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Wärmehaushalt und Arbeit
Prof. Dr. med.H.-V. Ulmer, FA für [email protected]
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Wärmebilanz als Ergebnis von Wärmeproduktion und
Wärmeabgabe
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Wärmeproduktion• In Ruhe: ca. 100 Watt, würde einen An-
stieg der Kerntemperatur von ca. 1°/h be-wirken, wenn keine Abgabe stattfände
• Bei Muskelarbeit: Wirkungsgrad besten-falls 25 %, d. h. der größte Teil der gestie-genen Energiebereitstellung geht als Wärme verloren. Bei 100 Watt Ergometrie-Leistung also 300 W Wärme bzw. 400 W Gesamtumsatz.
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Energieumsatz = Wärmeproduktion
für verschiedene körperliche Tätigkeiten:
SPITZER, H., Th. HETTINGER und G. KAMINSKY: Tafeln für den Energieumsatz bei körperlicher Arbeit. Berlin – Köln, Beuth 1982.
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Energieumsatz bei 8 h-Schwerstarbeit:• Frauen: 360 Watt ~ 1250 kJ/Arbeitsstunde• Männer: 490 Watt ~ 1700 kJ/ArbeitsstundeZum Vergleich: Energieumsatz ohne
besondere körperliche Aktivitäten• Frauen: 100 Watt ~ 350 kJ/Stunde• Männer: 115 Watt ~ 400 kJ/Stunde
Mehranteil durch Schwerstarbeit:Frauen: 900 kJ/h, Männer 1300 kJ/h
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Wärmeaustausch zwischen Mensch und Umgebung in beiden Richtungen durch
• Leitung (Kontakt)• Strahlung (Infrarotstrahlung)Wärmeabgabe von der Haut, begünstigt
durch• Verdunstung• Konvektion (Grenzschichteffekt),
begünstigt Leitung und Verdunstung
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Grenzschicht = an die Haut grenzende Schicht: Isoliereffekt!
Kleidung und Wärmeaustausch: Kleidung
• reduziert die freie Haufläche
• isoliert gegenüber Hitze und Kälte
• verstärkt die Grenzschicht (Isoliereffekt, aber nur, wenn Luft und wenn nicht durch-geschwitzt)
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Grenzschicht und Mikroklima unter der Kleidung
• 1. Die Grenzschicht „Luft“ wird durch Verdun-stung (perspiratio sensibilis und insensibilis) angefeuchtet : Hemmt die Wärmeabgabe durch Verdunstung
• Perspiratio insensibilis = meistens extraglan-duläre Feuchtigkeitsabgabe durch Diffusion
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Grenzschicht und Mikroklima unter der Kleidung
• 2. Die Grenzschicht wird durch Leitung angewärmt: Hemmt die Wärmeabgabe durch Leitung
• 3. Die Grenzschicht wird durch Kleidung stabilisiert: Hemmt die Konvektion und somit die Wärmeabgabe durch Leitung und Verdunstung
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Kleidung und Wärmehaushalt
• Kleidung als Kälte- und Nässeschutz
• Kleidung als Hitzeschutz bei hohen Trockentemperaturen: Grenzschicht hemmt auch den Wärmeübergang von Luft zu Haut
• Kleidung bei starker Wärmeeinstrahlung: Reflektierende Kleidung hemmt die Umsetzung von Wärmestrahlen in Wärme an der Bekleidungsoberfläche
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Kleidung und UV.-Schutz
Kleidung schützt auch vor UV.-Strahlen
• Akut gegen Sonnenbrand
• Chronisch - gegen vorzeitige Alterung (Seemanns- oder Landmannshaut) - Hautmalignome
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Regelwerke
• G 21: Kältearbeiten (Räume < - 25° C),
• G 30: Hitzearbeiten (je nach Wärme- stromdichte, muskulärer Aktivität, Einwir-kungsdauer sowie CNET).
