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Wirkung und Bewertung von Zugluft am Arbeitsplatz - Leibniz-Institut ...

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<strong>Wirkung</strong> <strong>und</strong> <strong>Bewertung</strong> <strong>von</strong> <strong>Zugluft</strong> <strong>am</strong> <strong>Arbeitsplatz</strong><strong>von</strong>Barbara Griefahn, Christa Künem<strong>und</strong> <strong>und</strong> Ulrike GehringZus<strong>am</strong>menfassungPrimäres Ziel der hier zus<strong>am</strong>mengefaßtenArbeiten war es, die Reaktionen auf <strong>Zugluft</strong><strong>und</strong> den Einfluß <strong>von</strong> Luftgeschwindigkeit,Turbulenzgrad, Strömungsrichtung, Lufttemperatur<strong>und</strong> Arbeitsleistung zu beschreiben,die bestehenden <strong>Zugluft</strong>modelleauf ihre Anwendbarkeit hin zu überprüfenbzw. im Hinblick auf einen größeren Anwendungsbereichweiterzuentwickeln.In umfangreichen Voruntersuchungen wurdenzunächst die empfindlichsten Körperstellenidentifiziert <strong>und</strong> ein experimentellesDesign erarbeitet, dessen praxisgerechteGestaltung durch Klim<strong>am</strong>essungen <strong>am</strong> <strong>Arbeitsplatz</strong>sichergestellt wurde.In 826 einstündigen Sitzungen wurden bei107 Probanden (33 Frauen, 74 Männern, 18-51 Jahre) der Abfall der Hauttemperaturen<strong>und</strong> die subjektive Störung durch <strong>Zugluft</strong>erfaßt. Letztere war durch Luftgeschwindigkeit,Turbulenzgrad, Lufttemperatur <strong>und</strong>Energieumsatz, nicht aber durch die Strömungsrichtungbestimmt. Die subjektiveBeeinträchtigung war zwar mit einem Abfallder Hauttemperatur assoziiert, der aber inden einzelnen Körperregionen qualitativ <strong>und</strong>quantitativ sehr unterschiedlich war <strong>und</strong> soeiner physiologischen <strong>Bewertung</strong> <strong>von</strong> <strong>Zugluft</strong>entgegenstand.Basierend auf diesen Ergebnissen wurde dasin ISO 7730 (1994) propagierte Draft-Rating-Modell (Fanger et al. 1988) für einengrößeren Gültigkeitsbereich weiterentwickelt.Das zuständige Normungsgremiumder ISO (ISO/TC 159, SC 5, WG 1) beschloßim Dezember 1998, das modifizierteModell in die revidierte Fassung der ISO7730 aufzunehmen.Einleitung <strong>und</strong> ProblemstellungAnlaß für die Arbeiten über <strong>Zugluft</strong> wareine 1995 abgeschlossene Untersuchungüber mäßige Kälte <strong>am</strong> <strong>Arbeitsplatz</strong>, in derbei mehr als 1 200 Beschäftigten mittelseines umfangreichen Fragebogens signifikanteAssoziationen zwischen <strong>Zugluft</strong>belastung<strong>am</strong> <strong>Arbeitsplatz</strong> <strong>und</strong> Erkältungskrankheiten,bronchitischen <strong>und</strong> rheumatischenBeschwerden sowie den Symptomen derWeißfingerkrankheit ermittelt wurde(p < 0.05) (Griefahn 1995). Eine zur Interpretationder Bef<strong>und</strong>e durchgeführte Literaturrechercheergab eine überraschend geringeAnzahl an wissenschaftlichen Untersuchungenüber <strong>Zugluft</strong>, obwohl sich etwaein Drittel der Büroangestellten <strong>und</strong> bis zu100 % der in mäßiger Kälte tätigen Personenhäufig durch <strong>Zugluft</strong> gestört fühlen <strong>und</strong> obwohlnationale <strong>und</strong> internationale Regelwerke<strong>Zugluft</strong> als wesentlichen Störfaktordes thermischen Befindens einstufen. ISO7730 (1994) definiert <strong>Zugluft</strong> unter Berücksichtigungder subjektiven <strong>und</strong> der physiologischenReaktionen als unerwünschte lokaleAbkühlung des Körpers.In Anbetracht der zahlreichen noch offenenFragen wurde <strong>am</strong> IfADo der Forschungsschwerpunkt'<strong>Zugluft</strong>' eingerichtet. Ein besonderesProblem bereitete zunächst dieAnforderung, reproduzierbare Turbulenzen,ein entscheidendes Merkmal der <strong>Zugluft</strong>, zuerzeugen, was durch umfangreiche technischeMaßnahmen in der Klimak<strong>am</strong>mer<strong>und</strong> durch eine rechnergestützte Steuerungder Ventilation gelöst wurde.Ziel der Untersuchungen war <strong>von</strong> vornhereindie Erarbeitung einer präventivmedizinischorientierten <strong>Bewertung</strong> <strong>von</strong><strong>Zugluft</strong> <strong>am</strong> <strong>Arbeitsplatz</strong> als essentielle Vor-30


aussetzung für gezielte Umsetzungsmaßnahmen.Um dies sicherzustellen, wurdenKlim<strong>am</strong>essungen an realen Arbeitsplätzenvorgenommen <strong>und</strong> umfangreicheVoruntersuchungen im Labor durchgeführt.Ziel der Voruntersuchungen war es,• diejenigen Körperregionen zu identifizieren,die besonders empfindlich auf<strong>Zugluft</strong> reagieren (regionale Empfindlichkeit)<strong>und</strong> in den nachfolgenden Untersuchungenberücksichtigt werden sollten,• valide Indikatoren <strong>von</strong> <strong>Zugluft</strong>wirkungenzu ermitteln• <strong>und</strong> ein geeignetes experimentelles Designfür die nachfolgenden laborexperimentellenUntersuchungen zu entwickeln.Experimentelle VoruntersuchungenIm Hinblick auf die Vergleichbarkeit mit derinternationalen Literatur wurde ein <strong>von</strong> Fanger<strong>und</strong> Christensen (1986) entwickeltes <strong>und</strong>in mehreren Untersuchungen realisiertesexperimentelles Design gewählt, bei dem dieLuftgeschwindigkeit alle 15 Minuten um0.1 m/s erhöht wird (hier <strong>von</strong> 0.0 auf0.7 m/s) (Fanger et al. 1988; Toftum 1994a;1994b; Toftum & Nielsen 1996a; 1996b).Während der Versuche waren die lediglichmit Shorts, T-Shirt, Socken <strong>und</strong> Sandalen(0.2 clo) bekleideten Probanden bei einerLufttemperatur <strong>von</strong> 23 °C einem horizontalgerichteten l<strong>am</strong>inaren Luftstrom ausgesetzt.Während der Versuche fand – wiederum inAnlehnung an die internationale Literatur –alle 5 Minuten eine Befragung statt. Zusätzlichwurde die Temperatur der Haut in verschiedenenKörperregionen gemessen.Regionale Empfindlichkeit: Zur Identifizierungder empfindlichsten Körperarealewurden die Luftströmungen in 3 getrenntenSitzungen durch Drehung des Versuchsstuhlsum 0°, 90° <strong>und</strong> 180° <strong>von</strong> hinten, <strong>von</strong>der Seite bzw. <strong>von</strong> vorne auf den Probandengerichtet. Dabei zeigte sich (Abb. 1), daß<strong>Zugluft</strong> gleich welcher (horizontalen) Richtungan den Extremitäten <strong>und</strong> hier wiederuman den Armen die stärksten Reaktionen hervorrief.Von hinten einwirkende <strong>Zugluft</strong>verursachte außerdem relativ häufige Mißempfindungen<strong>am</strong> Nacken, während dieAnströmung <strong>von</strong> vorne zwar frühzeitig imGesicht, <strong>am</strong> Hals <strong>und</strong> an den Händen bemerkt,aber selten unangenehm empf<strong>und</strong>enwurde.In den nachfolgenden Untersuchungen wurdenhorizontale Luftbewegungen daher dorsolateralauf den Probanden gerichtet, so daßsowohl die Unterarme, als auch der Nackenbetroffen waren, die folglich – bei ausreichenderBekleidungsisolation – selbst inmäßiger Kälte immer frei blieben.Subjektive Reaktionen auf <strong>Zugluft</strong>: ImMittelpunkt der <strong>Zugluft</strong>problematik stehendie subjektiven Störungen. Die Befragungwurde zunächst in Anlehnung an Fanger <strong>und</strong>Christensen (1986) durchgeführt. Dabeiwurden aber – wie in den Untersuchungender zitierten Autoren – selbst bei fehlenderLuftbewegung relativ häufig Störungendurch <strong>Zugluft</strong> angegeben. Zweifellos handeltes sich hier um Fehlinterpretationenlokaler Abkühlungen, verursacht durchStrahlungsasymmetrien oder vertikale Temperaturdifferenzen(Fishman 1978; Houghtenet al. 1938) sowie durch anatomische<strong>und</strong> physiologische Besonderheiten. Weiterhinneigen Personen mit einem allgemeineher kühlen thermischen Empfinden selbstbei objektiv kaum wahrnehmbaren Luftbewegungen(< 0.04 m/s) vermehrt zu Klagenüber <strong>Zugluft</strong> (Fanger & Christensen 1986).31


