ISO 7243:2017
(Main)Ergonomics of the thermal environment — Assessment of heat stress using the WBGT (wet bulb globe temperature) index
Ergonomics of the thermal environment — Assessment of heat stress using the WBGT (wet bulb globe temperature) index
ISO 7243:2017 presents a screening method for evaluating the heat stress to which a person is exposed and for establishing the presence or absence of heat stress. It applies to the evaluation of the effect of heat on a person during his or her total exposure over the working day (up to 8 h). It does not apply for very short exposures to heat. It applies to the assessment of indoor and outdoor occupational environments as well as to other types of environment, and to male and female adults who are fit for work.
Ergonomie des ambiances thermiques — Estimation de la contrainte thermique basée sur l'indice WBGT (température humide et de globe noir)
ISO 7243:2017 décrit une méthode d'examen préalable permettant d'évaluer la contrainte thermique à laquelle est exposée une personne et d'établir la présence ou l'absence de contrainte thermique. ISO 7243:2017 s'applique à l'évaluation de l'effet de la chaleur sur une personne pendant son exposition totale au cours d'une journée de travail (jusqu'à 8 heures). ISO 7243:2017 ne s'applique pas à de très courtes expositions à la chaleur. ISO 7243:2017 s'applique à l'évaluation des environnements de travail intérieur et extérieur ainsi qu'à d'autres types d'environnement, et aux hommes et femmes adultes et aptes au travail.
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Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 7243
Third edition
2017-08
Ergonomics of the thermal
environment — Assessment of heat
stress using the WBGT (wet bulb globe
temperature) index
Ambiances chaudes — Estimation de la contrainte thermique de
l'homme au travail, basée sur l'indice WBGT (température humide et
de globe noir)
Reference number
ISO 7243:2017(E)
©
ISO 2017
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ISO 7243:2017(E)
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ISO 7243:2017(E)
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Method . 2
5 Determination of WBGT . 3
6 Determination of metabolic rate . 3
7 Determination of effects of clothing . 3
8 Timing and duration of measurements . 4
8.1 Timing of measurements . 4
8.2 Duration of measurements . 4
9 Spatial and temporal variations . 5
9.1 Measurement specifications relating to heterogeneity of environment
(spatial variations) . 5
9.2 Measurement specifications relating to time variations of WBGT index . 5
9.3 Measurement specifications relating to time variations of metabolic rate . 5
9.4 Measurement specifications relating to time variations of clothing . 5
10 Interpretation . 6
Annex A (informative) Reference values of the WBGT heat stress index . 7
Annex B (normative) Measurement of parameters used in the WBGT index and
specification of instruments. 9
Annex C (informative) Alternative globe thermometers .11
Annex D (informative) Prediction of natural wet bulb temperature .13
Annex E (informative) Estimation of metabolic rate .15
Annex F (informative) Clothing adjustment values (CAVs) .16
Bibliography .17
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ISO 7243:2017(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.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
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. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see the following
URL: www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 159, Ergonomics, Subcommittee SC 5,
Ergonomics of the physical environment.
This third edition cancels and replaces the second edition (ISO 7243:1989), which has been technically
revised and contains the following changes:
— in Annex A, for information, additional exposure limits are represented in Figure A.1, together with
reference equations;
— the assessment of heat stress now includes the effects of clothing;
— the potential errors and adjustments for non-standard globe temperature sensors are described;
— a method for predicting the natural wet bulb temperature is provided.
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ISO 7243:2017(E)
Introduction
This International Standard provides a method for the assessment of heat stress. It is one of a series of
standards intended for use in the assessment of thermal environments. These include standards for the
assessment of hot, moderate and cold environments involving both the principles of assessment and
their practical application.
The wet bulb globe temperature (WBGT) is a heat stress index and its value represents the thermal
environment to which an individual is exposed. This index is easy to determine in most environments.
It should be regarded as a screening method to establish the presence or absence of heat stress.
A method of estimating the thermal stress, based on an analysis of the heat exchange between a person
and the environment, allows a more accurate estimation of stress and an analysis of the methods of
protection (see ISO 7933). Such a method should be used either directly when it is desired to carry
out an intensive analysis of working conditions in heat, or in addition to the method presented in this
standard, which is based upon the WBGT index, when the WBGT values obtained exceed the reference
values shown.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 7243:2017(E)
Ergonomics of the thermal environment — Assessment
of heat stress using the WBGT (wet bulb globe
temperature) index
1 Scope
This document presents a screening method for evaluating the heat stress to which a person is exposed
and for establishing the presence or absence of heat stress.
It applies to the evaluation of the effect of heat on a person during his or her total exposure over the
working day (up to 8 h).
It does not apply for very short exposures to heat.
