Donnerstag, März 17 2011 00: 35

Wärmeaustausch durch Kleidung

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Um unter kälteren oder heißeren Bedingungen zu überleben und zu arbeiten, muss durch Kleidung sowie künstliche Heizung oder Kühlung für ein warmes Klima an der Hautoberfläche gesorgt werden. Ein Verständnis der Mechanismen des Wärmeaustauschs durch Kleidung ist notwendig, um die effektivsten Kleidungsensembles für die Arbeit bei extremen Temperaturen zu entwerfen.

Wärmeübertragungsmechanismen für Kleidung

Die Art der Kleidungsisolierung

Die Wärmeübertragung durch die Kleidung oder umgekehrt die Isolierung der Kleidung hängt maßgeblich von der Luft ab, die in und an der Kleidung eingeschlossen ist. Bekleidung besteht in erster Näherung aus jeglichem Material, das Luftschichten Halt bietet. Diese Aussage ist ungefähr, da einige Materialeigenschaften noch relevant sind. Diese beziehen sich auf die mechanische Konstruktion der Stoffe (z. B. Windfestigkeit und die Fähigkeit von Fasern, dicke Stoffe zu tragen) und auf intrinsische Eigenschaften von Fasern (z. B. Absorption und Reflexion von Wärmestrahlung, Absorption von Wasserdampf, Schweißtransport). ). Bei nicht zu extremen Umgebungsbedingungen werden die Vorzüge verschiedener Fasertypen oft überschätzt.

Luftschichten und Luftbewegung

Die Vorstellung, dass Luft und insbesondere ruhende Luft für die Isolierung sorgt, legt nahe, dass dicke Luftschichten für die Isolierung von Vorteil sind. Das stimmt, aber die Dicke der Luftschichten ist physikalisch begrenzt. Luftschichten entstehen durch Adhäsion von Gasmolekülen an einer beliebigen Oberfläche, durch Kohäsion einer zweiten Molekülschicht an der ersten und so weiter. Allerdings werden die Bindungskräfte zwischen aufeinander folgenden Schichten immer geringer, was zur Folge hat, dass die äußeren Moleküle schon durch kleinste äußere Luftbewegungen bewegt werden. In ruhiger Luft können Luftschichten eine Dicke von bis zu 12 mm haben, bei heftiger Luftbewegung, wie bei einem Sturm, sinkt die Dicke jedoch auf weniger als 1 mm. Im Allgemeinen gibt es eine Quadratwurzelbeziehung zwischen Dicke und Luftbewegung (vgl „Formeln und Definitionen“). Die genaue Funktion hängt von der Größe und Form der Oberfläche ab.

Wärmeleitung von ruhender und bewegter Luft

Unbewegte Luft wirkt als Isolierschicht mit konstanter Leitfähigkeit, unabhängig von der Form des Materials. Die Störung der Luftschichten führt zum Verlust der effektiven Dicke; dazu gehören Störungen nicht nur durch Wind, sondern auch durch Bewegungen des Trägers der Kleidung – Verschiebung des Körpers (eine Komponente des Windes) und Bewegungen von Körperteilen. Die natürliche Konvektion verstärkt diesen Effekt. Ein Diagramm, das die Auswirkung der Luftgeschwindigkeit auf die Isolierfähigkeit einer Luftschicht zeigt, finden Sie in Abbildung 1.

Abbildung 1. Einfluss der Luftgeschwindigkeit auf die Isolierfähigkeit einer Luftschicht.

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Wärmeübertragung durch Strahlung

Strahlung ist ein weiterer wichtiger Mechanismus für die Wärmeübertragung. Jede Oberfläche strahlt Wärme ab und absorbiert Wärme, die von anderen Oberflächen abgestrahlt wird. Der Strahlungswärmestrom ist ungefähr proportional zur Temperaturdifferenz zwischen den beiden Austauschflächen. Eine Bekleidungsschicht zwischen den Oberflächen stört die Strahlungswärmeübertragung, indem sie den Energiefluss unterbricht; Die Kleidung erreicht eine Temperatur, die ungefähr dem Durchschnitt der Temperaturen der beiden Oberflächen entspricht, wodurch die Temperaturdifferenz zwischen ihnen halbiert wird, und daher wird der Strahlungsfluss um den Faktor zwei verringert. Wenn die Anzahl der Abfangschichten erhöht wird, wird die Wärmeübertragungsrate verringert.

Mehrere Schichten sind somit wirksam beim Reduzieren der Strahlungswärmeübertragung. In Watten und Faservliesen wird die Strahlung nicht durch eine Gewebeschicht, sondern durch verteilte Fasern abgefangen. Die Dichte des Fasermaterials (bzw. die Gesamtfläche an Fasermaterial pro Gewebevolumen) ist eine entscheidende Größe für die Strahlungsübertragung innerhalb solcher Faservliese. Feine Fasern bieten bei einem gegebenen Gewicht mehr Oberfläche als grobe Fasern.

Stoffisolierung

Als Ergebnis der Leitfähigkeit eingeschlossener Luft und der Strahlungsübertragung ist die Stoffleitfähigkeit effektiv eine Konstante für Stoffe mit verschiedenen Dicken und Bindungen. Die Wärmedämmung ist also proportional zur Dicke.