10080Gesicht Nacken Arme6040200Anteil der Nennungen [%]1008060402000.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7Hals0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.70.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7Schulter0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.70.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7Beine0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.710080HändeNierenbereichKnöchel60402000.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7Luftgeschwindigkeit [m/s]Abbildung 1: Störungen sitzender Probanden durch horizontal gerichtete l<strong>am</strong>inare Luftbewegungen (<strong>Zugluft</strong>empfinden).16 Probanden (10 Frauen, 6 Männer), Lufttemperatur 23 °C, Expositionsdauer 120 Minuten,Luftgeschwindigkeit alle 15 Minuten um 0.1 m/s erhöht.Um solche Fehlinterpretationen zu vermeiden,war für jede in einer Liste vorgegebeneKörperregion durch Ankreuzen zu bejahenoder zu verneinen, ob dort Luftbewegungenwahrgenommen <strong>und</strong> ob diese bzw. dortempf<strong>und</strong>ene Kälte unangehm war. Diesedifferenzierte Befragung hat sich offensichtlichbewährt, denn – anders als bei Fanger<strong>und</strong> Christensen (1986) – gaben die hieruntersuchten Probanden bei Luftgeschwindigkeiten<strong>von</strong> weniger als 0.05 m/sniemals <strong>Zugluft</strong>-, wohl aber unangenehmeKälteempfindungen an.Experimentelles Design: Da das Ausmaßder Reaktion (Empfindung <strong>und</strong> <strong>Bewertung</strong><strong>von</strong> Luftbewegungen, Abfall der Hauttemperaturen)kontinuierlich <strong>und</strong> nicht etwaschrittweise mit der Erhöhung der Luftgeschwindigkeitanstieg, war anzunehmen,32


daß eine nur 15 Minuten dauernde Einwirkungzur Beurteilung anhaltender Expositionennicht ausreicht (Fanger & Christensen1986; Fanger et al. 1988; Toftum 1994a;1994b; Toftum & Nielsen 1996a; 1996b;Mayer & Schwab 1990). Gestützt wird dieseAnnahme durch einen weiteren Vorversuch,in dem die Probanden bei einer Lufttemperatur<strong>von</strong> 23 °C 90 Minuten lang einerdefinierten <strong>Zugluft</strong> ausgesetzt waren ( va :0.2 bzw. 0.3 m/s, Tu: ≈ 50 %). Der Anteilder durch <strong>Zugluft</strong> beeinträchtigten Probandennahm allmählich zu <strong>und</strong> erreichte nach50 bis 60 Minuten einen Endwert. Da sichdie Angaben in der 60. Minute nicht <strong>von</strong>denen in der 90. Minute nach Expositionsbeginnunterschieden, wurde für die nachfolgendenUntersuchungen eine Expositionszeit<strong>von</strong> einer St<strong>und</strong>e gewählt.Messungen <strong>am</strong> <strong>Arbeitsplatz</strong>: UmfangreicheMessungen der physikalischen Klimapar<strong>am</strong>eteran Arbeitsplätzen der Nahrungs-<strong>und</strong> Genußmittelindustrie zeigten,daß die mittleren Luftgeschwindigkeiten <strong>und</strong>Turbulenzgrade kaum (< 5 %) über 0.4 m/sbzw. 90 % hinausgingen, was durch weiteretechnisch orientierte Publikationen bestätigtwird (z. B. Gräff et al. 1995).Methoden <strong>und</strong> MaterialMit insges<strong>am</strong>t 107 Probanden (33 Frauen,74 Männer, 18-51 Jahre) wurden <strong>am</strong> IfADo6 Experimentalserien mit 826 Einzelversuchendurchgeführt, um den Einfluß dermittleren Luftgeschwindigkeit, des Turbulenzgrades,der Richtung <strong>und</strong> der Lufttemperatursowie der Arbeitsleistung zubestimmen. Tab. 1 gibt einen Überblick überdie experimentellen Bedingungen. In dreiVersuchsreihen betrug die Lufttemperatur23 °C (N1, N2, N3), in den drei anderenreichte sie bis in den Bereich mäßiger Kälte(11 °C, K1, K2, K3). Die Bekleidungsisolationwar dem jeweiligen Klima angemessen,Unterarme <strong>und</strong> Nacken blieben jedochfrei. Die hier gewählte Verteilung derKleidung ist an vielen Arbeitsplätzen, selbstin mäßiger Kälte, durchaus üblich (z. B.Fleischverarbeitung).Versuchsanordnung: Der Versuchsablaufwar in allen Experimenten prinzipiell gleich.Die Probanden saßen zunächst 20 Minutenin einem Neutralklima (t a : 21 - 23°C,v a : < 0.05 m/s, RH: 40 – 60 %). Danachwechselten sie in die Klimak<strong>am</strong>mer, wo dieRegistrierung nach 5 Minuten fortgesetztwurde <strong>und</strong> in den folgenden 55 bis60 Minuten eine definierte <strong>Zugluft</strong> einwirkte.In den Experimentalserien N1, N2<strong>und</strong> N3 saßen die Probanden auf einemStuhl. Sie durften lesen oder schreiben; eswar ihnen jedoch nicht gestattet, die Beineübereinanderzuschlagen oder Bücher bzw.Zeitschriften (maximal erlaubtes FormatDIN A4) auf die Oberschenkel zu legen. InVersuchsreihe K1 standen die Probandenunter Benutzung einer Stehhilfe vor einemauf Kopfhöhe justierten 17''-Monitor, aufdem (zwischen den Befragungen) Trackingaufgabenpräsentiert wurden, um die Probandenzu einer bestimmten Haltung zu veranlassen.In den Serien K2 <strong>und</strong> K3 betätigtendie Probanden ein Handkurbelergometer,wobei die Arbeitsleistung in 3 Stufen variiertwurde, die gemessenen metabolischenRaten <strong>von</strong> 104, 128 bzw. 156 Watt/m² entsprachen.Subjektive <strong>und</strong> physiologische Variablen:Zu Beginn jeder Sitzung beantworteten dieProbanden einen Fragebogen zur aktuellenges<strong>und</strong>heitlichen Situation <strong>und</strong> Müdigkeit,zur Dauer des vorausgegangenen Schlafes,zum Konsum <strong>von</strong> Alkohol <strong>und</strong> Medik<strong>am</strong>enten,zum generellen thermischen Empfindenmittels einer 7-stufigen Skala (kalt,kühl, etwas kühl, neutral, leicht warm,warm, heiß) <strong>und</strong> zur thermischen Präferenz(ob das aktuelle Klima angenehm ist/ wärmer/kältersein sollte).33


