4.3 Klima am Arbeitsplatz Faktoren der Arbeitsumwelt wirken leistungsfördernd bzw. leistungshemmend
Belastungen = Stressoren
Beanspruchungen
Aktivationsniveau
Stressoren Arbeitsumwelt
Schall
Licht
Klima
Luftverunreinigungen
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Einführung
- Bedeutung des thermischen Zustandes in Umgebung des Menschen spiegelt sich bereits in der Besiedlung der Erdoberfläche durch Menschen wieder
Bevölkerungsverteilung auf der Erde in Abhängigkeit der mittleren Jahrestemperatur
• Mehrzahl der Bevölkerung hat sich in Gebieten mit Temperaturen + 50C bis + 250C angesiedelt • Klima hat entsprechend seiner Kenngrößen spezifische Wirkungen auf den Menschen • Mehrzahl der Menschen leben unter künstlichen Klimata
Es existieren Klimabereiche in denen sich Mensch wohl fühlt
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Arbeitender Mensch empfindet Klima „neutral“
ideal
4.3.1 Physiologische Wirkungen klimatischer Bedingungen
- Temperaturregulation im menschlichen Körper Voraussetzung aller wichtigen Lebensfunktionen
Mensch = homoisothermes (warmblütiges) Lebewesen
Konstante Körpertemperatur von ca. 370 C
200C
350C
Isotherme des Menschen in Abhängigkeit von der Außentemperatur
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Wasserverdunstung Erhöhter Stoffwechsel (zusätzliche Körperwärme) Wärme an Gewebe
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Kritische physiologische Temperaturbereiche Rektaltemperatur in 0C
Symptome
42 - 44 41 - 42 39 - 40
37
35 32 25 - 27
Tod Hitzschlag,Kollaps Starke Schweißverdampfung, geringe Durchblutung, Kreislaufreduzierung Normaltemperatur
Verzögerung zerebraler Vorgänge Noch ansprechbar Erlöschen Reflexe(Licht), Herzversagen,Tod
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Beispiele zum Einfluß Klima auf die Leistungsbereitschaft des Menschen
Änderung der Fehleranzahl bei Funkern
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Änderung der Reaktionszeit bei einem Wachsamkeitstest
Häufigkeitsverteilung der Unfälle bei Hitzearbeitsplätzen
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Verlauf Rektaltemperatur und Puls beim Bergaufgehen
Zusammenhang Unfallhäufigkeit -Lebensalter und Arbeitstemperatur
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- Wärmehaushalt des Menschen - Wirkungsgrad des Menschen beim Umsetzen chemischer in mechanischer Energie 5- 15 % - anfallende Wärme muß abgeführt werden Mechanismen
• Wärmeleitung • Konvektion • Wärmestrahlung • Wasserverdunstung
Wärmeaustausch :Zimmertemperatur,Windstille
Konvektion : 25 % Wärmestrahlung : 45 % Wasserverdunstung : 20 %
Zu Wärmeleitung
= Wärmeentzug durch Berühren von Gegenständen - Kontaktstellen Fußboden, Tischplatten,Bedienelemente
Zu Konvektion
= Wärmeaustausch mit umgebenden Medien - Luft,Wasser,Kleidung minimiert Konvektion
Zu Wärmestrahlung -- Bei allen Körpern über 00 K ( -2730 C) - menschlicher Körper ca. 250 - 400 W !! Zu Wasserverdunstung - Wirkt auch bei negativem Temperaturgradienten - schwere Körperarbeit bis 8 l/Schicht; Luftfeuchte setzt Wasserverdunstungsrate herab
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4.3.2 Klima und Leistung - Klimagrundgrößen 1. Lufttemperatur - Meßinstrumente :Glasthemometer ( Flüssigkeit,Quecksilber) Bimetallthermometer Widerstandsthermometer Infrarotmessung u.v.a.m Achtung: keine Verfälschung der Meßwerte durch Wärmestrahlung
Meßfühler mit reflektierender Folie umhüllen
Temperaturskalen
Celsius Anders 1701-1744
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Elektronische Temperturmeßmittel
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2. Luftfeuchte - absolute Luftfeuchte: Wasserdampfmasse in g/m 3 - relative Luftfeuchte: Anteil des Sättigungsdampfdruckes bei gegebener Temperatur in % - Meßinstrumente
Haarhygromter Psychrometer nach ASSMANN
- 2 Quecksilberthermometer in reflektierenden Metallhülsen - Lüfter saugt Raumluft an den Thermometern vorbei - ein Meßfühler mit wasserbefeuchteten Gewebestrumpf überzogen
Verdampfendens Wasser kühlt Thermometer ab = Feuchttemperatur - anderes Thermometer = Trockentemperatur
Aus Trocken- und Feuchttemperatur kann relative Luftfeuchte nach Nomogramm bestimmt werden
elektronische Meßmittel
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Nomogramm zur Bestimmung der Luftfeuchte nach ASSMANN
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3. Windgeschwindigkeit - Meßinstrumente
