Den Best-Paper-Award Praxis erhielt Herr Peter Bröde für seinen im Rahmen eines internationalen Forschungsvorhabens entstandenen Beitrag zum:

Wärmetransport durch Schutzbekleidung bei symmetrischer und asymmetrischer langwelliger Wärmestrahlung

Autoren: Peter Bröde, Kalev Kuklane, Victor Candas, Emiel den Hartog, Barbara Griefahn, Ingvar Holmér, Harriet Meinander, Wolfgang Nocker, Mark Richards, George Havenith

Schlüsselwörter: Hitzebelastung, Schutzkleidung, Wärmestrahlung, Hauttemperatur, Wärmebilanzrechnung, Thermopuppe

Zusammenfassung

Arbeitskleidung, die zum Schutz vor chemischen, biologischen, mechanischen oder thermischen Gefährdungen getragen wird, stellt für den Nutzer eine zusätzliche thermische Belastung dar. Zum einen steigern ihr Gewicht und ihre Steifigkeit die metabolische Wärmeproduktion während der Arbeit, gleichzeitig behindern ihre erhöhte Wärmeisolation und ihr Wasserdampfwiderstand die für die Abkühlung des Körpers essentielle Schweißverdunstung. Die Generierung von Daten und Modellen zur adäquaten Berücksichtigung dieser thermischen Eigenschaften von Schutzkleidung bei der Bewertung von Klimabelastungen war Gegenstand des von der EU geförderten Projektes THERMPROTECT (G6RD-CT-2002-00846). Heizbare anthropometrische Dummys, sog. Thermopuppen zur standardisierten Messung von Bekleidungsisolation und Wasserdampfwiderstand, wurden zur validen und reliablen Registrierung der Wärmeabgabe mit Schutzbekleidung unter dem Einfluss von Feuchte und Wärmestrahlung eingesetzt.

Dieser Beitrag vergleicht die Körpererwärmung durch symmetrische und asymmetrische langwellige Wärmestrahlung gleicher Strahlungsintensität (279 W/m2) in Relation zu einer Referenzbedingung, in der die mittlere Strahlungstemperatur der Lufttemperatur entsprach, für prototypische Arbeitsbekleidungen mit unterschiedlichen Reflexionsgraden und Wärmeisolationen.

Mit einer Thermopuppe, bei der die unbekleideten Hände, Füße und der Kopf durch Aluminiumfolie gegen die Strahlung abgeschirmt waren, wurde die Wärmeabgabe für Oberbekleidungen aus Baumwolle und schwer entflammbarer Aramidfaser (Nomex®) in verschiedenen Farben sowie für einen mit Aluminium beschichteten reflektierenden Anzug ermittelt. Die Messungen erfolgten mit einer Polypropylen- sowie einer Woll-Unterwäsche, wodurch eine Variation der intrinsischen Wärmeisolation der Gesamtbekleidung zwischen 1.1 und 1.6 clo erzielt wurde. Um neben dem trockenen, d. h. dem kombinierten konvektiven, konduktiven und radiativen Wärmefluss auch die Evaporation zu berücksichtigen, wurden zusätzliche Versuche mit befeuchteter Woll-Unterwäsche durchgeführt. Die Erwärmung der Thermopuppe durch Wärmestrahlung wurde als Differenz der unter Referenz- und Wärmestrahlungsbedingung gemessenen Wärmeabgabe für die gesamte bekleidete Oberfläche sowie einzelne Körperareale berechnet.

Die auf die Gesamtfläche bezogene Erwärmung durch Wärmestrahlung fiel mit der stärker isolierenden Unterwäsche geringer aus und war sowohl für den rein trockenen als auch für den mit Evaporation gekoppelten Wärmeaustausch von der Strahlungsasymmetrie unbeeinflusst. Jedoch wurden bei vorwiegend frontal oder lateral applizierter Strahlung an den hauptsächlich exponierten Körperstellen größere Erwärmungen und Oberflächentemperaturen registriert.

Praktische Relevanz

Den Ergebnissen zufolge kann in Situationen, in denen die physiologische Beanspruchung beim Tragen von Schutzkleidung unter Wärmestrahlungsbelastung mit Wärmebilanzmodellen bewertet werden soll, die horizontale Verteilung der Strahlungsintensität vernachlässigt werden. Dagegen sollten Strahlungsasymmetrien und die Hauptwärmequelle bei möglichen Beeinträchtigungen des thermischen Komforts sowie zur Beurteilung des Risikos für Schmerzempfindungen oder Verbrennungen auf der Haut berücksichtigt werden.

Quelle: in: Kurt Landau (Hrsg.), Zeitschrift für Arbeitswissenschaft 2008, Heft 4, Seiten 267-276)