ISO 14505-3:2006

Ergonomics of the thermal environment — Evaluation of thermal environments in vehicles — Part 3: Evaluation of thermal comfort using human subjects

ISO 14505-3:2006 gives guidelines and specifies a standard test method for the assessment, using human subjects, of thermal comfort in vehicles. It is not restricted to any particular vehicle but provides the general principles that allow assessment and evaluation. The method can be used to determine a measure of the performance of a vehicle for conditions of interest, in terms of whether it provides thermal comfort to people or not. This can be used in vehicle development and evaluation. ISO 14505-3:2006 is applicable to all types of vehicles, including cars, buses, trucks, off-road vehicles, trains, aircraft, ships, submarines, and to the cabins of cranes and similar spaces. It applies where people are enclosed in a vehicle and when they are exposed to outside conditions. For those exposed to outside conditions, such as riders of bicycles or motorcycles, drivers of open sports cars and operators of fork lift trucks without cabins, vehicle speed and weather conditions can dominate responses. The principles of assessment, however, will still apply. ISO 14505-3:2006 applies to both passengers and operators of vehicles where its application does not interfere with the safe operation of the vehicle.

Ergonomie des ambiances thermiques — Évaluation des ambiances thermiques dans les véhicules — Partie 3: Évaluation du confort thermique en ayant recours à des sujets humains

L'ISO 14505-3:2006 donne des lignes directrices et spécifie une méthode d'essai pour l'évaluation du confort thermique offert par les véhicules, en faisant appel à des sujets humains. Elle ne se limite pas à un véhicule particulier mais pose des principes généraux permettant l'évaluation et l'appréciation. Cette méthode peut servir à mesurer les performances d'un véhicule dans des conditions déterminées et peut permettre de vérifier si celui-ci offre ou non un confort thermique à ses utilisateurs. Elle peut être utilisée pour le développement et l'évaluation des véhicules. L'ISO 14505-3:2006 est applicable à l'ensemble des véhicules, y compris les voitures particulières, les autobus, les camions, les véhicules tout terrain, les trains, les aéronefs, les navires, les sous-marins, les cabines de grue et les espaces assimilés. Elle est applicable aux personnes prenant place dans un véhicule ainsi qu'à celles exposées aux conditions extérieures. Pour celles exposées aux conditions extérieures, par exemple les cyclistes, les motocyclistes, les conducteurs et passagers de voitures de sport et les opérateurs de chariots élévateurs à fourche sans cabine, la vitesse du véhicule et les conditions météorologiques peuvent constituer des facteurs dominants qui conditionnent les réponses. Cependant, les principes d'évaluation demeurent applicables. L'ISO 14505-3:2006 est applicable aux passagers ainsi qu'aux conducteurs ou opérateurs des véhicules, dans la mesure où son application n'entrave pas la bonne marche et la sécurité du véhicule.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 08-Jun-2006
• ICS: 13.180 - Ergonomics
• ICS: 43.020 - Road vehicles in general
• Technical Committee: ISO/TC 159/SC 5 - Ergonomics of the physical environment
• Drafting Committee: ISO/TC 159/SC 5 - Ergonomics of the physical environment

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 14505-3
First edition
2006-06-01

Ergonomics of the thermal
environment — Evaluation of thermal
environments in vehicles —
Part 3:
Evaluation of thermal comfort using
human subjects
Ergonomie des ambiances thermiques — Évaluation des ambiances
thermiques dans les véhicules —
Partie 3: Évaluation du confort thermique en ayant recours à des sujets
humains




Reference number
ISO 14505-3:2006(E)
©
ISO 2006

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ISO 14505-3:2006(E)
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Published in Switzerland

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ISO 14505-3:2006(E)
Contents Page
Foreword. iv
Introduction . v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms, and definitions. 2
4 Assessment of vehicle environments using human subjects . 2
5 Principles of assessment. 3
5.1 Subjective methods. 3
5.2 Objective methods. 3
5.3 Behavioural methods . 3
5.4 Assessment of thermal comfort. 3
6 Design of human subject trials . 4
6.1 Aim of trial . 4
6.2 Selection of human subjects . 4
6.3 Measurement of subject responses. 4
6.4 Selection of operating conditions. 6
6.5 Analysis and interpretation of results . 7
7 Test method for assessing thermal comfort in vehicle . 7
Annex A (normative) Test method for assessment of vehicle thermal comfort. 8
Annex B (informative) Example of single-sheet subjective questionnaire . 10
Annex C (informative) Practical example of vehicle thermal comfort assessment using test
method . 11
Annex D (informative) Practical example of assessment of thermal comfort properties of vehicle
glazing. 13
Annex E (informative) Practical example of assessment of thermal comfort properties of vehicle
seats. 15
Bibliography . 17

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ISO 14505-3:2006(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 14505-3 was prepared by Technical Committee ISO/TC 159, Ergonomics, Subcommittee SC 5,
Ergonomics of the physical environment.
ISO 14505 consists of the following parts, under the general title Ergonomics of the thermal environment —
Evaluation of the thermal environment in vehicles:
⎯ Part 1: Principles and methods for assessment of thermal stress
⎯ Part 2: Determination of equivalent temperature
⎯ Part 3: Evaluation of thermal comfort using human subjects

