Obwohl Menschen eine beträchtliche Fähigkeit besitzen, natürlich auftretenden Hitzestress zu kompensieren, setzen viele Arbeitsumgebungen und/oder körperliche Aktivitäten Arbeiter Hitzebelastungen aus, die so übermäßig sind, dass sie ihre Gesundheit und Produktivität bedrohen. In diesem Artikel werden verschiedene Techniken beschrieben, die verwendet werden können, um das Auftreten von Hitzestörungen zu minimieren und die Schwere der Fälle zu verringern, wenn sie auftreten. Interventionen lassen sich in fünf Kategorien einteilen: Maximierung der Hitzetoleranz bei exponierten Personen, Sicherstellung des rechtzeitigen Ersatzes verlorener Flüssigkeit und Elektrolyte, Änderung der Arbeitspraktiken zur Verringerung der körperlichen Hitzebelastung, technische Kontrolle der klimatischen Bedingungen und Verwendung von Schutzkleidung.
Faktoren außerhalb des Arbeitsplatzes, die die thermische Verträglichkeit beeinflussen können, sollten bei der Bewertung des Ausmaßes der Exposition und folglich bei der Ausarbeitung von Präventionsstrategien nicht außer Acht gelassen werden. Beispielsweise sind die physiologische Gesamtbelastung und die potenzielle Anfälligkeit für Hitzeerkrankungen viel höher, wenn der Hitzestress auch außerhalb der Dienstzeiten durch die Arbeit in einem Nebenjob, anstrengende Freizeitaktivitäten oder das Leben in ununterbrochen heißen Vierteln anhält. Darüber hinaus können der Ernährungszustand und die Flüssigkeitszufuhr Ess- und Trinkgewohnheiten widerspiegeln, die sich auch mit der Jahreszeit oder religiösen Bräuchen ändern können.
Maximierung der individuellen Hitzetoleranz
Kandidaten für Hot Trades sollten im Allgemeinen gesund sein und über geeignete körperliche Eigenschaften für die auszuführende Arbeit verfügen. Fettleibigkeit und Herz-Kreislauf-Erkrankungen sind Zustände, die die Risiken erhöhen, und Personen mit einer Vorgeschichte unerklärlicher oder sich wiederholender Hitzeerkrankungen sollten nicht mit Aufgaben beauftragt werden, die mit schwerem Hitzestress einhergehen. Verschiedene physikalische und physiologische Eigenschaften, die die Wärmetoleranz beeinflussen können, werden unten diskutiert und fallen in zwei allgemeine Kategorien: inhärente Eigenschaften, die außerhalb der Kontrolle des Individuums liegen, wie etwa Körpergröße, Geschlecht, ethnische Zugehörigkeit und Alter; und erworbene Eigenschaften, die zumindest teilweise der Kontrolle unterliegen und körperliche Fitness, Hitzeakklimatisierung, Fettleibigkeit, Erkrankungen und selbst verursachten Stress umfassen.
Arbeitnehmer sollten über die Art von Hitzestress und seine nachteiligen Auswirkungen sowie die am Arbeitsplatz vorgesehenen Schutzmaßnahmen informiert werden. Ihnen sollte beigebracht werden, dass die Hitzetoleranz in hohem Maße davon abhängt, ob sie ausreichend Wasser trinken und sich ausgewogen ernähren. Darüber hinaus sollten die Arbeitnehmer über die Anzeichen und Symptome von Hitzestörungen aufgeklärt werden, zu denen Schwindel, Ohnmacht, Atemlosigkeit, Herzklopfen und extremer Durst gehören. Sie sollten auch die Grundlagen der Ersten Hilfe lernen und wissen, wo sie Hilfe rufen können, wenn sie diese Anzeichen bei sich oder anderen erkennen.
Das Management sollte ein System zur Meldung von hitzebedingten Vorfällen am Arbeitsplatz implementieren. Das Auftreten von Hitzestörungen bei mehr als einer Person – oder wiederholt bei einer einzelnen Person – ist oft eine Warnung vor ernsthaften bevorstehenden Problemen und zeigt die Notwendigkeit einer sofortigen Bewertung der Arbeitsumgebung und einer Überprüfung der Angemessenheit von Präventivmaßnahmen an.
