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Donnerstag, 27 Oktober 2011 19: 47

Fallstudie: Wärmeindizes: Formeln und Definitionen

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I. Thermischer Stressindex (ITS)

Das hat sich verbessert Wärmebilanzgleichung ist:

wo ist die Verdunstung erforderlich, um den Wärmehaushalt aufrechtzuerhalten,  ist die Solarlast und die metabolische Wärmeproduktion H wird anstelle der Stoffwechselrate verwendet, um externe Arbeit zu berücksichtigen. Eine wichtige Verbesserung ist die Erkenntnis, dass nicht der gesamte Schweiß verdunstet (z. B. einige Tropfen), daher hängt die erforderliche Schweißrate mit der erforderlichen Verdunstungsrate zusammen durch:

woher nsc ist die Effizienz des Schwitzens.

In Innenräumen verwendet, wird die fühlbare Wärmeübertragung berechnet aus:

Für Außenbedingungen mit Sonneneinstrahlung,  durch Solarlast ersetzt und berücksichtigt (RS ) durch:

Die verwendeten Gleichungen sind Anpassungen an experimentelle Daten und nicht streng rational.

Maximaler Verdampfungswärmeverlust ist:

und Effizienz des Schwitzens ist gegeben durch:

aber

nsc = 1, dh

und

nsc = 0.29, dh

Der Index der thermischen Belastung (STIs) in g/h ist gegeben durch:

woher  ist die erforderliche Verdunstungsrate, 0.37 umgerechnet in g/h undnsc ist die Effizienz des Schwitzens (McIntyre 1980).

II. Erforderliche Schweißrate

Ähnlich wie bei den anderen rationalen Indizes wird aus den sechs Grundparametern (Lufttemperatur (), Strahlungstemperatur ( ), relative Luftfeuchtigkeit Luftgeschwindigkeit (v), Kleidungsisolierung ( ), Stoffwechselrate (M) und externe Arbeit (W)). Es werden auch effektive Bestrahlungsflächenwerte für die Körperhaltung (sitzend = 0.72, stehend = 0.77) benötigt. Daraus errechnet sich die erforderliche Verdunstung aus:

Gleichungen werden für jede Komponente bereitgestellt (siehe Tabelle 8 und Tabelle 9). Die mittlere Hauttemperatur wird aus einer multiplen linearen Regressionsgleichung berechnet oder es wird ein Wert von 36 °C angenommen.

Aus der erforderlichen Verdunstung (Ereg) und maximale Verdunstung (Emax) und Schwitzeffizienz (r) werden berechnet:

Erforderliche Hautbenetzung 

Erforderliche Schweißrate 

III. Vorhergesagte 4-Stunden-Schweißrate (P4SR)

Schritte zum Erhalt der P4SR Indexwert werden von McIntyre (1980) wie folgt zusammengefasst:

If , Feuchtkugeltemperatur erhöhen um .

Wenn die Stoffwechselrate M > 63 , erhöhen Sie die Feuchtkugeltemperatur um den in der Tabelle angegebenen Betrag (siehe Abbildung 6).

Wenn die Männer bekleidet sind, erhöhen Sie die Feuchtkugeltemperatur um .

Die Modifikationen sind additiv.

Die (P4SR) wird aus Abbildung 6 bestimmt. Die P4SR ist dann:

IV. Pulsschlag

woher M ist Stoffwechselrate, ist die Lufttemperatur in °C und Pa ist der Dampfdruck in Mb.

Givoni und Goldman (1973) liefern Gleichungen zur Vorhersage der Herzfrequenz von Personen (Soldaten) in heißen Umgebungen. Sie definieren einen Index für die Herzfrequenz (IHR) aus einer Änderung der vorhergesagten rektalen Gleichgewichtstemperatur,

IHR ist dann:

woher M = Stoffwechselrate (Watt), = mechanische Arbeit (Watt), clo = Wärmedämmung der Kleidung,  = Lufttemperatur = gesamte Stoffwechsel- und Umweltwärmebelastung (Watt), = Verdunstungskühlleistung für Kleidung und Umgebung (Watt).

Die Gleichgewichtsherzfrequenz (in Schlägen pro Minute) ist dann gegeben durch:

für IHR 225

das heißt, eine lineare Beziehung (zwischen rektaler Temperatur und Herzfrequenz) für Herzfrequenzen bis zu etwa 150 Schlägen pro Minute. Für IHR > 225:

das heißt, eine exponentielle Beziehung, wenn sich die Herzfrequenz dem Maximum nähert, wobei:

= Gleichgewichtsherzfrequenz (bpm),

65 = angenommene Ruheherzfrequenz unter angenehmen Bedingungen (bpm) und t = Zeit in Stunden.

V. Feuchtkugeltemperaturindex (WBGT)

Die Feuchtkugeltemperatur ist gegeben durch:

für Bedingungen mit Sonneneinstrahlung und:

für Innenraumbedingungen ohne Sonneneinstrahlung, wobei Tnwb= Temperatur eines natürlich belüfteten Feuchtkugelthermometers, Ta = Lufttemperatur und Tg = Temperatur eines schwarzen Kugelthermometers mit 150 mm Durchmesser.

 

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Lesen Sie mehr 11533 mal Zuletzt geändert am: Montag, 07 November 2011 23: 57