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Klima

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Der Arbeitsumgebungsfaktor Klima lässt sich durch die physikalischen Größen Temperatur, Feuchtigkeit und Geschwindigkeit der Luft sowie die Wärmestrahlung der Umschließungsflächen beschreiben. Es wirkt maßgeblich auf das thermoregulatorische Gleichgewicht des Menschen zum Konstanthalten der Körperkerntemperatur. Im Zusammenwirken mit Arbeitsintensität und persönlichen Faktoren wie Art der Bekleidung und Akklimatisation, sowie anderen Belastungsfaktoren, wie Beleuchtung oder Lärm hat das Klima zudem einen wesentlichen Einfluss auf Gesundheit, Leistungsfähigkeit und Wohlbefinden der Menschen. Das Klima wirkt sich förderlich auf die Gesundheit des Menschen aus, wenn es optimal an seine Bedürfnisse angepasst ist (z. B. im Behaglichkeitsbereich) bzw. er sich optimal daran angepasst hat (z. B. mit der Bekleidung). Abweichungen, z. B. zu hohe oder zu niedrige Lufttemperaturen, können zu Unbehagen, Leistungsminderung bis hin zu Schädigungen der Gesundheit führen.

Bei der Gefährdungsbeurteilung zu berücksichtigende Belastungsgrößen

  • Lufttemperatur (ta [°C])
  • Luftfeuchte (relative Luftfeuchte RH [%])
  • Luftgeschwindigkeit (mittlere Geschwindigkeit va [m/s])
  • Wärmestrahlung (von z. B. Maschinen, Lampen, Wandflächen, Fenstern, Eeff [W/m²])
  • energetische Arbeitsbelastung (Arbeitsenergieumsatz AU oder Energieumsatz in [W] oder auf die Körperoberfläche bezogen in [met], 1 met = 58,15 Wm-2)
  • Bekleidungsisolation (Icl [clo] vom engl. "Clothing level", 1 clo = 0,155 m² K/W)
  • Expositionsdauer (Zeit [min, h])

Klimabereiche am Arbeitsplatz

Für eine systematische Gefährdungsbeurteilung des Klimas wird dieses in drei Bereiche eingeteilt, wie sie auch in der Arbeitswelt anzutreffen sind:

  • Behaglichkeitsbereich:
    Der Wärmeaustausch des Menschen mit der Umgebung befindet sich im thermo-regulatorischen Gleichgewicht. In diesem thermisch neutralen Klima treten keine akuten gesundheitlichen Gefährdungen auf und die Arbeit kann ohne besondere Schutzmaßnahmen ausgeführt werden.
  • Kältebereich:
    Der Körper verliert kontinuierlich Wärme, mit bestimmten Schutzmaßnahmen kann die Arbeit eine begrenzte Zeit ausgeführt werden, es besteht die Gefahr von Kälteerkrankungen.
  • Warm-/Hitzebereich:
    Im Warmbereich (auch Erträglichkeitsbereich) kann unter bestimmten Bedingungen über eine Arbeitsschicht ohne akute Gesundheitsgefahren im thermoregulatorischen Gleichgewicht gearbeitet werden. Im Hitzebereich erwärmt sich der Körper mit der Zeit, die Arbeit ist nur begrenzt und mit Schutzmaßnahmen ausführbar, sonst können akute Hitzeerkrankungen eintreten.

Wirkung auf den Menschen

Im Behaglichkeitsbereich hat das Klima kaum Auswirkungen auf die Sicherheit und Gesundheit der Beschäftigten, jedoch können Wohlbefinden und Leistungsfähigkeit beeinflusst werden. In Auswertung verschiedener Studien zeigte SEPPÄNEN et al. (2006) mit steigender Raumtemperatur einen Leistungsabfall bezüglich kognitiver und psychomotorischer Tests im Mittel von ca. 2 % je Kelvin. In einer Literaturstudie untersuchten BUX, POLTE (2016) den Einfluss des Raumklimas auf die psychische Gesundheit des Menschen. Demnach können insbesondere Unzufriedenheit mit dem Raumklima (zu warm, zu kalt), Stress durch das Unvermögen, selbst das Raumklima beeinflussen zu können, Leistungsminderung durch niedrige/hohe Temperaturen sowie Auswirkungen bestimmter Klimaphänomene (z. B. Hautreizung infolge trockener Raumluft) indirekt psychische Beanspruchungen hervorrufen. Das Klima kann als Stressor wirken.

