DE1011170B - Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung komplexer Klimagroessen - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung komplexer Klimagrößen Während die Messung der einzelnen Klimaelemente seit langem Gegenstand der alltäglichen Praxis isst, ist die Erfassung komplexer Größen unter Bedingungen, für die ihre Kenntnis wichtig ist, schwierig durchzuführen. Vor allem aber fehlt es bisher an einer Einrichtung, die es gestattet, die Wärmeabgabemögl.ichkeit des menschlichen Körpers bei höheren Temperaturen in einfacher und zuverlässiger Weise zu bestimmen.
• Die bekannte Verdunstungskugel, welche die Verdunstungsmenge bei Umgebungstemperatur ohne besondere Wärmezufuhr mißt, genügt für diese Zwecke in keiner Weise. Auch ein Gerät, bei welchem die Innentemperatur konstant gehalten wird, entspricht nicht den tatsächlichen Verhältnissen und läßt einen SGhluß auf die Wärmeabgabe des Menschen. nicht zu. Der Mensch kühlt normal an seiner Oberfläche nicht beliebig ab, sondern spielt mit seinem Kreislauf usw. seine Hauttemperatur auf eine bestimmte Höhe ein, die dann für die Wärmeabgabe maßgebend ist.
• Verfahren und Vorrichtung nach der Erfindung beseitigen die Mängel der bekannten Geräte.
• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur angenäherten Bestimmung der Wärmeabgabemöglichkeit der menschlichen Haut mittels eines eine Nachbildung der menschlichen Haut enthaltenden Gerätes, mit welchem thermoelektrisch die Temperaturen in einem Wasserbehälter und an einem an diesem angebrachten porösen, auf der einen Seite von einem sich ergänzenden Vorrat heißen Wassers bespülten, mit der anderen Seite dem zu untersuchenden Klima ausgesetzten Diaphragma gemessen werden.
• Erfindungsgemäß wird zunächst durch eine thermoelektrische Nullmethode, die Übereinstimmung der Temperatur einer Diaphragm.a-Oberfläche als Nachbildung der menschlichen Haut mit einer zweckmäßig dem Körper des Beobachters entnommenen Bezugstemperatur festgestellt und darauf die Wärmeabgabe durch Messung der Temperaturdifferenz zwischen dem hinter dem Diaphragma befindlichen Heißwasser und der Bezugstemperatur ermittelt.
• Die Übereinstimmung der Temperatur der Diaph.ragma-Oberfläche mit der Bezugstemperatur wird mit Hilfe von Thermoelementen und des Nulldurchganges eines Galvanometers festgestellt, wobei einerseits die Temperatur inmitten des Diaphragmas und des dahinter befindlichen Wassers, andererseits neben der Temperatur inmitten des Diaphragmas die Bezugstemperatur gemessen wird.
• Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist ausgestattet mit zwei parallelen Stromkreisen, welche mit je einem Thermoelement in einem mit heißem Wasser gefüllten, an das Diaphragma auf der wärmeabgebenden Oberfläche entgegengesetzten Seite angeordneten Behälter und je einem Thermoelement an der Wärmebezugsstellei sowie außerdem in einem der beiden Stromkreise mit zwei in das Diaphragrna vor bzw. hinter das im heißen Wasser befindliche Thermoelemen.t eingeschalteten Thermoelementen ausgerüstet sind.
• Bei der Vorrichtung nach der Erfindung besteht das Diaphragma aus einer porösen, das Wasser des Behälters durch Kapil.larkraft an die wärmeabgebende Oberfläche gegen hydrostatischen Druck saugenden Filtermasse. Durch die Höhe der der Kapillarkraft entgegenwirkenden Wassersäule ist die den Dampfdruck bestimmende Beschaffenheit der Oberfläche des Diaphragmas varüerbar.
• In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel für eine Einrichtung nach der Erfindung eine Meßsonde schematisch dargestellt.