It applies to the assessment of indoor and outdoor occupational environments as well as to other types
of environment, and to male and female adults who are fit for work.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements 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 7933, Ergonomics of the thermal environment — Analytical determination and interpretation of heat
stress using calculation of the predicted heat strain
ISO 13731, Ergonomics of the thermal environment — Vocabulary and symbols
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 13731 and the following apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at http://www.iso.org/obp
— IEC Electropedia: available at http://www.electropedia.org/
3.1
wet bulb globe temperature
WBGT
simple index of the environment that is considered along with metabolic rate to assess the potential for
heat stress among those exposed to hot conditions
Note 1 to entry: The WBGT combines the measurement of two derived parameters: natural wet-bulb temperature
(t ) and black globe temperature (t ). Where the sensors are influenced by direct incident radiation from the
nw g
sun (solar load), either outdoors or indoors, the weighting of the globe temperature is reduced by including air
temperature (t ).
a
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ISO 7243:2017(E)
3.2
effective wet bulb globe temperature
effective WBGT
WBGT
eff
WBGT value adjusted for the effects of clothing
Note 1 to entry: It gives the WBGT environment when the actual clothing worn is equivalent to that when
standard work clothing is worn (thermal insulation index I = 0,6 clo, i = 0,38). See ISO 9920.
cl m
3.3
clothing adjustment value
CAV
adjustment to the WBGT value to account for the effects of clothing that has different thermal properties
from that of standard work clothing
4 Method
The degree of heat stress to which a person is exposed depends on
a) the characteristics of the environment governing heat transfer between the ambient environment
and the body,
b) the production of heat inside the body as a result of physical activity, and
c) the clothing worn, which modifies the exchange of heat with the environment.
A detailed analysis of the influence of the environment on heat stress requires knowledge of the
following four basic parameters: air temperature, mean radiant temperature, air velocity, and absolute
humidity (ISO 7726). However, an estimation of this influence can be made by measuring parameters
derived from these basic parameters and which are a function of the physical parameters of the
environment investigated. The WBGT index is used to give a first approximation of the heat stress on a
person (see Clause 5).
The internal thermal load is the result of metabolic energy caused by activity. The rate of metabolic
heat production is usually estimated (see Clause 6).
The heat stress threshold assumes a long sleeve cotton shirt and cotton trousers/pants. An adjustment
shall be made for other clothing (see Clause 7).
This method for estimating heat stress is based on the assessment of these different parameters and
the calculation of mean values taking into account changes in location, duration and activity, as well as
variations in time (see Clause 8).
The WBGT reference values (exposure limits) presented correspond to levels of sustained exposure for
up to 8 h.
The WBGT values obtained using the method are compared with WBGT reference values (exposure
limits). If the values are greater than the reference values, then the risk of heat-related disorders
increases and it will be necessary to either
— reduce directly the heat stress or strain at the workplace by appropriate methods, or
— carry out a detailed analysis of the heat stress using ISO 7933.
It should be noted that the exposure thresholds described in this document are designed to reduce the
risk of heat-related illness and that this does not preclude the possibility of other outcomes associated
with heat stress exposures (e.g. risk of burns and accidents, loss of productivity, or lack of comfort).
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ISO 7243:2017(E)
5 Determination of WBGT
Formulae (1) and (2) provide equations for the calculation of WBGT and show the relationship between
the different parameters:
— without solar load
WBGT = 0,7t + 0,3t (1)
nw g
— with solar load
WBGT = 0,7t + 0,2t + 0,1t (2)
nw g a
Globe temperature assesses the total radiant heat load from the sun and other sources. Formula 2
accounts for an overestimation of direct radiant heat from the sun (solar load). That is, the provisions
of this document are applicable where there is radiant heat load with or without direct solar radiation
[Formulae (1) and (2)].
The reference values were selected so that the level of heat stress could be sustained during the total
exposure over the working day (up to 8 h). The time interval for analysis is about 1 h, representative
of the exposure. If there are spatial and/or temporal variations in the environment, it is necessary to
adjust for those variations, as described in 9.1 (spatial variation) and 9.2 (temporal variation).
Annex B presents the requirements for sensors associated with the measurement of the WBGT.
NOTE 1 There are variations in the design of actual sensors in instrumentation that are used to assess WBGT.
The common variations in design are described in Annex C, along with a discussion of the design implications
when compared with the design adopted in this document and specified in Annex B.
NOTE 2 The preferred method for determining WBGT values is direct measurement using the sensors
specified in Annex B. However, it is sometimes of interest to predict WBGT values from the four parameters, air
temperature, mean radiant temperature, relative humidity and air velocity. (See Annex C and D)
6 Determination of metabolic rate
The quantity of heat produced inside the body is an important contributor to heat stress and a valid
estimate of this is essential for the assessment. Metabolic rate, which represents the total quantity of
energy consumed inside the body over time, is a good estimation for most situations (i.e. the energy
consumed can be assumed to be the heat produced, as the energy used for other functions such as
external work is usually negligible by comparison).
Metabolic rate may be classified as resting, low metabolic rate, moderate metabolic rate, high metabolic
rate or very high metabolic rate according to Annex E. The values provided in Table E.1 are based on
continuous work at the described levels of effort. In the case of intermittent work, a time-weighted
averaging shall be performed in accordance with 9.3.
If a more detailed estimation is required, then the methods presented in ISO 8996 should be used.