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ISO 14505-3:2006(E)
Introduction
Direct methods for the assessment of thermal environments (hot, moderate, cold) in vehicles involve
measurements of the responses of human subjects. There are three types: subjective methods, objective
methods, and behavioural methods. Subjective methods quantify the responses of people to an environment
using subjective scales. Objective methods are those which quantify the physical, physiological or mental
condition of a person by the use of instrumentation or measures of an output such as performance measures.
Behavioural methods quantify or represent human behaviour in response to an environment. Each of these
methods has been developed according to basic principles and the most appropriate form of the method and
combination of methods used in concert for the assessment of thermal environments in vehicles will depend
upon the context and vehicle environment of interest. This part of ISO 14505 provides both principles and
application of methods for the assessment of thermal comfort in vehicle environments using human subjects.
The most appropriate methods for evaluating thermal comfort in vehicles are subjective. The principles for the
construction of subjective assessment scales are given in ISO 10551 and are used in the development of the
test method specified in this part of ISO 14505. Physiological measurements on human subjects are
described in ISO 9886 and are beyond the scope of this part of ISO 14505.
This part of ISO 14505 complements standards concerned with the ergonomics of thermal environments and
in particular can be used together with thermal indices that are valid for use in vehicle environments.

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INTERNATIONAL STANDARD ISO 14505-3:2006(E)

Ergonomics of the thermal environment — Evaluation of
thermal environments in vehicles —
Part 3:
Evaluation of thermal comfort using human subjects
1 Scope
This part of ISO 14505 gives guidelines and specifies a standard test method for the assessment, using
human subjects, of thermal comfort in vehicles. It is not restricted to any particular vehicle but provides the
general principles that allow assessment and evaluation. The method can be used to determine a measure of
the performance of a vehicle for conditions of interest, in terms of whether it provides thermal comfort to
people or not. This can be used in vehicle development and evaluation.
This part of ISO 14505 is applicable to all types of vehicles, including cars, buses, trucks, off-road vehicles,
trains, aircraft, ships, submarines, and to the cabins of cranes and similar spaces. It applies where people are
enclosed in a vehicle and when they are exposed to outside conditions. For those exposed to outside
conditions, such as riders of bicycles or motorcycles, drivers of open sports cars and operators of fork lift
trucks without cabins, vehicle speed and weather conditions can dominate responses. The principles of
assessment, however, will still apply.
This part of ISO 14505 applies to both passengers and operators of vehicles where its application does not
interfere with the safe operation of the vehicle.
It presents the principles of the assessment and evaluation of thermal comfort, including the use of test
methods and trials. It also presents subjective methods that can be used in assessment.
This part of ISO 14505 is a basic ergonomics standard which can contribute to the development of standards
concerned with specific vehicles and products.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 12894, Ergonomics of the thermal environment — Medical supervision of individuals exposed to extreme
hot or cold environments
ISO 13731, Ergonomics of the thermal environment — Vocabulary and symbols
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ISO 14505-3:2006(E)
3 Terms, and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 13731 and the following apply.
3.1
cold stress
climatic conditions under which the body heat exchange is just equal to, or too large for, heat balance at the
expense of significant physiological strain that sometimes cannot be compensated
3.2
equivalent temperature
temperature of a homogenous “room”, with mean radiant temperature equal to air temperature and zero air
velocity, in which a person exchanges the same heat loss by convection and radiation as in the actual
conditions
3.3
heat stress
climatic conditions under which the body heat exchange is just equal to, or too small for, heat balance at the
expense of significant physiological strain that sometimes cannot be compensated
3.4
HVAC-system
heating, ventilation and air-conditioning system of the vehicle/cabin
3.5
local equivalent temperature
temperature of a homogenous “room”, with mean radiant temperature equal to air temperature and zero air
velocity, in which a defined zone of the human body surface exchanges the same heat loss by convection and
radiation as in the actual conditions
3.6
thermal asymmetry
degree to which opposite parts of the human body are exposed to different climatic conditions
3.7
thermoneutral zone
temperature interval within which the body maintains heat balance exclusively by vasomotor reactions
4 Assessment of vehicle environments using human subjects
Although mathematical and physical models and thermal indices can provide repeatable, reliable methods of
assessment, vehicle environments are often complex, dynamic and influenced by many factors. Models and
indices are therefore often limited in validity. Human subjects are required to provide a direct means of
measuring thermal comfort and to validate other techniques. It is important, therefore, to develop assessment
methods involving human subjects. Such methods shall only be used where ethical considerations and
accepted practices involving human subjects, as provided in ISO 12894, have been carried out. They are
used for one of four main reasons:
⎯ to evaluate thermal comfort in vehicle environments;
⎯ to set up or carry out standardized test methods of thermal comfort in vehicles;
⎯ to compare measures of thermal comfort in vehicles with prediction methods (models, indices) based
upon measures of the thermal environment in vehicles;
⎯ to determine the relationship between objective measures, such as skin temperatures, and subjective
measures of thermal comfort.
2 © ISO 2006 – All rights reserved