Menschliche Eigenschaften, die die Anpassung beeinflussen
Körpermaße. Kinder und sehr kleine Erwachsene sind bei der Arbeit in heißen Umgebungen mit zwei potenziellen Nachteilen konfrontiert. Erstens stellt eine von außen auferlegte Arbeit eine größere relative Belastung für einen Körper mit einer kleinen Muskelmasse dar, was zu einem stärkeren Anstieg der Körperkerntemperatur und einem schnelleren Einsetzen der Ermüdung führt. Außerdem kann das höhere Oberflächen-zu-Masse-Verhältnis bei kleinen Menschen unter extrem heißen Bedingungen nachteilig sein. Diese Faktoren zusammen könnten erklären, warum Männer mit einem Gewicht von weniger als 50 kg bei Tiefbergbauaktivitäten ein erhöhtes Risiko für Hitzschlagerkrankungen aufweisen.
Geschlecht. Frühe Laborstudien an Frauen schienen zu zeigen, dass sie im Vergleich zu Männern relativ intolerant gegenüber Hitzearbeiten waren. Wir erkennen jedoch jetzt an, dass fast alle Unterschiede in Bezug auf die Körpergröße und das erworbene Maß an körperlicher Fitness und Hitzeakklimatisierung erklärt werden können. Es gibt jedoch geringfügige geschlechtsspezifische Unterschiede bei den Wärmeableitungsmechanismen: Höhere maximale Schweißraten bei Männern können die Toleranz gegenüber extrem heißen, trockenen Umgebungen verbessern, während Frauen besser in der Lage sind, übermäßiges Schwitzen zu unterdrücken und daher Körperwasser und damit Wärme in heißen, feuchten Umgebungen zu sparen . Obwohl der Menstruationszyklus mit einer Verschiebung der Basaltemperatur verbunden ist und die thermoregulatorischen Reaktionen bei Frauen leicht verändert, sind diese physiologischen Anpassungen zu subtil, um die Wärmetoleranz und die thermoregulatorische Effizienz in realen Arbeitssituationen zu beeinflussen.
Wenn der individuelle Körperbau und die Fitness berücksichtigt werden, sind Männer und Frauen in ihrer Reaktion auf Hitzestress und ihrer Fähigkeit, sich an die Arbeit unter heißen Bedingungen zu gewöhnen, im Wesentlichen gleich. Aus diesem Grund sollte die Auswahl von Arbeitnehmern für heiße Jobs auf der individuellen Gesundheit und körperlichen Leistungsfähigkeit basieren, nicht auf dem Geschlecht. Sehr kleine oder sesshafte Personen beiderlei Geschlechts zeigen eine geringe Verträglichkeit für die Arbeit in der Hitze.
Die Auswirkung einer Schwangerschaft auf die Hitzetoleranz von Frauen ist nicht klar, aber veränderte Hormonspiegel und die erhöhten Kreislaufanforderungen des Fötus an die Mutter können ihre Anfälligkeit für Ohnmachtsanfälle erhöhen. Schwere mütterliche Hyperthermie (Überhitzung) aufgrund von Krankheit scheint die Inzidenz fötaler Missbildungen zu erhöhen, aber es gibt keine Hinweise auf eine ähnliche Wirkung von berufsbedingtem Hitzestress.
Ethnizität. Obwohl verschiedene ethnische Gruppen aus unterschiedlichen Klimazonen stammen, gibt es kaum Hinweise auf angeborene oder genetische Unterschiede in der Reaktion auf Hitzestress. Alle Menschen scheinen als tropische Tiere zu fungieren; Ihre Fähigkeit, unter verschiedenen thermischen Bedingungen zu leben und zu arbeiten, spiegelt die Anpassung durch komplexes Verhalten und technologische Entwicklung wider. Scheinbare ethnische Unterschiede in der Reaktion auf Hitzestress beziehen sich wahrscheinlich eher auf die Körpergröße, die individuelle Lebensgeschichte und den Ernährungszustand als auf angeborene Merkmale.