Dampfwiderstand von Luft und Stoffen

Luftschichten schaffen auch einen Widerstand gegen die Diffusion von verdunstetem Schweiß von feuchter Haut in die Umgebung. Dieser Widerstand ist ungefähr proportional zur Dicke des Kleidungsensembles. Bei Stoffen ist der Dampfwiderstand abhängig von der eingeschlossenen Luft und der Dichte der Konstruktion. Bei echten Stoffen passen hohe Dichte und große Dicke nie zusammen. Aufgrund dieser Einschränkung ist es möglich, das Luftäquivalent von Stoffen abzuschätzen, die keine Folien oder Beschichtungen enthalten (siehe Abbildung 8). Beschichtete Stoffe oder mit Folien laminierte Stoffe können einen unvorhersehbaren Dampfwiderstand haben, der durch Messung bestimmt werden sollte.

Abbildung 2. Beziehung zwischen Dicke und Dampfwiderstand (deq) für Stoffe ohne Beschichtungen.

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Von Stoff- und Luftschichten bis hin zu Kleidung

Mehrere Lagen Stoff

Einige wichtige Schlussfolgerungen aus den Wärmeübertragungsmechanismen sind, dass stark isolierende Kleidung zwangsläufig dick sein muss, dass eine hohe Isolierung durch Kleidungsensembles mit mehreren dünnen Schichten erreicht werden kann, dass eine lockere Passform mehr Isolierung bietet als eine enge Passform und dass die Isolierung eine untere Grenze hat , die durch die auf der Haut haftende Luftschicht eingestellt wird.

Bei Kaltwetterkleidung ist es oft schwierig, Dicke zu erreichen, indem nur dünne Stoffe verwendet werden. Eine Lösung besteht darin, dicke Stoffe herzustellen, indem zwei dünne Schalenstoffe an einer Watte befestigt werden. Der Zweck der Watte besteht darin, die Luftschicht zu erzeugen und die Luft im Inneren so ruhig wie möglich zu halten. Dicke Stoffe haben auch einen Nachteil: Je mehr Schichten miteinander verbunden sind, desto steifer wird die Kleidung und schränkt die Bewegung ein.

Kleidervielfalt

Die Isolation eines Bekleidungsensembles hängt zu einem großen Teil vom Design der Bekleidung ab. Designparameter, die die Isolierung beeinflussen, sind Anzahl der Schichten, Öffnungen, Passform, Verteilung der Isolierung über den Körper und freiliegende Haut. Einige Materialeigenschaften wie Luftdurchlässigkeit, Reflexionsvermögen und Beschichtungen sind ebenfalls wichtig. Außerdem verändern Wind und Aktivität die Isolierung. Ist es möglich, eine angemessene Beschreibung der Kleidung zu geben, um den Komfort und die Verträglichkeit des Trägers vorherzusagen? Auf der Grundlage unterschiedlicher Techniken wurden verschiedene Versuche unternommen. Die meisten Abschätzungen der vollständigen Isolierung von Ensembles wurden für statische Bedingungen (keine Bewegung, kein Wind) an Indoor-Ensembles vorgenommen, da die verfügbaren Daten von thermischen Mannequins erhalten wurden (McCullough, Jones und Huck 1985). Messungen am Menschen sind mühsam und die Ergebnisse variieren stark. Seit Mitte der 1980er Jahre wurden zuverlässige Bewegungspuppen entwickelt und eingesetzt (Olesen et al. 1982; Nielsen, Olesen und Fanger 1985). Außerdem ermöglichten verbesserte Messtechniken genauere menschliche Experimente. Ein noch nicht vollständig gelöstes Problem ist die korrekte Einbeziehung der Schweißverdunstung in die Bewertung. Schwitzende Mannequins sind selten und keines hat eine realistische Verteilung der Schweißrate über den Körper. Menschen schwitzen realistisch, aber unbeständig.

Definition von Kleidungsisolierung

Kleidungsisolierung (Icl in Einheiten von m2K/W) für stationäre Bedingungen, ohne Strahlungsquellen oder Kondensation in der Kleidung, ist definiert in "Formeln und Definitionen." Häufig I wird in der Einheit clo ausgedrückt (keine internationale Standardeinheit). Ein Clo entspricht 0.155 m2K/W. Die Verwendung der Einheit clo bedeutet implizit, dass sie sich auf den ganzen Körper bezieht und somit die Wärmeübertragung durch exponierte Körperteile einschließt.

I wird durch Bewegung und Wind modifiziert, wie zuvor erklärt, und nach der Korrektur wird das Ergebnis aufgerufen resultierende Dämmung. Dies ist ein häufig verwendeter, aber nicht allgemein akzeptierter Begriff.

Verteilung der Kleidung über den Körper

Die gesamte Wärmeübertragung vom Körper umfasst die Wärme, die von der exponierten Haut (normalerweise Kopf und Hände) übertragen wird, und die Wärme, die durch die Kleidung gelangt. Eigenisolierung (sehen "Formeln und Definitionen") wird über die gesamte Hautfläche berechnet, nicht nur über den bedeckten Teil. Offene Haut überträgt mehr Wärme als bedeckte Haut und hat somit einen starken Einfluss auf die Eigendämmung. Dieser Effekt wird durch zunehmende Windgeschwindigkeit verstärkt. Abbildung 3 zeigt, wie die Eigenisolierung sukzessive abnimmt aufgrund von Krümmungen der Körperformen (äußere Schichten weniger effektiv als innere), exponierten Körperteilen (zusätzlicher Weg für die Wärmeübertragung) und erhöhter Windgeschwindigkeit (weniger Isolierung, insbesondere für exponierte Haut) (Lotens 1989). Bei dicken Ensembles ist die Reduzierung der Isolierung dramatisch.

Abbildung 3. Eigenisolierung, wie sie durch Körperkrümmung, nackte Haut und Windgeschwindigkeit beeinflusst wird.