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ISO 14505-3:2006(E)
5 Principles of assessment
5.1 Subjective methods
Subjective methods quantify the response of people to an environment using subjective scales. Such scales
are based upon psychological continua (or constructs) that are relevant to the psychological phenomenon of
interest. It is important to know the properties of the scales in order to correctly interpret the results. Scales of
thermal sensation (hot or cold), preference, comfort, and stickiness are often used in thermal comfort
assessment. Advantages of subjective methods are that they are simple to administer and are directly related
to the psychological phenomenon. Disadvantages are that they can interfere with what they are measuring,
some groups may not be able to perform the subjective task (for example, babies, children, people with
disabilities) and there is no reason given as to why such a response is provided. ISO 10551 should be used
for guidance on the construction of subjective scales. Five types of scales are identified. These are:
Perceptual (How do you feel now? e.g. hot); Affective (How do you find it? e.g. comfortable); Preference (How
would you prefer to be? e.g. cooler); Acceptance (acceptable/unacceptable); Tolerance (Is the environment
tolerable?). From these basic subjective dimensions, questionnaires of subjective scales can be developed.
The subjective assessment methods presented in this part of ISO 14505 are concerned with thermal comfort
and therefore do not consider “tolerance”.
5.2 Objective methods
Objective methods are those which quantify the physical or mental condition of a person by the use of
instrumentation or measures of an output such as performance measures. The principle of the method is that
the measure can be interpreted in terms of the human condition of interest (e.g. thermal comfort). An example
would be the measurement of mean skin temperature of the body that would vary with the thermoregulatory
response to heat and cold (providing a rationale for the method) and that has been shown in research to
correlate with subjective responses of comfort. Another example would be skin wetness. Disadvantages of
objective methods can be that they might interfere with what they are attempting to measure, the correlation
between the measure and thermal comfort is not perfect and that thermal comfort is a psychological
phenomenon, a condition of mind. An advantage of objective measures is that they are often independent of,
and can be used to complement, the results of other methods such as subjective measures. ISO 9886 should
be used to provide methods for measurement and interpretation of physiological strain in terms of body core
temperature, mean skin temperature, heart rate and body mass loss. Other measures, such as heart rate
variability, may also be relevant.
5.3 Behavioural methods
Behavioural methods quantify or represent human behaviour in response to an environment. The particular
aspect of human behaviour observed is related to the human condition of interest (for example, thermal
comfort in vehicles) and a method of interpretation is required. Examples would include changes in posture,
movement patterns (for example, away from uncomfortable environments), and popularity of sitting
positions(for example, if some seats were in a cold draught they would be occupied “last”). Advantages of
behavioural methods include minimum interference with what is being measured and a direct “active” measure
of discomfort. Disadvantages include the difficulty in establishing validity and reliability of the method and
direct interpretation of the results in terms of thermal comfort. For example, a change in posture could be due
to chair discomfort or other “non-thermal” reasons.
5.4 Assessment of thermal comfort
Thermal comfort assessment is most effectively carried out using subjective methods. This is because comfort
is a psychological phenomenon and a subjective rating provides a direct and quantifiable method. The simple
test method provided in this part of ISO 14505 therefore uses subjective methods. Both objective and
behavioural methods can be used to complement the test method provided, however, they would require
expert advice beyond the scope of this part of ISO 14505.
© ISO 2006 – All rights reserved 3

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ISO 14505-3:2006(E)
6 Design of human subject trials
6.1 Aim of trial
The design of any vehicle test or trial using human subjects will depend upon the specific aims of that test or
trial. However, there are general principles and these are outlined below.
A typical thermal comfort trial involves driving vehicles over a route and measuring operating conditions and
thermal responses of passengers. For specific investigations, simulators are often used.
An optimum trial design will achieve its aim with efficient use of resources. To achieve this it is important to be
clear about the specific aim or aims. For example, if the aim is to compare three types of vehicle seats for
thermal comfort then a repeated measures design, where all subjects sit on all seats (in a balanced order) in
identical conditions, could provide the best comparison of the seats. Contrast this with the evaluation of a
thermal comfort index where a wide range of environmental conditions, including seats, can be optimum. If
both aims need to be met then it is essential that both types of requirement are met in the design. It is
necessary, therefore, to be specific about the aims of the trial.
6.2 Selection of human subjects
A valid method of evaluating environments would be to use a panel of experts. This technique is used in wine
tasting, for example, where acknowledged experts give opinions concerning the quality of wines. This
technique depends upon identifying unbiased acknowledged experts. This is not possible in the area of
thermal comfort and the trial designs should specifically avoid bias.
It is usual to identify a “random” sample of human subjects as representative of the population of interest. This
is a question of statistical sampling, and relevant factors such as age, gender, driving experience and
anthropometry could be identified and influence subject selection. The number of subjects selected will
depend upon the aim and experimental design. A calculation can be made based upon the power of a
statistical test; i.e. the probability of accepting the alternative hypothesis (for example, vehicle A is more
comfortable than vehicle B), given that it is true. This is a rather academic approach and requires assumptions
to be made about the strength of effect expected which is rather circular, as this is an objective of the trial. Of
practical importance will be the allocation of subjects to treatments. If there are three cars and three types of
glazing being compared (i.e. nine conditions) then nine subjects would allow a 9 × 9 Latin square design. That
is where each subject is exposed to each condition in a different, balanced, order. A repeated measures
design is where all subjects are exposed to all conditions. It is generally considered that, for normally
distributed responses, increasing the number of subjects provides a diminishing return in terms of a sample
representing a population. Numbers of eight or more are often considered as an acceptable sample size. It is
also useful to consider approximate probability. For example, if two vehicles were compared by four subjects
then the probability of all four subjects preferring vehicle A to vehicle B due to chance (when there is actually
no difference in comfort between the vehicles) is 1/2 to the power of 4 = 1/16 = 6,25 %. So four subjects would
not be sufficient to make a decision at a 5 % level even in the case of an extreme result.
An example of practical significance is whether the testers would be satisfied that if all their subjects preferred
A to B then this would be considered sufficient evidence that A is more comfortable than B. It is useful,
therefore, to estimate how many subjects it would take for practical significance to be established. It may be
that statistical significance can be established with the use of large groups of subjects, but the effect could be
small and not of practical significance. The above provides practical guidance, whereas a more rigorous
statistical approach can be taken in any particular test; nevertheless, the “rules of thumb” above can be useful.
6.3 Measurement of subject responses
6.3.1 General
The responses of the subjects that will be measured will be selected according to the aims of the trial.
Typically subjective responses are taken to quantify thermal comfort. Objective measures are sometimes
used, mainly mean skin temperature (and sometimes sweat loss), to complement subjective measures. In a
novel situation, subjective scales should be established from “first principles” by establishing subjective
4 © ISO 2006 – All rights reserved