Im Kältebereich kann es zu einer kältebedingten Minderdurchblutung von Haut und Extremitäten kommen, was Kälteempfindungen, Muskelzittern sowie Einschränkungen von Beweglichkeit, Sensibilität und Geschicklichkeit hervorrufen kann. Die Abkühlung kann zudem zur Unterkühlung und lokalen Erfrierungen des Körpers führen, im extremen Fall kann eine lebensbedrohliche Absenkung der Körperkerntemperatur mit Bewusstseinsverlust eintreten.

Im Warm-/Hitzebereich kommt es zu einer erhöhten Durchblutung der Haut verbunden mit steigender Frequenz des Herzschlags und Zunahme der Schweißsekretion. Das kann zur Belastung des Herz-Kreislauf-Systems, der Atemwege und des Wasser- und Elektrolythaushalts führen. Im extremen Fall können Hitzekrankheiten wie Hitzekrämpfe, Hitzekollaps und Hitzschlag ausgelöst werden.

Thermoregulation

Im thermisch neutralen Klima, das weitgehend identisch mit dem Behaglichkeitsbereich ist, befindet sich der Wärmeaustausch des Menschen mit der Umgebung im Gleichgewicht, d. h., umgewandelte und aufgenommene Wärmeenergie entsprechen der Wärmeabgabe. In relativ engen Grenzen kann der Mensch diese Wärmebilanz regulieren, dafür bestehen folgende Möglichkeiten:

  • Wärmeproduktion durch Stoffwechsel (Muskelarbeit)
  • Wärmeabgabe durch Verdunstung (Schweißbildung)
  • Wärmeübertragung durch Leitung (direkter Kontakt mit Oberflächen)
  • Wärmeübertragung durch Konvektion (Luftbewegung)
  • Wärmeübertragung durch Strahlung (Strahlungsaustausch mit den Umschließungsflächen des Raumes)
  • Wärmeübertragung durch Atmung
  • Wärmeisolation durch Kleidung

Bei hochgradiger Wärme- oder Kältebelastung werden die Grenzen der internen (thermophysiologischen) und externen (verhaltensbezogenen) Möglichkeiten zur Thermoregulation überschritten. Es können dann in Abhängigkeit von Art, Intensität und Dauer der thermischen Einwirkung akute oder chronische Gesundheitsschäden entstehen. Abbildung 7.1-1 veranschaulicht die Wärmebilanz des Körpers bei unterschiedlichen klimatischen Bedingungen. So ist z. B. die Kühlung durch Schwitzen nur begrenzt möglich, da der Körper nur eine begrenzte Menge an Schweiß in einer bestimmten Zeit erzeugen kann.

Abbildung 7.1-1. Die Wärmebilanz des Körpers bei verschiedenen Klimabedingungen Abbildung 7.1-1. Die Wärmebilanz des Körpers bei verschiedenen Klimabedingungen (Vergrößerung öffnet sich im neuen Fenster) Abbildung 7.1-1. Die Wärmebilanz des Körpers bei verschiedenen Klimabedingungen (nach E. Grandjean)

Den Zusammenhang zwischen den Einflussgrößen auf die Thermoregulation und Körperreaktionen verdeutlicht Abbildung 7.1-2.

