WBGT

2020-12-20 オフ 投稿者: SHANY™
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WBGT(WBGT指数)はWet-Bulb Globe Temperature(湿球黒球温度)の略称で、暑熱環境下での行動に伴うリスクの度合(熱ストレス)を評価するために用いられる指標である。乾球温度 ta 、自然換気状態の湿球温度 tnwb 、グローブ温度 tg の測定値をもとに式[1]1[1] Dukes-Dobos, F., and A. Henschel. : The modification of the WBGT index for establishing permissible heat exposure limits in occupational work, HEW/USPHE/NIOSH Report TR-69, 1971., 2[2] Dukes-Dobos, F., and A. Henschel. : Development of permissible heat exposure limits for occupational work, ASHRAE Journal 9:57, 1973.を用いて算出される。


\mathrm{WBGT}=0.7t_{\mathrm{nwb}}+0.2t_{\mathrm{g}}+0.1t_{\mathrm{a}} \; \cdots [1]

ここに、WBGTはWBGT指数 [°C]、ta は乾球温度 [°C]、tnwb は自然換気状態の湿球温度 [°C]、 tg はグローブ温度 [°C]である。


式で分かるように、グローブ温度 tg は、空気温度、平均放射温度、気流速度に反応する反面、自然換気状態の湿球温度 tnwb は、空気湿度、空気温度、平均放射温度、気流速度に反応する。つまり、WBGT指数は人体が熱ストレスに影響を受ける環境要因4項目の関数である。


一方、式[1]は一般的に太陽放射が存在する場所で使われる。自然換気状態の湿球温度 tnwb とグローブ温度 tg は日光に暴露されるが、乾球温度 ta は日陰が必要である。密閉された室内での算出式は、式[1]で乾球温度 ta 項を削除し、グローブ温度 tg に0.3の重みを付け、単純化(式[2]参照)される。

\mathrm{WBGT}=0.7t_{\mathrm{nwb}}+0.3t_{\mathrm{g}} \; \cdots [2]

WBGT指数は産業環境における潜在的な熱ストレスを推定する場合に幅広く使用3[3] Davis, W.J. : Typical WBGT indexes in various industrial environments, ASHRAE Transactions 82(2):303, 1976.される。アメリカのNIOSH(National Institute of Occupational Safety and Health)では熱ストレスに対する許容作業限界(NIOSH 19864[4]NIOSH : Criteria for a recommended standard – Occupational exposure to hot environments, revised criteria, U.S. Dept. of Health and
Human Services, USDHHS (NIOSH) Publication 86-113, 1986.
、図1参照)に関する基準を開発し、ISO 72435[5] ISO 7243 : Ergonomics of the thermal environment – Assessment of heat stress using the WBGT (wet bulb globe temperature) index, 2017.として国際規格化されている。

図1. 許容作業限界(NIOSH 1986)


図1では、気候純化した標準労働者(体重70kg、体表面積1.8m2)を対象とし、時間当たり作業時間によるWBGT指数の許容作業限界を示す。この値は一般の透過性衣服(0.6 [clo])に適用するものであるが、それぞれの着衣量に対して加減する必要がある。例えば、アメリカの空軍(United States Air Force, USAF)では化学防護服、防弾服を着用した軍人に対して測定されたWBGT指数を6 [K]引き上げるように勧奨した。このような衣服は汗の蒸発に対する抵抗力を約3倍(完全不浸透性の場合はもっと高い)増加させ、WBGT指数を調整して皮膚からの蒸発冷却減少を補償しなければならない。


[1] Dukes-Dobos, F., and A. Henschel. : The modification of the WBGT index for establishing permissible heat exposure limits in occupational work, HEW/USPHE/NIOSH Report TR-69, 1971.
[2] Dukes-Dobos, F., and A. Henschel. : Development of permissible heat exposure limits for occupational work, ASHRAE Journal 9:57, 1973.
[3] Davis, W.J. : Typical WBGT indexes in various industrial environments, ASHRAE Transactions 82(2):303, 1976.
[4] NIOSH : Criteria for a recommended standard – Occupational exposure to hot environments, revised criteria, U.S. Dept. of Health and Human Services, USDHHS (NIOSH) Publication 86-113, 1986, Available from http://www.cdc.gov/NIOSH/docs/86-113/86-113.pdf
[5] ISO 7243 : Ergonomics of the thermal environment – Assessment of heat stress using the WBGT (wet bulb globe temperature) index, 2017.




WBGT指数の歴史(History of WBGT)、限界(Limitations of WBGT)などについてはBudd6[6] Grahame M. Budd : Wet-bulb globe temperature (WBGT) – its history and its limitations, Journal of Science and Medicine in Sports, Vol 11, Issue 1, p.20-32, 2008.の文献をご参照ください。


[6] Grahame M. Budd : Wet-bulb globe temperature (WBGT) – its history and its limitations, Journal of Science and Medicine in Sports, Vol 11, Issue 1, p.20-32, 2008. (DOI : https://doi.org/10.1016/j.jsams.2007.07.003)




日本には、日本産業標準として1999年に規格化(JIS Z 85247[7] JIS Z 8504 : 人間工学 – WBGT(湿球黒球温度)指数に基づく作業者の熱ストレスの評価 – 暑熱環境、1999.)されており、環境省8[8] 環境省:熱中症予防情報サイト、http://www.wbgt.env.go.jpではWBGT指数を「暑さ指数」と称している。特に、気象庁と環境省が連携して暑さ指数(WBGT指数)を基準とする新たな情報システムを構築し、2020年からWBGT指数が33°C以上になると予報された場合には「熱中症警戒アラート」を発表(2020年7月からは関東甲信地方のみ、2021年5月からは全国に拡大)している。


[7] JIS Z 8504 : 人間工学 – WBGT(湿球黒球温度)指数に基づく作業者の熱ストレスの評価 – 暑熱環境、1999.
[8] 環境省:熱中症予防情報サイト、http://www.wbgt.env.go.jp


Written by Sihwan Lee
[BSRG™, Shinshu University]

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