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ISO 14505-3:2006(E)
continua using psychological techniques. Subjective scales for assessing thermal comfort have, however,
become established. Examples are provided below. It is important to note that the way in which a scale is
presented and administered can influence results. A single-sheet questionnaire, for example, could be
preferable to a number of pages. The exact question asked should be established.
The frequency of completion of the questionnaire must be balanced with the overall experimental aim of
design. Translation of scales (from English, for example) as well as cultural aspects of the subject sample will
be issues. Knowledge of the previous ratings or of other subjects’ responses is not normally provided. Subject
training and pilot trials will be necessary. Some scales are used for ratings of overall “comfort” as well as for
areas of the body. The following scales have been developed from the guidance provided in ISO 10551.
6.3.2 Subjective scales
a) Thermal sensation scale
“Please rate on the following scale how YOU feel NOW”:
+3 Hot
+2 Warm
+1 Slightly warm
 0 Neutral
−1 Slightly cool
−2 Cool
−3 Cold
This scale corresponds to the ISO sensation scale. It is useful to use the standard scales, as results can
be compared directly with International Standards assessments as well as with the results of other
studies. The emphasis to the subject is how YOU (himself or herself — not another person or a general
view of the group) feels (how the person actually feels, not how the environment seems to be) NOW (at
that time). The form of the scale is in discrete intervals, although, by joining with a line a continuous form
of the scale can be used; for example, a rating between 1 and 2 (indicated by a mark on the line
between 1 and 2) would indicate that the subject felt between “slightly warm” and “warm” and this would
be given a numerical value, for example, 1.3. Continuous forms also apply to the scales below. An
extension of the scale, if required, would be to use the terms “very hot” and “extremely hot” (or “very cold”
and “extremely cold”).
b) “Uncomfortable” scale
3 Very uncomfortable
2 Uncomfortable
1 Slightly uncomfortable
0 Not uncomfortable
c) Stickiness scale
3 Very sticky
2 Sticky
1 Slightly sticky
0 Not sticky
© ISO 2006 – All rights reserved 5

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ISO 14505-3:2006(E)
Scales b) and c) have a similar form with an absence of effect at the base of the scale and increasing
strength of effect up the scale. An important point is that a consistent word — uncomfortable or sticky —
is used for each rating. This presents the specific psychological continuum as well as ensuring that the
scale is unidimensional. “Uncomfortable” is a negative effect of the environment as is “stickiness”. It is
unlikely that the scales are independent dimensions and they should be used to complement each other.
It may be that people can be slightly warm and not uncomfortable but it is unlikely that a sedentary,
clothed subject would feel cold, very sticky, and not uncomfortable.
d) Preference scale
“Please rate on the following scale how YOU would like to be NOW”:
+3 Much warmer
+2 Warmer
+1 Slightly warmer
 0 No change
−1 Slightly cooler
−2 Cooler
−3 Much cooler
Preference scales are used in assessment as they provide a “value” judgement from subjects. If a subject
rates a sensation of “slightly warm”, for example, it does not indicate whether or not he or she wishes to
be “slightly warm”. The preference rating compares how the subject is, with how he or she would like to
be. No change will indicate a form of acceptability, preference and satisfaction.
Other scales can be useful depending upon the aims of the experiment. If a percentage of satisfaction is
required then a “forced” (the subject must choose) yes or no response to “Are you satisfied?” would give a
direct measure. Ratings of pleasure could be of interest. These can be confounded with visual stimuli (for
example, driving through the countryside on a sunny day) but solar radiation can elicit pleasant and
unpleasant thermal responses and should be taken into account. Ratings of acceptability will be useful to
vehicle manufacturers. They require a sophisticated judgement based upon what a subject would feel is
acceptable in that context. A combination of scales integrated into a questionnaire provides a useful
measurement tool. The scales will complement each other and give a detailed profile of thermal comfort.
Subjective ratings from individual parts of the body will provide some indication of why subjects gave their
“overall” rating.
6.4 Selection of operating conditions
The operating conditions used will determine the environments that are assessed for comfort. In vehicle trials
it would be difficult to create identical operating conditions from day to day. When using a traditional
experimental design (for example, comparison of vehicles, vehicle seats or glazing types) then this will be
necessary. This might only be possible in climatic chambers, although there are parts of the world where
consistent weather conditions prevail. If consistent conditions are required, it is important to remember that
vehicle HVAC-system settings, starting conditions, time of day, solar direction, and subjects’ clothing should
all be controlled. In field trials where it is more difficult to control experimental variables, it is very important
that the experimenter is vigilant in identifying influencing factors and controlling what he or she can control. It
is also important to make a note of any extraneous factors or loss of control for later consideration of their
influence. If the aim of the vehicle trial is to evaluate a thermal comfort model, then an appropriate range of
conditions should be investigated. If specific products are being evaluated, then the operating conditions and
their order of presentation to subjects will be determined by practical issues (for example, changing glass in a
vehicle) as well as the repeated measures design, using a Latin square
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 14505-3
Première édition
2006-06-01

