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Empfehlung des IFA

Ausgangslage

Bei der Einwirkung starker Wärmestrahlung auf den Menschen kann es zu Schädigungen der Haut und der Augen kommen. Daher muss die Höhe der Strahleneinwirkung begrenzt werden. In der EU-Richtlinie 2006/25/EG "Künstliche optische Strahlung" ¹ sind Grenzwerte zum Schutz vor Schädigungen durch die Einwirkung optischer Strahlung an Arbeitsplätzen festgelegt. Sie sind durch die Arbeitsschutzverordnung zu künstlicher optischer Strahlung - OStrV ² in Deutschland rechtsverbindlich. Die Grenzwerte der EU-Richtlinie 2006/25/EG basieren auf Empfehlungen der Internationalen Kommission zum Schutz vor nichtionisierender Strahlung ICNIRP ^{3 4 5}. Diese Grenzwert-Empfehlungen weisen jedoch Lücken auf. So enthält die ICNIRP-Empfehlung zum Schutz der Haut vor Verbrennungen bei der Einwirkung sichtbarer und infraroter Strahlung⁴ im Wellenlängenbereich von 380 bis 3000 nm keine Grenzwerte für Expositionen, die länger als 10 s dauern. Entsprechend fehlen solche Grenzwerte in der EU-Richtlinie und damit bei der praktischen Anwendung der OStrV an Arbeitsplätzen. Das Fehlen von Grenzwertempfehlungen für Einwirkungszeiten über 10 s begründet ICNIRP mit dem Argument, dass wegen der unwillkürlichen Abwendungsreaktion bei der Einwirkung starker Wärmestrahlung Expositionen über 10 s nicht vorkämen. Dies trifft jedoch in der Praxis nicht zu. Eine Vielzahl vom Untersuchungen und Messungen in Betrieben, die u. a. von der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAuA) ⁶ und vom IFa ⁷ durchgeführt wurden, zeigt, dass auch Wärmestrahlungsexpositionen von mehr als 10 s an Arbeitsplätzen auftreten. Häufig haben Beschäftigte dabei gar nicht die Möglichkeit, der Exposition auszuweichen. Um sie dennoch vor thermischen Schäden der Haut zu schützen, werden Expositionsgrenzwerte für Expositionen im sichtbaren und infraroten Wellenlängenbereich auch für Expositionszeiten von mehr als 10 s benötigt.

Ein neues Berechnungsmodell

Um die Lücke in den Grenzwerten zu schließen, wurde ein neues Berechnungsmodell entwickelt. Es lehnt sich einerseits an die EU-Grenzwerte an, lässt andererseits aber die Anwendung von Grenzwerten zum Schutz vor Hautverbrennungen auch über 10 s Einwirkungsdauer zu. Dazu wurden die EU-Grenzwerte mit Richtwerten kombiniert, die in der DIN 33403-3 ⁸ zu finden sind. Im Bild 5 der DIN 33403-3 sind Werte der Bestrahlungsstärke dargestellt, die in Abhängigkeit von der Einwirkungsdauer zu einer Schmerzempfindung führen. In den meisten Fällen stellt sich bei der Einwirkung von Wärmestrahlung auf die Haut zunächst eine Schmerzempfindung ein, bevor eine Verbrennung auftritt. Wird die Schwelle zur Schmerzempfindung nicht überschritten, dann kann man davon ausgehen, dass auch keine Hautverbrennung auftritt. Insofern sind die zeitabhängigen Werte der Schmerzempfindung in der DIN 33403-3 auch als Grenzwerte zum Schutz vor Verbrennungen der Haut geeignet. Das IFa kombinierte daher die EU-Grenzwerte und die DIN 33403-3 derart, dass die IFA-Empfehlung zwischen 1 und 10 s der Formel der EU-Richtlinie folgt:

E_skin = 20.000_* t^-0,75 W/m². Hierbei wurde H durch E ersetzt und der Exponent für t entsprechend umgerechnet (siehe Anmerkung). Zwischen 10 und 1.000 s folgt die Empfehlung der Formel: E_skin = 7.700_* t^-0,34 W/m². Diese Kurve schließt an die Kurve der EU-Richtlinie an und nähert gleichzeitig die Werte der DIN 33403-3 zwischen 50 und 1000 s sehr gut an. Die IFA-Empfehlung ist im Bild zusammen mit den EU-Grenzwerten und den Werten der DIN 33403-3 dargestellt.

Anmerkung:Wegen der Beziehung H_skin = E_{skin  *}  t kann man die Grenzwertformel (Kennbuchstabe o.) der EU-Richtlinie H_skin = 20.000_* t^0,25 [J/m²] auch als E_skin* t = 20.000 t 0,25 [J/m²] schreiben. Teilt man beide Seiten der Gleichung durch t, dann verändert sich der Zusammenhang nicht und man erhält: E_skin = 20.000_* t^-0,75 [W/m²]. Der Grenzwert der EU-Richtlinie wird damit als zeitabhängige Bestrahlungsstärke Eskin dargestellt. Diese Darstellung ist sachgerechter als die in der EU-Richtlinie verwendete Größe H_skin, da die Verbrennung der Haut von der einwirkenden Bestrahlungsstärke E_skin abhängt und nicht von der Bestrahlung H_skin. H_skin ist eine zeitintegrierte Größe und sagt nichts über die momentane Stärke der Strahleneinwirkung auf die Haut aus.