Klima, Licht und Lärm am Arbeitsplatz

Das richtige Klima und Licht sowie die Vermeidung von Lärm sind am Arbeitsplatz Grundvoraussetzung für eine effiziente Arbeitsweise und wenig Mitarbeiterausfall.

Klima am Arbeitsplatz

Das richtige Klima ist für eine angemessene, menschenfreundliche Arbeitsumgebung essentiell.

Das Klima der Arbeitsumgebung wird vor allem durch die Luft bestimmt. Abhängigkeiten bestehen beim Klima von:

  • Lufttemperatur (gemessen mit Thermometer)
  • Luftbewegung (Anemometer)
  • Wasserdampfdruck der Luft (Hygrometer)
  • Strahlungstemperatur (Globe-Thermometer)

Diese Einflussfaktoren sind am Arbeitsplatz zu messen, dies gilt insbesondere bei Arbeitsplätzen, mit besonders extremen Klimaverhältnissen (extreme Werten). Zudem sind Extremschwankungen insbesondere der Temperatur zu berücksichtigen. Extreme Klimaschwankungen können den menschlichen Körper schwächen.

Der Körper reguliert aktiv und passiv seine Körpertemperatur durch Wärmebildung und -bindung und Wärmeabfuhr.

Durch die Sicherstellung organischer Lebensfunktion reguliert der Körper sich auf durchschnittliche 37°C (Körpertemperaturschwankungen zwischen 35 und 38°C, bei hoher Aktivität auch bis zu 39°C können normal sein).

Eine Unterkühlung versucht der Körper mit innerer Aktivität (z. B. Muskelschütteln) zu erhöhen und die Wärme im Körper zu binden (Verringerung der Durchblutung z. B. der Haut).

Durch Wärmeeinwirkung von außen und durch Körperaktivität (vor allem Muskeln) erwärmt sich der Körper jedoch, um eine Überhitzung zu entgehen, muss der Körper überschüssige Wärme an die Außenwelt abführen. Dies geschieht durch Wärmeleitung über die Haut an die Luft und durch Schweißbildung. Im geringen Maße findet auch eine Konvektion (Transport von Teilchen, die Wärmeenergie mitführen) statt.

Die Schweißbildung sorgt für eine Verdunstungskälte auf der Haut und gilt damit als ein großer körperlicher Vorteil gegenüber vielen Tieren (z. B. müssen Krokodile wegen fehlender Schweißdrüsen das Maul in den Wind öffnen, wie auch ähnlich bei Hunden, welche über den Rachen und die Zunge Wärme abführen).

In wie weit der menschliche Körper sich selbst aufheizt, hängt von seiner körperlichen Aktivität ab. Zudem kann die Wärmeabfuhr durch thermischen Widerstand der Kleidung behindert werden, andererseits muss ausreichender thermischer Widerstand zum Schutz vor Unterkühlung gewährleistet sein.

Der Isolationswert von Bekleidung wird in der Einheit „clo“ (von “clothing”) angegeben. Für den Isolationswert in clo gilt folgende Beziehung: 1 clo = 0,043 °C · m² · h/kJ
Die Bekleidung mit dem Isolationswert von 1 clo lässt eine Wärmemenge von 23 kJ/h pro m² bei 1 °C Temperaturdifferenz zwischen Innen- und Außenfläche der Bekleidung entweichen.

Einige Beispiele von clo-Werten zur Veranschaulichung:

unbekleidet0 clo
Tropenbekleidung / Sommerbekleidung0.2-0.6 clo
Feste Arbeitskleidung1.0 clo
Winterbekleidung (gemäßigtes Klima)1.5-2 clo
Polarbekleidungab 3.0 clo

Index für thermische Behaglichkeit

Der Index für thermische Behaglichkeit ist ein Klimasummenmaß (Maßstab für Klimabedingungen, ausgerichtet nach menschlichem Empfinden). Klimasummenmaße sind beispielsweise die Effektivtemperatur, Luftfeuchtegrad usw.

Für jeden Klimafaktoren können (zum Teil jedoch unklare) Grenzen gezogen werden, für:

  • Behaglichkeitsbereich – der für den Menschen optimale Klimabereich, notwendig um hohe kognitive Fähigkeiten zu nutzen
  • Erträglichkeitsbereich – dieser ist zu vermeiden, jedoch unter bestimmten Voraussetzungen ist dieser zulässig (z. B. im Bergbau), der Mensch kann in diesem Bereich jedoch kaum Höchstleistungen erbringen
  • Unerträglichkeitsbereich – dieser Bereich ist schädlich für den Menschen und unbedingt zu vermeiden
weder wärmere noch kältere, weder trockenere noch feuchtere Raumluft wünscht.
Dieser Zustand hängt von einer Reihe sich z.T. gegenseitig beeinflussenden
Faktoren ab.