Beurteilungsrelevant:
Korrigierte normale Effektivtemperatur CNET
= Klimasummenmaß,
abhängig von Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit
und Luftgeschwindigkeit
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Meßtechnik
• Trockentemperatur
• Feuchttemperatur
• Strahlungstemperatur (Globe-Thermometer)
• Windgeschwindigkeit (Anemometer)
Daraus resultierend: Effektivtemperatur als „Klimasummenmaß“
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Umgebungstemperaturen
• Indifferenztemperatur (physiologisch definiert, Minimum des Energieumsatzes)
• Behaglichkeitstemperatur
(psychologisch definiert, Skalenwerte)
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2 Skalen für die Ermittlung der thermischen Behaglichkeit
Empfindungsskala für die thermische Behaglichkeit (nach ISO/DIS 10551):"Welche Zahl entspricht Ihrem augenblicklichen Gefühl der Behaglichkeit?„
4 sehr heiß3 heiß2 warm1 etwas warm0 neutral-1 etwas kühl-2 kühl-3 kalt-4 sehr kalt
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Balance des Wärmehaushalts (RUPPE, 1995, S. 192)
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Behaglichkeitszone und Akzeptanz (nach FANGER, 1973)Aus: Wenzel und Piekarski, 1982, S. 86
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Akklimatisation• Erste Phase: in wenigen Tagen „hin und
zurück“Schon bei einem verlängerten Wochenende in der Heimat!
• In den ersten Tagen Zurückhaltung mit körperlichen Aktivitäten
• Oft hinkt das Durstgefühl nach!• Bei Auslandseinsätzen: Instruktionen über
Hitzschlag (Ursachen, Prophylaxe, Symptome und Soforttherapie) mitgeben!
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Pathophysiologie
Hitzeschäden und Kälteschäden
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Wärmehaushalt und Arbeit________________________Hitzeschäden
• Hitzekollaps = Kreislaufkollaps• Hitzschlag = ZNS-Versagen, oft tödlich
• Erhebliche interindividuelle Empfindlichkeit• Eignung nur bedingt vorhersagbar (Ausschluß-
kriterien prüfen, letztlich: Entscheidung während Hitzeexposition am Arbeitsplatz)
• Neulinge daher gut im Auge behalten • Prophylaxe: Reichlich trinken, aber nicht zu
viel auf einmal
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Hitzeschäden bei Tropenreisen
• Arbeitsmedizinische Vorsorgeuntersuchung
„Aufenthalt im Ausland“ = G 35
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Hitzegetränk
• Flüssigkeitssubstitution wichtiger als Salzsubstitution
• Es muß magenverträglich sein (bei Hitzearbeit Trinkmenge rund 1 Liter/Stunde)
• Es muß akzeptabel schmecken (Geschmacksauswahl anbieten)
• Es muß hygienisch einwandfrei sein
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Kälteschäden
• Lokaler Kälteschaden (sog. Erfrierung“) an den Akren, tritt ab Umgebungstempe-raturen unter + 4° C auf!
• Allgemeine Unterkühlung mit Absinken der Kerntemperatur
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Notwendiger Kälteschutz durch Bekleidung (nach van DILLA et al., 1968, aus: WENZEL u. PIEKARSKI, 1982, S. 104)
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Beispiel für passive bauliche Maßnahmen gegen zu hohe Bürotemperaturen im Sommer
(aus WENZEL u. PIEKARSKI, 1982, S. 151)
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Wärmehaushalt und Arbeit________________________Aktive Maßnahmen gegen zu hohe Bürotemperaturen im Sommer
• Ventilator: Bläst die Grenzschicht weg
• Raumklimagerät: Kühlt und trocknet
• Klimaanlage: Kühlt, feuchtet an und reinigt (Achtung: Filter als Keimschleudern!)
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Behaglichkeitszone und Akzeptanz (nach FANGER, 1973)
Aus: WENZEL u. PIEKARSKI, 1982, S. 86
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Wärmehaushalt und Arbeit________________________Klimatisierung als Konfliktfall!
Man kann es nicht allen recht machen!
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Ende
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RESERVE