Alter. Industrielle Bevölkerungen zeigen im Allgemeinen eine allmähliche Abnahme der Hitzetoleranz nach dem 50. Lebensjahr. Es gibt einige Hinweise auf eine obligatorische, altersbedingte Verringerung der kutanen Vasodilatation (Erweiterung der Blutgefäße der Haut) und der maximalen Schweißrate, aber die meisten davon Veränderungen können auf Änderungen des Lebensstils zurückgeführt werden, die die körperliche Aktivität reduzieren und die Ansammlung von Körperfett erhöhen. Das Alter scheint die Hitzetoleranz oder die Akklimatisierungsfähigkeit nicht zu beeinträchtigen, wenn die Person ein hohes Maß an aerober Kondition aufrechterhält. Alternde Bevölkerungen unterliegen jedoch einem zunehmenden Auftreten von Herz-Kreislauf-Erkrankungen oder anderen Pathologien, die die individuelle Hitzetoleranz beeinträchtigen können.
Körperliche Fitness. Maximale aerobe Kapazität (VO2 max) ist wahrscheinlich die stärkste Einzeldeterminante für die Fähigkeit einer Person, unter heißen Bedingungen ausdauernde körperliche Arbeit zu verrichten. Wie oben erwähnt, werden frühe Befunde von Gruppenunterschieden in der Hitzetoleranz, die auf Geschlecht, Rasse oder Alter zurückgeführt wurden, heute als Manifestationen der aeroben Kapazität und Hitzeakklimatisierung angesehen.
Das Herbeiführen und Aufrechterhalten einer hohen Arbeitskapazität erfordert wiederholte Herausforderungen für das Sauerstofftransportsystem des Körpers durch intensives Training für mindestens 30 bis 40 Minuten an 3 bis 4 Tagen pro Woche. In einigen Fällen kann die Aktivität am Arbeitsplatz das notwendige körperliche Training bieten, aber die meisten Industriejobs sind weniger anstrengend und erfordern eine Ergänzung durch ein regelmäßiges Trainingsprogramm für eine optimale Fitness.
Der Verlust der aeroben Leistungsfähigkeit (Detraining) erfolgt relativ langsam, sodass Wochenenden oder Ferien von 1 bis 2 Wochen nur minimale Veränderungen bewirken. Schwerwiegende Abnahmen der aeroben Kapazität treten eher über Wochen bis Monate auf, wenn Verletzungen, chronische Krankheiten oder anderer Stress dazu führen, dass die Person ihren Lebensstil ändert.
Wärmegewöhnung. Die Akklimatisierung an die Arbeit in der Hitze kann die menschliche Toleranz gegenüber solchem Stress erheblich erweitern, so dass eine Aufgabe, die anfänglich die Fähigkeiten der nicht akklimatisierten Person übersteigt, nach einer Zeit der allmählichen Anpassung zu einer einfacheren Arbeit werden kann. Personen mit hoher körperlicher Fitness weisen in der Regel eine partielle Hitzeakklimatisierung auf und können den Prozess schneller und stressfreier absolvieren als Personen mit wenig Bewegung. Die Jahreszeit kann auch die Zeit beeinflussen, die für die Akklimatisierung eingeplant werden muss; Im Sommer eingestellte Arbeitskräfte können bereits teilweise hitzeakklimatisiert sein, während Wintereinstellungen eine längere Eingewöhnungsphase erfordern.
In den meisten Situationen kann die Akklimatisierung durch allmähliche Einführung des Arbeiters in die heiße Aufgabe herbeigeführt werden. Beispielsweise kann der neue Rekrut in den ersten Tagen nur morgens oder für allmählich zunehmende Zeiträume zu Heißarbeiten eingesetzt werden. Diese Eingewöhnung am Arbeitsplatz sollte unter strenger Aufsicht von erfahrenem Personal erfolgen; Der neue Arbeitnehmer sollte jederzeit die Erlaubnis haben, sich in kühlere Bedingungen zurückzuziehen, wenn Symptome einer Intoleranz auftreten. Extreme Bedingungen können ein formelles Protokoll einer fortschreitenden Hitzeeinwirkung rechtfertigen, wie es für Arbeiter in den südafrikanischen Goldminen verwendet wird.
Die Aufrechterhaltung der vollständigen Hitzeakklimatisierung erfordert drei- bis viermal pro Woche Arbeit in Hitze; Niedrigere Frequenzen oder passive Hitzeeinwirkung haben eine viel schwächere Wirkung und können ein allmähliches Nachlassen der Hitzetoleranz ermöglichen. Arbeitsfreie Wochenenden haben jedoch keinen messbaren Einfluss auf die Akklimatisierung. Eine Unterbrechung der Exposition für 2 bis 3 Wochen führt zu einem weitgehenden Verlust der Akklimatisierung, obwohl bei Personen, die heißem Wetter und/oder regelmäßigem Aerobic-Training ausgesetzt sind, ein Teil erhalten bleibt.
