Hitzestressmessgerät / WBGT Messgerät

Hohe Temperaturen und Luftfeuchtigkeiten belasten Menschen und viele Tiere, deren Organismus auf eine Optimaltemperatur ausgerichtet ist. Hitzeeinwirkung die vom Körper nicht ausgeglichen werden kann, führt über Leistungseinbußen zu gesundheitlichen Beeinträchtigungen bis hin zum Hitzetod. Durch Hitzestress gefährdet sind nicht nur Personen an klassischen Hitzearbeitsplätzen wie in Gießereien, sondern auch Personen die im Freien oder in Innenräumen längere Zeit ungewohnter Hitze ausgesetzt sind. Dies kann auf Angestellte in Büros genauso zutreffen, wie auf Mitarbeiter und Bewohner von Pflegeheimen, Arbeiter in der Land- und Forstwirtschaft oder im Straßen- und Hochbau. Auch Beschäftigte, die wegen Montage- oder Wartungsarbeiten in wärmere Regionen reisen und Soldaten im Auslandseinsatz sind durch die ungewohnten klimatischen Bedingungen gefährdet. Das individuelle Hitzeempfinden ist allerdings sehr unterschiedlich und für die Auswirkungen auf den Körper spielen auch die direkte Sonneneinstrahlung, die Luftfeuchtigkeit und die Strömungsverhältnisse eine wichtige Rolle. Deshalb wurde über die Definition einer besonderen Kenngröße, die diese Faktoren berücksichtigt, eine Grundlage für die genauere Bewertung der gesundheitlichen Gefährdung durch Hitze geschaffen. Ein Hitzestressmessgerät, das diese Kenngröße ermitteln und direkt anzeigen kann, erleichtert die Planung und Umsetzung von Schutzmaßnahmen.

Der Wet Bulb Globe Temperatur Index (WBGT-Index) ist ein Temperaturwert, der den Effekt von Luftfeuchtigkeit, Sonneneinstrahlung und Luftgeschwindigkeit auf die körperliche Belastung durch hohe Temperaturen berücksichtigt. Für den WBGT-Index werden die natürliche Feuchttemperatur (Wet Bulb temperature), die Globetemperatur (Black Globe temperature) und die Lufttemperatur mit unterschiedlicher Gewichtung summiert:

Die Bezeichnung Wet Bulb Globe Temperatur Index nennt also zwei der enthaltenen Temperaturgrößen. Wegen der Addition der verschiedenen Temperaturwerte wird der WBGT Index auch als Klimasummenmaß bezeichnet. Diese Temperaturen können separat gemessen und in die Formel eingesetzt werden. Ein spezielles Hitzestressmessgerät mit mehreren Sensoren erleichtert die Beurteilung der Hitzebelastung enorm, da es alle drei Messgrößen erfassen und direkt den WBGT-Index anzeigen kann. Die DIN EN ISO 7243 gibt für Arbeitsplätze den maximalen WBGT-Index für die Dauerbelastung von 8 Stunden in Abhängigkeit davon vor, wie energieintensiv die Tätigkeit ist. Die Grenzwerte reichen von WBGT = 33 °C für hitzeakklimatisierte Personen mit ruhender Tätigkeit und sinken auf WBGT = 20 °C für nicht hitzeakklimatisierte Personen mit schwerer körperlicher Arbeit.

Messwert 1
Die Wet Bulb Temperatur t_nw wird auch als natürliche Feuchttemperatur oder Feuchtkugeltemperatur bezeichnet. Luft, die noch nicht mit Wasserdampf gesättigt ist, kann Feuchte aus der Umgebung aufnehmen. Die für den Übergang vom flüssigen in den gasförmigen Zustand von Wasser benötigte Energie wird der Umgebung entzogen, wodurch diese abkühlt. Diese Verdunstungskälte spürt man beispielsweise, wenn feuchte Kleidung am Körper trocknet. Der Effekt wird bei höherer Luftgeschwindigkeit verstärkt, da dann schneller aufnahmefähige trockene Luft nachgeführt wird. Die Feuchtkugeltemperatur beschreibt die Temperatur, auf die Luft bei den vorhandenen Temperatur- und Feuchtebedingungen durch Verdunsten von Wasser abgekühlt werden kann. Zur Messung können Quecksilber- oder Widerstandsthermometer verwendet werden, deren Temperatursensor mit einem gut zu befeuchtenden Material umhüllt ist. Widerstandsthermometer eignen sich auch für Dauermessungen. Soll für technische Anwendungen die niedrigste durch Wasserverdunstung erreichbare Temperatur – die Kühlgrenztemperatur - ermittelt werden, nutzt man zwangsbelüftete feuchte Thermometer. Für die Ermittlung der Hitzebelastung wird aber die natürliche Feuchttemperatur gemessen, die sich bei der an der Messstelle vorhandenen Luftströmung einstellt. Verfügt ein Hitzestressmessgerät über einen Luftfeuchtesensor, kann die Wet Bulb Temperatur auch ohne Messung an einem feuchten Thermometer aus Lufttemperatur und Luftfeuchte im Messgerät berechnet werden.

Messwert 2
Die Globetemperatur t_g ermöglicht die Berücksichtigung zusätzlicher Wärmestrahlung. Sie wird im Inneren einer mattschwarzen Kugel gemessen. Dort stellt sich bei auftreffender Strahlung eine höhere Temperatur ein, als außerhalb der Kugel. Für eine korrekte Messung muss das Hitzestressmessgerät ausreichend lange der Strahlung ausgesetzt sein.

Messwert 3
Die Lufttemperatur t_a als Trockentemperatur der Luft soll nicht durch zusätzlich auf den Sensor treffende Wärmestrahlungsanteile erhöht werden. Deshalb werden für diese Messung strahlungsgeschützte Temperatursensoren im Hitzestressmessgerät verwendet.

Für die Beurteilung der Hitzebelastung an Arbeitsplätzen verweist auch die Deutschen Gesetzliche Unfallversicherung auf die Anwendung des WBGT-Index. Die DGUV Information 213-002 (BGI 579) mit dem Titel „Hitzearbeit; erkennen - beurteilen -schützen“ vom August 2013 ist kostenfrei als Download erhältlich. Darin sind die Richtwerte für den WBGT-Index aus der DIN EN ISO 2743 zitiert. Außerdem wird der WBGT Index verstärkt bei Sportveranstaltungen im Freien zur Abschätzung der Risiken genutzt. Organisatoren und andere Verantwortliche können mit definierten Grenzwerten und einem Hitzestressmessgerät die aktuelle Gefährdungslage auch während einer Veranstaltung beurteilen und gegebenenfalls Warnungen aussprechen und notwendige Vorsorgemaßnahmen einleiten.

Es ist möglich, mit einem Hitzestressmessgerät den WBGT Index kontinuierlich über längere Zeiträume aufzuzeichnen und später am PC auszuwerten. Das Gerät kann dabei mit Batterien oder bei Messung in Bereichen mit Spannungsversorgung auch über ein Steckernetzteil betrieben werden. Für die Dauerüberwachung von hitzegefährdeten Aufenthaltsbereichen besonders geeignet ist ein Hitzestressmessgerät bei dem sich ein Grenzwert für den WBGT-Wert einstellen lässt und das bei Erreichen dieses Grenzwertes optischen oder akustischen Alarm gibt.