Abbildung 7.1-2. Wärmebilanz des menschlichen Körpers Abbildung 7.1-2. Wärmebilanz des menschlichen Körpers (Vergrößerung öffnet sich im neuen Fenster) Abbildung 7.1-2. Wärmebilanz des menschlichen Körpers

Hinweise zum thermisch-neutralen Klima - Behaglichkeitsbereich

In Arbeitsstätten wird, sofern nicht betriebstechnische Erfordernisse das Klima bestimmen (z. B. Kühlhaus), ein gesundheitlich zuträgliches Klima angestrebt. Das Klima sollte deswegen im Behaglichkeitsbereich liegen. Dementsprechend werden im Anhang 3.5 und 3.6 ArbStättV Festlegungen zu Lüftung und Raumtemperaturen getroffen, die einzuhalten sind. Konkretisiert wird dies in den ASR A3.5 und ASR A3.6. Hier werden u. a. Mindest- und Höchstwerte der Lufttemperatur sowie Grenzen für Luftgeschwindigkeiten (Zugluft) und relative Luftfeuchte aufgeführt, die das allgemeine Schutzziel "gesundheitlich zuträglich" erfüllen.

Anhaltspunkte für ein behagliches Raumklima bei leichter und hauptsächlich sitzender Tätigkeit gibt Tabelle 7.1-1. Auf geeignete Kleidung und möglichst geringe Wärmeleitung durch Hautkontakt sollte geachtet werden.

Tabelle 7.1-1 Empfohlene Behaglichkeitsgrenzen für das Umgebungsklima bei leichter und hauptsächlich sitzender Tätigkeit nach DIN EN ISO 7730 (gilt für Kategorie B, was Büros o.ä. Bereichen entspricht)
KlimagrößenWinterbedingungen (Heizperiode)Sommerbedingungen (Kühlungsperiode)
operative Raumtemperatur1)°C20-2423-26
Temperaturdifferenz zwischen 1,10 m und 0,10 m oberhalb des Fußbodens (Kopf- und Fußhöhe)°C< 3< 3
Oberflächentemperatur des Fußbodens°C19-29-
mittlere Luftgeschwindigkeit, abhängig von Lufttemperatur und Turbulenzgradm/s< 0,16< 0,19
relative Luftfeuchtigkeit2)%4060

1) Die operative Raumtemperatur to ist annähernd der Mittelwert von Lufttemperatur ta in °C und mittlerer Strahlungstemperatur tR in °C.
2) Die Angaben sind Orientierungswerte aus der DIN EN ISO 7730 für klimatisierte Räume. Insbesondere für die kalte Jahreszeit lässt sich aus Sicht des Gesundheitsschutzes noch kein Mindestwert der relativen Luftfeuchte in Innenräumen ableiten (DERBY et al. 2016, WHO 2019). Bei nicht klimatisierten und natürlich belüfteten Räumen hängt die relative Luftfeuchte stark von den Außenbedingungen ab. Witterungsbedingte Feuchteschwankungen bleiben deswegen unberücksichtigt (siehe auch ASR A3.6)

Klimaermittlung

Grundlagen zur Klimaermittlung und Anforderungen an Messgeräte enthalten DIN SPEC 33428 und DIN EN ISO 7726.

Protokolle von Klimamessungen sollten außer den eigentlichen Messergebnissen der Klimagrößen (z. B. Lufttemperatur, Luftfeuchte, Sonne, Luftgeschwindigkeit) folgende Angaben enthalten, sofern diese entscheidenden Einfluss auf das Klima haben:

  • Messzeit (Datum, Uhrzeit, Dauer)
  • Messort, Messpunkte (ggf. Skizze)
  • Raummaße, Beschaffenheit der umgebenden Flächen
  • Messgeräte (z. B. Hersteller, Typ, Baujahr, Messbereich)
  • Betriebsverhältnisse, insbesondere solche, die auf das Klima Einfluss haben, z. B. Anzahl der Personen, Beleuchtung, Lastzustände von Maschinen und Anlagen und andere Wärmequellen sowie Luftströmungen aufgrund von Fenstern, Toren und Hallendachöffnungen
  • Außenklimaverhältnisse (z. B. Lufttemperatur, Luftfeuchte, Sonne, Luftgeschwindigkeit).

Ein Messprotokoll zur Klimamessung befindet sich in der Anlage 1. Anlage 2 enthält Begriffserklärungen.

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