········一(3)

An一0.262XW60425X刀。。2zs

式中:Am—体表面积，M2;

W、—体重，kg;

He—身高，m;

EE=(0.23RQ+0.77)X5.88。·····。。...·······……(4)

式中:EE—能量当量，W"h/L02;

RQ参见式(2)0

M=EEXVozX牛.……。.·..·.·······。·……(5)

Hma,

式中:M—代谢率,W/m2;

EE参见式(4)1Vo2参见式(2),A、参见式(3)0

Gs/T18048-2000

5.1.3氧耗量的测定

需要测量