Klima. Übersicht. Definition Klimaparameter. Physiologische Grundlagen. Anpassung des menschlichen Körpers. Messgrößen und Messgeräte

Transkript

1 Modul von 14 Klima Übersicht Definition Klimaparameter Physiologische Grundlagen Anpassung des menschlichen Körpers Messgrößen und Messgeräte Kalte und heiße Medien Technische Lösungen zur Gestaltung

2 Modul von 14 Definition Klimaparameter Die Leistungsfähigkeit eines Menschen hängt stark von seinem persönlichen Wohlbefinden ab. Ein ausgeglichener Wärmehaushalt und entsprechende klimatische Bedingungen sind Voraussetzungen dafür. Leistungsabfall, Unwohlsein, Krankheit bis hin zum Ausfall der Arbeitskraft können Folgeerscheinungen von schlechten Klimaparametern sein. Klimaparameter sind: Lufttemperatur Temperatur der Umschließungsfläche (in Räumen) Luftfeuchtigkeit Luftgeschwindigkeit und Wärmestrahlung.

3 Modul von 14 Physiologische Grundlagen C Lufttemperatur 35 C Temperaturverlauf im menschlichen Körper abhängig von der Lufttemperatur Quelle: nach Schmidt, R.F; Thews, G.: Physiologie des Menschen. Berlin: Springer 1987

4 Modul von 14 Anpassung des menschlichen Körpers Schweißverdunstung an der Hautoberfläche (Wasserverdampfung ca. 60% der Wärmeabgabe) Wärmeisolation durch die Bekleidung Wärmestrahlung (ca. 20% der Wärmeabgabe) Wärmeproduktion durch Stoffwechsel (Muskelarbeit) direkte Wärmeleitung z.b. von den Fußsohlen durch die Schuhsohle an den Fußboden (ca. 5% der Wärmeabgabe) Wärmekonvektion an die umgebende Raumluft (ca. 15% der Wärmeabgabe)

5 Modul von 14 Körperliche Reaktionen auf Umgebungstemperaturen Niedrige Umgebungstemperatur Hohe Umgebungstemperatur führt zu Wärmemangel des Körpers Körperreaktionen: Erhöhung der Sauerstoffaufnahme bewirkt eine erhöhte Wärmeproduktion im Körper. Absenken der Herzfrequenz führt zur Verringerung der Blutumlaufgeschwindigkeit, dadurch Reduzierung der Abgabe von Wärme des Körperkerns an die Umgebung. führt zu Wärmeüberschuss des Körpers Körperreaktionen: Schweißverdunstung bewirkt Kühlung des Körpers durch Verdunstungskühle. Erhöhung der Herzfrequenz führt zur Erhöhung der Blutumlaufgeschwindigkeit, dadurch Steigerung der Wärmeableitung über Haut und Atemwege.

6 Zunehmender Wärmeverlust des Körpers Zunehmende Erwärmung des Körpers Behaglich- keitszone Modul von 14 Wärmebilanz des Körpers (Hitzschlag) 0 Ausgeglichene Wärmebilanz (Erfrieren) Zone der Abkühlung Zone der Wärmeregulation durch Wasserverdampfung Kalte Umgebung Behagliches Raumklima Warme Umgebung

7 Modul von 14 Messgrößen und -geräte Klimaparameter Messgröße Messgerät Maßeinheit Luft - temperatur Trockentemperatur Thermometer Grad Celsius [ C] Kelvin [K] Luftfeuchte Feucht - temperatur Aspirationspsychrometer Prozent relativer Feuchte [%] Luftgeschwindigkeit Luftströmungsgeschwindigkeit Flügelrad-, thermisches Anemometer Meter pro Sekunde [m/s] Wärmestrahlung Wärmestromdichte Globethermometer, Infrarotmesssonden Watt pro m² [W/m²]