Fettleibigkeit. Ein hoher Körperfettanteil hat wenig direkten Einfluss auf die Thermoregulation, da die Wärmeableitung an der Haut Kapillaren und Schweißdrüsen betrifft, die näher an der Hautoberfläche liegen als die subkutane Fettschicht der Haut. Übergewichtige Personen sind jedoch durch ihr zu hohes Körpergewicht behindert, da jede Bewegung eine höhere Muskelanstrengung erfordert und somit mehr Wärme erzeugt als bei einer schlanken Person. Darüber hinaus spiegelt Fettleibigkeit oft einen inaktiven Lebensstil mit daraus resultierender geringerer aerober Kapazität und fehlender Hitzeakklimatisierung wider.
Erkrankungen und andere Belastungen. Die Hitzetoleranz eines Arbeiters an einem bestimmten Tag kann durch eine Vielzahl von Bedingungen beeinträchtigt werden. Beispiele hierfür sind eine fieberhafte Erkrankung (höhere Körpertemperatur als normal), eine kürzlich erfolgte Impfung oder eine Gastroenteritis mit damit verbundener Störung des Flüssigkeits- und Elektrolythaushalts. Hauterkrankungen wie Sonnenbrand und Hautausschläge können die Fähigkeit zur Schweißabsonderung einschränken. Darüber hinaus kann die Anfälligkeit für Hitzekrankheiten durch verschreibungspflichtige Medikamente, einschließlich Sympathomimetika, Anticholinergika, Diuretika, Phenothiazine, zyklische Antidepressiva und Monoaminoxidase-Hemmer, erhöht werden.
Alkohol ist ein häufiges und ernstes Problem bei Hitzearbeitern. Alkohol beeinträchtigt nicht nur die Nahrungs- und Wasseraufnahme, sondern wirkt auch harntreibend (vermehrtes Wasserlassen) und stört das Urteilsvermögen. Die nachteiligen Wirkungen von Alkohol erstrecken sich viele Stunden über den Zeitpunkt der Einnahme hinaus. Alkoholiker, die einen Hitzschlag erleiden, haben eine weitaus höhere Sterblichkeitsrate als nicht-alkoholische Patienten.
Oraler Ersatz von Wasser und Elektrolyten
Flüssigkeitszufuhr. Die Verdunstung von Schweiß ist der Hauptweg zur Ableitung von Körperwärme und wird zum einzig möglichen Kühlmechanismus, wenn die Lufttemperatur die Körpertemperatur übersteigt. Der Wasserbedarf lässt sich nicht durch Training reduzieren, sondern nur durch eine Senkung der Wärmebelastung des Arbeiters. Der menschliche Wasserverlust und die Rehydrierung wurden in den letzten Jahren ausführlich untersucht, und jetzt sind weitere Informationen verfügbar.
Ein Mensch mit einem Gewicht von 70 kg kann auf unbestimmte Zeit mit einer Rate von 1.5 bis 2.0 l/h schwitzen, und es ist möglich, dass ein Arbeiter in einer extrem heißen Umgebung mehrere Liter oder bis zu 10 % seines Körpergewichts während eines Tages verliert. Ein solcher Verlust wäre arbeitsunfähig, wenn nicht mindestens ein Teil des Wassers während der Arbeitsschicht ersetzt würde. Da die Wasseraufnahme aus dem Darm während der Arbeit jedoch bei etwa 1.5 l/h gipfelt, führen höhere Schweißraten über den Tag zu einer kumulativen Dehydrierung.
Trinken, um den Durst zu stillen, reicht nicht aus, um eine Person gut hydriert zu halten. Die meisten Menschen bemerken Durst erst, wenn sie 1 bis 2 l Körperwasser verloren haben, und Personen, die hochmotiviert sind, harte Arbeit zu leisten, können 3 bis 4 l Verluste erleiden, bevor sie der lautstarke Durst zwingt, anzuhalten und zu trinken. Paradoxerweise verringert Dehydrierung die Fähigkeit, Wasser aus dem Darm zu absorbieren. Daher müssen Arbeiter in heißen Gewerken darüber aufgeklärt werden, wie wichtig es ist, während der Arbeit genug Wasser zu trinken und außerhalb der Dienstzeit großzügig zu rehydrieren. Sie sollten auch den Wert der „Prähydrierung“ lernen – einen großen Schluck Wasser unmittelbar vor dem Beginn von starkem Hitzestress trinken – da Hitze und Bewegung den Körper daran hindern, überschüssiges Wasser im Urin auszuscheiden.