Thermische Behaglichkeit besteht dann, wenn der Mensch Lufttemperatur, -feuchte, -bewegung und Wärmestrahlung in seiner Umgebung als optimal empfindet und weder wärmere noch kältere, weder trockenere noch feuchtere Raumluft wünscht.

PPD (“predicted percentage of dissatisfied”, vorhergesagter Prozentsatz Unzufriedener)

Wertebereich: 0 … 100 % (0 % = Alle zufrieden bis 100 % = Niemand zufrieden)

Die Werte 0 und 100% werden jedoch eher nur theoretisch erreicht.

Die PMV (“predicted mean vote”, vorhergesagte mittlere Beurteilung) ist ein subjektiver Wert, welcher dem Empfinden nach eingeschätzt wird.

Wertebereich: -3 kalt; -2 kühl; -1 etwas kühl; 0 neutral; 1 etwas warm; 2 warm; 3 heiß

Näheres regelt die DIN EN ISO 7730.

Lärm am Arbeitsplatz

Schallereignisse, die gesundheitsschädigend sind, die Sicherheit am Arbeitsplatz gefährden, leistungsmindernd wirken,
unerwünscht sind, störend und Ärger erregend sind, werden als Lärm bezeichnet.

Für die Vermeidung und Analyse von Lärm am Arbeitsplatz, bedient sich die Arbeitswissenschaft aus den Erkenntnissen von Medizin, Akustik (Gasdynamik, Teilbereich der Physik) und Psychologie.

Durch übermäßigen Lärm, können Herz-Rhythmus-Störungen, Durchblutungsstörungen, Stress und Störungen der Psyche sowie Lärmschwerhörigkeiten verursacht werden. Auch akut kann das Gehörvermögen unter Lärm in Form einer zeitweiligen Verschiebung der Hörschwelle leiden. Lärm kann akute und chronische, nachwirkende Erkrankungen wie Tinitus aurium und Schlafstörungen verursachen.

Die Effizienz der Arbeit sinkt mit Lärm zunehmend, da Lärm die Kommunikation behindert und die Konzentration/Aufmerksamkeit erschwert. Um hohe kognitive Fähigkeiten zu nutzen, ist bereits ein geringer Lärm sehr störend und wirkt hindernd.

Schallereignisse bzw. Schallwellen breiten sich in einem Medium (in allen drei Aggregatzuständen, vom Gas bis zum Festkörper) als Wellen in Form von Dichteschwankungen aus. Schall wird im Alltag vor allem durch die Luft in unser Gehör übertragen.

Die Schwingung kann, je nach Ton, unterschiedliche Frequenzen annehmen, hierbei sind für die Arbeitsgestaltung jedoch fast nur die Tön im hörbarem Frequenzbereich von Interesse (diese liegen zwischen 16 Hz und 20kHz).  Ein Arbeitsplatz mit Tieren sollte auch den für das Tier hörbare Frequenzbereich berücksichtigen (welcher enorm breiter sein kann).

Wege der Schallübertragung:

  • Direkter Schall
  • Reflektierter Schall
  • Körperschall
  • Abgestrahlter Körperschall

Am lärmenden Arbeitsplatz sind akustische Messungen durchzuführen. Grundsätzlich interessiert im Rahmen der Arbeitsgestaltung eher nicht die Emission sondern die Immission von Schall. Der richtige Messbereich im Sinne der Arbeitsgestaltung liegt daher in der Ohrnähe des Arbeiters (Immissionsmessung). Gemessen wird im maßgeblichen Schallübertragungsmedium (fast immer Luftschall, es gibt jedoch Ausnahmen, beispielsweise bei Unterwasserarbeiten).

Eine wichtige Schallfeldgröße ist der Schalldruck p. Die Schallintensität ist eine weitere wichtige Größe und das Produkt aus Schalldruck p und Schallschnelle v.

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SchalldruckSchallintensität
SymbolEinheitSymbolEinheit
pPa (N/m²)IW/m²
HörschwelleP0 = 2 ・10-5 PaI0 = 10-12 W/m²
SchmerzschwellePs =  20 Pa bis 200PaIs = ab ca. 1W/m²

Eine dauerhafte Erreichung der Schmerzschwelle kann eine Lärmschwerhörigkeit (irreparabler Hörschaden) verursachen.

