Arbeitssicherheit

Warme Hülle für kalte Tage

„Es gibt kein schlechtes Wetter – es gibt nur falsche Kleidung.“ Mit den Wettereinbrüchen und eisigen Temperaturen gewinnt diese Binsenweisheit jedes Jahr wieder an Aktualität. Aber welche Funktionen muss Kleidung überhaupt erfüllen und wie schaffen moderne Materialien das? Dr. Andreas Schmidt, Abteilungsleiter des Bereichs „Function and Care“ an den Hohenstein Instituten in Bönnigheim untersucht und optimiert den Tragekomfort von Kleidung und kennt die Antworten:

Kleidung hilft dem Menschen, sich dem Umgebungsklima gegenüber zu behaupten. Sie muss uns einerseits warm halten und andererseits die Verdampfung des Schweißes ermöglichen, so dass der Körper bei Bedarf ausreichend gekühlt wird.

Der Mensch ist wie alle Säugetiere ein Warmblüter, dessen Temperatur (37°C) im Körperkern, also in Kopf und Rumpf, in recht engen Grenzen konstant gehalten werden muss. Schon eine geringe Abweichung der Kerntemperatur um 2°C nach oben oder unten kann im Körper zum Versagen wichtiger Funktionen führen. Durch die Organ- und Muskeltätigkeit wird im Körper ständig eine wechselnde Menge von Wärme produziert, dieser „Leistungsumsatz“ wird in Watt angegeben. Um die Temperatur im Körperkern konstant zu halten, müssen Wärmeproduktion und Wärmeabgabe des Menschen gleich groß sein. Dazu bedarf es komplizierter Regelmechanismen. So wird durch die Verdunstung von Schweiß auf der Haut dem Körper sehr effektiv Wärme entzogen. In kalter Umgebung verringert der Körper die Durchblutung von Händen und Füßen und reduziert so die Wärmeabgabe. Durch Muskelzittern bei Kälte kann der Körper Wärme produzieren. Durch die große Oberfläche der Haut, kann der Mensch mehr Körperwärme über die Haut abgeben als zum Beispiel durch das Ausatmen von warmer Luft.

Der Mensch kann sich an verschiedene Temperaturen anpassen. So herrscht an der Körperoberfläche größere Toleranz gegenüber Temperaturabweichungen. Am Rumpf, in dem sich die lebenswichtigen Organe befinden, sind die tolerierten Abweichungen am kleinsten. An Händen und Füßen akzeptieren wir hingegen Temperaturabweichungen nach unten um 10°C und mehr.

Es sind nicht die textilen Materialien der Kleidung, die uns warm halten – sondern die von der Kleidung festgehaltene Luft: Aufgabe der Kleidung ist es, für eine Luftschicht um den Körper herum zu sorgen, die als Isolationsschicht gegenüber dem Umgebungsklima dient. Ähnlich wie bei einer Thermoskanne, wird die vom Körper erzeugte Wärme durch das Luftpolster in der Kleidung am Körper gehalten. Jedes Fasermaterial, egal ob Wolle, Seide oder Chemiefaser, hat eine mindestens zehnmal so hohe Wärmeleitfähigkeit wie Luft.

Entscheidend dafür, wie warm wir ein Kleidungsstück empfinden, ist deshalb dessen Fähigkeit, Luft zwischen den Fasern festzuhalten und den Austausch mit der Umgebungsluft zu unterdrücken. Nach diesem Prinzip funktionieren in der Natur auch die Felle von Säugetieren und das Gefieder von Vögeln.

Deshalb muss ein Kleidungsstück aber nicht nur einen guten Wärmeisolationswert bieten, abhängig vom Einsatzbereich muss es auch winddicht sein, damit das isolierende Luftpolster nicht zerstört wird.

Körperliche Aktivität erhöht die Wärmeproduktion des Körpers. Damit dieser in der Folge nicht überhitzt, kommen wir zum Beispiel beim Skifahren auch bei frostigen Temperaturen ins Schwitzen. Über die Verdunstung des Schweißes auf der Haut wird dem Körper überschüssige Wärme entzogen. Um dies zu ermöglichen,  befinden sich deshalb unter den Achseln Lüftungsschlitze, die vom Träger bei Bedarf geöffnet werden können. Moderne Membranmaterialien lassen zudem den Schweißdampf nach außen entweichen und bieten dennoch einen effektiven Schutz gegen Nässe und Wind.

Kann der Schweiß aber nicht vom Körper weggeleitet und an die Umgebung abgegeben werden, sammelt er sich in den hautnahen Schichten der Kleidung. Dies ist nicht nur unangenehm, sondern kann bei sinkendem Aktionsgrad und damit reduzierter Wärmeproduktion sogar gesundheitsgefährdend werden. Da Wasser ein hervorragender Wärmeleiter ist, verliert der Mensch durch nasse, am Körper anliegende Kleidung viel Wärme; dies sorgt zusammen mit dem Energieentzug durch die Verdampfung für ein starkes Auskühlen. Den gleichen Effekt können wir im Sommer beobachten, wenn die von feuchter Badekleidung bedeckte Haut unangenehm kalt wird.

Bei Bekleidung ist die damit verbundene unterschiedliche Wärmeproduktion des Körpers zu berücksichtigen. Hier gilt es nach wie vor, bei kalter Witterung das „Zwiebelschalenprinzip“ anzuwenden und mehrere Kleidungsschichten übereinander zu tragen, die nach Bedarf abgelegt werden können. Bei deren Auswahl sollte man aber unbedingt die Überlegungen zum Wärme- und Feuchtetransport im Hinterkopf behalten und die einzelnen Kleidungsstücke aufeinander abstimmen, um ein optimales Wärme- und Feuchtemanagement sicherzustellen. Denn mit der richtigen Kleidung gibt es kein schlechtes Wetter.

Gliederpuppe
Die Wärmeisolation von Kleidungsstücken wird mit Hilfe der thermischen Gliederpuppe „Charlie“ ermittelt.
 
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