• Der Hohlkörper 11 ist ein vorzugsweise rotationssymmetrischer Behälter aus einem Werkstoff mit schlechter Wärmeleitfähigkeit, etwa Kunststoff, der an einer Stelle in eine Röhre 12 übergeht. In dieser Röhre 12 ist wasserdicht eine beiderseits offene, kalibrierte Glasröhre 13 eingesetzt. Ein Teil des Hohlkörpers 11 wird durch ein wasserdicht eingesetztes Diaphragma 14 aus vornehmlich keramischem Werkstoff verschlossen. Durch Rührflügel 15 kann der Inhalt des Hohlkörpers 11 durchmischt werden.
• Zur Bestimmung der Temperaturen an den einzelnen Stellen des Gerätes sind Thermoelemente eingebaut. Das Thermoelementenpaar 16 ist so ausgebildet, daß es unter die Zunge des Beobachters gelegt werden kann,- da die- Temperatur dieser Stelle zweckmäßig als Bezugstemperatur genommen wird. Die Thermoelemente 17 und 18 'sind so in dem Diaphragma 14 angeordnet, daß durch sie genau die Hälfte der Temperaturdifferenz zwischen der inneren und äußeren Oberfläche erfaßt wird. Sie sind unter Zwischenschaltung des im Hohlkörper 11 liegenden Thermoelementes 19 in Reihe geschaltet. Im Hohlkörper 11 befindet sich noch ein weiteres Thermoelement 20. In den Stromkreis ist außerdem ein elektrischer Umschalter 21 und ein Galvanometer 22 eingebaut.
• Das Diaphragma 14 soll so beschaffen sein, daß es für dien Meßzweck als Nachbildung der Haut des in der Hitze schwitzenden Menschen: betrachtet werden kann. Seine Oberfläche muß also feucht sein und auf die Hauttemperatur des Menschen gebracht werden können. Wegen etwaiger Strahlungseinflüsse sollen ihre Emi.ssions- und Absorptionsvermögen denen der Haut vergleichbar sein. Außerdem muß diese Oberfläche einer et-,va vorhandenen Ventilation in der gleichen. Weise ausgesetzt werden können wie die Haut des arbeitenden Menschen. Bei Erfüllung dieser Bedingungen wird sich die der Luft exponierte Oberfläche durch Wärmeleitung erwärmen oder abkühlen. Durch Verdampfung der vom Hohlkörper 11 her immer wieder nachgelieferten Flüssigkeit wird sile Verdunstungswärme verlieren und auch durch Strahlung Wärme aufnehmen oder abgeben können. Durch die Ventilation wird für die Abführung der erwärmten und befeuchteten, oberflächennahen Luftschicht Sorge getragen. Die Summe dieser Wärmeabgabemöglichkeiten wird bei der Messung durch Zuführung von Wärme hinter dem Diaphragma 14 so kompensiert, daß die Oberflächentemperatur der Hauttemperatur gleichgemacht wird.
• Vor der Messung wird der Hohlkörper 11 aus einem mitgeführten Vorrat mit heißem Wasser gefüllt, das sich während der Messung abkühlt, oder es wird im Hohlkörper 11 befindliches kühleres Wasser auf geeignete Weise erwärmt, und zwar bis zu dem Punkt, wo durch den Temperaturausgleich nach außen die Oberfläche des Diaphragma@s 14 gerade mit der Hauttemperatur des Menschen übereinstimmt. Der Beobachter nimmt das Thermoelementenpaar 16 unter die Zunge und legt den Schalter 21 nach oben. Dabei sind vier Thermoelemente in Reihe geschaltet, wobei die beiden in der Mitte des Diaphragmas gleichsinnig arbeiten und damit dem im Wasser und dem in der Bezugsstelle befindlichen Thermoelement entgegenarbeiten. Das Galvanometer 22 zeigt im allgemeinen zunächst einen gewissen Ausschlag, der immer mehr auf Null zurückgeht. In. diesem Augenblick ist die Reihe spannungslos und damit die Temperaturdifferenz Wasser minus Mitte Diaphragma gleich Mitte Diaphragma minus Bezugspunkt. Die Temperatur an der Oberfläche des Diaphragmas 14 ist dann gleich der Temperatur unter der Zunge des Beobachters, und diese kann bei der angenommenen hohen Wärmebelastung am Meßort der Hauttemperatur annähernd gleichgesetzt werden. Bei Annahme eines linearen Temperaturgradienten und eingespielter Nullage befindet sich die Oberfläche auf der gewünschten Temperatur, und das Gerät ist meßbereit. Bei gekrümmter Oberfläche ist eine entsprechende Umrechnung erforderlich. In diesem- Augenblick wird der Umschalter 21 in die gezeichnete Stellung gebracht zur Messung der Temperatur der gegebenenfalls durch das Rührwerk 15 durchgemischten Wassermenge im Hohlkörper 11. Der hierbei durch das Galvanometer erhaltene Wert ist zugleich ein Maß für die Erträglichkeit des Klimas an der Meßstelle.