7 Determination of effects of clothing
The reference values (exposure limits) provided in Annex A were developed with cotton work
clothes (0,6 clo and i = 0,38) as the reference clothing. Different clothing, especially with a different
m
evaporative resistance, is likely to have a different effect on the heat stress level. For clothing materials
and configurations different from standard work clothing, clothing adjustment values (CAVs) in WBGT
temperature units are provided. The CAV is added to the measured WBGT to produce an effective
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ISO 7243:2017(E)
WBGT (WBGT ) that represents an estimate of the heat stress provided by the actual clothing worn as
eff
an equivalent environment, i.e.
WBGT = WBGT + CAV (3)
eff
Annex F provides a list of CAVs. It should be remembered that the effects of clothing can be complex and
that the CAV is a simple adjustment and a first approximation to taking account of the heat stress on a
person as determined from laboratory results.
There may be a clothing ensemble for which a CAV is not directly known. In this case, the CAV may be
estimated from clothing with similar thermal properties. The thermal properties of a wide range of
clothing are provided in ISO 9920.
For clothing ensembles for which the CAV cannot be determined, this document shall not be used and a
detailed analysis of the heat stress, using ISO 7933, shall be carried out.
CAV is an approximation of the effect of wearing clothing that differs from “ordinary work clothes” for
which the reference values given in Annex A apply without any adjustment for clothing (CAV = 0). In
general, the CAV increases with increasing evaporative resistance (or decreasing permeability index).
Other effects are radiant heat, air velocity, body movements, clothing configurations and humidity. Of
these, the CAV is greatly affected by a combination of high evaporative resistance and humidity. In this
case, and because of the simplistic nature of the adjustment, the CAV should be a high estimate to allow
for a margin of safety. The effects of radiant heat on the CAV are not known.
8 Timing and duration of measurements
8.1 Timing of measurements
The determination of the WBGT index allows only the estimation of the heat stress to which a worker
is subjected at the time the measurements were carried out. Consequently, it is recommended that
measurements are carried out at the time of the year when heat stress is most likely to occur: during
the hot summer period. For the same reason, the representative period of the exposure is best selected
during the middle of the day, or the period of the exposure which is most likely to induce heat stress.
If the work over a day is divided into distinctly different types or categories then it may be necessary to
make separate measurements and separate assessments of the different types of work.
EXAMPLE When there is mainly light work in the morning and heavy work in the afternoon, or when the
WBGT values are significantly different for periods of over an hour.
8.2 Duration of measurements
A measurement of the WBGT is required over a representative period of about 1 h. The duration of
each measurement depends on the response time of the sensor, which on certain occasions can be
considerable (globe temperature especially). A steady-state value for all sensor readings should be
established prior to recording the values assigned for that reading. The total duration of measurement
may therefore be greater than the single hour used as the time base in the analysis (see 9.2).
It is possible to record environmental measurements with high resolution (e.g. every second or minute)
and store large amounts of data in digital form.
Time constants, accuracy and sensitivity of instrumentation need to be taken into consideration when
measuring the value of any parameter.
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ISO 7243:2017(E)
9 Spatial and temporal variations
9.1 Measurement specifications relating to heterogeneity of environment (spatial
variations)
The WBGT values should normally be measured at the position of the abdomen (ISO 7726) of those
exposed to the heat. When parameters in the space surrounding these people are not homogeneous,
measurement should be made at the position where heat stress is highest.
In the case where it is impossible to situate the sensors at the normal place of work, they should be
situated where they will be exposed to the same influence from the environment.
9.2 Measurement specifications relating to time variations of WBGT index
If the analyses of the environment and of the activity have shown that a parameter does not exhibit a
constant value in time, a representative mean value has to be determined.
The most accurate procedure consists in measuring the continuous development of this parameter as
a function of time and deducing from it the mean value by integration. As this method can only be used
with difficulty in many cases, the variations of each parameter are classified into almost constant levels.
The mean value of the parameter considered is then obtained by weighting the levels of the different
categories by the total time during which each of these levels was obtained.
The time base T for the calculation of the mean values is a period of about 1 h, which is representative
of the possible heat stress exposure. The mean value of a parameter, p — for example, air temperature,
natural wet bulb temperature, globe temperature or WBGT in the case of simultaneous measurement of
the three parameters of the environment — for which the development as a function of time has been
broken down into n levels is therefore expressed by Formula (4):
pt× +×pt ++. pt×
() () ()
11 22 nn
p = (4)
tt++.t
12 n
where p , p , . p is the level of the parameter obtained during time t , t , . t ;
1 2 n 1 2 n
t + t + . = T = 1 h (5)
1 2
The number of measurements to be carried out depends on the variation speed of the parameters, the
response characteristics of the sensors used and the desired accuracy of measurement.
9.3 Measurement specifications relating to time variations of metabolic rate
Formula (4) applies to the determination of the time-weighted mean value of the metabolic rate based
on values measured or estimated from reference tables. The metabolic rate is classified under one of the
five main classes presented in Annex E. The mean metabolic rate level is determined from Formula (4),
where the parameter is metabolic rate, by taking, for each elementary activity, the mean value of the
metabolic rate given in Table E.1.
When there is doubt with regard to the metabolic rate value to be adopted, the reference value to be
used is that corresponding to the higher metabolic rate, if all measurement or estimation is impossible.
9.4 Measurement specifications relating to time variations of clothing
If the clothing varies throughout the exposure, the time weighted average, WBGT values shall be used
eff
according to Formula (4).