Ergonomie des ambiances thermiques —
Évaluation des ambiances thermiques
dans les véhicules —
Partie 3:
Évaluation du confort thermique en ayant
recours à des sujets humains
Ergonomics of the thermal environment — Evaluation of thermal
environments in vehicles —
Part 3: Evaluation of thermal comfort using human subjects




Numéro de référence
ISO 14505-3:2006(F)
©
ISO 2006

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ISO 14505-3:2006(F)
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Publié en Suisse

ii © ISO 2006 – Tous droits réservés

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ISO 14505-3:2006(F)
Sommaire Page
Avant-propos. iv
Introduction . v
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions. 2
4 Évaluation des ambiances de véhicules en ayant recours à des sujets humains . 2
5 Principes d'évaluation. 3
5.1 Méthodes subjectives. 3
5.2 Méthodes objectives. 3
5.3 Méthodes comportementales . 3
5.4 Évaluation du confort thermique . 4
6 Conception des essais ayant recours à des sujets humains . 4
6.1 But de l'essai. 4
6.2 Choix des sujets humains . 4
6.3 Mesurage des réponses des sujets . 5
6.4 Choix des conditions d'essai . 7
6.5 Analyse et interprétation des résultats . 7
7 Méthode d'essai pour l'évaluation du confort thermique offert par un véhicule. 8
Annexe A (normative) Méthode d'essai pour l'évaluation du confort thermique offert
par un véhicule. 9
Annexe B (informative) Exemple de questionnaire subjectif sur une seule feuille. 11
Annexe C (informative) Exemple pratique d'évaluation du confort thermique offert par un véhicule
en utilisant une méthode d'essai . 12
Annexe D (informative) Exemple pratique d'évaluation des caractéristiques du vitrage d'un
véhicule, en termes de confort thermique . 14
Annexe E (informative) Exemple pratique d'évaluation des caractéristiques des sièges d'un
véhicule en termes de confort thermique . 16
Bibliographie . 18

© ISO 2006 – Tous droits réservés iii

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ISO 14505-3:2006(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 14505-3 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 159, Ergonomie, sous-comité SC 5, Ergonomie
de l'environnement physique.
L'ISO 14505 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Ergonomie des ambiances
thermiques — Évaluation de l'ambiance thermique dans les véhicules:
⎯ Partie 1: Principes et méthodes d'évaluation du stress induit par la température
⎯ Partie 2: Détermination de la température équivalente
⎯ Partie 3: Évaluation du confort thermique en ayant recours à des sujets humains
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ISO 14505-3:2006(F)
Introduction
Les méthodes directes d'évaluation des ambiances thermiques (chaudes, modérées, froides) dans les
véhicules font appel à des mesurages des réponses de sujets humains. On en distingue trois types: les
méthodes subjectives, les méthodes objectives et les méthodes comportementales. Les méthodes subjectives
quantifient les réponses des individus à une ambiance en utilisant des échelles de jugements subjectifs. Les
méthodes objectives sont celles qui quantifient l'état physique, physiologique ou mental d'une personne au
moyen d'une instrumentation ou par la mesure d'une série de résultats, telles que les mesures de
performances. Les méthodes comportementales quantifient ou représentent le comportement humain en
réponse à une ambiance. Chacune de ces méthodes est élaborée conformément à des principes de base, et
la méthode ou combinaison de méthodes la plus appropriée pour l'évaluation des ambiances thermiques dans
les véhicules dépend du contexte et de l'ambiance du véhicule considéré. La présente partie de l'ISO 14505
définit les principes et le mode d'application des méthodes d'évaluation du confort thermique offert par les
véhicules, faisant appel à des sujets humains. Les méthodes les plus appropriées pour l'évaluation du confort
thermique offert par les véhicules sont subjectives. Les principes de construction d'échelles de jugements
subjectifs sont décrits dans l'ISO 10551 et sont adoptés pour l'élaboration de la méthode d'essai décrite dans
la présente partie de l'ISO 14505. Les mesures physiologiques effectuées sur des sujets humains sont
décrites dans l'ISO 9886 et ne relèvent pas du domaine d'application de la présente partie de l'ISO 14505.
La présente partie de l'ISO 14505 apporte des éléments complémentaires aux normes traitant de l'ergonomie
des ambiances thermiques et peut, en particulier, être utilisée conjointement avec des indices thermiques qui
sont considérés comme valables et applicables aux ambiances dans les véhicules.

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NORME INTERNATIONALE ISO 14505-3:2006(F)

