Raumklima: Kenngrößen zur Beschreibung des Raumklimazustandes

Das Raumklima ist ein wesentlicher Umgebungsfaktor bei der Gestaltung von Arbeitssystemen. Ein von den Beschäftigten als behaglich empfundenes Raumklima wirkt positiv auf Wohlbefinden, Gesundheit und Produktivität. Wird das Raumklima von den Beschäftigten hingegen als unbehaglich empfunden, tritt genau das Gegenteil ein - Wohlbefinden und Leistung lassen nach. Dabei kann eine Raumtemperatur von 12 °C bei entsprechender Kleidung und Tätigkeit durchaus optimal sein, während dies für Büroräume nicht akzeptabel ist. Es ist das komplexe Zusammenwirken vieler Parameter, das einen Klimazustand charakterisiert bzw. dessen objektive Beurteilung ermöglicht.  Folgende Parameter spielen dabei eine Rolle.

Physikalische Größen

Die vier wichtigsten Größen zur Beschreibung des Klimazustandes in Arbeitsräumen sind die Lufttemperatur, die Luftfeuchte, die Luftgeschwindigkeit und die Wärmestrahlung. Die Ermittlung einer Klimagröße ist in vielen Fällen mit verschiedenen Messverfahren/Messprinzipien möglich. Die Anwendung von unterschiedlichen Messverfahren kann allerdings auch zu abweichenden Messergebnissen führen.

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Lufttemperatur

Die Lufttemperatur ist die Temperatur der ein Objekt umgebenden Luft ohne Einwirkung von Wärmestrahlung. Die Lufttemperatur ist gefühlsmäßig leicht wahrzunehmen und zu beurteilen.
Ist die Lufttemperatur niedriger als die Hauttemperatur und die Luftgeschwindigkeit erhöht sich, wird dies als kühler empfunden. Bei erhöhter relativer Luftfeuchte nehmen wir die Lufttemperatur auf der Haut intensiver wahr als bei geringer relativer Luftfeuchte und gleicher Temperatur.
Die Raumtemperatur ist eine zusammengefasste Temperaturgröße aus der örtlichen Lufttemperatur und den Strahlungstemperaturen der einzelnen Umgebungsflächen, also z. B. Wände und Decken.
Als operative Raumtemperatur wird eine Temperatur bezeichnet, die sich aus der Lufttemperatur und der mittleren Strahlungstemperatur ergibt. Diese lässt sich mit einem speziellen Thermometer, dem Globethermometer, bestimmen.

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Luftfeuchte

Zur Beschreibung des Feuchtigkeitsgehaltes der Luft wird zwischen absoluter und relativer Luftfeuchte unterschieden. Die absolute Luftfeuchte ist das Masseverhältnis zwischen Wasserdampf und trockener Luft (g/kg) und beschreibt somit den Wasserdampfgehalt der Luft. Die relative Luftfeuchte gibt den Sättigungsgrad der Luft mit Wasserdampf an.
Die relative Luftfeuchte kann nicht konkret eingeschätzt (empfunden) werden, bei erhöhter relativer Luftfeuchte wird die Lufttemperatur jedoch intensiver wahrgenommen.
Das sogenannte Schwüleempfinden wird erreicht, wenn die absolute Luftfeuchte ca. 11,5 g/kg übersteigt (sog. Schwülegrenze), womit auch die Grenzen des Behaglichkeitsbereiches überschritten werden. Bei diesen Konzentrationen kann der Prozess der Wärmeabgabe des Körpers eingeschränkt sein. Dies kann wiederum zu einer Erhöhung der Körpertemperatur und damit zu einer Kreislaufbelastung führen.
Eine zu hohe Luftfeuchte kann bei niedrigen Wandtemperaturen durch Unterschreitung des Taupunkts zu Wasserdampfkondensation auf den kühlen Oberflächen führen und somit auch Bauschäden z. B. durch Schimmelbildung begünstigen.
Im Zusammenhang mit niedriger Luftfeuchte stehen wiederum nach einer Studie der BAuA in Zusammenarbeit mit dem Instituts für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (IFA) zum Thema "Trockene Luft" die Zunahme von Hautrauhigkeit und elektrostatische Aufladung (z. B. von Haaren).