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Typische Ensemble-Dicke und Abdeckung

Offenbar sind sowohl die Dämmstärke als auch die Hautbedeckung wichtige Determinanten des Wärmeverlustes. Im wirklichen Leben korrelieren beide in dem Sinne, dass Winterkleidung nicht nur dicker ist, sondern auch einen größeren Teil des Körpers bedeckt als Sommerkleidung. Abbildung 4 zeigt, wie diese Effekte zusammen zu einer nahezu linearen Beziehung zwischen der Kleidungsdicke (ausgedrückt als Volumen des Isolationsmaterials pro Einheit der Kleidungsfläche) und der Isolierung führen (Lotens 1989). Die untere Grenze wird durch die Isolierung der angrenzenden Luft und die obere Grenze durch die Gebrauchstauglichkeit der Kleidung gesetzt. Eine gleichmäßige Verteilung bietet möglicherweise die beste Isolierung bei Kälte, aber es ist unpraktisch, viel Gewicht und Masse auf den Gliedmaßen zu haben. Daher liegt die Betonung oft auf dem Rumpf, und die Kälteempfindlichkeit der lokalen Haut ist dieser Praxis angepasst. Die Gliedmaßen spielen eine wichtige Rolle bei der Kontrolle des menschlichen Wärmehaushalts, und eine hohe Isolierung der Gliedmaßen schränkt die Wirksamkeit dieser Regulierung ein.

Abbildung 4. Gesamtisolation, die sich aus der Kleidungsdicke und der Verteilung über den Körper ergibt.

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Belüftung von Kleidung

Eingeschlossene Luftschichten im Bekleidungsensemble sind Bewegung und Wind ausgesetzt, jedoch in einem anderen Maße als die angrenzende Luftschicht. Wind erzeugt Belüftung in der Kleidung, sowohl wenn Luft in den Stoff eindringt als auch durch Öffnungen strömt, während Bewegung die innere Zirkulation erhöht. Havenith, Heus und Lotens (1990) fanden heraus, dass Bewegung innerhalb der Kleidung ein stärkerer Faktor ist als in der angrenzenden Luftschicht. Dieser Schluss ist jedoch abhängig von der Luftdurchlässigkeit des Gewebes. Bei stark luftdurchlässigen Stoffen ist die Belüftung durch Wind erheblich. Lotens (1993) zeigte, dass die Belüftung als Funktion der effektiven Windgeschwindigkeit und der Luftdurchlässigkeit ausgedrückt werden kann.

Schätzungen der Kleidungsisolierung und Dampfbeständigkeit

Physikalische Schätzungen der Kleidungsisolierung

Die Dicke eines Kleidungsstücks liefert eine erste Einschätzung der Isolierung. Die typische Leitfähigkeit eines Ensembles beträgt 0.08 W/mK. Bei einer durchschnittlichen Dicke von 20 mm ergibt das eine Icl von 0.25 m2K/W, oder 1.6 clo. Locker sitzende Teile wie Hosen oder Ärmel haben jedoch eine viel höhere Leitfähigkeit, eher in der Größenordnung von 0.15, während dicht gepackte Kleidungsschichten eine Leitfähigkeit von 0.04 haben, die berühmten 4 clo pro Zoll, die von Burton und Edholm (1955) berichtet wurden ).

Schätzungen aus Tabellen

Andere Methoden verwenden Tabellenwerte für Kleidungsstücke. Diese Gegenstände wurden zuvor an einer Schaufensterpuppe gemessen. Ein zu untersuchendes Ensemble muss in seine Bestandteile zerlegt und diese in der Tabelle nachgeschlagen werden. Eine falsche Auswahl des ähnlichsten tabellarischen Kleidungsstücks kann zu Fehlern führen. Um die Eigendämmung des Ensembles zu erhalten, müssen die einzelnen Dämmwerte in eine Summengleichung eingesetzt werden (McCullough, Jones und Huck 1985).

Faktor der Kleidungsoberfläche

Um die Gesamtdämmung zu berechnen, fcl muss geschätzt werden (siehe "Formeln und Definitionen"). Eine praktische experimentelle Schätzung besteht darin, die Kleidungsoberfläche zu messen, Korrekturen für überlappende Teile vorzunehmen und durch die gesamte Hautfläche zu dividieren (DuBois und DuBois 1916). Das zeigen andere Schätzungen aus verschiedenen Studien fcl steigt linear mit der Eigenisolation an.

Schätzung des Dampfwiderstands

Bei einem Kleidungsensemble ist der Dampfwiderstand die Summe des Widerstands von Luftschichten und Kleidungsschichten. Normalerweise variiert die Anzahl der Schichten über den Körper hinweg, und die beste Schätzung ist der flächengewichtete Durchschnitt, einschließlich freiliegender Haut.

Relativer Dampfwiderstand

Verdunstungsbeständigkeit wird seltener verwendet als I, weil wenige Messungen von Ccl (oder Pcl) stehen zur Verfügung. Woodcock (1962) umging dieses Problem, indem er den Wasserdampfdurchlässigkeitsindex definierte im als Verhältnis von I und R, bezogen auf das gleiche Verhältnis für eine einzelne Luftschicht (letzteres Verhältnis ist nahezu konstant und bekannt als psychrometrische Konstante S, 0.0165 K/Pa, 2.34 km3/g oder 2.2 K/Torr); im= I/(R·S). Typische Werte für im für nicht beschichtete Kleidung, bestimmt an Mannequins, betragen 0.3 bis 0.4 (McCullough, Jones und Tamura 1989). Werte für im für Stoffverbunde und deren Umgebungsluft kann relativ einfach auf einem Gerät mit nasser Heizplatte gemessen werden, aber der Wert hängt tatsächlich von der Luftströmung über dem Gerät und dem Reflexionsvermögen des Schranks ab, in dem es montiert ist. Hochrechnung des Verhältnisses von R und I für bekleidete Menschen von Messungen an Stoffen bis hin zu Bekleidungsstücken (DIN 7943-2 1992) wird teilweise versucht. Das ist eine technisch komplizierte Angelegenheit. Ein Grund ist das R ist nur proportional zum konvektiven Anteil I, so dass für die Strahlungswärmeübertragung sorgfältige Korrekturen vorgenommen werden müssen. Ein weiterer Grund ist, dass eingeschlossene Luft zwischen Stoffverbunden und Kleidungsensembles unterschiedlich sein kann. Tatsächlich können Dampfdiffusion und Wärmeübertragung besser separat behandelt werden.