Tabelle1:<strong>Zugluft</strong>profile:Versuchsbedingungen <strong>und</strong> Anzahl der Versuche in 6 Experimentalserien<strong>am</strong> <strong>Institut</strong> für Arbeitsphysiologie (IfADo).Luftgeschwindigkeit · 10/Turbulenzgrad(Tu 30:


Danach wurde alle 5 Minuten ein Fragebogenausgefüllt, der mit der Einschätzungdes generellen thermischen Empfindens <strong>und</strong>der thermischen Präferenz begann. Danachwurde für jede in einer Liste präsentierteKörperstelle bejaht oder verneint, ob dortLuftbewegungen empf<strong>und</strong>en <strong>und</strong> ob diesebzw. dort empf<strong>und</strong>ene Kälte unangenehmwaren. Die Hauttemperaturen wurden an denentsprechenden Körperstellen kontinuierlichmit Thermistoren gemessen (YSI 427, YellowSprings). Die Befragung erfolgte in denExperimentalserien N1, N2, N3 <strong>und</strong> K1 mitder Papier-/Bleistiftmethode, in den SerienK2 <strong>und</strong> K3 mittels einer Gegensprechanlage,so daß die Probanden ihre Arbeit nicht unterbrechenmußten.Alle Experimente waren <strong>von</strong> der Ethik-Kommission genehmigt worden, Abbruchkriterienwurden lediglich für die Experimentemit physischer Arbeit formuliert, beider die Herzschlagfrequenz 150 Schläge/minnicht überschreiten durfte.ErgebnisseReaktionen auf <strong>Zugluft</strong> (Empfindung,<strong>Bewertung</strong>, Hauttemperatur)Abb. 2 zeigt den Anteil der Probanden, dieim Verlauf einer 60 Minuten dauernden Exposition<strong>am</strong> Nacken bzw. <strong>am</strong> UnterarmLuftbewegungen perzipiert <strong>und</strong> diese oderlokale Kälteempfindungen als unangenehmbezeichnet hatten sowie den Abfall derHauttemperaturen. Für die Darstellung wurdenexemplarisch die bei 23 °C mit einermittleren Luftgeschwindigkeit <strong>von</strong> 0.3 m/s<strong>und</strong> einem Turbulenzgrad <strong>von</strong> 50 % durchgeführtenVersuche <strong>von</strong> insges<strong>am</strong>t 65 Probanden(33 Frauen, 32 Männer, 19-51 Jahre)zus<strong>am</strong>mengefaßt.Perzeption: Maßgeblich für die Perzeption<strong>von</strong> Luftbewegungen sind nach McIntyre(1980) die konvektive Kühlung <strong>und</strong> der physikalischeDruck der Luftbewegungen aufder Haut. Die absolute – hier bestätigte –Perzeptionsschwelle, unterhalb derer Luftbewegungennicht wahrnehmbar sind, liegtzwischen 0.1 <strong>und</strong> 0.25 m/s, also der Geschwindigkeit,mit der die den Körper umgebendeLuftgrenzschicht aufwärts gleitet(Fanger & Christensen 1986). Nach Überschreitendieser Schwelle werden die Luftbewegungeninnerhalb weniger Minutennach dem Alles-oder-Nichts-Prinzip bemerkt.Die Anzahl der Nennungen nimmt imVerlauf der weiteren Exposition dann nichtmehr zu.<strong>Zugluft</strong>empfinden: Weniger als die Hälfteder Probanden, die <strong>Zugluft</strong> perzipiert hatten,bewerteten diese als unangenehm. Die <strong>Bewertung</strong>setzt offensichtlich eine gewisseindividuell unterschiedliche Einwirkdauervoraus. Dies zeigt sich darin, daß die Anzahlder Nennungen allmählich zunimmt.Mit Störungen durch <strong>Zugluft</strong> ist zu rechnen,wenn deren Geschwindigkeit – zumindestzeitweise aufgr<strong>und</strong> der Turbulenzen – 0.3bis 0.4 m/s erreicht bzw. überschreitet, z. B.bei einer mittleren Luftgeschwindigkeit <strong>von</strong>0.1 m/s <strong>und</strong> einem Turbulenzgrad <strong>von</strong> 50 %.Lokales Kälteempfinden: Die Störungendurch lokales Kälteempfinden verhieltensich ähnlich wie das <strong>Zugluft</strong>empfinden. Derindividuelle Schwellenwert wurde teilweisefrüher erreicht, der Endwert stellte sich nach50 bis 60 Minuten ein.Abfall der Hauttemperaturen: Die subjektiveBeeinträchtigung war zwar mit einemAbfall der Hauttemperatur assoziiert,der aber in den einzelnen Körperregionenqualitativ <strong>und</strong> quantitativ sehr unterschiedlichwar <strong>und</strong> so einer physiologischen<strong>Bewertung</strong> <strong>von</strong> <strong>Zugluft</strong> entgegenstand (sieheauch Pedersen 1977). Die Hauttemperatur istwohl eher als Moderatorvariable, denn alskausaler Faktor für die Empfindung <strong>und</strong><strong>Bewertung</strong> <strong>von</strong> <strong>Zugluft</strong> einzuordnen.35


Anteil der Nennungen [%]1009080706050403020100Perzeption0 10 20 30 40 [min] 60Anteil der Nennungen [%]100 Kälteempfinden90807060504030201000 10 20 30 40 [min] 60Anteil der Nennungen [%]1009080706050403020100<strong>Zugluft</strong>empfindenPerzeption0 10 20 30 40 [min] 60Hauttemperatur [° C]32.5Hauttemperatur32.031.531.030.50 10 20 30 40 [min] 60Anteil der Nennungen [%]1009080706050403020100Temperaturempfinden0 10 20 30 40 [min] 60NackenUnterarmallg. therm. EmpfindenAbbildung 2: Reaktionen auf horizontal gerichtete <strong>Zugluft</strong>. 65 Probanden (33 Frauen, 32 Männer), Lufttemperatur23 °C, Expositionsdauer 60 Minuten, Luftgeschwindigkeit 0.3 m/s, Turbulenzgrad ca. 50 %.<strong>Zugluft</strong> erregt insbesondere die Kaltrezeptoren(Kaltpunkte), die mit regionalunterschiedlicher Dichte <strong>und</strong> in verschiedenerTiefe in der Haut lokalisiert sind (Ivanovet al. 1982; Werner 1984) <strong>und</strong> die Informationüber die aktuelle lokale Hauttemperaturzur Großhirnrinde leiten (Hensel1977). Die Tatsache, daß ein Teil der Rezeptorennur der Temperaturempfindung dient,aber keinen regulatorischen Effekt hat(Werner 1984), erklärt die mangelhafte Korrelationzwischen dem <strong>Zugluft</strong>empfinden<strong>und</strong> dem Abfall der Hauttemperatur. Hinzukommen die zeitlich <strong>und</strong> örtlich schnell variierenden<strong>und</strong> d<strong>am</strong>it irritierenden (widersprüchlichen)Informationen.36