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ISO 7243:2017(E)
10 Interpretation
The values of the WBGT index set out in Annex A are given as a reference. They apply to individuals
eff
physically fit for the activity being considered and in good health.
If the WBGT value is less than or equal to the corresponding WBGT reference value, then no further
eff eff
action is required. If the WBGT value is greater than the corresponding WBGT reference value, then
eff eff
further action is required in accordance with Clause 4.
The reference values are representative of the effect of heat over a relatively long period of work.
They do not take into account the peak values of heat stress to which individuals may be subjected for
short periods (a few minutes) either as a result of a particularly hot environment, or of momentarily
intense physical activity. In such cases, where exposures are very brief, the heat stress may exceed the
permissible values without the reference values representative of a mean activity or mean environment
being exceeded. Further consideration of the peak exposures should be given in addition to the
assessment carried out using this international standard. (see ISO 7933).
For the purposes of this document, an acclimatized person is one who has been exposed to the
hot working conditions (or similar or more extreme conditions) for at least one full working week
immediately prior to the assessment period. If this is not the case, the person shall be considered to be
unacclimatized.
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ISO 7243:2017(E)
Annex A
(informative)
Reference values of the WBGT heat stress index
The time-weighted average (TWA) effective WBGT (TWA-WBGT ) is the time-weighted measured
eff
value adjusted for clothing.
Table A.1 — WBGT reference values for acclimatised and unacclimatized people for five
eff
classes of metabolic rate
WBGT reference limit for
Metabolic rate (class) WBGT reference limit for
Metabolic rate persons unacclimatized to
(see Table E.1 for descrip- persons acclimatized to heat
W heat
tion) °C
°C
Class 0
115 33 32
Resting metabolic rate
Class 1
180 30 29
Low metabolic rate
Class 2
300 28 26
Moderate metabolic rate
Class 3
415 26 23
High metabolic rate
Class 4
520 25 20
Very high metabolic rate
The values for WBGT given here are provided for harmonization with existing national standards. As those standards
eff
are revisited in the future, the values from Figure A.1 or the related equations may be considered. The newer values will
generally differ by ± 1 °C.
The reference values (exposure limits) provided in Table A.1 should be used when the best estimate
of metabolic rate available is based upon categories of work in Table A.1 and as described in Table E.1.
If the WBGT values, determined for the hot environment under assessment, are greater than the
eff
WBGT reference values then further action is required (see Clause 4).
eff
If a more accurate estimate of metabolic rate is available, then the reference values (exposure limits)
may be obtained by linear interpolation in Table A.1.
Figure A.1 illustrates the continuous relationship between metabolic rate and WBGT . As noted
eff
in Table A.1, the values in Figure A.1 and the associated equations may differ from the table values.
The solid line in Figure A.1 provides a sustainable level of heat stress exposure for normal, healthy,
acclimatized workers. The dashed line provides a sustainable level of heat stress exposure for normal,
healthy, unacclimatized workers. These relationships may be used in lieu of Table A.1.
The index does not take account of any effect related to body size or similar characteristic, e.g. obesity,
height, weight.
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ISO 7243:2017(E)
Key
X metabolic rate, W
Y WGBT , °C
eff
acclimatized people
unacclimatized people
Values are based on a sustainable level of heat stress exposure for normal, healthy adults.
Figure A.1 — WBGT reference value limits by metabolic rate
eff
The lines in Figure A.1 can be determined as follows.
For acclimatized people (solid line)
WBGT reference value (WBGT ):
eff ref
WBGT = 56,7 − 11,5 log (M) °C
ref 10
For unacclimatized people (dashed line)
WBGT reference value (WBGT ):
eff ref
WBGT = 59,9 − 14,1 log (M) °C
ref 10
where 115 < M < 520 and M is the metabolic rate in watts (W).
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ISO 7243:2017(E)
Annex B
(normative)
Measurement of parameters used in the WBGT index and
specification of instruments
B.1 Natural wet bulb temperature sensor
The natural wet bulb temperature is the value indicated by a temperature sensor covered with a
wetted wick that is ventilated naturally, i.e. placed in the environment under co
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 7243
Troisième édition
2017-08
Ergonomie des ambiances
thermiques — Estimation de la
contrainte thermique basée sur
l'indice WBGT (température humide
et de globe noir)
Ergonomics of the thermal environment — Assessment of heat stress
using the WBGT (wet bulb globe temperature) index
Numéro de référence
ISO 7243:2017(F)
©
ISO 2017
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ISO 7243:2017(F)
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ISO 7243:2017(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Méthode . 2
5 Détermination de l'indice WBGT . 3
6 Détermination du métabolisme énergétique . 3
7 Détermination des effets des vêtements . 3
8 Période et durée des mesures . 4
8.1 Période des mesures . 4
8.2 Durée des mesures . 4
9 Variations dans l'espace et dans le temps . 5
9.1 Spécifications de mesure relatives à l’hétérogénéité de l’environnement
(variations dans l'espace) . 5
9.2 Spécifications de mesure relatives aux variations dans le temps de l'indice WBGT . 5
9.3 Spécifications de mesure relatives aux variations dans le temps du
métabolisme énergétique . 5
9.4 Spécifications de mesure relatives aux variations dans le temps de la
tenue vestimentaire . 6
10 Interprétation . 6
Annexe A (informative) Valeurs de référence de l'indice de contrainte thermique WBGT .7
Annexe B (normative) Mesurage des paramètres utilisés dans l'indice WBGT et
spécification des instruments . 9
Annexe C (informative) Autres thermomètres à globe .11
Annexe D (informative) Prévision de la température humide naturelle .13
Annexe E (informative) Estimation du métabolisme énergétique .15
Annexe F (informative) Valeurs d'ajustement pour les vêtements (CAV) .16
Bibliographie .17
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ISO 7243:2017(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 (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www.
iso.org/directives).
