Wärmebilanz als Ergebnis von Wärmeproduktion und Wärmeabgabe

Präsentation zum Thema: "Wärmebilanz als Ergebnis von Wärmeproduktion und Wärmeabgabe"—  Präsentation transkript:

1 Wärmebilanz als Ergebnis von Wärmeproduktion und Wärmeabgabe
Wärmehaushalt und Arbeit Prof. Dr. med.H.-V. Ulmer, FA für Physiologie ________________________________________________________________________ Wärmebilanz als Ergebnis von Wärmeproduktion und Wärmeabgabe

2 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.

3 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.

4 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

5 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

6 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)

7 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

8 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

9 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

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

11 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

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

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

14 Wärmehaushalt und Arbeit________________________
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 heiß 3 heiß 2 warm 1 etwas warm 0 neutral -1 etwas kühl -2 kühl -3 kalt -4 sehr kalt

15 Wärmehaushalt und Arbeit________________________
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!

18 Wärmehaushalt und Arbeit________________________

19 Wärmehaushalt und Arbeit________________________
Pathophysiologie Hitzeschäden und Kälteschäden

20 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

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

22 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

23 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

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

26 Wärmehaushalt und Arbeit________________________

27 Wärmehaushalt und Arbeit________________________

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

29 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!)

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

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

32 Wärmehaushalt und Arbeit________________________
Ende

33 Wärmehaushalt und Arbeit________________________
RESERVE