Allgemeines thermisches Empfinden: DerAnteil der Personen, die das allgemeinethermische Empfinden mit ‘etwas kühl’ bis‘kalt’ bezeichneten, nahm während der Expositionallmählich zu <strong>und</strong> erreichte nach ca.50 Minuten den Endwert.Toftum <strong>und</strong> Nielsen (1996a) vertreten dieAuffassung, daß Störungen durch <strong>Zugluft</strong>eine kühlere <strong>Bewertung</strong> des thermischenEmpfindens voraussetzen, während Fanger<strong>und</strong> Christensen (1986) annehmen, daß dieEinwirkung <strong>von</strong> <strong>Zugluft</strong> das thermischeEmpfinden bestimmt. Die hier erhobenenDaten bestätigen keine dieser Vermutungen.<strong>Zugluft</strong>empfindungen setzten in der Hälfteder Fälle gleichzeitig mit einer kühleren<strong>Bewertung</strong> des thermischen Empfindens <strong>und</strong>nahezu gleich häufig vorher bzw. nachherein.Physikalische Par<strong>am</strong>eter der <strong>Zugluft</strong><strong>und</strong> des UmgebungsklimasAbb. 3 zeigt den Einfluß <strong>von</strong> Luftgeschwindigkeit,Turbulenzgrad, Umgebungstemperatur<strong>und</strong> körperlicher Aktivität auf die Perzeption<strong>von</strong> Luftbewegungen sowie auf dieStörung durch <strong>Zugluft</strong> bzw. durch lokalempf<strong>und</strong>ene Kälte.Luftgeschwindigkeit: Je höher die Luftgeschwindigkeit,desto häufiger wurdenLuftbewegungen perzipiert <strong>und</strong> – ähnlichwie lokale Kälteempfindungen – unangenehmbewertet. Dies war erwartet worden,da zunehmende Luftgeschwindigkeiten, wieweitere Arbeiten über <strong>Zugluft</strong> sowie zahlreicheunter anderem Aspekt durchgeführteArbeiten zeigen, die konvektive Wärmeabgabebeschleunigen (Pedersen 1977; Fanger& Christensen 1986; Bergl<strong>und</strong> & Fobelets1987; Fanger et al. 1988; Mayer &Schwab 1990).Turbulenzgrad: Mit dem Turbulenzgradwurden Luftbewegungen zunehmend häufigerperzipiert, <strong>Zugluft</strong> <strong>und</strong> lokale Kältewurden häufiger als unangenehm bewertet.Dies steht im Einklang mit den Ergebnissen<strong>von</strong> Fanger et al. (1988) sowie Mayer &Schwab (1990) <strong>und</strong> erklärt die erheblichunterschiedlichen Reaktionen zwischen denmit l<strong>am</strong>inaren Luftbewegungen durchgeführtenUntersuchungen <strong>von</strong> Houghten et al.(1938) oder McIntyre (1979) einerseits <strong>und</strong>den Experimenten <strong>von</strong> Fanger <strong>und</strong> Christensen(1986), in denen der Turbulenzgrad beigleicher mittlerer Luftgeschwindigkeit 30bis 60 % betrug.Die stärkere Reaktion auf turbulente Luftströmungenist auf die begrenzte Adaptationsfähigkeitsensorischer Organe aufvariierende Stimuli zurückzuführen, währendkonstante Stimuli mit einer allmählichabnehmenden Empfindlichkeit einhergehen.Strömungsrichtung: Bisherige experimentelleArbeiten beschränkten sich überwiegendauf horizontal einwirkende <strong>Zugluft</strong>, dietypischerweise durch (teilweise) offenstehendeoder <strong>und</strong>ichte Türen <strong>und</strong> Fensterverursacht wird (Fanger & Christensen1986; Fanger et al. 1988; Mayer & Schwab1990; Pedersen 1977). In klimatisiertenRäumen, in denen die Auslaßöffnungen derKlimaanlagen in der Decke installiert sind,wirkt <strong>Zugluft</strong> vertikal oder diagonal <strong>von</strong>oben ein. Deren hier beobachtete <strong>Wirkung</strong>ist aber mit der Reaktion auf horizontale(dorsolateral gerichtete) <strong>Zugluft</strong> vergleichbar,teilweise sogar eher geringer. Dies bestätigtdie Beobachtungen <strong>von</strong> Mayer <strong>und</strong>Schwab (1990), die die Reaktion <strong>von</strong>25 Frauen <strong>und</strong> 25 Männern im Alter <strong>von</strong> 18bis 65 Jahren auf <strong>Zugluft</strong> unterschiedlicherRichtungen untersuchten.Lufttemperatur: In der vorausgegangenenStudie über mäßige Kälte <strong>am</strong> <strong>Arbeitsplatz</strong>gaben etwa zwei Drittel der Beschäftigten,insbesondere an stationären Arbeitsplätzen,<strong>Zugluft</strong>empfindungen an, die statistisch engmit der Prävalenz an Erkältungen, rheumatischen<strong>und</strong> bronchitischen Beschwerdensowie mit dem Beschwerdebild der Weißfingerkrankheitverknüpft waren (Griefahn1995).37


Anteil der Nennungen100[%]80604020Luftgeschwindigkeit100[%]80604020Turbulenzgrad00.1 0.2 0.3 0.4[m/s]0< 30 ~ 50 > 70 [%]Anteil der Nennungen100[%]80604020Lufttemperatur100[%]80604020Energieumsatz011 15 19 23 [°C]0104 128 156 [W/m 2 ]Perzeption Störungen durchlokale Kälte <strong>Zugluft</strong>Abbildung 3: Einfluß der <strong>Zugluft</strong>par<strong>am</strong>eter Luftgeschwindigkeit <strong>und</strong> Turbulenzgrad sowie der Lufttemperatur<strong>und</strong> des Energieumsatzes auf die Perzeption <strong>von</strong> Luftbewegungen <strong>und</strong> auf Störungen durch <strong>Zugluft</strong>sowie auf lokal empf<strong>und</strong>ene Kälte. Ergebnisse aus unterschiedlichen VersuchsreihenMäßige Kälte <strong>am</strong> <strong>Arbeitsplatz</strong> ist bei derHerstellung, der Be- <strong>und</strong> Verarbeitung leichtverderblicher Produkte notwendig. SolcheArbeitsplätze finden sich überwiegend in derNahrungs- <strong>und</strong> Genußmittelindustrie (ca.90 %), in nennenswerter Häufigkeit darüberhinaus auch in einigen Betrieben der chemischen<strong>und</strong> der pharmazeutischen Industrie.In der B<strong>und</strong>esrepublik arbeiten ca. 300 000Personen permanent in technisch erzeugtermäßiger Kälte (-5 bis +15 °C), so daß alleinschon die Anzahl der potentiell Betroffenenein präventivmedizinisch relevantes Problemdarstellt.In zwei Experimenten wurden die Lufttemperaturensystematisch zwischen 11 °C<strong>und</strong> 23 °C variiert. Die Ergebnisse bestätigtendie aus Feldstudien abgeleitete Annahme,daß Luftbewegungen häufiger unangenehmbewertet werden. Dasselbe gilt fürlokale Kälteempfindungen, während diePerzeption durch die Lufttemperatur kaumbeeinflußt war.38Experimentelle Untersuchungen im Temperaturbereich<strong>von</strong> 11 °C bis 20 °C wurdennur noch <strong>von</strong> Toftum (1994a; 1994b) durchgeführt.10 männliche Probanden verrichtetenunter Einwirkung <strong>von</strong> <strong>Zugluft</strong> eine Arbeit<strong>am</strong> Handkurbelergometer mit Energieumsätzen<strong>von</strong> 104 <strong>und</strong> 129 W/m². Der Autorfand allerdings keinen Zus<strong>am</strong>menhang zwischenLufttemperatur <strong>und</strong> <strong>Zugluft</strong>empfinden,was er auf die der klimatischen Situationjeweils angepaßte Bekleidungsisolationzurückführte.Eine adäquate Kleidung war auch in dervorliegenden Untersuchung gewählt worden,wobei Nacken <strong>und</strong> Unterarme aber frei blieben,so daß eine größere Anzahl <strong>von</strong> Kälterezeptorenerregt <strong>und</strong> d<strong>am</strong>it stärkere Reaktionenhervorgerufen werden können (McIntyre1980). Diese Annahme leitet sich ausUntersuchungen <strong>von</strong> Pedersen (1977) ab,dessen Probanden Bekleidungen mit Isolationswerten<strong>von</strong> 0.1 bzw. 0.6 clo trugen. Fürbeide Bekleidungen bestimmte Pedersenzunächst die individuell bevorzugte Luft-