Schätzungen durch artikulierte Modelle

Zur Berechnung der Isolierung und des Wasserdampfwiderstands stehen anspruchsvollere Modelle als die oben erläuterten Methoden zur Verfügung. Diese Modelle berechnen auf Basis physikalischer Gesetzmäßigkeiten die lokale Isolation für eine Vielzahl von Körperteilen und integrieren diese zur Eigenisolation der gesamten menschlichen Gestalt. Dazu wird die menschliche Gestalt durch Zylinder angenähert (Bild ). Das Modell von McCullough, Jones und Tamura (1989) erfordert Kleidungsdaten für alle Schichten im Ensemble, spezifiziert pro Körpersegment. Das CLOMAN-Modell von Lotens und Havenith (1991) erfordert weniger Eingabewerte. Diese Modelle haben eine ähnliche Genauigkeit, die besser ist als alle anderen genannten Methoden, mit Ausnahme der experimentellen Bestimmung. Leider und zwangsläufig sind die Modelle komplexer, als es in einem weithin akzeptierten Standard wünschenswert wäre.

Abbildung 5. Artikulation der menschlichen Gestalt in Zylindern.

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Wirkung von Aktivität und Wind

Lotens und Havenith (1991) liefern auch auf Literaturdaten basierende Modifikationen der Isolierung und des Dampfwiderstands aufgrund von Aktivität und Wind. Die Isolierung ist im Sitzen geringer als im Stehen, und dieser Effekt ist bei stark isolierender Kleidung größer. Allerdings verringert Bewegung die Isolation stärker als die Körperhaltung, abhängig von der Kraft der Bewegungen. Beim Gehen bewegen sich beide Arme und Beine, und die Reduktion ist größer als beim Radfahren, wenn sich nur die Beine bewegen. Auch in diesem Fall ist die Reduzierung für dicke Kleidungsensembles größer. Wind verringert die Isolierung am stärksten bei leichter Kleidung und weniger bei schwerer Kleidung. Dieser Effekt könnte mit der Luftdurchlässigkeit des Außenmaterials zusammenhängen, die bei Kaltwetterausrüstung normalerweise geringer ist.

Abbildung 8 zeigt einige typische Auswirkungen von Wind und Bewegung auf die Dampfbeständigkeit von Regenbekleidung. In der Literatur gibt es keine eindeutige Einigung über die Größe von Bewegung oder Windeffekten. Die Bedeutung dieses Themas wird durch die Tatsache unterstrichen, dass einige Normen, wie z. B. ISO 7730 (1994), eine resultierende Isolierung als Input fordern, wenn sie für aktive Personen oder Personen, die erheblichen Luftbewegungen ausgesetzt sind, angewendet werden. Diese Anforderung wird oft übersehen.

Abbildung 6. Abnahme des Dampfwiderstands bei Wind und Gehen für verschiedene Regenbekleidung.

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Feuchtigkeitsmanagement

Auswirkungen der Feuchtigkeitsaufnahme

Wenn Stoffe Wasserdampf absorbieren können, wie es die meisten Naturfasern tun, fungiert Kleidung als Puffer für Wasserdampf. Dies ändert die Wärmeübertragung während Übergängen von einer Umgebung in eine andere. Wenn eine Person in nicht absorbierender Kleidung von einer trockenen in eine feuchte Umgebung wechselt, nimmt die Schweißverdunstung schlagartig ab. Bei hygroskopischer Kleidung absorbiert der Stoff Dampf, und die Änderung der Verdunstung ist nur allmählich. Gleichzeitig wird durch den Absorptionsprozess Wärme im Gewebe freigesetzt und dessen Temperatur erhöht. Dies reduziert die trockene Wärmeübertragung von der Haut. In erster Näherung heben sich beide Effekte auf, sodass der gesamte Wärmeübergang unverändert bleibt. Der Unterschied zu nicht hygroskopischer Kleidung besteht in der allmählicheren Änderung der Verdunstung von der Haut mit einem geringeren Risiko einer Schweißansammlung.

Dampfaufnahmefähigkeit

Die Aufnahmekapazität des Gewebes hängt von der Faserart und der Gewebemasse ab. Die absorbierte Masse ist ungefähr proportional zur relativen Luftfeuchtigkeit, liegt aber über 90 % höher. Die Aufnahmekapazität (sog wiedergewinnen) wird als die Menge an Wasserdampf ausgedrückt, die in 100 g Trockenfaser bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 65 % absorbiert wird. Stoffe können wie folgt klassifiziert werden:

    • geringe Absorption—Acryl, Polyester (1 bis 2 g pro 100 g)
    • Zwischenabsorption—Nylon, Baumwolle, Acetat (6 bis 9 g pro 100 g)
    • hohe Absorption—Seide, Flachs, Hanf, Kunstseide, Jute, Wolle (11 bis 15 g pro 100 g).