Das Management muss leichten Zugang zu Wasser oder anderen geeigneten Getränken bieten, die die Rehydrierung fördern. Jedes physische oder verfahrenstechnische Hindernis beim Trinken fördert eine „freiwillige“ Dehydrierung, die zu einer Hitzschlagerkrankung prädisponiert. Die folgenden Details sind ein wesentlicher Bestandteil jedes Programms zur Erhaltung der Flüssigkeitszufuhr:
- Sicheres, wohlschmeckendes Wasser muss sich in unmittelbarer Nähe jedes Arbeiters befinden oder dem Arbeiter stündlich gebracht werden – häufiger unter den stressigsten Bedingungen.
- Es sollten hygienische Trinkbecher bereitgestellt werden, da es fast unmöglich ist, aus einem Wasserbrunnen zu rehydrieren.
- Wasserbehälter müssen beschattet oder auf 15 bis 20 °C gekühlt werden (Eisgetränke sind nicht ideal, da sie die Aufnahme hemmen).
Aromastoffe können verwendet werden, um die Akzeptanz von Wasser zu verbessern. Getränke, die beliebt sind, weil sie den Durst „stillen“, werden jedoch nicht empfohlen, da sie die Aufnahme hemmen, bevor die Rehydrierung abgeschlossen ist. Aus diesem Grund ist es besser, Wasser oder verdünnte, aromatisierte Getränke anzubieten und auf Kohlensäure, Koffein und stark zucker- oder salzhaltige Getränke zu verzichten.
Nutrition. Obwohl Schweiß im Vergleich zu Blutserum hypoton (geringerer Salzgehalt) ist, gehen hohe Schweißraten mit einem kontinuierlichen Verlust von Natriumchlorid und geringen Mengen Kalium einher, die täglich ersetzt werden müssen. Darüber hinaus beschleunigt die Arbeit in Hitze den Umsatz von Spurenelementen, einschließlich Magnesium und Zink. Alle diese wesentlichen Elemente sollten normalerweise aus der Nahrung gewonnen werden, daher sollten Arbeiter in Heißhandwerken ermutigt werden, ausgewogene Mahlzeiten zu sich zu nehmen und sie nicht durch Schokoriegel oder Snacks zu ersetzen, denen wichtige Nährstoffkomponenten fehlen. Einige Diäten in Industrienationen beinhalten hohe Konzentrationen an Natriumchlorid, und es ist unwahrscheinlich, dass Arbeiter mit solchen Diäten Salzdefizite entwickeln; aber andere, traditionellere Diäten enthalten möglicherweise nicht ausreichend Salz. Unter bestimmten Umständen kann es erforderlich sein, dass der Arbeitgeber während der Arbeitsschicht salzige Snacks oder andere Zusatznahrung bereitstellt.
„Sportgetränke“ oder „Durstlöscher“, die Natriumchlorid, Kalium und Kohlenhydrate enthalten, werden in den Industrienationen vermehrt angeboten. Der lebenswichtige Bestandteil jedes Getränks ist Wasser, aber Elektrolytgetränke können bei Personen nützlich sein, die bereits eine erhebliche Dehydrierung (Wasserverlust) in Kombination mit Elektrolytmangel (Salzverlust) entwickelt haben. Diese Getränke haben im Allgemeinen einen hohen Salzgehalt und sollten vor dem Verzehr mit gleichen oder größeren Wassermengen gemischt werden. Eine viel sparsamere Mischung zur oralen Rehydrierung kann nach folgendem Rezept hergestellt werden: Auf einen Liter trinkbares Wasser 40 g Zucker (Saccharose) und 6 g Salz (Natriumchlorid) geben. Arbeiter sollten keine Salztabletten erhalten, da sie leicht missbraucht werden können und Überdosierungen zu Magen-Darm-Problemen, erhöhter Urinausscheidung und größerer Anfälligkeit für Hitzekrankheiten führen.