Dass die Hör- und Schmerzschwelle, sowie die dazwischen liegende Unbehaglichkeitsschwelle, in der Literatur bzw. wissenschaftlichen Studien teilweise sehr unterschiedlich bestimmt werden, liegt an individuellen Gehörvermögen und subjektivem Befinden. Viele Menschen hören Musik bis nahe an die Schmerzschwelle heran, welche durch den angenehmen Klang von Musik nahezu ignoriert wird. Außerdem sind diese Werte sehr frequenzabhängig (besonders die Hörschwelle).

Gemessen wird mit technischen Hilfsmitteln der Schalldruckpegel L (Schalldruckpegelmessgeräte).

Der in db (Dezibel) angegebene Schalldruckpegel L ist eine technische, aber keine psychoakustische Größe. Zwar lässt sich mit Änderung des Schalldruckpegels zwar auch für den Menschen ein Lauter oder Leiser wahrnehmen (10 dB Uterschied stellen eine ungefähre, verdoppelte bzw. halbierte Schallwahrnehmung dar), aber die Angabe mit Schalldruckpegel lässt kaum sichere Angaben über die resultierende menschliche Wahrnehmung zu. Der Schalldruckpegel steht jedoch in mathematischer Beziehung zum Schalldruck und zur Schallintensität.

Weil die Empfindlichkeit des menschlichen Ohres von der Frequenz des Schalls abhängt, wird der Schalldruckpegel mit unterschiedlichen Filtern bewertet, um bei akustischen Messungen das Verhalten des menschlichen Gehörs zu berücksichtigen. So werden Tiefe und sehr hohe Töne als weniger laut wahrgenommen, als dies bei mittleren Tönen der Fall ist.

Daher wird der Schalldruckpegel mit einen Filter gewichtet, das den Frequenzgang des menschlichen Gehörs berücksichtigen soll. Die Frequenzbewertung kann auch als frequenzabhängiger Abzug vom ermittelten Pegel dargestellt werden.

  1. A-Bewertung: entspricht den Kurven gleicher Lautstärkepegel bei ca. 20-40 phon; Dies ist der am häufigsten verwendete Filter in der technischen Akustik, im deutschen Rechtssystem zur Lärmbewertung
  2. B-Bewertung: entspricht den Kurven gleicher Lautstärkepegel bei ca. 50-70 phon
  3. C-Bewertung: entspricht den Kurven gleicher Lautstärkepegel bei ca. 80-90 phon
  4. D-Bewertung: entspricht den Kurven gleicher Lautstärkepegel bei sehr hohen Schalldrücken

Die Hörschwelle liegt bei 0 dB, die Schmerzgrenze wird mit einem Wert zwischen 120 und 130 dB angegeben. Eine Erhöhung des Schalldruckpegels um +10 dB wird subjektiv als Verdoppelung der vorhergehenden Lautstärke wahrgenommen. Eine leise Unterhaltung mit 40 dB (A) ist somit nicht viermal so laut wie das normale Atmen mit 10 dB (A), sondern achtmal lauter. Die Verdoppelung einer Lärmquelle (z.B. von 10 auf 20 Maschinen) verursacht hingegen eine Zunahme des Schalldruckpegels um 3 dB (A).

Der Schalldruckpegel in Dezibel ist für Laien weniger gut verständlich, es gibt daher noch die Angaben als Lautstärkepegel (frequenz-vergleichbar gemachter Schalldruckpegel) in Phon und Lautheit in Sone.

Phon ist die Einheit für den Lautsträrkepegel L, welcher durch (subjektiven) Hörvergleich als gleichlaut empfundener Schalldruckpegel für einen Ton mit einer Frequenz von 1000 Hz definiert wird. Die Angabe des Lautstärkepegels in Phon entspricht also der des Schalldruckpegels in dB mit 1000 Hz. Mit dem Lautstärkepegel wird der Schalldruckpegel sozusagen hinsichtlich der Frequenz auf einen Nenner gebracht, so dass eine Vergleichbarkeit geschaffen wird. Der Lautstärkepegel ist jedoch nicht direkt messbar.

Auch wenn der Schalldruckpegel eine wichtige technische Größe ist, wird die Lautheit (in der Einheit Sone [Einheitszeichen: sone]) für den Menschen und für Laien weit verständlicher beschreiben. Die Lautheit in sone gibt die subjektiv empfundene Lautstärke wieder. Ein doppelt so laut wahrgenommener Ton ist, anders als mit dB bzw. phon, in sone doppelt so groß.