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Luftgeschwindigkeit

Luftbewegungen werden sehr unterschiedlich empfunden. Eine unerwünschte Form der Luftgeschwindigkeit ist die sogenannte Zugluft, die als Zugerscheinung wahrgenommen wird. Nach der Arbeitsstättenregel ASR A3.6 "Lüftung" ist Zugluft ein störender Luftzug, der zu einer lokalen Abkühlung, insbesondere an unbekleideten Körperflächen führt. Zugluft kann sowohl durch freie Lüftung als auch durch raumlufttechnische Anlagen (RLT-Anlagen) hervorgerufen werden.
Die Luftgeschwindigkeit wird je nach Lufttemperatur, Luftfeuchte und Turbulenzgrad der Luft unterschiedlich wahrgenommen. Eine Rolle spielt auch, was für Kleidung getragen und welche Tätigkeit ausgeführt wird.
Höhere Luftgeschwindigkeiten fördern die Schweißverdunstung auf der Haut und dadurch die Wärmeabgabe, weshalb eine erhöhte Luftgeschwindigkeit bei körperlicher Arbeit als weniger störend empfunden wird und zum Ausgleich der Wärmebilanz erforderlich sein kann.

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Wärmestrahlung

Zwischen der Wahrnehmung von warmer Umgebungsluft und der Wirkung der mittleren Wärmestrahlung kann nur begrenzt unterschieden werden. Maßgebend für die Wirkung von Wärmestrahlung auf einen Beschäftigten am Arbeitsplatz ist der durch unterschiedliche Richtung der Einstrahlung bedingte summierte Wärmestrom.
Aus der Umgebung kann Wärme über Wärmestrahlung aufgenommen oder abgegeben werden. Der, durch die Wärmestrahlung bedingte, Wärmestrom wird durch die Messgröße "Effektive Bestrahlungsstärke" (Eeff in W/m²) erfasst.
Aus der Globetemperatur und der Strahlungstemperatur kann die Wärmestrahlung ermittelt werden.
Die Globetemperatur (tG in °C) ist die Temperatur im Inneren einer geschwärzten Hohlkugel aus einem dünnen, gut wärmeleitenden Material (Kupfer oder Aluminium).
Die mittlere Strahlungstemperatur (tr in °C) ist eine künstliche Größe, definiert als gleichmäßige Temperatur einer schwarzen Umgebung, die den gleichen Strahlungsaustausch zwischen Mensch und Umgebung hervorruft wie die tatsächliche Umgebung.

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Personenbezogene Faktoren

Neben den physikalischen Kenngrößen sind personenbezogene Faktoren bei der Beurteilung des Klimazustandes in Arbeitsräumen ebenfalls zu berücksichtigen.
Personenbezogene Faktoren sind:

  • Arbeitsaktivität
  • Bekleidungssituation
  • Akklimatisation
  • weitere persönliche Faktoren (z. B. Alter, Geschlecht, Gesundheitszustand, Dehydratation).

Nähere Informationen zu den Energieumsätzen verschiedener körperlicher Tätigkeiten und zur Abschätzung des Isolationswertes von Bekleidungskombinationen finden sich in der DIN EN ISO 7730.