L'attention est attirée 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. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l'ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www.iso.org/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 159, Ergonomie, sous-comité SC 5,
Ergonomie de l'environnement physique.
Cette troisième édition annule et remplace la deuxième édition (ISO 7243:1989), qui a fait l’objet d’une
révision technique, et contient les modifications suivantes:
— à l'Annexe A informative, des limites d'exposition supplémentaires sont représentées à la Figure A.1,
ainsi que des équations de référence;
— l’estimation de la contrainte thermique inclut maintenant les effets des vêtements;
— les erreurs potentielles et les réglages pour les capteurs de température de globe noir non normalisés
sont décrits;
— une méthode de prévision de la température humide naturelle est fournie.
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ISO 7243:2017(F)
Introduction
La présente Norme internationale fournit une méthode d’estimation de la contrainte thermique. Elle fait
partie d'une série de normes consacrée à l'évaluation des ambiances thermiques. Celles-ci comprennent
des normes relatives à l'évaluation des ambiances chaudes, modérées et froides concernant à la fois les
principes d'évaluation et leur application pratique.
L'indice WBGT (température humide et de globe noir) est un indice de contrainte thermique dont
la valeur représente l'ambiance thermique à laquelle est exposé un individu. Cet indice est facile
à déterminer dans la plupart des environnements. Il convient de le considérer comme une méthode
d'examen préalable permettant d'établir la présence ou l'absence de contrainte thermique.
Une méthode d’estimation de la contrainte thermique, basée sur l’analyse des échanges de chaleur
entre une personne et l’ambiance, permet une estimation plus précise de la contrainte et une analyse
des moyens de protection (voir l'ISO 7933). Il convient d'utiliser une telle méthode soit directement
lorsque l’on souhaite effectuer une analyse approfondie des conditions de travail à la chaleur, soit en
complément de la méthode décrite dans la présente norme, basée sur l’indice WBGT, lorsque les valeurs
WBGT obtenues dépassent les valeurs de référence indiquées.
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NORME INTERNATIONALE ISO 7243:2017(F)
Ergonomie des ambiances thermiques — Estimation
de la contrainte thermique basée sur l'indice WBGT
(température humide et de globe noir)
1 Domaine d'application
Le présent document décrit une méthode d'examen préalable permettant d'évaluer la contrainte
thermique à laquelle est exposée une personne et d'établir la présence ou l'absence de contrainte
thermique.
Il s'applique à l'évaluation de l'effet de la chaleur sur une personne pendant son exposition totale au
cours d'une journée de travail (jusqu'à 8 heures).
Il ne s'applique pas à de très courtes expositions à la chaleur.
Il s'applique à l'évaluation des environnements de travail intérieur et extérieur ainsi qu'à d'autres types
d'environnement, et aux hommes et femmes adultes et aptes au travail.
2 Références normatives
Les documents suivants cités dans le texte constituent, pour tout ou partie de leur contenu, des
exigences 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 7933, Ergonomie des ambiances thermiques — Détermination analytique et interprétation de la
contrainte thermique fondées sur le calcul de l’astreinte thermique prévisible
ISO 13731, Ergonomie des ambiances thermiques — Vocabulaire et symboles
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.
L'ISO et l'IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l'adresse http://www.iso.org/obp
— IIEC Electropedia: disponible à l'adresse http://www.electropedia.org/
3.1
température humide et de globe noir
indice WBGT
indice simple de l'ambiance qui est considéré conjointement avec le métabolisme énergétique afin
d'évaluer la possibilité de contrainte thermique pour les personnes exposées à des conditions chaudes
Note 1 à l'article: L'indice WBGT combine la mesure de deux paramètres dérivés, la température humide naturelle
(t ) et la température de globe noir (t ). Lorsque les capteurs sont influencés par le rayonnement incident direct
nw g
du soleil (charge solaire) à l'extérieur ou à l'intérieur, la pondération de la température de globe noir est réduite
en incluant la température de l'air (t ).
a
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ISO 7243:2017(F)
3.2
température humide et de globe noir effective
indice WBGT effectif
WBGT
eff
valeur de l'indice WBGT ajustée en fonction des effets des vêtements
Note 1 à l'article: Il donne l'indice WBGT de l'environnement lorsque les vêtements réels sont portés, équivalent à
celui lorsque des vêtements de travail standard sont portés (indice d'isolement thermique I = 0,6 clo, i = 0,38).
cl m
Voir l'ISO 9920.
