ISO/TS 16976-5:2020

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ISO/TC 94/SC 15
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Date: 2020-03
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ISO/TC 94/SC 15
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Secrétariat: SA
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Bold
Dispositifs de protection respiratoire — Facteurs humains — Partie 5: Effets
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thermiques
Bold
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Respiratory protective devices — Human factors — Part 5: Thermal effects
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Type du document: Norme internationale
Sous‐type du document:
Stade du document: (60) Publication
Langue du document: F
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2020 Formatted: Font color: Blue
Formatted: Font color: Blue
Droits de reproduction réservés. Sauf indication contraire, aucune partie de cette publication ne peut
être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou
mécanique, y compris la photocopie, l'affichage sur l'internet ou sur un Intranet, sans autorisation
écrite préalable. Les demandes d'autorisation peuvent être adressées à l'ISO à l'adresse ci‐après ou
au comité membre de l'ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
CP 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH‐1214 Vernier, Geneva
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E‐mail: copyright@iso.org
Site web: www.iso.org Deleted: www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2020 – Tous droits réservés

Sommaire Page
Avant-propos . 4
Introduction . 5
1  Domaine d'application . 1
2  Références normatives . 1
3  Termes, définitions et abréviations . 2
3.1  Termes et définitions . 2
3.2  Abréviations et symboles . 2
4  Effets thermiques locaux . 3
4.1  Généralités . 3
4.2  Effets d'un contact cutané avec l'APR . 3
4.3  Surfaces chaudes . 3
4.4  Surfaces froides . 5
4.5  Effets du gaz respirable inhalé sur les voies respiratoires et les tissus pulmonaires . 8
4.5.1  Fonctionnement général du masque . 8
4.5.2  Effets provoqués par un gaz respirable chaud . 9
4.5.3  Effets provoqués par un gaz respirable froid . 9
5  Effets sur l'équilibre thermique du corps entier . 10
5.1  Échanges thermiques respiratoires . 10
5.2  Échanges thermiques au niveau de la surface de la peau . 12
5.3  Métabolisme énergétique accru . 12
5.4  Conditions thermoneutres . 13
5.5  Contrainte thermique due à la chaleur . 13
5.6  Contrainte thermique due au froid . 15
Bibliographie . 16
© ISO 2020 – Tous droits reserves iii

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). Deleted: 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). Deleted: 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/iso/fr/avant‐propos.html Deleted: www.iso.org/iso/fr/avant‐
propos
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 94, Sécurité individuelle — Équipement
de protection individuelle, sous‐comité SC 15, Appareils de protection respiratoire.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO/TS 16976‐5:2013), qui a fait l'objet
Deleted: seconde
d'une révision technique.
Formatted: Font: French (France)
Formatted: Font: French (France)
Une liste de toutes les parties de la série ISO/TS 16976 se trouve sur le site web de l'ISO.
Formatted: Font: French (France)
Il convient que l'utilisateur adresse tout retour d'information ou toute question concernant le présent
Formatted: Font: French (France)
document à l'organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes se
Formatted: Font: French (France)
trouve à l'adresse www.iso.org/members.html.
Formatted: Font: French (France)
Formatted: Font: French (France)
Formatted: Font: French (France)
Deleted: www.iso.org/members.html
iv © ISO 2020 – Tous droits réservés

Introduction
Il convient que la conception, le choix et l'utilisation des appareils de protection respiratoire répondent
aux exigences physiologiques fondamentales de l'utilisateur. Le fonctionnement d'un appareil de
protection respiratoire, la manière dont il est conçu et utilisé et les propriétés du matériau dont il est
constitué peuvent avoir un effet thermique sur le corps humain.
Le présent document fait partie d'une série de documents fournissant des données physiologiques et
anthropométriques élémentaires concernant l'être humain. Il contient des informations concernant les
effets thermiques associés au port d'appareils de protection respiratoire.
© ISO 2020 – Tous droits reserves v

SPÉCIFICATION TECHNIQUE ISO/TS 16976-5:2020(F)