Ergonomie des ambiances thermiques — Évaluation des
ambiances thermiques dans les véhicules —
Partie 3:
Évaluation du confort thermique en ayant recours à des sujets
humains
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 14505 donne des lignes directrices et spécifie une méthode d'essai pour
l'évaluation du confort thermique offert par les véhicules, en faisant appel à des sujets humains. Elle ne se
limite pas à un véhicule particulier mais pose des principes généraux permettant l'évaluation et l'appréciation.
Cette méthode peut servir à mesurer les performances d'un véhicule dans des conditions déterminées et peut
permettre de vérifier si celui-ci offre ou non un confort thermique à ses utilisateurs. Elle peut être utilisée pour
le développement et l'évaluation des véhicules.
La présente partie de l'ISO 14505 est applicable à l'ensemble des véhicules, y compris les voitures
particulières, les autobus, les camions, les véhicules tout terrain, les trains, les aéronefs, les navires, les
sous-marins, les cabines de grue et les espaces assimilés. Elle est applicable aux personnes prenant place
dans un véhicule ainsi qu'à celles exposées aux conditions extérieures. Pour celles exposées aux conditions
extérieures, par exemple les cyclistes, les motocyclistes, les conducteurs et passagers de voitures de sport et
les opérateurs de chariots élévateurs à fourche sans cabine, la vitesse du véhicule et les conditions
météorologiques peuvent constituer des facteurs dominants qui conditionnent les réponses. Cependant, les
principes d'évaluation demeurent applicables.
La présente partie de l'ISO 14505 est applicable aux passagers ainsi qu'aux conducteurs ou opérateurs des
véhicules, dans la mesure où son application n'entrave pas la bonne marche et la sécurité du véhicule.
La présente partie de l'ISO 14505 présente les principes d'évaluation et d'appréciation du confort thermique,
ainsi que l'utilisation des méthodes d'essai et les essais. Elle propose également des méthodes subjectives
qui peuvent être utilisées pour les besoins d'évaluation.
La présente partie de l'ISO 14505 est une norme de base définissant des principes ergonomiques et elle peut
contribuer à l'élaboration de normes relatives à des véhicules et à des produits spécifiques.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 12894, Ergonomie des ambiances thermiques — Surveillance médicale des personnes exposées à la
chaleur ou au froid extrêmes
ISO 13731, Ergonomie des ambiances thermiques — Vocabulaire et symboles
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ISO 14505-3:2006(F)
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'ISO 13731 ainsi que les
suivants s'appliquent.
3.1
contrainte thermique au froid
conditions climatiques dans lesquelles les échanges thermiques se traduisent par une déperdition de chaleur
corporelle à peu près égale ou largement supérieure à l'équilibre thermique, ce qui engendre une astreinte
physiologique significative que le corps n'arrive parfois pas à compenser
3.2
température équivalente
température d'une «pièce» homogène dont la température moyenne de rayonnement est égale à la
température de l'air et où la vitesse de l'air est nulle, dans laquelle une personne échange la même quantité
de chaleur par convection et par rayonnement que dans les conditions réelles
3.3
contrainte thermique à la chaleur
conditions climatiques dans lesquelles les échanges thermiques se traduisent par une déperdition de chaleur
corporelle à peu près égale ou largement inférieure à l'équilibre thermique, ce qui engendre une astreinte
physiologique significative que le corps n'arrive parfois pas à compenser
3.4
système CVCA
système de chauffage, ventilation et climatisation d'air du véhicule et/ou de la cabine
3.5
température équivalente locale
température d'une «pièce» homogène dont la température moyenne de rayonnement est égale à la
température de l'air et où la vitesse de l'air est nulle, dans laquelle une partie définie de la surface du corps
humain échange la même quantité de chaleur par convection et par rayonnement que dans les conditions
réelles
3.6
asymétrie thermique
degré auquel des parties opposées du corps humain sont exposées à des conditions climatiques différentes
3.7
zone thermoneutre
intervalle de température à l'intérieur duquel le corps maintient son équilibre thermique exclusivement par des
réactions vasomotrices
4 Évaluation des ambiances de véhicules en ayant recours à des sujets humains
Bien que les modèles mathématiques et physiques et les indices thermiques soient aptes à fournir des
méthodes d'évaluation répétables et fiables, les ambiances de véhicules sont souvent complexes,
dynamiques et influencées par de multiples facteurs. La validité des modèles et des indices est donc dans ce
cas souvent limitée. Le fait de recourir à des sujets humains constitue un moyen qui permet directement de
mesurer le confort thermique et de valider d'autres techniques. Par conséquent, il est important d'élaborer des
méthodes d'évaluation qui impliquent des sujets humains. Ces méthodes ne doivent être utilisées que lorsque
l'on a mis en œuvre des mesures éthiques et des pratiques admises en matière de recours à des sujets
humains, telles que celles définies dans l'ISO 12894. Elles sont utilisées pour une des quatre raisons
essentielles suivantes:
⎯ évaluer les ambiances de véhicules en termes de confort thermique;
⎯ établir ou appliquer des méthodes d'essai normalisées pour évaluer le confort thermique offert par les
véhicules;
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ISO 14505-3:2006(F)
⎯ comparer les résultats de mesurage du confort thermique offert par des véhicules avec ceux issus de
méthodes prédictives (modèles, indices) fondées sur des mesurages des ambiances thermiques régnant
dans les véhicules;
⎯ déterminer la relation entre les mesures objectives, telles que les températures cutanées, et les mesures
subjectives du confort thermique.
5 Principes d'évaluation
5.1 Méthodes subjectives
Les méthodes subjectives quantifient la réponse des individus à une ambiance en utilisant des échelles de
jugements subjectifs. Ces échelles sont fondées sur des continuums psychologiques (ou concepts
hypothétiques) pertinents pour le phénomène psychologique concerné. Il est important de connaître les