Modifizierte Arbeitspraktiken
Das gemeinsame Ziel der Änderung der Arbeitspraktiken besteht darin, die zeitlich gemittelte Hitzebelastung zu verringern und in akzeptable Grenzen zu bringen. Dies kann erreicht werden, indem die körperliche Arbeitsbelastung eines einzelnen Arbeiters reduziert wird oder indem geeignete Pausen zur thermischen Erholung geplant werden. In der Praxis ist die maximale zeitgemittelte metabolische Wärmeproduktion effektiv auf etwa 350 W (5 kcal/min) begrenzt, da härtere Arbeit zu körperlicher Ermüdung und einem Bedarf an entsprechenden Ruhepausen führt.
Das individuelle Anstrengungsniveau kann gesenkt werden, indem externe Arbeit wie Heben reduziert und die erforderliche Fortbewegung und statische Muskelspannung, wie sie mit einer ungünstigen Körperhaltung verbunden sind, begrenzt werden. Diese Ziele können erreicht werden, indem die Aufgabengestaltung nach ergonomischen Prinzipien optimiert wird, mechanische Hilfsmittel bereitgestellt werden oder die körperliche Anstrengung auf mehrere Personen verteilt wird.
Die einfachste Form der Zeitplanänderung besteht darin, eine individuelle Selbststeuerung zuzulassen. Industriearbeiter, die eine vertraute Aufgabe in einem milden Klima ausführen, werden sich mit einer Geschwindigkeit bewegen, die eine rektale Temperatur von etwa 38°C erzeugt; Die Auferlegung von Hitzestress führt dazu, dass sie freiwillig das Arbeitstempo verlangsamen oder Pausen einlegen. Diese Fähigkeit, die Arbeitsgeschwindigkeit freiwillig anzupassen, hängt wahrscheinlich vom Bewusstsein für kardiovaskulären Stress und Ermüdung ab. Menschen können Erhöhungen der Körperkerntemperatur nicht bewusst wahrnehmen; sie verlassen sich vielmehr auf Hauttemperatur und Hautbenetzung, um thermisches Unbehagen zu beurteilen.
Ein alternativer Ansatz zur Änderung des Zeitplans ist die Einführung vorgeschriebener Arbeits- und Ruhezyklen, bei denen das Management die Dauer jeder Arbeitsphase, die Länge der Ruhepausen und die Anzahl der erwarteten Wiederholungen festlegt. Die thermische Erholung dauert viel länger als der Zeitraum, der zum Senken der Atemfrequenz und der arbeitsinduzierten Herzfrequenz erforderlich ist: Das Absenken der Kerntemperatur auf Ruhewerte erfordert 30 bis 40 Minuten in einer kühlen, trockenen Umgebung und dauert länger, wenn die Person unter heißen Bedingungen oder ruhen muss beim Tragen von Schutzkleidung. Wenn ein konstantes Produktionsniveau erforderlich ist, müssen abwechselnde Arbeiterteams nacheinander für heiße Arbeiten und anschließend für die Erholung eingesetzt werden, wobei letztere entweder Ruhe oder sitzende Tätigkeiten an einem kühlen Ort umfasst.
Climate Control
Wenn die Kosten keine Rolle spielten, könnten alle Hitzestressprobleme durch Anwendung technischer Techniken gelöst werden, um feindliche Arbeitsumgebungen in gastfreundliche umzuwandeln. Abhängig von den spezifischen Bedingungen des Arbeitsplatzes und den verfügbaren Ressourcen kann eine Vielzahl von Techniken verwendet werden. Herkömmlicherweise lassen sich Heißindustrien in zwei Kategorien einteilen: In Heiß-Trocken-Prozessen wie der Metallschmelze und der Glasherstellung sind die Arbeiter sehr heißer Luft in Kombination mit einer starken Strahlungswärmebelastung ausgesetzt, aber solche Prozesse fügen der Luft nur wenig Feuchtigkeit hinzu. Im Gegensatz dazu kommt es in feuchtwarmen Industrien wie Textilfabriken, Papierherstellung und Bergbau zu weniger extremen Erwärmungen, aber zu sehr hohen Luftfeuchtigkeiten aufgrund von Nassprozessen und entweichendem Dampf.