Lautheit [sone]Pegel [phon]
64100
3290
1680
870
460
250
140
0.532
0.2525
0.12519
0.062514

Die LärmVibrationsArbSchV (Lärm-Vibrations-Arbeitsschutzverordnung, eine Verordnung zum Arbeitschutzgesetz) setzt Regeln zur Lärmexposition fest. Nach dieser Verordnung gibt es eine untere und obere Auslösegrenze, welche bei Überschreitung Maßnahmen verlangen.

  • Untere Auslösewerte
    • Tages-Lärmexpositionspegel LEX,8h = 80 dB über 8 Stunden hinweg (über die Zeit gemittelte Tages-Lärmexpositionspegel A-frequenzbewertet für einen nominalen Achtstundentag)
      oder
    • Spitzenschalldruckpegel LCpeak = 135 dB als Spitzenwert (Höchstwert des momentanen C -frequenzbewerteten Schalldruckpegels)
    • Wird diese Grenze überschritten, ist die Bereitstellung von Gehörschutz und Maßnahmen zur Lärmminderung sind zu ergreifen, dazu zählt insbesondere auch die Aufklärung und das Angebot zur ärztlichen Vor-, Zwischen und Nachuntersuchung
  • Obere Auslösewerte
    • Tages-Lärmexpositionspegel LEX,8h = 85dB (A-Bewertung)
    • Spitzenschalldruckpegel LCpeak = 137 dB (C-Bewertung)
    • Wird diese Grenze überschritten, sind Maßnahmen für die untere Auslösewerte zu ergreifen, zusätzlich ist die Kennzeichnung als Lärmbereich und die Beschränkung des Aufenthalts notwendig, Tragepflicht von persönlichem Gehörschutz

Aus betrieblicher Sicht kann Lärmschutz in organisatorischen und persönlicher Lärmschutz unterschieden werden.
Organisatorischer Lärmschutz liegt rein in der Verantwortung des Betriebs, persönlicher Lärmschutz ist der Gehörschutz, bei welchem der Arbeitnehmer mitverantwortlich ist (die Mittel sind jedoch vom Betrieb zu stellen).

  • Organisatorischer Lärmschutz
    • Lärmreduzierende Maschinen
    • Dämmungsreiche Auslegung
    • Arbeitsplatzorganisatorische Maßnahmen
    • Strukturierung und Abtrennung von Lärmbereichen
    • Expositionszeiten verteilen
    • Beschränkung der Expositionsdauer
    • u. a.
  • Persönlicher Gehörschutz
    • Ohrstöpsel
    • Gehörschutzkapsel
    • Schallschutzhelme
    • Schallschutzanzüge (Schwingungsreduzierung)
    • u. a.

Aus technischer Sicht wird Lärmschutz wie nachfolgend unterschieden:

  • Lärmreduzierung (z. B. Kunststoffteile statt Metallteile in der Mechanik) [aktiver Lärmschutz]
  • Schalldämmung (Minderung der Lärmausbreitung, z. B. Motorhaubendämmung aus Stoff) [passiv]
  • Schalldämpfung durch Absorption (Umwandlung von Schallenergie in Wärme) [passiv]

Licht am Arbeitsplatz

Licht ist nicht gleich Licht, denn Licht hat unterschiedliche Wellenlängen. Unterschiedliche Oberflächen brechen bzw. reflektieren Licht unterschiedlicher Wellenlängenbereiche verschieden stark.

Für die Bestimmung und Analyse des richtigen Lichts am Arbeitsplatz, bedient sich die Arbeitswissenschaft aus den Erkenntnissen von Medizin, Optik (Physik) und Psychologie.

Gemischtartige Reflexionen sind selten gewollt und werden vermieden. Dort, wo keine Spiegelungen gewünscht sind (über 99% aller Oberflächen), sind gestreute Reflexionen, also matte Oberflächen gewünscht, denn diese vermeiden Blendungen durch Reflexionen.

GrößeSymbolBerechnungEinheitBeschreibung
LichtstromΦΦ = I * ΩLumen [lm]Gesamte von einer Lichtquelle in den Raum abgegebene Strahlungsleistung, bewertet nach spektraler Augenempfindlichkeit
LichtstärkeII = Φ / ΩCandela [cd]Lichtquellen strahlen ihren Lichtstrom Φ im

allgemeinen in verschiedenen Richtungen unterschiedlich stark aus. Lichtstärke ist

richtungsabhängig (meist dargestellt in kartesischen oder Polarkoordinatensystemen).