temperatur, die er dann in den jeweiligenExpositionsversuchen einstellte. Trotz thermischerNeutralität reagierten die Probandenauf die gleiche <strong>Zugluft</strong>belastung stärker,wenn sie mit 0.1 clo bekleidet waren, wennalso größere Hautareale unbedeckt blieben.Körperliche Aktivität: In vielen Betriebender Nahrungs- <strong>und</strong> Genußmittelindustrieleisten die Beschäftigten mittelschwere bisschwere Arbeit in mäßiger Kälte. Dabeiwird häufig – beispielsweise in der Fleischverarbeitung– eine Kleidung getragen, beider insbesondere die Arme frei bleiben, sodaß in beträchtlichem Umfang mit <strong>Zugluft</strong>empfindungenzu rechnen ist. Andererseitsist aber da<strong>von</strong> auszugehen, daß eine relativhohe metabolische Wärmeproduktion miteiner abnehmenden Empfindlichkeit gegenüberLuftbewegungen einhergeht.Die Wechselwirkung <strong>von</strong> Lufttemperatur,Luftgeschwindigkeit <strong>und</strong> körperlicher Arbeitauf das <strong>Zugluft</strong>empfinden wurde experimentellan einem simulierten stationären <strong>Arbeitsplatz</strong>geprüft. Die an solchen Arbeitsplätzentypische Armarbeit wurde mittelseines Handkurbelergometers simuliert.Der Energieumsatz hatte den erwartetensystematischen Einfluß auf <strong>Zugluft</strong>- <strong>und</strong>Kälteempfindungen, die mit zunehmenderArbeitsschwere seltener wurden, währenddie Perzeption der Luftbewegungen nichtdurch die Arbeitsschwere beeinflußt war.Diese Beobachtungen stimmen mit denschon 1986 <strong>von</strong> Fanger <strong>und</strong> Christensengeäußerten Vermutungen <strong>und</strong> mit den experimentellenUntersuchungen <strong>von</strong> Toftum<strong>und</strong> Nielsen (1996b) überein.Kritisch anzumerken ist jedoch, daß sich derEinfluß der Luftgeschwindigkeit, der Lufttemperatur<strong>und</strong> der Arbeitsleistung nichtexakt quantifizieren läßt; dies hätte für jededer 9 Kombinationen aus Lufttemperatur,Luftgeschwindigkeit <strong>und</strong> Arbeitsschwereeinen entsprechenden Referenzversuch ohneLuftbewegungen erfordert.<strong>Bewertung</strong>smodelle für <strong>Zugluft</strong>Fanger et al. (1988) entwickelten das inISO 7730 propagierte Draft-Rating-Modellzur Vorhersage der <strong>Zugluft</strong>wirkung. Eswurde <strong>von</strong> Toftum (1994a; 1994b) für mäßigkalte Klimate modifiziert. Die zugr<strong>und</strong>eliegendenExperimente werden hier kurzdargestellt.Fanger et al. (1988), Fanger <strong>und</strong> Christensen(1986): Die Autoren exponierteninsges<strong>am</strong>t 150 Probanden (75 Männer, 75Frauen, 22 ± 5 Jahre) gegenüber horizontal<strong>von</strong> hinten auf den Körper gerichteter <strong>Zugluft</strong>.Bei 100 Probanden wurde die Lufttemperaturin drei separaten Sitzungen auf 20,23 bzw. 26 °C eingestellt; der Turbulenzgradvariierte zwischen 30 <strong>und</strong> 60 %. Beiden übrigen 50 Personen betrug die Lufttemperaturin allen 3 Sitzungen 23 °C; derTurbulenzgrad wurde auf weniger als 12,auf 20 - 35 bzw. auf mehr als 55 % eingestellt.Während jeder Sitzung wurde diemittlere Luftgeschwindigkeit alle 15 Minutenum 0.1 m/s <strong>von</strong> < 0.04 auf 0.4 m/s erhöht.Toftum (1994a): 10 junge Männer (23.4 ±1.3 Jahre) verrichteten in 8 separaten Sitzungeneine stationäre Arbeit <strong>am</strong> Handkurbelergometer,wobei in Zufallsfolge zweiArbeitsschweren mit gemessenen metabolischenRaten <strong>von</strong> 104 bzw. 129 Watt/m² <strong>und</strong>4 Lufttemperaturen <strong>von</strong> 11, 14, 17 <strong>und</strong>20 °C realisiert wurden. Die Bekleidungsisolationentsprach der thermischen Neutralität.Die mittlere Luftgeschwindigkeit derhorizontal <strong>von</strong> hinten auf die Probandengerichteten <strong>Zugluft</strong> wurde wiederum alle 15Minuten um jeweils 0.1 m/s <strong>von</strong> < 0.04 auf0.4 m/s erhöht. Die Turbulenzgrade variiertenzwischen 10 <strong>und</strong> 40 %.Im Draft-Rating-Modell (ISO 7730 1994)setzt sich der prozentuale Anteil (PD) derdurch <strong>Zugluft</strong> beeinträchtigten Personen,additiv aus einem statischen (PD s ) <strong>und</strong> einemdyn<strong>am</strong>ischen Anteil (PD d ) zus<strong>am</strong>men.Diese folgen den Gleichungen39