caractéristiques des échelles pour interpréter correctement les résultats. Les échelles de sensations
thermiques (chaud ou froid), de préférences, de confort et de moiteur sont souvent utilisées pour les besoins
d'évaluation du confort thermique. Les méthodes subjectives présentent l'avantage d'être faciles à mettre en
œuvre et elles sont directement reliées aux phénomènes psychologiques. Elles présentent cependant
l'inconvénient de pouvoir interférer avec ce qu'elles sont censées mesurer, certains groupes peuvent en effet
se révéler incapables d'exécuter la tâche subjective demandée (par exemple, les nourrissons, les enfants, les
personnes handicapées) et rien ne peut alors expliquer la raison pour laquelle telle ou telle réponse a été
donnée. Il convient d'utiliser l'ISO 10551 pour mettre à disposition des lignes directrices relatives à la
construction d'échelles de jugements subjectifs. On distingue cinq types d'échelles qui considèrent: la
perception (comment vous sentez-vous maintenant? par exemple, j'ai chaud); l'affectif (comment la
trouvez-vous? par exemple, confortable); la préférence (comment préféreriez-vous vous sentir? par exemple,
avoir moins chaud); l'acceptabilité (acceptable/inacceptable); la tolérance (cette ambiance est-elle
supportable?). À partir de ces dimensions subjectives de base, des questionnaires comportant des échelles
de jugements subjectifs peuvent être établis. Les méthodes subjectives d'évaluation présentées dans la
présente partie de l'ISO 14505 traitent du confort thermique et, par conséquent, ne concernent pas la
«tolérance».
5.2 Méthodes objectives
Les méthodes objectives sont celles qui quantifient l'état physique ou mental d'une personne au moyen d'une
instrumentation ou par la mesure d'une série de résultats, tels que les mesures de performances. Le principe
de cette méthode est que le résultat du mesurage peut être interprété pour un état considéré de la personne
(par exemple, le confort thermique). Citons à titre d'exemple le mesurage de la température cutanée moyenne
qui varierait du fait des mécanismes de thermorégulation à la chaleur et au froid (justifiant la méthode), des
recherches ayant pu établir une corrélation entre ces valeurs et les réponses subjectives au confort. Un autre
exemple est celui de la mouillure cutanée. Les inconvénients des méthodes objectives résident dans les
aspects suivants: il se peut qu'elles interfèrent avec ce qu'elles cherchent à mesurer, la corrélation entre la
mesure et le confort thermique n'est pas parfaite, et ledit confort thermique est un phénomène psychologique,
un état d'esprit. L'un des avantages des méthodes de mesure objectives est qu'elles sont souvent
indépendantes des résultats d'autres démarches, telles que les méthodes de mesure subjectives, et qu'elles
peuvent être adoptées pour compléter ces dernières. Il convient d'utiliser l'ISO 9886 pour élaborer des
méthodes qui permettent de mesurer et d'interpréter l'astreinte physiologique en termes de température
corporelle centrale, de température cutanée moyenne, de fréquence cardiaque et de perte de masse
corporelle. D'autres mesures, comme les variations de la fréquence cardiaque, peuvent également être
pertinentes.
5.3 Méthodes comportementales
Les méthodes comportementales quantifient ou représentent le comportement humain en réponse à une
ambiance. L'aspect particulier du comportement humain observé est mis en relation avec un état considéré
de la personne (par exemple, le confort thermique offert par les véhicules), ce qui nécessite l'élaboration
d'une méthode d'interprétation. À titre d'exemple, citons les changements de postures, les déplacements
types (par exemple, éloignement par rapport aux ambiances inconfortables) et la préférence donnée à
certaines places assises (par exemple, le cas de sièges situés dans un courant d'air froid qui seraient les
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ISO 14505-3:2006(F)
«derniers» à être occupés). Les avantages des méthodes comportementales résident dans le fait qu'elles
interfèrent très peu avec ce qui est mesuré et qu'elles permettent un mesurage direct et «actif» de l'inconfort.
En revanche, elles présentent l'inconvénient d'une validité et d'une fiabilité difficile à établir tant pour la
méthode que pour l'interprétation directe des résultats en termes de confort thermique. Par exemple, un
changement de posture peut être lié à l'inconfort de la chaise ou à d'autres raisons «non thermiques».
5.4 Évaluation du confort thermique
L'évaluation du confort thermique est menée à bien de manière extrêmement efficace par le biais de
méthodes subjectives. Cela s'explique par le fait que le confort est un phénomène psychologique et une
échelle d'évaluation subjective offre une méthode directe et quantifiable. Pour cette raison, la méthode d'essai
simplifiée proposée dans la présente partie de l'ISO 14505 fait appel à des méthodes subjectives. Les
méthodes objectives et comportementales peuvent être utilisées en complément de la méthode d'essai
décrite, sous réserve toutefois d'être associées à une expertise qui dépasse le domaine d'application de la
présente partie de l'ISO 14505.
6 Conception des essais ayant recours à des sujets humains
6.1 But de l'essai
La conception de tout essai sur véhicule faisant intervenir des sujets humains dépend des objectifs
spécifiques de cet essai. Cependant, on peut dégager des principes généraux qui sont mentionnés ci-après.
Un essai type de détermination du confort thermique implique la conduite de véhicules sur route et le
mesurage des conditions ambiantes et des réponses thermiques des passagers. Les études plus spécifiques
font en général appel à des simulateurs.
Une conception optimale de l'essai permet d'atteindre l'objectif recherché à condition d'utiliser efficacement
les ressources. Pour ce faire, il est important de préciser clairement le ou les objectifs spécifiques. Par
exemple, si le but est de comparer le confort thermique procuré par trois types de sièges de véhicules, la
meilleure comparaison des sièges sera obtenue en mettant en œuvre un plan d'expérience à mesures
répétées où tous les sujets sont invités à s'asseoir sur tous les sièges (dans un ordre équilibré) et dans des