         

        Wasseraufnahme

        Wassereinlagerungen in Stoffen, die oft mit Dampfabsorption verwechselt werden, gehorchen anderen Regeln. Freies Wasser wird locker an den Stoff gebunden und breitet sich gut seitlich entlang der Kapillaren aus. Dies wird als Dochtwirkung bezeichnet. Der Flüssigkeitstransfer von einer Schicht zur anderen findet nur bei nassen Stoffen und unter Druck statt. Kleidung kann durch nicht verdunsteten (überflüssigen) Schweiß, der von der Haut aufgenommen wird, benetzt werden. Der Flüssigkeitsgehalt des Gewebes kann hoch sein und dessen Verdunstung zu einem späteren Zeitpunkt den Wärmehaushalt gefährden. Dies geschieht typischerweise während der Ruhephase nach harter Arbeit und wird als bekannt Nachkühlen. Die Fähigkeit von Stoffen, Flüssigkeit zu halten, hängt mehr mit der Stoffkonstruktion als mit der Faserabsorptionskapazität zusammen und reicht für praktische Zwecke normalerweise aus, um den gesamten überflüssigen Schweiß aufzunehmen.

        Kondensation

        Kleidung kann durch Kondensation von verdunstetem Schweiß an einer bestimmten Schicht nass werden. Kondensation tritt auf, wenn die Luftfeuchtigkeit höher ist, als es die lokale Temperatur zulässt. Bei kaltem Wetter ist das oft an der Innenseite des Oberstoffs der Fall, bei extremer Kälte sogar in tieferen Schichten. Wo Kondensation stattfindet, sammelt sich Feuchtigkeit an, aber die Temperatur steigt, wie es bei der Absorption der Fall ist. Der Unterschied zwischen Kondensation und Absorption besteht jedoch darin, dass die Absorption ein vorübergehender Prozess ist, während die Kondensation längere Zeit andauern kann. Latente Wärmeübertragung während der Kondensation kann sehr signifikant zum Wärmeverlust beitragen, was wünschenswert sein kann oder nicht. Die Ansammlung von Feuchtigkeit ist meist ein Nachteil, wegen Unbehagen und Gefahr des Nachkühlens. Bei starker Kondensation kann die Flüssigkeit zur Haut zurücktransportiert werden, um erneut zu verdunsten. Dieser Kreislauf funktioniert wie ein Wärmerohr und kann die Isolierung der Unterwäsche stark reduzieren.

        Dynamische Simulation

        Seit den frühen 1900er Jahren wurden viele Standards und Indizes entwickelt, um Kleidung und Klima zu klassifizieren. Fast ausnahmslos handelte es sich dabei um Steady States – Bedingungen, bei denen das Klima und die Arbeit lange genug aufrechterhalten wurden, damit eine Person eine konstante Körpertemperatur entwickeln konnte. Diese Art von Arbeit ist aufgrund verbesserter Gesundheits- und Arbeitsbedingungen selten geworden. Der Schwerpunkt hat sich auf die kurzzeitige Exposition gegenüber rauen Bedingungen verlagert, die häufig mit dem Katastrophenmanagement in Schutzkleidung zusammenhängen.

        Es besteht daher Bedarf an dynamischen Simulationen, die die Wärmeübertragung der Kleidung und die thermische Belastung des Trägers beinhalten (Gagge, Fobelets und Berglund 1986). Solche Simulationen können mittels dynamischer Computermodelle durchgeführt werden, die ein vorgegebenes Szenario durchlaufen. Zu den bisher ausgereiftesten Kleidungsmodellen gehört THDYN (Lotens 1993), das eine Vielzahl von Kleidungsspezifikationen zulässt und um individuelle Merkmale der simulierten Person erweitert wurde (Abbildung 9). Weitere Modelle sind zu erwarten. Es besteht jedoch Bedarf an erweiterter experimenteller Auswertung, und der Betrieb solcher Modelle ist eher die Arbeit von Experten als von intelligenten Laien. Dynamische Modelle, die auf der Physik der Wärme- und Stoffübertragung basieren, umfassen alle Wärmeübertragungsmechanismen und ihre Wechselwirkungen – Dampfabsorption, Wärme von Strahlungsquellen, Kondensation, Belüftung, Feuchtigkeitsansammlung usw. Arbeits- und Schutzkleidung.

        Abbildung 7. Allgemeine Beschreibung eines dynamischen thermischen Modells.

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        Wärme- und Kältereferenzen

        ACGIH (Amerikanische Konferenz staatlicher Industriehygieniker). 1990. Schwellenwerte und biologische Expositionsindizes für 1989–1990. New York: ACGIH.

        —. 1992. Kältestress. In Grenzwerte für physikalische Einwirkungen in der Arbeitsumgebung. New York: ACGIH.

        Bedford, T. 1940. Umweltwärme und ihre Messung. Medizinisches Forschungsmemorandum Nr. 17. London: Schreibwarenbüro Ihrer Majestät.

        Belding, HS und TF Hatch. 1955. Index zur Bewertung von Hitzestress hinsichtlich der daraus resultierenden physiologischen Belastung. Heizungsrohre Klimaanlage 27: 129–136.

        Bittel, JHM. 1987. Hitzeschuld als Index für Kälteanpassung bei Männern. J. Appl. Physiol. 62(4):1627–1634.

        Bittel, JHM, C. Nonotte-Varly, GH Livecchi-Gonnot, GLM Savourey und AM Hanniquet. 1988. Körperliche Fitness und thermoregulatorische Reaktionen in einer kalten Umgebung bei Männern. J. Appl. Physiol. 65: 1984–1989.