3.3
valeur d'ajustement pour les vêtements
CAV
ajustement de la valeur de l'indice WBGT pour prendre en compte les effets de la tenue vestimentaire
ayant des propriétés thermiques différentes de celles de vêtements de travail standard
4 Méthode
Le niveau de contrainte thermique auquel est exposée une personne dépend:
a) des caractéristiques de l'environnement régissant le transfert de chaleur entre l'ambiance et le corps;
b) de la production de chaleur à l’intérieur du corps, par suite d’une activité physique; et
c) des vêtements portés qui modifient l'échange de chaleur avec l'environnement.
Une analyse détaillée de l’incidence de l’environnement sur la contrainte thermique nécessite la
connaissance des quatre paramètres fondamentaux suivants: température de l’air, température
moyenne de rayonnement, vitesse de l’air et humidité absolue (ISO 7726). Cependant, une estimation de
cette incidence peut être obtenue par la mesure de paramètres dérivés de ces paramètres fondamentaux
et qui sont fonction des caractéristiques physiques de l'environnement étudié. L'indice WBGT est utilisé
pour obtenir une première approximation de la contrainte thermique subie par une personne (voir
Article 5).
La charge thermique interne est le résultat du métabolisme énergétique lié à l’activité. Le taux de
production de chaleur métabolique est généralement estimé (voir Article 6).
Le seuil de contrainte thermique suppose le port d'un maillot en coton à manches longues et d'un
pantalon en coton. Un ajustement doit être effectué pour d'autres vêtements (voir Article 7).
La présente méthode d'estimation de la contrainte thermique repose sur l'évaluation de ces différents
paramètres et le calcul de valeurs moyennes tenant compte des variations d'emplacement, de durée et
d'activité ainsi que des variations dans le temps (voir Article 8).
Les valeurs de référence de l'indice WBGT (limites d'exposition) indiquées correspondent aux niveaux
d'exposition prolongée jusqu'à 8 heures.
Les valeurs de l'indice WBGT obtenues par cette méthode sont comparées aux valeurs de référence de
l'indice WBGT (limites d'exposition). Si les valeurs sont supérieures aux valeurs de référence, alors le
risque de troubles liés à la chaleur augmente et il sera nécessaire
— de réduire directement la contrainte ou l’astreinte thermique au poste de travail par des méthodes
appropriées; ou
— de procéder à une analyse détaillée de la contrainte thermique à l'aide de l'ISO 7933.
Il convient de noter que les seuils d'exposition décrits dans le présent document sont établis pour
réduire le risque de maladie liée à la chaleur, et que cela n'exclut pas la possibilité d'autres résultats
associés à des expositions à une contrainte thermique (par exemple, risque de brûlures et d'accidents,
baisse de productivité ou inconfort).
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5 Détermination de l'indice WBGT
Les Formules (1) et (2) fournissent des équations pour le calcul de l'indice WBGT et montrent la relation
entre les différents paramètres:
— sans charge solaire
WBGT = 0,7t + 0,3t (1)
nw g
— avec charge solaire
WBGT = 0,7t + 0,2t + 0,1t (2)
nw g a
La température de globe noir évalue la charge thermique rayonnante totale émise par le soleil et
d'autres sources. La Formule 2 correspond à une surestimation de la chaleur rayonnante directe émise
par le soleil (charge solaire). Cela signifie que les dispositions du présent document s'appliquent lorsqu'il
existe une charge thermique rayonnante avec ou sans rayonnement solaire direct [Formules (1) et (2)].
Les valeurs de référence ont été choisies de sorte que le niveau de contrainte thermique puisse être
soutenu pendant l'exposition totale sur une journée de travail (jusqu'à 8 heures). L'intervalle de temps pour
l'analyse est d'environ 1 heure, représentative de l'exposition. En cas de variations de l'environnement
dans l'espace et/ou dans le temps, il est nécessaire de procéder à un ajustement pour tenir compte de ces
variations, comme décrit en 9.1 (variation dans l'espace) et 9.2 (variation dans le temps).
L'Annexe B décrit les exigences relatives aux capteurs utilisés pour le mesurage de l'indice WBGT.
NOTE 1 Il existe des variantes dans la conception des capteurs réels de l'instrumentation utilisée pour évaluer
l'indice WBGT. Les variantes courantes de conception sont décrites dans l'Annexe C avec une discussion sur les
conséquences de la conception par rapport à la conception adoptée dans le présent document et spécifiée dans
l'Annexe B.
NOTE 2 La méthode préférentielle pour déterminer les valeurs de l'indice WBGT est la mesure directe à l'aide
des capteurs spécifiés dans l'Annexe B. Toutefois, il est parfois intéressant de prédire les valeurs de l'indice WBGT
à partir des quatre paramètres, à savoir température de l'air, température moyenne de rayonnement, humidité
relative et vitesse de l'air. (Voir les Annexes C et D)
6 Détermination du métabolisme énergétique
La quantité de chaleur produite à l’intérieur du corps contribue de façon notable à la contrainte
thermique et une estimation valable de celle-ci est essentielle pour l'évaluation. Le métabolisme
énergétique, qui représente la quantité totale d’énergie consommée à l’intérieur du corps en fonction
du temps, en est une bonne estimation pour la plupart des situations (c'est-à-dire qu'il est possible de
supposer que l'énergie consommée correspond à la chaleur produite car l'énergie consommée pour
d'autres fonctions telles que le travail extérieur est généralement négligeable en comparaison).