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Luftqualität

Nach der ASR A3.6 "Lüftung" muss in umschlossenen Arbeitsräumen gesundheitlich zuträgliche Atemluft in ausreichender Menge vorhanden sein. In der Regel entspricht dies der Außenluftqualität. Die Raumluftqualität in Arbeitsräumen kann durch Stofflasten, Feuchtelasten oder Wärmelasten beeinträchtigt werden.
Werden am Arbeitsplatz Tätigkeiten mit Gefahrstoffen oder biologischen Arbeitsstoffen durchgeführt, gelten hinsichtlich der stofflichen Gefährdungen an diesen Arbeitsplätzen die Vorschriften nach der Gefahr- oder Biostoffverordnung einschließlich der technischen Regelwerke. Diese Gefährdungen werden im Rahmen einer Klimabewertung nicht berücksichtigt und sind im Rahmen der Gefährdungsbeurteilung unter Beachtung des entsprechenden Regelwerkes gesondert zu betrachten.
In Büros und büroähnlichen Arbeitsräumen wird die Raumluftqualität im Wesentlichen durch die vom Menschen selbst abgegebenen Stoffe (z. B. Kohlendioxid (CO2)) bestimmt. Um die Raumluftsituation zu ermitteln, ist die Messung von Kohlendioxid (CO2) oder die Bestimmung des Luftwechsels erforderlich. Die CO2-Konzentration ist dabei ein anerkanntes Maß für die subjektive Bewertung der Luftqualität. Erfahrungsgemäß haben erhöhte CO2-Konzentrationen einen negativen Einfluss auf die Aufmerksamkeitsleistung.
Wenn Beschäftigte trotz bestimmungsgemäßer Nutzung des Arbeitsraumes über die Luftqualität klagen, ist zu prüfen, ob und ggf. welche weiteren Maßnahmen durchzuführen sind. In Frage kommen z. B.:

  • zeitweise verstärkte Lüftung,
  • Änderung der Raumnutzung,
  • Umsetzen der Beschäftigten in andere Räume,
  • Einbau oder Anpassung einer RLT Anlage.

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CO2-Messung

Sofern ein nachvollziehbarer Verdacht auf zu hohe CO2-Konzentrationen besteht, sollten Messungen unter üblichen Nutzungsbedingungen und mit der üblichen Personenbelegung durchgeführt werden, z. B. über den Zeitraum der arbeitstäglichen Nutzung. Bewertet wird der Momentanwert.
Vor der Messung muss der Raum arbeitsüblich gelüftet werden. Bei Räumen bis zu 50 m² Grundfläche ist in der Regel eine Messstelle in ca. 1,50 m Höhe und in einem Abstand von 1 bis 2 m von den Wänden ausreichend. In größeren Räumen sind ggf. mehrere Messstellen einzurichten. Um eine direkte Beeinflussung des Messergebnisses durch die Atemluft von Personen zu vermeiden, sollte die Messstelle außerhalb der Aufenthaltszone bzw. mit ausreichend Abstand zu Personen eingerichtet werden. (Weiterführende Informationen: ASR A3.6 Lüftung)

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Luftwechsel-Messung

Eine mögliche Ursache für eine schlechte Raumluftqualität ist, dass insbesondere bei freier Lüftung (z. B. über Fenster) zu wenig oder überhaupt nicht gelüftet wird und damit notwendige Lüftungsraten nicht eingehalten werden.
Zur Berechnung der Luftwechselrate auf Grundlage der DIN EN ISO 12569 sind Randbedingungen, insbesondere der Betriebszustand von Zu- und Abluftsystemen, die Öffnung der Fenster sowie die Raumnutzung, zu ermitteln. Die aktuellen Lüftungsverhältnisse für die Berechnung der Luftwechselraten werden messtechnisch mit Hilfe von Prüfgasverfahren (z. B. mit SF6) ermittelt.
Ausgehend von den Messergebnissen können weitere Maßnahmen festgelegt werden, z. B. Änderung des Lüftungsverhaltens oder Einbau/Umbau einer raumlufttechnischen Anlage (RLT-Anlage).

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Freie Lüftung

Die freie Lüftung von Räumen kann z. B. als Stoßlüftung oder kontinuierliche Lüftung erfolgen. Dementsprechend sind ausreichend dimensionierte Lüftungsquerschnitte erforderlich.
Eine Stoßlüftung ist in regelmäßigen Abständen durchzuführen. Dabei sind der Abstand zwischen zwei Lüftungsintervallen und die Dauer der Lüftungsphasen maßgeblich für die sich einstellende Raumluftqualität.
Es wird empfohlen, Büroräume nach 60 Minuten und Besprechungsräume (also Räume mit höherer Personenbelegungsdichte) nach 20 Minuten zu lüften. Die Mindestdauer der Stoßlüftung ist von der Temperaturdifferenz zwischen innen und außen und dem Wind abhängig.
Um eine Kohlendioxidkonzentration von 1000 ppm nicht zu überschreiten, können folgenden Orientierungswerten für die jeweilige Lüftungsdauer angenommen werden:
Sommer: 10 Minuten,
Frühling/Herbst: 5 Minuten
Winter: 3 Minuten
(Quelle: ASR A3.6 Lüftung).