        Bittel, JHM, GH Livecchi-Gonnot, AM Hanniquet und JL Etienne. 1989. Thermische Veränderungen, die vor und nach der Reise von JL Etienne zum Nordpol beobachtet wurden. Eur. J. Appl. Physiol. 58: 646–651.

        Bligh, J und KG Johnson. 1973. Glossar der Begriffe für thermische Physiologie. J Appl Physiol 35(6):941–961.

        Botsford, JH. 1971. Ein nasses Globe-Thermometer zur Messung der Umweltwärme. Am Ind Hyg J 32:1–10.

        Boutelier, C. 1979. Survie et protection des équipages en cas d'immersion Accidentelle en eau froide. Neuilly-sur-Seine: AGARD AG 211.

        Brouha, L. 1960. Physiologie in der Industrie. New York: Pergamonpresse.

        Burton, AC und OG Edholm. 1955. Der Mensch in einer kalten Umgebung. London: Eduard Arnold.

        Chen, F, H Nilsson und RI Holmer. 1994. Cooling responses of finger pad in contact with a aluminium surface. Am Ind Hyg Assoc J 55(3):218-22.

        Europäisches Komitee für Normalisierung (CEN). 1992. EN 344. Schutzkleidung gegen Kälte. Brüssel: CEN.

        —. 1993. EN 511. Schutzhandschuhe gegen Kälte. Brüssel: CEN.

        Kommission der Europäischen Gemeinschaften (CEC). 1988. Proceedings of a Seminar on Heat Stress Indices. Luxemburg: CEC, Direktion Gesundheit und Sicherheit.

        Daanen, HAM. 1993. Verschlechterung der manuellen Leistung bei Kälte und Wind. AGARD, NATO, CP-540.

        Dasler, AR. 1974. Belüftung und thermische Belastung, an Land und zu Wasser. In Kapitel 3, Handbuch der Präventivmedizin der Marine. Washington, DC: Navy Department, Büro für Medizin und Chirurgie.

        —. 1977. Hitzestress, Arbeitsfunktionen und physiologische Hitzebelastungsgrenzen beim Menschen. In Thermal Analysis—Human Comfort—Indoor Environments. NBS-Sonderveröffentlichung 491. Washington, DC: US-Handelsministerium.

        Deutsches Institut für Normierung (DIN) 7943-2. 1992. Schlafsacke, Thermophysiologische Prüfung. Berlin: DIN.

        Dubois, D und EF Dubois. 1916. Klinische Kalorimetrie X: Eine Formel zur Schätzung der geeigneten Oberfläche, wenn Größe und Gewicht bekannt sind. Arch Int Med 17: 863–871.

        Eagan, CJ. 1963. Einführung und Terminologie. Fed Proc 22: 930–933.

        Edwards, JSA, DE Roberts und SH Mutter. 1992. Verhältnisse für den Einsatz in kalter Umgebung. J Wildlife Med 3:27–47.

        Enander, A. 1987. Sensorische Reaktionen und Leistung bei mäßiger Kälte. Doktorarbeit. Solna: Nationales Institut für Arbeitsmedizin.

        Fuller, FH und L. Brouha. 1966. Neue technische Methoden zur Bewertung des Arbeitsumfelds. ASHRAE J 8(1):39–52.

        Fuller, FH und PE Smith. 1980. Die Wirksamkeit vorbeugender Arbeitsverfahren in einer heißen Werkstatt. In FN Dukes-Dobos und A. Henschel (Hrsg.). Proceedings of a NIOSH Workshop on Recommended Heat Stress Standards. Washington DC: DHSS (NIOSH) Veröffentlichung Nr. 81-108.

        —. 1981. Bewertung der Hitzebelastung in einer heißen Werkstatt durch physiologische Messungen. Am Ind Hyg Assoc J 42:32–37.

        Gagge, AP, AP Fobelets und LG Berglund. 1986. Ein Standardvorhersageindex der menschlichen Reaktion auf die thermische Umgebung. ASHRAE Trans 92:709–731.

        Gisolfi, CV und CB Wenger. 1984. Temperaturregulierung während des Trainings: Alte Konzepte, neue Ideen. Übungssport Sci Rev 12: 339–372.

        Givoni, B. 1963. Eine neue Methode zur Bewertung der industriellen Hitzebelastung und der maximal zulässigen Arbeitsbelastung. Auf dem International Biometeorological Congress in Paris, Frankreich, im September 1963 eingereichtes Papier.

        —. 1976. Mensch, Klima und Architektur, 2. Aufl. London: Angewandte Wissenschaft.

        Giveni, B. und RF Goldman. 1972. Vorhersage der rektalen Temperaturreaktion auf Arbeit, Umgebung und Kleidung. J Appl Physiol 2(6):812–822.

        —. 1973. Vorhersage der Reaktion der Herzfrequenz auf Arbeit, Umwelt und Kleidung. J Appl Physiol 34(2):201–204.

        Goldmann, RF. 1988. Standards für die menschliche Exposition gegenüber Hitze. In Environmental Ergonomics, herausgegeben von IB Mekjavic, EW Banister und JB Morrison. London: Taylor & Francis.

        Hales, JRS und DAB Richards. 1987. Hitzestress. Amsterdam, New York: Oxford Excerpta Medica.

        Hammel, HT. 1963. Zusammenfassung vergleichender thermischer Muster beim Menschen. Fed Proc 22:846–847.

        Havenith, G, R Heus und WA Lotens. 1990. Atmungs-, Dampfwiderstands- und Durchlässigkeitsindex von Kleidung: Veränderungen durch Körperhaltung, Bewegung und Wind. Ergonomie 33:989–1005.

