Wärmebilanz als Ergebnis von Wärmeproduktion und Wärmeabgabe

Wärmehaushalt und ArbeitProf. Dr. med.H.-V. Ulmer, FA für Physiologieulmerhv@t-online.de ________________________________________________________________________ Wärmebilanz als Ergebnis von Wärmeproduktion und Wärmeabgabe

Wärmehaushalt und Arbeit__________________________ 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.

Wärmehaushalt und Arbeit__________________________ Energieumsatz = Wärmeproduktion für verschiedene körperliche Tätigkeiten: SPITZER, H.,Th. HETTINGER und G. KAMINSKY: Tafeln für den Energieumsatz bei körperlicher Arbeit. Berlin – Köln, Beuth 1982.

Wärmehaushalt und Arbeit______________________________ Energieumsatz bei 8 h-Schwerstarbeit: • Frauen: 360 Watt ~ 1250 kJ/Arbeitsstunde • Männer: 490 Watt ~ 1700 kJ/Arbeitsstunde Zum 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

Wärmehaushalt und Arbeit__________________________ 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

Wärmehaushalt und Arbeit__________________________ 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)

Wärmehaushalt und Arbeit________________________ 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

Wärmehaushalt und Arbeit________________________ 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

Wärmehaushalt und Arbeit________________________ 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

Wärmehaushalt und Arbeit________________________ Kleidung und UV.-Schutz Kleidung schützt auch vor UV.-Strahlen • Akut gegen Sonnenbrand • Chronisch - gegen vorzeitige Alterung (Seemanns- oder Landmannshaut) - Hautmalignome

Wärmehaushalt und Arbeit__________________________ 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

Wärmehaushalt und Arbeit__________________________ Meßtechnik • Trockentemperatur • Feuchttemperatur • Strahlungstemperatur (Globe-Thermometer) • Windgeschwindigkeit (Anemometer) Daraus resultierend: Effektivtemperatur als „Klimasummenmaß“

Wärmehaushalt und Arbeit__________________________ Umgebungstemperaturen • Indifferenztemperatur (physiologisch definiert, Minimum des Energieumsatzes) • Behaglichkeitstemperatur (psychologisch definiert, Skalenwerte)

Wärmehaushalt und Arbeit________________________ Empfindungsskala für die thermische Behaglichkeit (nach ISO/DIS 10551): "Welche Zahl entspricht Ihrem augenblicklichen Gefühl der Behaglichkeit?„ 4 sehr heiß 3 heiß 2 warm 1 etwas warm 0 neutral -1 etwas kühl -2 kühl -3 kalt -4 sehr kalt 2 Skalen für die Ermittlung der thermischen Behaglichkeit

Wärmehaushalt und Arbeit________________________ Balance des Wärmehaushalts (RUPPE, 1995, S. 192)

Wärmehaushalt und Arbeit________________________ Behaglichkeitszone und Akzeptanz (nach FANGER, 1973) Aus: Wenzel und Piekarski, 1982, S. 86

Wärmehaushalt und Arbeit________________________ 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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Wärmehaushalt und Arbeit________________________ Pathophysiologie Hitzeschäden und Kälteschäden

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

Wärmehaushalt und Arbeit________________________ Hitzeschäden bei Tropenreisen • Arbeitsmedizinische Vorsorgeuntersuchung „Aufenthalt im Ausland“ = G 35

Wärmehaushalt und Arbeit________________________ 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

Wärmehaushalt und Arbeit________________________ Kälteschäden • Lokaler Kälteschaden (sog. Erfrierung“) an den Akren, tritt ab Umgebungstempe-raturen unter + 4° C auf! • Allgemeine Unterkühlung mit Absinken der Kerntemperatur

Wärmehaushalt und Arbeit________________________ Notwendiger Kälteschutz durch Bekleidung (nach van DILLA et al., 1968, aus: WENZEL u. PIEKARSKI, 1982, S. 104)

Wärmehaushalt und Arbeit________________________ Beispiel für passive bauliche Maßnahmen gegen zu hohe Bürotemperaturen im Sommer (aus WENZEL u. PIEKARSKI, 1982, S. 151)

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!)

Wärmehaushalt und Arbeit________________________ Behaglichkeitszone und Akzeptanz (nach FANGER, 1973) Aus: WENZEL u. PIEKARSKI, 1982, S. 86

Wärmehaushalt und Arbeit________________________ Klimatisierung als Konfliktfall! Man kann es nicht allen recht machen!

Wärmehaushalt und Arbeit________________________ Ende

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