Dispositifs de protection respiratoire — Facteurs humains —
Partie 5: Effets thermiques
1 Domaine d'application
Le présent document fait partie d'une série de Spécifications techniques fournissant des informations
sur les facteurs liés à l'anthropométrie, la physiologie humaine, l'ergonomie et les performances en vue
de l'élaboration de normes relatives à la conception, aux essais et à l'utilisation d'appareils de
protection respiratoire. Il contient des informations relatives aux effets thermiques des appareils de
protection respiratoire sur le corps humain, portant notamment sur:
— les températures de surface associées à une sensation d'inconfort et à des effets nocifs sur les tissus
humains;
— les effets thermiques des températures du gaz respirable sur les voies respiratoires et les tissus
pulmonaires;
— les effets de la température et de l'humidité du gaz respirable sur les échanges thermiques
respiratoires;
— les effets des appareils de protection respiratoire sur les échanges thermiques globaux du corps.
Les informations fournies représentent les données relatives à des hommes et des femmes adultes, en
bonne santé, âgé.es de 20 ans à 60 ans.
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 11079, Ergonomie des ambiances thermiques — Détermination et interprétation de la contrainte liée Deleted:
au froid en utilisant l'isolement thermique requis du vêtement (IREQ) et les effets du refroidissement local
Deleted:
ISO 13732‐1, Ergonomie des ambiances thermiques — Méthodes d'évaluation de la réponse humaine au Deleted:
contact avec des surfaces — Partie 1: Surfaces chaudes
Deleted:
ISO 13732‐3, Ergonomie des ambiances thermiques — Méthodes d'évaluation de la réponse humaine au Deleted:
contact avec des surfaces — Partie 3: Surfaces froides
Formatted: Font: French (France)
Deleted:
ISO 16972, Appareils de protection respiratoire — Vocabulaire et symboles graphiques
Deleted: ISO16972, Appareils
de protection respiratoire —
Vocabulaire et symboles
graphiques¶
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3 Termes, définitions et abréviations
3.1 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'ISO 16972 ainsi que les Formatted: Font: French (France)
suivants s'appliquent.
Formatted: Font: French (France)
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 https://www.iso.org/obp Deleted: https://www.iso.org/ob
p
— IEC Electropedia: disponible à l'adresse http://www.electropedia.org/
Deleted: http://www.electropedi
a.org/
3.1.1
métabolisme énergétique ajouté
pourcentage de métabolisme énergétique ajouté, en raison du poids supplémentaire de l’APR et de tout
autre EPI
3.1.2
clo
unité utilisée pour exprimer l'isolement thermique d'un vêtement
Note 1 à l’article: 1 clo est égal à 0,155 K m/W.
3.1.3
isolement thermique requis
IREQ
indice de contrainte liée au froid
Note 1 à l’article: Déterminé conformément à l’ISO 11079.
Formatted: Font: 10 pt, French
(France)
3.1.4
Formatted: Font: 10 pt, French
astreinte thermique prévisible (France)
PHS
indice de contrainte liée à la chaleur
Note 1 à l’article: Déterminé conformément à l’ISO 7933.
Formatted: Font: 10 pt, French
(France)
3.2 Abréviations et symboles
Formatted: Font: 10 pt, French
(France)
IREQ Isolement thermique requis
PHS Astreinte thermique prévisible
EPI Équipement de protection individuelle
PMV Vote moyen prévisible
PPD Pourcentage prévisible d'insatisfaits
APR Appareil de protection respiratoire
ARI Appareil respiratoire isolant autonome
2 © ISO 2020 – Tous droits réservés