Le métabolisme énergétique peut être classé en repos, métabolisme faible, métabolisme modéré,
métabolisme élevé ou métabolisme très élevé selon l'Annexe E. Les valeurs indiquées dans le Tableau E.1
sont basées sur un travail continu aux niveaux d'effort décrits. En cas de travail intermittent, une
moyenne pondérée dans le temps doit être calculée selon 9.3.
Si une estimation plus détaillée est requise, il convient alors d'utiliser les méthodes décrites
dans l'ISO 8996.
7 Détermination des effets des vêtements
Les valeurs de référence (limites d'exposition) indiquées dans l'Annexe A ont été déterminées en utilisant
des vêtements de travail en coton (0,6 clo et i = 0,38) comme vêtements de référence. Des vêtements
m
différents, notamment ceux qui ont une résistance à l'évaporation différente, sont susceptibles d'avoir un
effet différent sur le niveau de contrainte thermique. Pour des matériaux et configurations vestimentaires
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différents des vêtements de travail standard, des valeurs d'ajustement pour les vêtements (CAV), en
unités de température WBGT, sont fournies. La valeur CAV est ajoutée à l'indice WBGT mesuré afin
d'obtenir un indice WBGT effectif (WBGT ) qui représente une estimation de la contrainte thermique
eff
fournie par les vêtements réels portés comme un environnement équivalent, soit
WBGT = WBGT + CAV (3)
eff
L'Annexe F contient la liste des valeurs CAV. Il convient de se rappeler que les effets des vêtements
peuvent être complexes et que la valeur CAV est un simple ajustement et une première approximation
pour prendre en compte la contrainte thermique s'exerçant sur une personne, telle que déterminée à
partir de résultats de laboratoire.
La valeur CAV peut ne pas être directement connue pour une tenue vestimentaire. Dans ce cas, il est
possible de l'estimer à partir de vêtements ayant des propriétés thermiques similaires. Les propriétés
thermiques d'une vaste gamme de vêtements sont fournies dans l'ISO 9920.
Pour les tenues vestimentaires pour lesquelles la valeur CAV ne peut pas être déterminée, le présent
document ne doit pas être utilisé et une analyse détaillée de la contrainte thermique doit être effectuée
à l'aide de l'ISO 7933.
La valeur CAV est une approximation de l'effet du port de vêtements différents des «vêtements de
travail ordinaires» pour lesquels les valeurs de référence données dans l'Annexe A s'appliquent sans
ajustement pour les vêtements (CAV = 0). En général, la valeur CAV augmente lorsque la résistance à
l'évaporation augmente (ou lorsque l'indice de perméabilité diminue). Les autres effets sont la chaleur
rayonnante, la vitesse de l'air, les mouvements du corps, les configurations vestimentaires et l'humidité.
Parmi ceux-ci, la valeur CAV est fortement influencée par la combinaison d'une résistance élevée à
l'évaporation et d'une humidité élevée. Dans ce cas, et en raison de la nature simpliste de l'ajustement, il
convient que la valeur CAV soit une estimation haute pour prévoir une marge de sécurité. Les effets de
la chaleur rayonnante sur la valeur CAV ne sont pas connus.
8 Période et durée des mesures
8.1 Période des mesures
La détermination de l’indice WBGT ne permet que l’estimation de la contrainte thermique subie par un
travailleur au moment où les mesures ont été effectuées. En conséquence, il est recommandé de réaliser
celles-ci aux périodes de l'année durant lesquelles une contrainte thermique est la plus susceptible
d'apparaître, c’est-à-dire généralement en période chaude d’été. Pour la même raison, il est préférable
de choisir la période représentative de l'exposition en milieu de journée, ou lorsque l'exposition est la
plus susceptible d'induire une contrainte thermique.
Si le travail sur une journée est divisé en types ou catégories nettement différents, il peut alors être
nécessaire d'effectuer des mesures et des évaluations séparées des différents types de travail.
EXEMPLE Lorsque des travaux légers sont principalement exécutés dans la matinée et des travaux
intenses l'après-midi, ou lorsque les valeurs de l'indice WBGT sont nettement différentes pour des périodes de
plus d'une heure.
8.2 Durée des mesures
Une mesure de l'indice WBGT est requise sur une période représentative d'environ une heure. La durée
de chaque mesure dépend du temps de réponse du capteur utilisé, qui peut dans certains cas être assez
important (température de globe noir, notamment). Il convient qu'une valeur stable soit établie pour
toutes les lectures de capteur avant d'enregistrer les valeurs assignées à cette lecture. La durée totale
de mesure peut donc être supérieure à l'heure utilisée comme base de temps dans l'analyse (voir 9.2).
Il est possible d'enregistrer des mesures environnementales avec une résolution élevée (par exemple
chaque seconde ou minute) et de mémoriser de grandes quantités de données au format numérique.
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Les constantes de temps, la précision et la sensibilité de l'instrumentation doivent être prises en compte
lors du mesurage de tout paramètre.