8 Modul von 14 Kalte und heiße Medien Der Kontakt mit kalten und heißen Medien im Arbeitsprozess kann an exponierten Stellen zu schweren Schädigungen der Hautoberfläche durch Erfrierungen bzw. Verbrennungen führen. Beispiele: Kalte Medien Kalte Oberflächen Kalte Flüssigkeiten Verflüssigte Gase Verdampfende Kältemittel Heiße Medien Heiße Oberflächen Heißdampf/Heißluft Offene Flammen Spritzer heißer Medien

9 Modul von 14 Schwellenwerte Oberflächentemperatur Wirkung Erfrierung Taubheit Schmerz Wärmeträgheit F o Material Oberflächentemperatur T O [ C] [10 6 J 2 / s m 4 K 2 ] Aluminium -7, Stahl -12, ,9 Stein -18,5-15 3,5 4,35 Nylon ,61 Holz ,27 Schwellenwerte der Oberflächentemperatur für verschiedene Wirkungen (bei 10 Sekunden Kontaktdauer nach DIN EN ISO :2008 Ergonomie der thermischen Umgebung - Bewertungsverfahren für menschliche Reaktionen bei Kontakt mit Oberflächen - Teil 1: Heiße Oberflächen)

10 Verbrennungsschwellwerte Material Kontaktdauer 1 min 10 min 8 Std + Unbeschichtete Metalle Beschichtete Metalle Keramische Materialien Kunststoffe Holz Verbrennungsschwellen T o ( C) bei Berührung heißer Oberflächen verschiedener Materialien (nach DIN EN ISO :2008) Modul von 14

11 Modul von 14 Technische Lösungen zur Gestaltung Technische Lösungen Bsp.: Verminderung der Ausbreitung von Wärmestrahlung Schutzschirme Kettenvorhänge Wasserschleier Absorbierende oder reflektierende Glasoberflächen Isolierung von Maschinenteilen Klimaanlagen

12 Modul von 14 Beispiel Technische Lösung Greifer zur Handhabung heißer Werkstücke an einem Ofen (mit Schutzschild) Quelle:

13 Wichtige Literatur zu Modul 3-5 Technische Regel für Arbeitsstätten ASR A3.5 Raumtemperatur BGI 7002 Beurteilung von Hitzearbeit Eine Handlungshilfe für kleine und mittlere Unternehmen. Herausgeber HVBG BGI 7003 Beurteilung des Raumklimas. Herausgeber DGUV Normenreihe DIN Klima am Arbeitsplatz und in der Arbeitsumgebung DIN EN 27243:1993 Warmes Umgebungsklima - Ermittlung der Wärmebelastung des arbeitenden Menschen mit dem WBGT-Index (wet bulb globe temperature) DIN EN ISO 7730:2007 Ergonomie der thermischen Umgebung - Analytische Bestimmung und Interpretation der thermischen Behaglichkeit durch Berechnung des PMV- und des PPD-Indexes und Kriterien der lokalen thermischen Behaglichkeit DIN EN ISO 7933:2004 Ergonomie der thermischen Umgebung - Analytische Bestimmung und Interpretation der Wärmebelastung durch Berechnung der vorhergesagten Wärmebeanspruchung Modul von 14

14 Wichtige Literatur zu Modul 3-5 DIN EN ISO 8996:2005 Ergonomie der thermischen Umgebung - Bestimmung des körpereigenen Energieumsatzes DIN EN ISO 9920:2009 Ergonomie der thermischen Umgebung - Abschätzung der Wärmeisolation und des Verdunstungswiderstandes einer Bekleidungskombination DIN EN ISO 11079:2008 Ergonomie der thermischen Umgebung - Bestimmung und Interpretation der Kältebelastung bei Verwendung der erforderlichen Isolation der Bekleidung (IREQ) und lokalen Kühlwirkungen DIN EN ISO 11399:2001 Ergonomie des Umgebungsklimas - Grundlagen und Anwendung relevanter Internationaler Normen DIN EN ISO :2008 Ergonomie der thermischen Umgebung - Bewertungsverfahren für menschliche Reaktionen bei Kontakt mit Oberflächen - Teil 1: Heiße Oberflächen BUX, K.: Klima am Arbeitsplatz (Forschungsprojekt F 1987). Dortmund: Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin 2006 Modul von 14