T Température de surface (température de la surface en contact avec la peau)
s
T Température ambiante (température de l'air autour du corps ou de l'air inhalé)
a
T Température de contact (température de l'interface entre la peau et la surface en contact)
c
4 Effets thermiques locaux
4.1 Généralités
Les effets de la chaleur et du froid décrits dans le présent document varieront en fonction de la
sensibilité individuelle.
Il convient de prêter attention aux échelles d'évaluation données dans l'ISO 8996.
Formatted: Font: French (France)
Formatted: Font: French (France)
4.2 Effets d'un contact cutané avec l'APR
Un transfert de chaleur par conduction s’effectue par le biais des mains lors de la manipulation de
l'équipement et par le biais du visage, de la tête et du torse pendant l'utilisation réelle de l'équipement.
Compte tenu de leur nature particulière, les parties de l'APR sont en contact plus ou moins direct avec la
peau nue, par exemple du visage. Dans les zones de contact, les échanges thermiques seront affectés.
L'ampleur de cet effet dépend de la pression de contact, de la structure des surfaces, des dimensions de
la surface de contact, de la masse de matériau en contact, des conditions thermiques et des propriétés
thermiques des matériaux en contact.
Les matériaux utilisés dans les APR sont pour la plupart des matériaux à faible transfert thermique par
conduction. Les parties métalliques font exception, notamment lorsqu'elles ne sont pas isolées.
Dans des environnements extrêmement chauds ou froids, les conditions ambiantes peuvent chauffer ou
refroidir l'APR ou des parties de celui‐ci, augmentant ainsi le risque d'un effet thermique sur la peau.
L'appréciation du risque de refroidissement ou d'échauffement de la peau nue par contact doit être
fondée sur:
— l’ISO 13732‐1, pour les surfaces chaudes; et
— l’ISO 13732‐3, pour les surfaces froides.
Les valeurs d'exposition et les critères utilisés dans les figures ci‐dessous sont basés sur des contacts
avec la surface de la peau des mains ou du corps. La peau du visage étant vraisemblablement plus
sensible, notamment à l'inconfort, il convient d'utiliser des valeurs plus conservatives.
4.3 Surfaces chaudes
L'ISO 13732‐1 fournit des informations complètes sur le risque de contact de la peau nue avec
Formatted: Font: French (France)
différents types de matériaux à différentes températures. La Figure 1 représente les températures de
Formatted: Font: French (France)
surface d'un aluminium poli qui peuvent provoquer des brûlures de la peau. Cette condition semble être
Formatted: Font: French (France)
le cas le plus grave, mais d'autres métaux, tels que l'acier et le cuivre, peuvent être aussi dangereux à
Formatted: Font: French (France)
des températures équivalentes ou légèrement plus élevées. Pour d'autres matériaux comme le
plastique, le verre et la céramique, une température beaucoup plus élevée est nécessaire pour
provoquer des lésions de la peau nue.
© ISO 2020 – Tous droits réservés 3

Pour ces matériaux, la zone 3 «surface sûre» de la Figure 1 s’étend alors jusqu'à la ligne 4, c'est‐à‐dire la
Formatted: Font: French (France)
limite supérieure.
Deleted: 16976‐5_ed2fig1.EPS¶
Formatted: Font:
Légende
t temps, en s
Ts température de surface, en °C
1 zone 1 indique un risque élevé de brûlure de la peau
2 zone 2 indique un risque possible de brûlure de la peau
3 zone 3 indique des températures de surface sûres
4 limite supérieure
5 limite inférieure
Figure 1 — Température de surface d'un métal poli non revêtu qui peut provoquer des brûlures
de la peau
Un APR est susceptible d'être utilisé pendant une courte durée, indiquée en minutes, ou pendant une
durée prolongée, indiquée en heures. Le Tableau 1 indique les seuils de brûlure pour des durées de Formatted: Font: French (France)
contact supérieures ou égales à 1 min pour différents matériaux (modifié par rapport à l' ISO 13732‐1).
Formatted: Font: French (France)
Les valeurs s'appliquant à des surfaces de contact inférieures à 10 % de la surface corporelle, elles
Formatted: Font: French (France)
devraient être applicables à la plupart des APR.
Formatted: Font: French (France)
Tableau 1 — Seuil de brûlure pour des durées de contact supérieures ou égales à 1 min
1 min 10 min 8 h et plus
Matériau
°C
Métal non revêtu 51
Métal revêtu 51
Céramique, verre et pierre 56 48 43
Plastiques 60
Bois 60
4 © ISO 2020 – Tous droits réservés