Anemometer
Schalenanemometer
Flügelradanemometer Thermische Anemometer
4. Wärmestrahlung Meßinstrument
Neben Lufttemperatur muß Strahlungstemperatur von Körpern in Betrachtungen einbezogen werden Globethermometer (Gummiballon,Thermometer)
Globethermometer stellt sich nach ca.20 min. auf einen Wert ein, der die mittlere Strahlungstemperatur der Umgebung am Meßort bestimmt
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- Einflußgrößen auf Behaglichkeitsbereiche Man kann Klimabereiche definieren, die sich in Abhängigkeit der Klimakenngrößen ergeben
1. Außentemperatur (Sommer,Winter) Außentemperatur
Raumtemperatur ( in 0C)
< 20
22
25
23
30
25
32
26
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2. Körperliche Belastung
Arbeitsschwere
Sitzende, geistige Tätigkeit (Büroarbeit) Kontrolltätigkeit (Bildschirmarbeit) Sitzende , leichte Arbeit
Arbeitsenergieumsatz
20 - 230 C
19 - 20
Stehende, leichte Arbeit (Drehen, Fräsen)
17 - 18
Stehende schwere Arbeit (Montage schwerer Teile)
16 - 17
Sehr schwere Arbeit
15 - 16
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3. Luftfeuchtigkeit Temperatur in 0C
Rel. Luftfeuchte in %
Indikatoren
21
40 75 85 91
24
20 65 80 100
Kein Unbehagen Unbehagen Pausen notwendig Keine Schwerarbeit
30
25 50 65 80 90
Unbehagen Arbeit noch möglich
Größtes Wohlbefinden Arbeit ohne Unbehagen Wohlbehagen bei Ruhe Müdigkeit
Keine Schwerarbeit Körpertemperaturanstieg Gesundheitsgefahr
100 80 60
40 20
15
25
35
45
55
65 Temperatur in Grd. C
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4. Windgeschwindigkeit (in Abhängigkeit von der Temperatur)
Zu warm 26
24
22
behaglich 20
18
16
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5 Windgeschwindigkeit in m/s
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5. Bekleidung Komforttemperatur in Abhängigkeit von Bekleidung und Arbeitsschwere (Windgeschwindigkeit < 0,1 m/s)
- met : „ metabolism“ (Energieumsatz; 1 met = 400 KJ/h = sitzende Tätigkeit) Isolationswert der Kleidung in clo O,8 met : liegen 1,0 met : ruhig sitzen 1,2 met : sitzende Büroarbeit 1,6 met : leichte Arbeit im Stehen 2,0 met : Verkäuferin, Hausarbeit
0,5 clo : leichte Sommerbekleidung 0,7 clo : leichte Arbeitsbekleidung 1,0 clo : Innenraum-Winterbekleidung 1,5 clo: Winterbekleidung
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- Klimasummenmaße
Angabe der Zahlenwerte der Klimagrundgrößen, die gleichzeitig vorliegen, um gleiches Klimaempfinden zu generieren
Bsp.: Bei Temperaturerhöhung kann subjektives Wärmeempfinden ausbleiben, wenn Windgeschwindigkeit erhöht wird (Klimaanlage Auto)
Nomogramm zur Ermittlung der Normal-Effektivtemperatur nach YAGLOU Kombination aller Klimagrundgrößen die gleiche Empfindung generieren
Klimakammer
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summa
Trockentemp.0C Feuchttemp.0C Rel.Luftfeuch.% Luftgesch.m/s min opt. max
min opt. max min opt. max
20
21
24
12
15
20
40
50
70
0,1
Leichte Handarb. Im Sitzen 19
20
24
11,5 14
20
40
50 70
0,1
Leichte Arbeit im Stehen 17
18
22
10
12
40
50
70
0,2
Schwerarbeit
15
17
21
7,5
11,5 17,5 30
50 70
0,4
Schwerstarbeit
12-14 16
20
5-6,5 10,5 16,5 30
50 70
0,5
18
5
35 60
1,0
Büroarbeit
Hitzearbeit
12
15
7
18,5
13,5
20
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4.3.3 Raumabmessungen und Lufträume Nach Arbeitsstättenverordnung muß sich während der Arbeitszeit ( in Abhängigkeit von Arbeitsschwere und Technologie) ausreichend gesunde Luft vorhanden sein
• Mindestgrundfläche Arbeitsräume 8 m2 • lichte Höhe der Arbeitsräume: < 50m2 - 2,50 m > „ -2,75 m >100 - 3,00m
Mindestluftraum je Person im Raum
Überwiegend sitzende Tätigkeit
12 m3
Überwiegend nichtsitzende Tätigkeit
15 m3
Schwere körperliche Arbeit
18 m3
Zuzuführende Luftrate je Person und Stunde in m 3 Mindestrate Arbeitskategorie Sehr leicht leicht mittel schwer
30 35 50 60
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- Verordnungen und Empfehlungen zum Thema Klima
Achtung!! Angegebene Optimalwerte gelten für ca 70% aller Betroffenen; zusätzliche Beachtung von Alter, Geschlecht, Akklimatisationsgrad,Bekleidung
• Arbeitsstättenverordnung ASR 6/1.3 Raumtemperaturen • DIN 33400 Gestaltung von Arbeitssystemen • DIN 18421 Wärmedämmung
•VDI 2070 Heizungstechnik • VDI 2080 Lüftung
• VDI 3511 technische Temperaturmessung • DIN 18380 Mindesttemperaturen in Räumen
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