PD s = a · (t sk – t a ) · ( v a – 0.05) b ,<strong>und</strong>PD d = c · v a · Tu · (t sk – t a ) · ( v a – 0.05) b ,wobeit sk : mittlere Hauttemperatur [°C]t a : Lufttemperatur [°C]v a : mittlere Luftgeschwindigkeit [m/s]Tu: Turbulenzgrad [%].Unter der Annahme, daß die mittlere Hauttemperaturbei thermischer Neutralität etwa34 °C beträgt, resultierte nach Schätzung derunbekannten Par<strong>am</strong>eter a, b <strong>und</strong> c folgendeModellgleichung:PD = 3.14 · (34 - t a ) · ( v a – 0.05) 0.62 + 0.37· v a · Tu · (34 – t a ) · ( v a – 0.05) 0.62Diese gilt für sitzende Personen, für mittlereLuftgeschwindigkeiten <strong>von</strong> 0.1 bis 0.4 m/s,für Turbulenzgrade <strong>von</strong> 10 – 70 % <strong>und</strong> fürLufttemperaturen <strong>von</strong> 20 – 26 °C.ist besonders kritisch, weil d<strong>am</strong>it ca. 80 %der Arbeitsplätze fehlbewertet werden(Gräff et al. 1995; Griefahn 1999).Da das Draft-Rating-Modell die <strong>Zugluft</strong>wirkungfür Arbeit in mäßiger Kälte unterbewertet,schätzte Toftum (1994a; 1994b)die Hauttemperatur aus Lufttemperatur, E-nergieumsatz <strong>und</strong> externer Arbeit mitt sk = 32.3 + 0.079 · t a – 0.019 · (M-W)<strong>und</strong> erweiterte das Modell um einen Faktor[1-d · (M-W-70)], der die Arbeitsleistungberücksichtigt. Nach Schätzung des unbekanntenPar<strong>am</strong>eters d gelangte er zu derGleichungPD = (t sk – t a ) · ( v a – 0.05) 0.62 · (3.14 + 0.37· v a · Tu) · [1 – 0.013 · (M – W – 70)],wobeiM: mittlerer Energieumsatz [W/m 2 ]W: externe Arbeit [W/m 2 ].geschätzter Anteil der Nennungen [%]80706050403020100Energieumsatz< 70 W/m 2104 W/m 2128 W/m 2156 W/m 2Korrelationr = 0.7260 10 20 30 40 50 60 70 80beobachteter Anteil der Nennungen [%]Mit dieser Gleichung wurden die Erwartungswertefür jede der hier untersuchten 69Experimentalsituationen geschätzt <strong>und</strong> demAnteil der tatsächlich durch <strong>Zugluft</strong> beeinträchtigtenPersonen gegenübergestellt. DieKorrelation zwischen erwarteten <strong>und</strong> beobachtetenWerten ist zwar signifikant(r = 0.66, p < 0.001). Die <strong>Zugluft</strong>belastungwird jedoch mit zunehmender Arbeitsschwereunterschätzt.Abbildung 4: Beobachtete <strong>und</strong> mit dem Draft-Rating-Modell (Fanger et al. 1988; ISO 77301995) geschätzte Anteile <strong>von</strong> Personen, die sich<strong>am</strong> Ende einer 60 Minuten dauernden Expositiondurch <strong>Zugluft</strong> gestört fühlen. Horizontal gerichtete<strong>Zugluft</strong>, Lufttemperatur 23 °C, 49 Probanden(25 Frauen, 24 Männer) 18-51 JahreMit dieser Gleichung wurden die Erwartungswertefür die hier bei 23 °C Lufttemperatur<strong>und</strong> horizontaler Luftströmungdurchgeführten Versuchsreihen N1, N2 <strong>und</strong>N3 berechnet <strong>und</strong> mit den beobachtetenWerten verglichen. Das in Abb. 4 dargestellteErgebnis zeigt, daß das Modell die<strong>Zugluft</strong>wirkung für mittlere Luftgeschwindigkeitenbis zu 0.3 m/s unterschätzt. DiesWerden die entsprechenden Berechnungengetrennt für die vier untersuchten Energieumsätze(


Die mit dieser Gleichung errechneten Erwartungswertesind in Abb. 5 den beobachtetenDaten gegenübergestellt. Die Korrelationzwischen beobachteten <strong>und</strong> geschätztenAnteilen beträgt 0.726 (p < 0.01). Mit derkorrigierten Gleichung lassen sich die hiererhobenen Daten also gut approximieren.geschätzter Anteil der Nennungen [%]80706050403020100Luftgeschwindigkeit0.1 m/s0.2 m/s0.3 m/s0.4 m/sKorrelationr = 0.6420 10 20 30 40 50 60 70 80beobachteter Anteil der Nennungen [%]Abbildung 5: Beobachtete <strong>und</strong> mit dem korrigierten<strong>Zugluft</strong>modell geschätzte Anteile <strong>von</strong> Personen,die sich <strong>am</strong> Ende einer einstündigen Expositiondurch <strong>Zugluft</strong> gestört fühlen. Zus<strong>am</strong>menfassungder Daten aus 6 Versuchsreihen, 107Probanden (33 Frauen, 74 Männer) 18-51 JahreDiskussion des <strong>Zugluft</strong>modellsIm Vergleich zu den an der TechnischenUniversität in Dänemark <strong>von</strong> Fanger <strong>und</strong>Mitarbeitern durchgeführten Untersuchungen(Fanger & Christensen 1986; Fanger etal. 1988; Toftum 1994a) wurde die Realsituationin den – weit aufwendigeren – Untersuchungen<strong>am</strong> IfADo entschieden stärkerberücksichtigt, was die quantitativ unterschiedlichenErgebnisse erklärt <strong>und</strong> die Korrekturdes Draft-Rating Modells [DIN ENISO 7730 1995] erforderte. Im wesentlichenlassen sich 5 methodische Unterschiede benennen,die eine Revision des Modells begründen:1. Charakteristika der <strong>Zugluft</strong>: <strong>Zugluft</strong>zeichnet sich durch die mit dem Turbulenzgradquantifizierte Variabilität der Luftgeschwindigkeitaus. Diese konnte in den Untersuchungen<strong>am</strong> IfADo sehr genau eingestelltwerden, während sie in den Untersuchungender oben genannten Autoren mitder Luftgeschwindigkeit variierte. In denExperimenten <strong>von</strong> Toftum (1994a; 1994b)war der Turbulenzgrad zudem mit 10 bis40 % weit niedriger als an realen Arbeitsplätzen.2. Expositionsdauer: Fanger <strong>und</strong> Mitarbeitererhöhten die Luftgeschwindigkeit währendder Versuche alle 15 Minuten um0.1 m/s, was Toftum <strong>und</strong> Nielsen (1996a;1996b) selbst als entscheidenden Mangelempfanden, aus ökonomischen Zwängenheraus aber hinnehmen mußten. Die Probanden<strong>am</strong> IfADo waren hingegen – derrealen Situation <strong>am</strong> <strong>Arbeitsplatz</strong> entsprechend– während der ges<strong>am</strong>ten einstündigenExposition einer definierten <strong>Zugluft</strong>belastungausgesetzt.3. Bekleidung: Am IfADo blieben die Unterarmein allen Untersuchungen unbekleidet.D<strong>am</strong>it waren – <strong>und</strong> auch dies entsprichtder Realsituation – größere Hautarealegegenüber <strong>Zugluft</strong> exponiert als inden Experimenten <strong>von</strong> Fanger <strong>und</strong> Mitarbeitern,in denen die Probanden lange Ärmeltrugen.4. Befragung: Am IfADo wurde den Probandeneine detaillierte Liste mit vorgegebenenKörperstellen vorgelegt, für diejeweils zu bejahen oder zu verneinen war,ob Luftbewegungen gespürt <strong>und</strong> ob dieseoder lokal empf<strong>und</strong>ene Kälte unangenehmwar. Durch die Frage nach Kälteempfindungenwurden – anders als bei denanderen Autoren – Fehlinterpretationen lokalerKälte weitgehend vermieden (Fanger& Christensen 1986; Fanger et al. 1988).5. Arbeitsablauf: Ebenso wie bei Toftum(1994a; 1994b) wurden <strong>am</strong> IfADo Arbeitsversuchemittels eines Handkurbelergometersdurchgeführt. Während die Probandenbei Toftum (1994a) die Arbeit nach jeweils4 Minuten unterbrachen, um in der 5. Minuteden Fragebogen zu beantworten, wurdensie <strong>am</strong> IfADo über eine Gegensprechanlagebefragt, unterbrachen ihre Arbeit also nicht.Abb. 6 <strong>und</strong> 7 zeigen die mit dem korrigiertenModell errechneten Kurven gleichen<strong>Zugluft</strong>empfindens getrennt für 10, 20 <strong>und</strong>30 % beeinträchtigter Personen. Die Dar-41