9 Variations dans l'espace et dans le temps
9.1 Spécifications de mesure relatives à l’hétérogénéité de l’environnement (variations
dans l'espace)
Il convient normalement de mesurer les valeurs de l'indice WBGT à hauteur de l'abdomen (ISO 7726) des
personnes exposées à la chaleur. Lorsque des paramètres dans l'espace entourant les personnes ne sont
pas homogènes, il convient d'effectuer la mesure au niveau de la position où la contrainte thermique est
la plus élevée.
Dans le cas où il est impossible de placer les capteurs à l’endroit où se trouve normalement le
travailleur, il convient de les placer dans une position telle qu’ils soient soumis à la même influence de
l’environnement.
9.2 Spécifications de mesure relatives aux variations dans le temps de l'indice WBGT
Lorsque les analyses de l'environnement et de l’activité ont montré qu’un paramètre ne présentait pas
une valeur constante dans le temps, une valeur moyenne représentative doit être déterminée.
La procédure la plus précise consiste à mesurer l'évolution continue de ce paramètre en fonction
du temps et à en déduire la valeur moyenne par intégration. Cette méthode ne pouvant être que
difficilement utilisée dans de nombreux cas, les variations de chaque paramètre sont répertoriées
en niveaux sensiblement constants. La valeur moyenne du paramètre considéré est alors obtenue en
pondérant les niveaux des différentes classes par le temps cumulé pendant lequel chacun de ces niveaux
a été atteint.
La base de temps T pour le calcul des valeurs moyennes est une période d'environ 1 h, qui est
représentative de l'exposition possible à la contrainte thermique. La valeur moyenne d’un paramètre p
(par exemple: température de l'air, température humide naturelle, température de globe noir ou WBGT
dans le cas de la mesure simultanée des trois paramètres caractéristiques de l’environnement), dont
l’évolution en fonction du temps a été décomposée en n niveaux est donc exprimée par la Formule (4):
pt× +×pt ++. pt×
() () ()
11 22 nn
p = (4)
tt++.t
12 n
où p , p , . p est le niveau du paramètre atteint pendant le temps t , t , . t ;
1 2 n 1 2 n
t + t + . = T = 1 h (5)
1 2
Le nombre de mesures à effectuer dépend de la vitesse de variation des paramètres, des caractéristiques
de réponse des capteurs utilisés et de la précision de mesure souhaitée.
9.3 Spécifications de mesure relatives aux variations dans le temps du métabolisme
énergétique
La Formule (4) s'applique à la détermination de la valeur moyenne pondérée dans le temps du
métabolisme énergétique, basée sur des valeurs mesurées ou estimées à partir de tables de référence.
Le métabolisme énergétique est classé dans l’une des cinq grandes classes présentées dans l'Annexe E.
Le niveau moyen de métabolisme énergétique est déterminé à l'aide de la Formule (4), où le paramètre
est le métabolisme énergétique, en prenant pour chaque activité élémentaire la valeur moyenne du
métabolisme énergétique indiquée dans le Tableau E.1.
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ISO 7243:2017(F)
En cas de doute concernant la valeur de métabolisme énergétique à adopter, la valeur de référence
à utiliser est celle correspondant au métabolisme énergétique le plus élevé, si toutes les mesures ou
estimations sont impossibles.
9.4 Spécifications de mesure relatives aux variations dans le temps de la tenue
vestimentaire
Si la tenue vestimentaire varie durant l'exposition, les valeurs moyennes pondérées dans le temps de
l'indice WBGT doivent être utilisées conformément à la Formule (4).
eff
10 Interprétation
Les valeurs de l'indice WBGT de l'Annexe A sont données à titre de référence. Elles s'appliquent à des
eff
individus physiquement aptes à exercer l'activité considérée et en bonne santé.
Si la valeur de l'indice WBGT est inférieure ou égale à la valeur de référence correspondante de l'indice
eff
WBGT , aucune autre action n'est requise. Si la valeur de l'indice WBGT est supérieure à la valeur de
eff eff
référence correspondante de l'indice WBGT , une action supplémentaire est requise conformément à
eff
l'Article 4.
Les valeurs de référence sont représentatives de l'effet de la chaleur sur une période de travail
relativement longue. Elles ne prennent pas en compte les valeurs de crête de contrainte thermique
auxquelles des individus peuvent être soumis pendant de courtes périodes (quelques minutes) en
raison d'un environnement particulièrement chaud ou d'une activité physique momentanément
intense. Dans de tels cas, lorsque les expositions sont très brèves, la contrainte thermique peut dépasser
les valeurs admissibles sans que les valeurs de référence représentatives d'une activité moyenne ou
d'un environnement moyen ne soient dépassées. Il convient de prêter une attention particulière aux
expositions de crête, en plus de l'évaluation réalisée à l'aide de la présente Norme internationale. (voir
l'ISO 7933).
Pour les besoins du présent document, une personne acclimatée est une personne qui a été exposée à
des conditions de travail chaudes (ou des conditions similaires ou plus extrêmes) pendant au moins une
semaine de travail complète juste avant la période d'é
...
Questions, Comments and Discussion
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