• Die bei der Messung an der Oberfläche des Diaphragmas 14 abgegebene Wassermenge wird durch die Kapillarwirkung, die beispielsweise 500 mm Wä6sersäule und: mehr ausmacht, ergänzt und erlaubt bei `fiir die Eichung geschaffenen isothermen Verhältnissen mit dem unten offenen kalibrierten Glasrohr sogar eine exakte Erfassung der Verdunstungsmenge pro Zeiteinheit und Fläche.
• Die Meßsonde nach der Erfindung ermöglicht die einfache und objektive Bestimmung physiologisch wichtiger Umweltfaktoren an schwierigen Arbeitsplätzen und stellt daher einen technischen Fortschritt auf dem Gebiet der Arbeitshygiene dar.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur angenäherten Bestimmung der Wärmeabgabemöglichkeit der menschlichen Haut mittels eines eine Nachbildung der menschlichen Haut enthaltenden Gerätes, mit welchem thermoelektrisch die Temperaturen in einem Wasserbehälter und an einem an diesem angebrachten porösen, auf der einen Seite von einem sich ergänzenden Vorrat heißen Wassers bespülten, mit der anderen Seite dem zu untersuchenden Klima ausgesetzten Diaphragma gemessen werden, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst durch eine thermoelektrische Nullmethode die Übereinstimmung der Temperatur einer Diaphragma-Oberfläche als Nachbildung der menschlichen Haut mit einer zweckmäßig dem Körper des Beobachters entnommenen Bezugstemperatur festgestellt wird und darauf die Wärmeabgabe durch Messung der Temperaturdifferenz zwischen dem hinter dem Diaphrägma befindlichen Heißwasser und der Bezugstemperatur ermittelt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieÜbereinstimmung derTemperatur der Diaphragma-Oberfläche mit der Bezugstemperatur mit Hilfe von Thermoelementen und des Nulldurchganges eines Galvanometers festgestellt wird, wobei einerseits die Temperatur inmitten des Diaphragmas und des dahinter befindlichen Wassers, andererseits neben der Temperatur inmitten des Diaphragmas die Bezugstemperatur gemessen wird.
3. 3. Vorrichtung. zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, Bekennzeichnet durch zwei parallele Stromkreise, welche mit je einem Thermoelement in einem mit heißem Wasser gefüllten, an das Diaphragma auf der der Wärme abgebenden Oberfläche entgegengesetzten Seilte angeordnetenBehälter und je einemThermoelement an der Temperatur-Bezugsstelle ausgestattet sind und von denen der eine Stromkreis außerdem zwei in dasDi-aphragma vor bzw. hinter das im heißen Wasser befindliche Thermoelement eingeschaltete Thermoelemente aufweist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Diaphragma in an sich bekannter Weise aus einer porösen, das Wasser des Behälters durch Kapillarkraft an die wärmeabgebende Oberfläche gegen hydrostatischen Druck saugenden Filtermasse besteht.
5. 5. Vorrichtung nach den Ansprüollen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Höhe der der Kapillarkraft entgegenwirkenden Wassersäule die den Dampfdruck bestimmende Beschaffenheft der Oberfläche des Diaphragmas varüerbar ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 526 500, 898 232.