stellung berücksichtigt die hier untersuchtenWertebereiche. Lediglich für die Lufttemperaturwurde ein größerer Bereich gewählt,um den Kurvenverlauf besser zu veranschaulichen.Die Abbildungen zeigen, daßder Anteil der durch <strong>Zugluft</strong> beeinträchtigtenPersonen konstant bleibt, wenn beizunehmender Luftgeschwindigkeit <strong>und</strong>/oderzunehmendem Turbulenzgrad gleichzeitigdie Lufttemperatur gesenkt wird <strong>und</strong> daß die<strong>Zugluft</strong>wirkung mit zunehmendem Energieumsatzgeringer wird.Zur Frage der zulässigen Obergrenze für<strong>Zugluft</strong>belastungen können <strong>von</strong> wissenschaftlicherSeite lediglich Entscheidungshilfenbereitgestellt werden. Da sich Luftbewegungenschon wegen der erforderlichenLuftwechselrate nicht vermeiden lassen <strong>und</strong>da immer mit einem bestimmten Anteil besondersempfindlicher Personen zu rechnenist, muß entschieden werden, wie groß derAnteil der nicht berücksichtigten Personensein darf. Nach Abb. 6 ist bei sitzender Tätigkeit<strong>und</strong> bei üblicherweise in Büros herrschendenLufttemperaturen bei 10 % derBeschäftigten mit Störungen durch <strong>Zugluft</strong>zu rechnen, wenn die mittlere Luftgeschwindigkeit0.1 m/s <strong>und</strong> der Turbulenzgrad50 % beträgt. Bei Luftgeschwindigkeiten<strong>von</strong> 0.2 m/s <strong>und</strong> einemTurbulenzgrad <strong>von</strong> 30 % sind bereits 20 %der Beschäftigten gestört.PD = 10 %PD = 20 %PD = 30 %0.5Energieumsatz ~ 70 W/m 2 , keine externe Arbeit0.50.5Luftgeschwindigkeit [m/s]0.40.30.20.10.40.30.20.10.40.30.20.110 12 14 16 18 20 22 24 26 28 3010 12 14 16 18 20 22 24 26 28 3010 12 14 16 18 20 22 24 26 28 300.5Energieumsatz ~ 100 W/m 2 , externe Arbeit ~ 8 W/m 20.50.5Luftgeschwindigkeit [m/s]0.40.30.20.10.40.30.20.10.40.30.20.110 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30Lufttemperatur [°C]Lufttemperatur [°C]Lufttemperatur [°C]Turbulenzgrad 10 % 30 % 50 % 70 %Abbildung 6: Kurven gleichen <strong>Zugluft</strong>empfindens für verschiedene Energieumsätze, Luftgeschwindigkeiten<strong>und</strong> Turbulenzgrade nach dem modifizierten Toftum-Modell (1994a)42


PD = 10 %PD = 20 %PD = 30 %0.5Energieumsatz ~ 130 W/m 2 , externe Arbeit ~ 13 W/m 20.50.5Luftgeschwindigkeit [m/s]0.40.30.20.10.40.30.20.10.40.30.20.110 12 14 16 18 20 22 24 26 28 3010 12 14 16 18 20 22 24 26 28 3010 12 14 16 18 20 22 24 26 28 300.5Energieumsatz ~ 160 W/m 2 , externe Arbeit ~ 18 W/m 20.50.5Luftgeschwindigkeit [m/s]0.40.30.20.10.40.30.20.10.40.30.20.110 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30Lufttemperatur [°C]Lufttemperatur [°C]Lufttemperatur [°C]Turbulenzgrad 10 % 30 % 50 % 70 %Abbildung 7: Kurven gleichen <strong>Zugluft</strong>empfindens für verschiedene Energieumsätze, Luftgeschwindigkeiten<strong>und</strong> Turbulenzgrade nach dem modifizierten Toftum-Modell (1994a)SchlußfolgerungenDie experimentellen Untersuchungen <strong>am</strong>IfADo waren im Hinblick auf die reale Situation<strong>am</strong> <strong>Arbeitsplatz</strong> <strong>und</strong> auf präventivmedizinischeKonsequenzen ausgerichtet.Deshalb wurden die physikalischen Par<strong>am</strong>eterder <strong>Zugluft</strong> während der meist einstündigenExpositionen konstant gehalten,während die Expositionszeit in den Untersuchungenanderer Autoren meist nur15 Minuten betrug (Fanger & Christensen1986; Fanger et al. 1988; Toftum & Nielsen1996a; 1996b). Darüber hinaus wurden sowohldie Lufttemperaturen, als auch die E-nergieumsätze in einem weiteren Bereich,zwischen 11 <strong>und</strong> 23 °C bzw. zwischen ≈ 60<strong>und</strong> 156 W/m 2 , variiert. Um Fehlinterpretationender Ursache lokaler Kälte zuvermeiden, wurde ein entsprechend differenzierterBefragungsmodus entwickelt <strong>und</strong>angewendet.Die mit diesem Vorgehen ermittelten Reaktionenauf <strong>Zugluft</strong> werden durch die bestehenden<strong>Bewertung</strong>smodelle zur Schätzungdes Anteils der durch <strong>Zugluft</strong> beeinträchtigtenPersonen nicht hinreichend beschrieben(ISO 7730 1995; Toftum 1994a). Nach derKorrektur des <strong>von</strong> Toftum für den Bereichmäßiger Kälte aus dem Draft-Rating-Modellweiterentwickelten <strong>Bewertung</strong>sverfahrenresultiert ein Modell, mit dem sich der Anteilder Beeinträchtigten recht gut schätzenläßt. Der Gültigkeitsbereich konnte sowohlbezüglich der Lufttemperaturen als auchbezüglich der Energieumsätze erweitertwerden (Tab. 2). Eine Erweiterung hinsichtlichder Luftgeschwindigkeiten <strong>und</strong> der Turbulenzgradewar nicht beabsichtigt, da inden hier abgedeckten Wertebereich bereits95 % der Arbeitsplätze fallen.ForschungsbedarfObwohl mit den hier dargestellten Untersuchungen– unter Berücksichtigung derLiteratur – einige gr<strong>und</strong>legende Problemegelöst wurden, bleiben zahlreiche Fragenoffen. Zu den vordringlich zu bearbeitendenProblemen zählen u.a.:43


Frequenzverteilung: Pedersen (1977) untersuchtedie <strong>Wirkung</strong>en periodischer Änderungender Luftgeschwindigkeit <strong>und</strong> ermitteltedie größte Beeinträchtigung bei einerFrequenz <strong>von</strong> 0.3 Hz. Obwohl periodischeÄnderungen der Luftgeschwindigkeit in derPraxis nicht relevant sind, ist es denkbar,daß unterschiedliche Frequenzverteilungenklimatechnischer Anlagen (z. B. bedingtdurch Betriebszustand, Technik <strong>und</strong> Fabrikat)unterschiedliche Reaktionen auf <strong>Zugluft</strong>verursachen, wobei das begleitende Geräuschspektrumeine zusätzliche Bedeutunghaben kann.Intermittierte <strong>Zugluft</strong>einwirkung: Anvielen Arbeitsplätzen sind die Beschäftigtenintermittierter <strong>Zugluft</strong> ausgesetzt, so z. B. inNahverkehrsmitteln (Straßenbahnen, Busse,S-Bahnen) oder an Kassenarbeitsplätzen <strong>und</strong>Verkaufsständen im Eingangsbereich <strong>von</strong>Supermärkten oder Bahnhöfen (Bäckereien,Schnellimbisse, Reinigungen etc.). Die intermittierteinströmende Luft kann - jahreszeitlichbedingt – (erheblich) kühler oderwärmer als die Luft <strong>am</strong> <strong>Arbeitsplatz</strong> sein<strong>und</strong> sich qualitativ durch höhere oder niedrigereKonzentrationen an unterschiedlichen(Schad-)Stoffen auszeichnen (Abgase,Dämpfe etc.).Moderatorvariablen: Kaum berücksichtigtwurde bisher die Bedeutung individuellerFaktoren wie etwa Alter, subjektive Empfindlichkeit<strong>und</strong> Ges<strong>und</strong>heitszustand sowiesituativer Faktoren wie etwa der Tageszeit(z. B. Nachtschicht) <strong>und</strong> weiterer gleichzeitigauf den Betroffenen einwirkender Umwelteinflüsse.Reaktionsvariablen: Die bisherigen Untersuchungenhaben sich im wesentlichen aufdie subjektive Störung durch <strong>Zugluft</strong> <strong>und</strong>auf die Registrierung der Hauttemperaturenkonzentriert, während andere mögliche <strong>Wirkung</strong>enwie etwa auf die Leistung (z. B. beiBildschirmarbeit), auf vegetative Funktionensowie langfristige Folgen permanentoder repetitiv einwirkender <strong>Zugluft</strong> bishervöllig unberücksichtigt blieben.LiteraturBergl<strong>und</strong> LG, Fobelets APR (1987). Subjectivehuman response to low-level air currentsand asymmetric radiation. ASHRAETransactions 93: 497-523.Fanger PO, Christensen NK (1986). Perceptionof draught in ventilated spaces. Ergonomics29: 215-235.Fanger PO, Melikov AK, Hanzawa H, RingJ (1988). Air turbulence and sensation ofdraught. Energy and Buildings 12: 21-39.Fishman DS (1978). Subjective effects of airmovement aro<strong>und</strong> the feet. CIBS Symposium:Man Environment and Buildings,Sept. 1978.Gräff B, Hubert K, Zoller HJ (1995). Untersuchungen<strong>von</strong> Luftgeschwindigkeiten <strong>und</strong>Lufttemperaturen an industriellen Arbeitsplätzen.(Schriftenreihe der B<strong>und</strong>esanstaltfür Arbeitsschutz, Forschungsbericht Nr.722). Bremerhaven: Wirtschaftsverlag NW.Tabelle 2: Gültigkeitsbereich der <strong>Bewertung</strong>sverfahren für <strong>Zugluft</strong>empfindungenLufttemperatur Mittlere LuftgeschwindigkeitTurbulenzgrad EnergieumsatzVerfahren t a [°C] V a [m/s] Tu [%] M [W/m 2 ]ISO 7730 (1995) 20 – 26 0.1 – 0.4 10 – 70 ≈ 70Toftum (1994a) 11 – 20 0.1 – 0.4 10 – 40 104 – 129IfADo 11 – 23 0.1 – 0.4 20 – 90 ≈ 60 – 15644