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Publikationen

"Trockene Luft" - Literaturstudie zu den Auswirkungen auf die Gesundheit

baua: Bericht 2020

In einer Literaturstudie wird der Einfluss von trockener Raumluft auf die Aspekte Gesundheit von Haut, Augen und Schleimhäute der Atemwege sowie die Übertragung krankheitserregender Keime untersucht. Der Fokus liegt dabei auf der Beschäftigte in technologisch nicht beeinflussten Klimaten wie …

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AmI-basierte Regelung von Klimaanlagen und Anwendung auf das Phänomen der "Trockenen Luft"

Bericht 2014

Dieser Zwischenbericht fasst die Aktivitäten im Forschungsprojekt "Möglichkeiten und Grenzen einer AmI-basierten Regelung raumlufttechnischer Anlagen und beispielhafte Anwendung auf das Phänomen 'Trockene Luft'" zusammen. Zu Beginn stellt der Bericht verschiedene Aspekte gegenüber, um Beiträge zu …

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Hitzebeanspruchung und Leistungsfähigkeit in Büroräumen bei erhöhten Außentemperaturen

Bericht 2012

Infolge der globalen Erwärmung ist zukünftig auch in Deutschland an Arbeitsplätzen, die bisher keiner Hitze ausgesetzt waren, mit einer erhöhten Wärmebelastung zu rechnen. Die Arbeitsstättenverordnung fordert während der Arbeitszeit unter Berücksichtigung der Arbeitsverfahren, der körperlichen …

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Klima am Arbeitsplatz

Bericht 2006

Optimale raumklimatische Bedingungen stehen im engen Zusammenhang zu Gesundheit und Zufriedenheit der Beschäftigten. Abweichungen davon bis hin zu Belastungen durch Kälte oder Hitze am Arbeitsplatz führen zu einer Minderung der Leistungsfähigkeit, Unzufriedenheit mit der Arbeit und zu einer …

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Lüftungsregeln für freie Lüftung

Bericht 2012

Im Auftrag der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAuA) wurde von der Firma Klimakonzept ein Feldversuch in einem Büro mit Fensterlüftung im Winter durchgeführt. Es sollte geprüft werden, ob die aus Laborversuchen bekannten Grenzen für thermische Behaglichkeit auch in der Praxis …

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Wirksamkeit von mobilen Klimageräten

Bericht 2007

Im Auftrag der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin wurden verschiedene Arten mobiler Klimageräte untersucht, um Aussagen zur richtigen Auswahl und ihrer Handhabung machen zu können. Dazu wurden die Kühlleistung, die elektrische Leistungsaufnahme, die Schallerzeugung, die …

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Arbeits- und Entwärmungsphasen in wärmebelasteten Arbeitsbereichen

Bericht 2007

Wärmebelastete Arbeiten sind in vielen Industrie- aber auch Dienstleistungsbereichen vorzufinden. Dabei handelt es sich häufig um Expositionen, die zwar nur zeitweise erforderlich sind, dann jedoch deutliche klimatische Belastungen aufweisen, als Beispiel seien hier Wartungs- und …

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Handbuch der thermischen Behaglichkeit - Sommerlicher Kühlbetrieb -

Bericht 2007

Das vorliegende Handbuch soll als Entscheidungshilfe bei der Auswahl bau- und anlagentechnischer Maßnahmen für Bürogebäude sowie vergleichbarer Raumkategorien dienen. Als Anwender kommen Bauherren, Architekten, Fachplaner der Technischen Gebäudeausrüstung, Bauphysiker, Hygieniker, …

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Handbuch der thermischen Behaglichkeit - Heizperiode

Forschungsbericht 2003

Das vorliegende Handbuch soll als Entscheidungshilfe bei der Auswahl bau- und anlagentechnischer Maßnahmen für Büro- und Wohngebäude sowie vergleichbarer Raumkategorien dienen. Als Anwender kommen Bauherren, Architekten, Fachplaner der Technischen Gebäudeausrüstung, Bauphysiker, Hygieniker, …

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