Die Lichtstärke I bezeichnet die Intensität des in einer bestimmten Richtung abgestrahlten Lichts.

LichtdichteLL = I / ACandela pro m² [cd/m²]Leuchtdichte L einer Lichtquelle (direkt, oder indirekt als beleuchtete Fläche) ist maßgebend für den wahrgenommenen Helligkeitseindruck.

Die Leuchtdichte indirekter Lichtquellen hängt von dem Reflexionsgrad und der Beleuchtungsstärke E zusammen.

BeleuchtungsstärkeEE = Φ / ALux [lux]Die Beleuchtungsstärke E gibt das Verhältnis des auftreffenden Lichtstroms Φ zur beleuchteten Fläche an.

Die Beleuchtungsstärke beträgt 1 lux, wenn der Lichtstrom 1 lm auf eine Fläche von 1 m² gleichmäßig auftrifft.

Ein Büro-Arbeitsplatz sollte mit einer Beleuchtungsstärke von nicht unter 500 lux beleuchtet werden.

Mit Leuchten können Beleuchtungskonzepte umgesetzt werden, sie schützen vor Verbrennungen durch kurze Berührungen und begünstigen oftmals eine sichere Montage sowie bieten Schutz vor elektrischen Bauteilen.

Beleuchtungskonzepte mit Leuchten reichen von direkter Bestrahlung (Licht fällt direkt von der Lichtquelle auf den Arbeitsbereich) über gleichförmiger Bestrahlung (“Glühlampen-Bestrahlung” – das Licht wird überall hin gestrahlt/gestreut) bis zur indirekten Bestrahlung (Licht wird nur an die Decke und/oder an die Wände gestrahlt, von dort reflektiert es in den ganzen Raum) und Mischformen.

Im Sinne einer guten Arbeitsgestaltung sind ungünstige Farbtemperaturen, Blendungseffekte und Schattenwürfe zu reduzieren.

Zwei Beleuchtungsstrategien sind zu unterscheiden und in Arbeitsräumen zu finden:

  • Arbeitsbereichbezogene Beleuchtungsstrategie
  • Raumbezogene Beleuchtungsstrategie

Ist eine örtlich feste Anordnung der Arbeitsbereiche bzw. Arbeitsplätze vorgesehen und muss keine Flexibilät bei der Arbeitsplatzanordnung berücksichtigt werden, so ist eine arbeitsbereichbezogene Beleuchtungsstrategie empfehlenswert. Mit diesem Konzept wird gewährleistet, dass alls Arbeitsplätze entsprechend ihren Aufgabenstellungen ausreichend gut und blendungsarm beleuchtet werden. Arbeitsplätze am Monitor, Schränken, am Whiteboard oder am Besprechungstisch benötigen unterschiedliche Lichtmengen und Beleuchtungskonzepte. Im Raum finden sich so unterschiedliche Lichtzonen (deutliche Lichtinseln sollten jedoch vermieden werden), dies ist nicht nur sehr praktikabel bei der Sicherstellung der richtigen Lichtmenge am richtigen Platz, sondern auch eher kosteneffizient.

Die raumbezogene Beleuchtung ist vor allem ein Planungskompromis und geeignet, wenn die Raumaufteilung und -nutzung sowie die Anzahl und Ausdehnung von Arbeitsplätzen innerhalb der Räumlichkeit noch nicht bekannt ist oder langfristig flexibel bleiben soll. Bei der raumbezogenen Beleuchtung, wird der Raum (nahezu) an jeder Stelle gleich stark ausgeleuchtet. Die gleichmäßige Beleuchtungsstärke und Blendungsvermeidung müssen im ganzen Raum eingehalten sein, höchstens ein kleiner Randbereich an den Wänden darf weniger gut beleuchtet sein, wenn kein Arbeitsplatz in den Randbereich hineinreicht. Die raumbezogene Beleuchtungsstrategie ist qualitativ der arbeitsbereichbezogenen Beleuchtungsstrategie unterlegen.

Unabhängig von der Beleuchtungsstrategie ist eine zusätzliche Teilflächenbeleuchtung notwendig, um Arbeitern/Angestellten die Möglichkeit zur Individualisierung (entsprechend dem persönlichen Empfinden, Sehvermögen und der zu tätigen Arbeit) der Beleuchtung am Arbeitsplatz vor Ort zu ermöglichen.