4.4 Surfaces froides
L'ISO 13732‐3 fournit des informations détaillées sur l'évaluation des effets de refroidissement sur la
Formatted: Font: French (France)
peau en contact avec différents types de surfaces froides. Des informations sont données pour cinq
Formatted: Font: French (France)
types de matériaux: aluminium, acier, pierre, plastique et bois. Pour chacun de ces matériaux, trois
Formatted: Font: French (France)
critères de refroidissement sont appliqués.
Comme avec une surface chaude, le contact d'une petite surface de peau avec des éléments métalliques
froids peut entraîner un refroidissement rapide de la peau et finalement une gelure locale. La Figure 2
Formatted: Font: French (France)
et la Figure 3 représentent les courbes de refroidissement obtenues lorsque le bout du doigt touche des
Formatted: Font: French (France)
surfaces d'acier et d'aluminium à des températures de −20 °C, −30 °C et −40 °C. La température de
contact, Tc, qui est probablement très proche de la température de surface de la peau, chute au‐dessous
de 0 °C en quelques secondes lors du contact avec les surfaces métalliques (voir Figures 2 et 3). Le Formatted: Font: French (France)
risque de voir apparaître une gelure locale est hautement probable.
[6]
Des études ont montré que:
Formatted: Font: French (France)
— le refroidissement jusqu'à une température de la peau de 0 °C est associé à un risque imminent de
gel des tissus (gelure);
— le refroidissement jusqu'à une température de la peau de +7 °C est associé à l'apparition graduelle
d'un engourdissement;
— le refroidissement jusqu'à une température de la peau de +15 °C est associé à l'apparition d'une
douleur.
Deleted: 16976‐5_ed2fig2.EPS¶
Formatted: Font:
Légende
t temps, en s
Tc température de contact, en °C
1 −20 °C
2 −30 °C
3 −40 °C
Figure 2 — Variation de la Tc d'un doigt en contact avec des surfaces métalliques à des
températures de −20 °C, −30 °C et −40 °C
© ISO 2020 – Tous droits réservés 5

Deleted: 16976‐5_ed2fig3.EPS¶
Formatted: Font:
Légende
t temps, en s
Tc température de contact, en °C
1 −20 °C
2 −30 °C
3 −40 °C
Figure 3 — Variation de la T d'un doigt en contact avec des surfaces d’aluminium à des
c
températures de −20 °C, −30 °C et −40 °C
Les Figures 4 à 6 représentent la température de surface d'un matériau spécifique susceptible de Formatted: Font: French (France)
[6]
provoquer les différents types d'effets de refroidissement .
Formatted: Font: French (France)
Formatted: Font: French (France)
Deleted: 16976‐5_ed2fig4.EPS¶
Formatted: Font:
o
EXEMPLE Les courbes de la Figure 4 montrent que tenir une pièce d’aluminium (courbe n 1) à 0 °C est susceptible
Formatted: Font: 9 pt, French
o
d’entraîner une gelure au bout de 45 s environ; avec une pierre (courbe n 3) à −10 °C, la gelure se produirait au bout
(France)
de 70 s environ.
Légende
6 © ISO 2020 – Tous droits réservés

t durée de contact, en s
température de surface, en °C
Ts
1 aluminium
2 acier
3 pierre
Figure 4 — Seuil de gelure: température de surface acceptable en fonction du temps pour que Tc
atteigne 0 °C (durée de contact du doigt avec les surfaces froides entre 0,5 s et 100 s)
Deleted: 16976‐5_ed2fig5.EPS¶
Formatted: Font:
o
EXEMPLE Les courbes de la Figure 5 montrent que tenir un morceau de bois (courbe n 5) à −30 °C est susceptible
Formatted: Font: 9 pt, French
o
d’entraîner un engourdissement au bout de 90 s environ; avec une pièce en acier (courbe n 2) à −5 °C, l’engourdissement
(France)
surviendrait au bout de 5 s environ.
Légende
t durée de contact, en s
Ts température de surface, en °C
1 aluminium
2 acier
3 pierre
4 nylon
5 bois
Figure 5 — Seuil d’engourdissement: température de surface acceptable en fonction du temps
pour que T atteigne 7 °C (durée de contact du doigt avec les surfaces froides entre 0,5 s et 100 s)
c
© ISO 2020 – Tous droits réservés 7