Die wirtschaftlichsten Techniken zur Kontrolle der Umgebungsbedingungen umfassen normalerweise die Verringerung der Wärmeübertragung von der Quelle an die Umgebung. Warme Luft kann außerhalb des Arbeitsbereichs abgelassen und durch Frischluft ersetzt werden. Heiße Oberflächen können isoliert oder mit reflektierenden Beschichtungen versehen werden, um die Wärmeabgabe zu reduzieren und gleichzeitig die für den industriellen Prozess benötigte Wärme einzusparen. Eine zweite Verteidigungslinie ist eine großflächige Belüftung des Arbeitsbereichs, um für einen starken Außenluftstrom zu sorgen. Die teuerste Option ist eine Klimaanlage, um die Atmosphäre am Arbeitsplatz zu kühlen und zu trocknen. Obwohl das Absenken der Lufttemperatur die Übertragung von Strahlungswärme nicht beeinflusst, hilft es, die Temperatur der Wände und anderer Oberflächen zu reduzieren, die sekundäre Quellen von Konvektions- und Strahlungswärme sein können.
Wenn sich die Gesamtumgebungskontrolle als unpraktisch oder unwirtschaftlich erweist, kann es möglich sein, die thermischen Bedingungen in lokalen Arbeitsbereichen zu verbessern. Innerhalb des größeren Arbeitsraums können klimatisierte Umschließungen bereitgestellt werden, oder eine bestimmte Arbeitsstation kann mit einem Kühlluftstrom („Punktkühlung“ oder „Luftdusche“) versorgt werden. Lokale oder sogar tragbare reflektierende Abschirmungen können zwischen dem Arbeiter und einer strahlenden Wärmequelle angeordnet werden. Alternativ können moderne Engineering-Techniken den Bau von Fernsystemen zur Steuerung heißer Prozesse ermöglichen, so dass die Arbeiter nicht routinemäßig stark belastenden Hitzeumgebungen ausgesetzt werden müssen.
Wenn der Arbeitsplatz mit Außenluft belüftet wird oder die Kapazität der Klimaanlage begrenzt ist, spiegeln die thermischen Bedingungen klimatische Veränderungen wider, und plötzliche Anstiege der Außenlufttemperatur und -feuchtigkeit können den Hitzestress auf ein Niveau erhöhen, das die Hitzetoleranz der Arbeitnehmer überfordert. Beispielsweise kann eine Frühjahrshitzewelle eine Hitzekrankheitsepidemie bei Arbeitern auslösen, die noch nicht wie im Sommer an die Hitze akklimatisiert sind. Das Management sollte daher ein System zur Vorhersage wetterbedingter Änderungen des Hitzestresses implementieren, damit rechtzeitig Vorkehrungen getroffen werden können.
Schutzkleidung
Die Arbeit unter extremen thermischen Bedingungen kann einen persönlichen Wärmeschutz in Form von Spezialkleidung erfordern. Passiver Schutz wird durch isolierende und reflektierende Kleidungsstücke geboten; Isolierung allein kann die Haut vor thermischen Transienten schützen. Reflektierende Schürzen können verwendet werden, um Personal zu schützen, das mit einer begrenzten Strahlungsquelle konfrontiert ist. Feuerwehrleute, die mit extrem heißen Brennstoffbränden fertig werden müssen, tragen Anzüge, sogenannte „Bunker“, die eine starke Isolierung gegen heiße Luft mit einer aluminisierten Oberfläche kombinieren, um Strahlungswärme zu reflektieren.
Eine andere Form des passiven Schutzes ist die Eisweste, die mit Matsch oder gefrorenen Eispaketen (oder Trockeneis) beladen ist und über einem Unterhemd getragen wird, um ein unangenehmes Auskühlen der Haut zu verhindern. Der Phasenwechsel des schmelzenden Eises nimmt einen Teil der metabolischen und umweltbedingten Wärmelast aus der bedeckten Fläche auf, jedoch muss das Eis in regelmäßigen Abständen ausgetauscht werden; Je größer die Wärmebelastung, desto häufiger muss das Eis ausgetauscht werden. Eiswesten haben sich in tiefen Minen, Schiffsmaschinenräumen und anderen sehr heißen, feuchten Umgebungen, in denen Zugang zu Gefrierschränken eingerichtet werden kann, als am nützlichsten erwiesen.