Griefahn B (1995). Arbeit in mäßiger Kälte.(Schriftenreihe der B<strong>und</strong>esanstalt für Arbeitsschutz,Forschungsbericht Nr. 716).Bremerhaven: Wirtschaftsverlag NW.Griefahn B (1999). <strong>Bewertung</strong> <strong>von</strong> <strong>Zugluft</strong><strong>am</strong> <strong>Arbeitsplatz</strong>. (Schriftenreihe der B<strong>und</strong>esanstaltfür Arbeitsschutz <strong>und</strong> Arbeitsmedizin,Forschungsbericht Nr. 1164). Bremerhaven:Wirtschaftsverlag NW.Griefahn B, Deppe C, Künem<strong>und</strong> C (1997).Research on the physiological effects ofdrafts. In: Nielsen Johannsen B, Nielsen R:Thermal physiology. Abstracts of the Int.Symposium on thermal physiology, Copenhagen8-12 July 1997 (p 27). Copenhagen:August Krogh <strong>Institut</strong>e.Hensel H (1977). Processing of thermal information.In: Durand J, Raynaud J (eds.):Thermal comfort. Confort thermique (pp 39-56). Paris: INSERM.Houghten FC, Gutberlet C, Witkowski E(1938). Draft temperatures and velocities inrelation to skin temperature and feeling ofwarmth. ASHRAE Transactions 44: 289-308.ISO 7730 (1994). Moderate thermal environments- Determination of the PMV andPPD indices and specification of the conditionsfor thermal comfort. Geneva: ISO.entsprechend: DIN EN ISO 7730, 1995:Gemäßigtes Umgebungsklima. Ermittlungdes PMV <strong>und</strong> des PPD <strong>und</strong> Beschreibungder Bedingungen für thermische Behaglichkeit.Berlin: Beuth.Proceedings from the First InternationalIndoor Climate Symposium (pp 541-560).Copenhagen.McIntyre DA (1980). Indoor climate. London:Applied Science.Pedersen CJK (1977). Komfortkrav til luftbevægelseri rum. Licentiatafhandling, laboratorietfor varme- og klimateknik. DanmarksTekniske Højskole.Toftum J (1994a). Trækgener i det industriellearbejdsmiljø. Licentiatafhandling,laboratoriet for varme- og klimateknik.Danmarks Tekniske Universitet.Toftum J (1994b). A field study of draughtcomplaints in the industrial work environment.In: Frim J, Ducharme MB, Tikuisis P(eds.): Proceedings of the Sixth InternationalConference on Environmental Ergonomics(pp 252-253). North York, Ont.: ScientificInformation Center, Defence & Civil <strong>Institut</strong>eof Environmental Medicine.Toftum J, Nielsen R (1996a). Draught sensitivityis influenced by general thermal sensation.Int J Industr Ergonomics 18: 295-305.Toftum J, Nielsen R (1996b). Impact of metabolicrate on human response to air movementsduring work in cool environments.Int J Industr Ergonomics 18: 307-316.Werner J (1984). Regelung der menschlichenKörpertemperatur. Berlin: Gruyter.Ivanov K, Konstantinov V, Danilova N(1982). Thermoreceptor localization in thedeep and surface skin layer. J Therm Biol 7:75-78.Mayer E, Schwab R (1990). Untersuchungder physikalischen Ursachen <strong>von</strong> <strong>Zugluft</strong>.Ges<strong>und</strong>heits-Ingenieur - gi 111: 17-30.McIntyre DA (1979). The effect of air movementon thermal comfort and sensation45


H.M. BoltB. GriefahnH. HeuerW. Laurig(Hrsg.)Arbeitsphysiologie heuteBd. 1 (1999)Dortm<strong>und</strong>


ISBN 3-00-004302-0Als Manuskript gedruckt.Alle Rechte vorbehalten.© IfADo, <strong>Institut</strong> für Arbeitsphysiologie an der Universität Dortm<strong>und</strong>Ardeystr. 67, D-44139 Dortm<strong>und</strong>Tel.: 0231/1084-0Fax: 0231/1084-308Druck: Koffler-Druck, Dortm<strong>und</strong>Printed in Germany


VorwortMit der Umstrukturierung des <strong>Institut</strong>s für Arbeitsphysiologie an der Universität Dortm<strong>und</strong>(IfADo) zum 1.5.1997 erhielten die jährlichen Forschungsberichte <strong>und</strong> Forschungspläneeine neue Form. Die inhaltliche Berichterstattung über die IfADo-Projekte wird ab 1999/2000 in den Forschungsplan mit integriert. Hierdurch ergibt sichdie Möglichkeit, die Berichterstattung des IfADo um Elemente zu erweitern, die sichbesonders an Abnehmern der IfADo-Forschungsergebnisse orientieren.Diskussionen über geeignete Formen einer solchen Präsentation wurden im Verlauf desJahres 1998 im IfADo geführt <strong>und</strong> ergaben den Vorschlag der Publikation einer neuenjährlichen <strong>Institut</strong>sreihe. Diese möchte anhand wechselnder Beiträge aus dem <strong>Institut</strong>unterschiedliche Arten des Brückenschlages zwischen arbeitsphysiologischer Gr<strong>und</strong>lagenforschung<strong>und</strong> der Praxis aufzeigen.Der erste Band 1999 enthält aktuelle exemplarische Beiträge aus allen fachlichen Bereichendes IfADo. Die <strong>Institut</strong>sleitung des IfADo stellt den neuen Ansatz nun zur Diskussion<strong>und</strong> möchte diesen in den Folgejahren weiterentwickeln.gez. Univ.-Prof. Dr. Dr. Hermann M. Bolt(<strong>Institut</strong>sdirektor des IfADo )3

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