        Heu. 1988. In Environmental Ergonomics, herausgegeben von IB Mekjavic, EW Banister und JB Morrison. London: Taylor & Francis.

        Holmér, I. 1988. Bewertung von Kältestress in Bezug auf die erforderliche Kleidungsisolierung – IREQ. Int J Ind Erg 3: 159–166.

        —. 1993. Arbeit in der Kälte. Überprüfung von Methoden zur Bewertung von Kältestress. Int Arch Occ Env Health 65: 147–155.

        —. 1994. Kältestress: Teil 1 – Richtlinien für den Praktiker. Int J Ind Erg 14: 1–10.

        —. 1994. Kältestress: Teil 2 – Die wissenschaftliche Grundlage (Wissensbasis) für den Leitfaden. Int J Ind Erg 14:1–9.

        Houghton, FC und CP Yagoglou. 1923. Bestimmung gleicher Komfortlinien. J ASCHWE 29:165–176.

        Internationale Organisation für Normung (ISO). 1985. ISO 7726. Thermische Umgebungen – Instrumente und Methoden zur Messung physikalischer Größen. Genf: ISO.

        —. 1989a. ISO 7243. Heiße Umgebungen – Abschätzung der Hitzebelastung des arbeitenden Menschen, basierend auf dem WBGT-Index (Wet Bulb Globe Temperature). Genf: ISO.

        —. 1989b. ISO 7933. Heiße Umgebungen – Analytische Bestimmung und Interpretation der thermischen Belastung durch Berechnung der erforderlichen Schweißrate. Genf: ISO.

        —. 1989c. ISO DIS 9886. Ergonomie – Bewertung der thermischen Belastung durch physiologische Messungen. Genf: ISO.

        —. 1990. ISO 8996. Ergonomie – Bestimmung der metabolischen Wärmeerzeugung. Genf: ISO.

        —. 1992. ISO 9886. Bewertung der thermischen Dehnung durch physiologische Messungen. Genf: ISO.

        —. 1993. Bewertung des Einflusses der thermischen Umgebung unter Verwendung subjektiver Beurteilungsskalen. Genf: ISO.

        —. 1993. ISO CD 12894. Ergonomie der thermischen Umgebung – medizinische Überwachung von Personen, die heißen oder kalten Umgebungen ausgesetzt sind. Genf: ISO.

        —. 1993. ISO TR 11079 Evaluation of Cold Environments – Determination of Required Clothing Insulation, IREQ. Genf: ISO. (Technischer Bericht)

        —. 1994. ISO 9920. Ergonomie – Schätzung der thermischen Eigenschaften eines Bekleidungsensembles. Genf: ISO.

        —. 1994. ISO 7730. Moderate Thermal Environments – Bestimmung der PMV- und PPD-Indizes und Spezifikation der Bedingungen für thermischen Komfort. Genf: ISO.

        —. 1995. ISO DIS 11933. Ergonomie der thermischen Umgebung. Grundsätze und Anwendung internationaler Standards. Genf: ISO.

        Kenneth, W., P. Sathasivam, AL Vallerand und TB Graham. 1990. Einfluss von Koffein auf Stoffwechselreaktionen von Männern im Ruhezustand bei 28 und 5 °C. J. Appl. Physiol. 68(5):1889–1895.

        Kenney, WL und SR Fowler. 1988. Methylcholin-aktivierte ekkrine Schweißdrüsendichte und -leistung als Funktion des Alters. J Appl Physiol 65:1082–1086.

        Kerslake, DMcK. 1972. Der Stress heißer Umgebungen. Cambridge: Cambridge University Press.

        LeBlanc, J. 1975. Mann in der Kälte. Springfield, IL, USA: Charles C. Thomas Publ.

        Leithead, CA und AR Lind. 1964. Hitzestress und Kopfstörungen. London: Kassel.

        Lind, AR. 1957. Ein physiologisches Kriterium zur Festlegung thermischer Umgebungsgrenzen für die Arbeit aller. J Appl Physiol 18:51–56.

        Lotens, WA. 1989. Die tatsächliche Isolierung von mehrschichtiger Kleidung. Scand J Work Environ Health 15 Suppl. 1:66–75.

        —. 1993. Wärmeübertragung von Menschen, die Kleidung tragen. Diplomarbeit, Technische Universität. Delft, Niederlande. (ISBN 90-6743-231-8).

        Lotens, WA und G. Havenith. 1991. Berechnung der Kleidungsisolierung und des Dampfwiderstands. Ergonomie 34:233–254.

        Maclean, D und D Emslie-Smith. 1977. Unbeabsichtigte Hypothermie. Oxford, London, Edinburgh, Melbourne: Blackwell Scientific Publication.

        Macpherson, RK. 1960. Physiologische Reaktionen auf heiße Umgebungen. Sonderberichtsserie Nr. 298 des Medical Research Council. London: HMSO.

        Martineau, L und ich Jacob. 1988. Muskel-Glykogen-Nutzung während der zitternden Thermogenese beim Menschen. J Appl Physiol 56:2046–2050.

        Maughan, RJ. 1991. Flüssigkeits- und Elektrolytverlust und Ersatz beim Training. J Sport Sci 9: 117–142.

        McArdle, B, W Dunham, HE Halling, WSS Ladell, JW Scalt, ML Thomson und JS Weiner. 1947. Die Vorhersage der physiologischen Wirkungen warmer und heißer Umgebungen. Rep. 47/391 des Medizinischen Forschungsrates. London: RNP.

        McCullough, EA, BW Jones und PEJ Huck. 1985. Eine umfassende Datenbank zur Schätzung der Kleidungsisolierung. ASHRAE Trans 91:29-47.