Aktiver Wärmeschutz wird durch luft- oder flüssigkeitsgekühlte Kleidungsstücke bereitgestellt, die den gesamten Körper oder einen Teil davon bedecken, normalerweise den Oberkörper und manchmal den Kopf.
Luftkühlung. Die einfachsten Systeme werden mit der Umgebungsluft oder mit Druckluft belüftet, die durch Expansion oder Durchleiten durch eine Wirbelvorrichtung gekühlt wird. Es werden große Luftmengen benötigt; Die minimale Belüftungsrate für einen versiegelten Anzug beträgt etwa 450 l/min. Luftkühlung kann theoretisch durch Konvektion (Temperaturänderung) oder Verdunstung von Schweiß (Phasenänderung) erfolgen. Die Wirksamkeit der Konvektion ist jedoch durch die geringe spezifische Wärme der Luft und die Schwierigkeit, sie bei niedrigen Temperaturen in heiße Umgebungen zu liefern, begrenzt. Die meisten luftgekühlten Kleidungsstücke funktionieren daher durch Verdunstungskühlung. Der Arbeiter erfährt mäßigen Hitzestress und damit verbundene Austrocknung, ist aber in der Lage, durch natürliche Kontrolle der Schweißrate thermoregulierend zu wirken. Die Luftkühlung erhöht auch den Komfort durch ihre Tendenz, die Unterwäsche zu trocknen. Zu den Nachteilen gehören (1) die Notwendigkeit, das Subjekt mit der Luftquelle zu verbinden, (2) die Masse der Luftverteilungskleidung und (3) die Schwierigkeit, Luft an die Gliedmaßen zu liefern.
Flüssigkeitskühlung. Diese Systeme lassen ein Wasser-Frostschutzmittel-Gemisch durch ein Netzwerk von Kanälen oder kleinen Rohren zirkulieren und führen dann die erwärmte Flüssigkeit zu einer Wärmesenke zurück, die die während des Durchgangs über den Körper hinzugefügte Wärme abführt. Flüssigkeitszirkulationsraten liegen üblicherweise in der Größenordnung von 1 l/min. Der Kühlkörper kann thermische Energie durch Verdampfung, Schmelzen, Kühlung oder thermoelektrische Prozesse an die Umgebung abgeben. Flüssigkeitsgekühlte Kleidungsstücke bieten ein weitaus größeres Kühlpotenzial als Luftsysteme. Ein vollflächiger Anzug in Verbindung mit einem geeigneten Kühlkörper kann die gesamte Stoffwechselwärme abführen und den thermischen Komfort aufrechterhalten, ohne dass Sie schwitzen müssen. Ein solches System wird von Astronauten verwendet, die außerhalb ihres Raumfahrzeugs arbeiten. Ein solch leistungsstarker Kühlmechanismus erfordert jedoch eine Art Komfortsteuersystem, das normalerweise die manuelle Einstellung eines Ventils beinhaltet, das einen Teil der zirkulierenden Flüssigkeit am Kühlkörper vorbeileitet. Flüssigkeitsgekühlte Systeme können als Rucksack konfiguriert werden, um während der Arbeit eine kontinuierliche Kühlung zu gewährleisten.
Jede Kühlvorrichtung, die dem menschlichen Körper Gewicht und Masse hinzufügt, kann natürlich die vorliegende Arbeit stören. Beispielsweise erhöht das Gewicht einer Eisweste die Stoffwechselkosten der Fortbewegung erheblich und ist daher am nützlichsten für leichte körperliche Arbeiten wie das Wachstehen in heißen Abteilen. Systeme, die den Arbeiter an einen Kühlkörper fesseln, sind für viele Arten von Arbeiten unpraktisch. Intermittierendes Kühlen kann nützlich sein, wenn Arbeiter schwere Schutzkleidung (z. B. Chemikalienschutzanzüge) tragen müssen und während der Arbeit keinen Kühlkörper tragen oder angebunden sein können. Das Ablegen des Anzugs für jede Ruhepause ist zeitaufwändig und beinhaltet eine mögliche toxische Exposition; Unter diesen Bedingungen ist es einfacher, die Arbeiter ein Kühlkleidungsstück tragen zu lassen, das nur während der Ruhezeit an einem Kühlkörper befestigt ist, was eine Wärmerückgewinnung unter ansonsten nicht akzeptablen Bedingungen ermöglicht.