conditions identiques. À l'inverse, lorsque l'on vise à évaluer l'indice de confort thermique avec un large
éventail d'ambiances et de sièges, c'est la variété des conditions qui permet d'obtenir la meilleure évaluation.
Lorsque l'on a les deux objectifs, il est essentiel que les deux types d'exigences soient satisfaits au stade de
la conception de l'essai. Par conséquent, il est indispensable de définir précisément les objectifs de l'essai.
6.2 Choix des sujets humains
Une méthode valable pour l'évaluation des ambiances consisterait à utiliser un panel d'experts. Cette
technique est utilisée par exemple en œnologie, où des experts reconnus donnent leur opinion sur la qualité
des vins. Cette technique dépend du recrutement d'expert reconnus impartiaux (sans biais). Mais cela n'est
pas possible lorsqu'il s'agit de l'évaluation du confort thermique et il convient que les configurations d'essai
évitent tout particulièrement les biais.
Il est d'usage d'identifier un échantillon «aléatoire» de sujets humains représentatifs de la population
concernée. C'est une question d'échantillonnage statistique et des facteurs pertinents tels que l'âge, le sexe,
l'expérience de la conduite et l'anthropométrie pourraient être identifiés et être utilisés pour influencer la
sélection des sujets. Le nombre d'individus sélectionnés dépend de l'objectif à atteindre et du plan
d'expérience. Des calculs peuvent être effectués sur la base de la puissance d'un test statistique; c'est-à-dire
la probabilité d'acceptation de l'hypothèse alternative (par exemple, le véhicule A est plus confortable que le
véhicule B) à condition qu'elle soit vraie. C'est une approche plutôt scolaire; elle nécessite un ensemble
d'hypothèses concernant l'intensité de l'effet attendu, ce qui est plutôt circulaire car c'est un objectif de l'essai.
La répartition des sujets par rapport aux traitements a une importance pratique. Si l'on compare trois voitures
et trois types de vitrage (soit neuf conditions), neuf sujets permettraient alors de réaliser un plan d'expérience
en carré latin 9 × 9, où chaque sujet est exposé à chacune des conditions dans un ordre différent et équilibré.
Un plan d'expérience à mesures répétées expose tous les sujets à toutes les conditions. Généralement, on
considère que pour des réponses normalement distribuées, l'accroissement du nombre de sujets entraîne une
représentativité de l'échantillon marginalement décroissante. Des tailles d'échantillons de huit sujets au moins
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sont souvent considérées comme acceptables. Il est également utile d'établir une probabilité approchée. Par
exemple, si quatre sujets sont invités à comparer deux véhicules, la probabilité de voir les quatre sujets
accorder, par hasard, leur préférence au véhicule A plutôt qu'au véhicule B (lorsqu'il n'existe, en termes de
confort, aucune différence réelle entre les véhicules), est de 1/2 à la puissance 4 = 1/16 = 6,25 %. Ainsi, un
échantillon de quatre sujets ne serait pas suffisant pour prendre une décision à un niveau de 5 %, même dans
le cas d'un résultat extrême.
Un exemple de signification pratique consiste à déterminer si le contrôleur serait satisfait si l'on considérait
que le fait que tous les sujets préfèrent le véhicule A au véhicule B puisse suffire pour admettre que le
véhicule A est plus confortable que le véhicule B. Il est utile, par conséquent, d'estimer le nombre de sujets
nécessaires pour atteindre la signification voulue. Il se peut que la signification statistique puisse être établie
en faisant appel à d'importants groupes de sujets, mais l'effet peut être faible et sans signification pratique. Le
développement ci-dessus fournit des lignes directrices pratiques, et une méthode statistique plus rigoureuse
peut être suivie pour effectuer un essai particulier; cependant, les «règles approximatives» énoncées
ci-dessus peuvent être utiles.
6.3 Mesurage des réponses des sujets
6.3.1 Généralités
Les réponses des sujets qui feront l'objet d'un mesurage seront choisies en fonction des objectifs de l'essai.
Généralement, les réponses subjectives sont sélectionnées pour quantifier le confort thermique. Les
méthodes de mesure objectives sont parfois utilisées, essentiellement celles concernant la température
cutanée moyenne (et parfois les pertes sudorales), pour compléter les mesures subjectives. Dans une
situation nouvelle, il convient de mettre en place des échelles de jugements subjectifs à partir de «principes
de base» en établissant des continuums subjectifs grâce à des techniques psychologiques. Des échelles de
jugements subjectifs destinées à l'évaluation du confort thermique ont cependant déjà été établies. Des
exemples sont fournis ci-après. Il est important de noter que les modalités de présentation et d'application
d'une échelle peuvent influencer les résultats. Par exemple, il peut être préférable de présenter un
questionnaire sur une seule feuille plutôt que sur plusieurs pages. Il convient également de déterminer la
question exacte à poser.
La fréquence de remplissage du questionnaire doit être équilibrée, compte tenu de l'objectif global du plan
d'expérience. La traduction des échelles de jugements (à partir de l'anglais, par exemple) ainsi que les
aspects culturels propres aux différents sujets constituant l'échantillon méritent une attention particulière.
Normalement, les appréciations antérieures ou les réponses d'autres sujets ne sont pas fournies. Il est
nécessaire de procéder à un entraînement des sujets et d'effectuer des essais pilotes. Certaines échelles de
jugement sont utilisées pour effectuer des appréciations du «confort» global ou bien au niveau de zones
corporelles spécifiques. Les échelles de jugement suivantes ont été élaborées à partir des lignes directrices
données dans l'ISO 10551.
6.3.2 Échelles subjectives
a) Échelle des sensations thermiques
«Veuillez indiquer, sur l'échelle suivante, comment VOUS VOUS sentez MAINTENANT:»
+3 Chaud
+2 Tiède
+1 Légèrement tiède
 0 Neutre
−1 Légèrement frais
−2 Frais
−3 Froid
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L'échelle ci-dessus correspond à l'échelle ISO des sensations thermiques. Il est uti
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