        McCullough, EA, BW Jones und T. Tamura. 1989. Eine Datenbank zur Bestimmung des Verdunstungswiderstandes von Kleidung. ASHRAE Trans 95:316–328.

        McIntyre, DA. 1980. Raumklima. London: Applied Science Publishers Ltd.

        Mekjavic, IB, EW Banister und JB Morrison (Hrsg.). 1988. Umweltergonomie. Philadelphia: Taylor & Francis.

        Nielsen, B. 1984. Dehydratation, Rehydratation and Thermoregulation. In E. Jokl und M. Hebbelinck (Hrsg.). Medizin und Sportwissenschaft. Basel: S. Karger.

        —. 1994. Hitzestress und Akklimatisierung. Ergonomie 37(1):49–58.

        Nielsen, R, BW Olesen und PO Fanger. 1985. Einfluss von körperlicher Aktivität und Luftgeschwindigkeit auf die Wärmeisolierung von Kleidung. Ergonomie 28: 1617–1632.

        Nationales Institut für Sicherheit und Gesundheitsschutz am Arbeitsplatz (NIOSH). 1972. Berufliche Exposition gegenüber heißen Umgebungen. HSM 72-10269. Washington, DC: US-Ministerium für Gesundheitserziehung und Wohlfahrt.

        —. 1986. Berufliche Exposition gegenüber heißen Umgebungen. NIOSH-Veröffentlichung Nr. 86-113. Washington, DC: NIOSH.

        Nishi, Y und AP Gagge. 1977. Effektive Temperaturskala für hypo- und hyperbare Umgebungen. Luft- und Raumfahrt und Envir Med 48: 97–107.

        Olesen, B.W. 1985. Hitzestress. In Bruel und Kjaer Technical Review Nr. 2. Dänemark: Bruel und Kjaer.

        Olesen, BW, E. Sliwinska, TL Madsen und PO Fanger. 1982. Einfluss von Körperhaltung und Aktivität auf die Wärmeisolation von Kleidung: Messungen durch eine bewegliche Wärmepuppe. ASHRAE Trans 88:791–805.

        Pandolf, KB, BS Cadarette, MN Sawka, AJ Young, RP Francesconi und RR Gonzales. 1988. J. Appl. Physiol. 65(1): 65–71.

        Parsons, KC. 1993. Human Thermal Environments. Hampshire, Großbritannien: Taylor & Francis.

        Reed, HL, D Brice, KMM Shakir, KD Burman, MM D'Alesandro und JT O'Brian. 1990. Verringerter freier Anteil an Schilddrüsenhormonen nach längerem Aufenthalt in der Antarktis. J. Appl. Physiol. 69: 1467–1472.

        Rowell, LB. 1983. Kardiovaskuläre Aspekte der menschlichen Thermoregulation. Circ Res. 52: 367–379.

        —. 1986. Regulation des menschlichen Kreislaufs bei körperlicher Belastung. Oxford: OUP.

        Sato, K und F Sato. 1983. Individuelle Variationen in Struktur und Funktion der menschlichen ekkrinen Schweißdrüse. Am J Physiol 245:R203–R208.

        Savourey, G., AL Vallerand und J. Bittel. 1992. Allgemeine und lokale Anpassung nach einer Skireise in einer strengen arktischen Umgebung. Eur. J. Appl. Physiol. 64:99–105.

        Savourey, G., JP Caravel, B. Barnavol und J. Bittel. 1994. Schilddrüsenhormonveränderungen in einer Kaltluftumgebung nach lokaler Kälteakklimatisierung. J. Appl. Physiol. 76(5):1963–1967.

        Savourey, G, B Barnavol, JP Caravel, C Feuerstein und J Bittel. 1996. Hypothermische allgemeine Kälteanpassung, induziert durch lokale Kälteakklimatisierung. Eur. J. Appl. Physiol. 73:237–244.

        Vallerand, AL, I Jacob und MF Kavanagh. 1989. Mechanismus der erhöhten Kältetoleranz durch eine Ephedrin/Koffein-Mischung beim Menschen. J Appl Physiol 67:438–444.

        van Dilla, MA, R Day und PA Siple. 1949. Spezielle Probleme der Hände. In Physiologie der Wärmeregulierung, herausgegeben von R Newburgh. Philadelphia: Saunders.

        Vellar, OD. 1969. Nährstoffverluste durch Schwitzen. Oslo: Universitätsforlaget.

        Vogt, JJ, V. Candas, JP Libert und F. Daull. 1981. Erforderliche Schweißrate als Maß für die thermische Belastung in der Industrie. In Bioengineering, Thermal Physiology and Comfort, herausgegeben von K Cena und JA Clark. Amsterdam: Elsevier. 99–110.

        Wang, LCH, SFP Man und AN Bel Castro. 1987. Stoffwechsel- und Hormonreaktionen bei Theophyllin-erhöhter Kälteresistenz bei Männern. J. Appl. Physiol. 63:589–596.

        Weltgesundheitsorganisation (WHO). 1969. Gesundheitsfaktoren beim Arbeiten unter Hitzestress. Technischer Bericht 412. Genf: WHO.

        Wißler, EH. 1988. Eine Überprüfung menschlicher Wärmemodelle. In Environmental Ergonomics, herausgegeben von IB Mekjavic, EW Banister und JB Morrison. London: Taylor & Francis.

        Waldschnepfe, AH. 1962. Moisture Transfer in Textil Systems. Teil I. Textile Res J 32: 628–633.

        Yaglou, CP und D. Minard. 1957. Kontrolle von Hitzeopfern in militärischen Ausbildungszentren. Am Med Assoc Arch Ind Health 16: 302–316 und 405.