Deleted: 16976‐5_ed2fig6.EPS¶
Formatted: Font:
Légende
t durée de contact, en s
T température de surface, en °C
s
1 aluminium
2 acier
3 pierre
4 nylon
5 bois
Figure 6 — Seuil de douleur: température de surface acceptable en fonction du temps pour
que T atteigne 15 °C (durée de contact du doigt avec les surfaces froides entre 0,5 s et 100 s)
c
4.5 Effets du gaz respirable inhalé sur les voies respiratoires et les tissus pulmonaires
4.5.1 Fonctionnement général du masque
Pendant la respiration, une fonction d'échange thermique existe également pour l'APR. On observe, au
moins au début, un effet de refroidissement de l'air chaud et un effet d'échauffement de l'air froid. Cet
effet n'est pas bien connu et dépend du type d’appareil, du matériau, du niveau d'activité et des
conditions ambiantes. Par exemple, l'utilisation d'air comprimé à haute pression ne devrait présenter
aucun problème dans l'air chaud car l'air est refroidi à la sortie du tube pendant sa détente. Par contre,
un APR dont le fonctionnement est basé sur une réaction chimique peut poser un problème car le gaz
respirable est chauffé par le procédé chimique.
Le gaz respirable inhalé a une faible masse volumique et une faible capacité thermique. La structure
anatomique et physiologique des voies respiratoires, en particulier des voies respiratoires supérieures,
présente des caractéristiques importantes pour le maintien de la chaleur et de l'humidité du corps et
l'atténuation d'un refroidissement ou d'un échauffement lié à l'environnement.
8 © ISO 2020 – Tous droits réservés

4.5.2 Effets provoqués par un gaz respirable chaud
À des températures très élevées, le gaz respirable inhalé peut provoquer une sensation douloureuse et
finalement une brûlure des tissus. Pendant de courtes expositions, la respiration nasale devient difficile
à une température ambiante du gaz respirable sec inhalé de 125 °C. La respiration buccale devient
difficile à une température ambiante du gaz respirable sec inhalé de 150 °C. Un gaz respirable inhalé
humide augmentera les échanges thermiques et réduira de façon significative la durée de tolérance à
hautes températures. Un gaz respirable inhalé saturé d'eau à une température de 60 °C à 70 °C accroît
l'inconfort au repos (sauna) et sera intolérable pendant des durées prolongées en cours d'activité.
Avec un APR, il est probable que les températures tolérables soient beaucoup moins élevées en raison
des périodes d'exposition plus longues et des régimes de ventilation plus élevés. Un gaz respirable
inhalé chaud ou très chaud chauffera aussi l'interface respiratoire, contribuant ainsi à un apport local de
chaleur par conduction dans la zone visage/tête.
On sait qu'à des températures d'inhalation et une humidité relative élevées, une irritation des tissus
pulmonaires et des voies respiratoires peut se produire. Par exemple, à des niveaux de température
de 100 °C et une humidité relative inférieure à 20 % pour une «activité légère» ou à 70 °C et une Deleted:
humidité relative inférieure à 70 % pour une «activité modérée», ou encore à 40 °C et une humidité
Deleted:
relative jusqu'à 100 % pour une «activité très intense», l’apparition d’une irritation n’est pas à exclure,
Deleted:
voir Tableau 2.
Deleted:
Tableau 2 — Hautes températures se rapportant à des effets sensoriels Deleted:
Deleted:
Métabolisme
Niveau d’humidité relative
Formatted: Font: French (France)
énergétique moyen
Classe Activité
2 Deleted:
W/m ≤20 % ≤70 % ≤100 %
Deleted:
1 Repos 65
Deleted:
2 Activité légère 100 90 70 50
3 Activité modérée 165
4 Activité intense 230
5 Activité très intense 290
6 Activité très très intense (2 h) 400 80 65 45
7 Activité extrêmement intense (15 min) 475
8 Activité maximale (5 min) 600
4.5.3 Effets provoqués par un gaz respirable froid
À de très basses températures, un gaz respirable inhalé refroidit les voies respiratoires, entraînant
finalement une bronchoconstriction et une irritation épithéliale.
...