Präventivmedizinische Unterstützung im Einsatz gegen Hitze und Kälte – Entwicklung einer Klimaweste am Institut für ­Präventivmedizin der Bundeswehr

Preventive Medical Support in Operations Against Heat and Cold – Development of a Climate-Controlled Vest at the Bundeswehr Institute of Preventive Medicine

Christopher Weyh^a,b, Stefan Freitag^a,b, Michael Vonderhecken^a,b, Nils-Alexander Simon^a,b,d, Ulrich Rohde^a,b, ­ Manuela Andrea Hoffmann^a-c

^a Institut für Präventivmedizin der Bundeswehr, Andernach und ASt ­Koblenz

^b Medizincampus Koblenz, Johannes^-Gutenberg-Universität Mainz

^c Universitätsmedizin Mainz der Johannes-Gutenberg-Universität Mainz

^d Ausbildungskommando, Leipzig

Zusammenfassung

Soldatinnen und Soldaten sind insbesondere im Einsatz, in Ausbildung und Training sowie im militärischen Arbeitsalltag regelmäßig klimatischen Belastungen ausgesetzt. Dabei spielen vor allem Hitze und Kälte eine relevante Rolle. Unter Einwirkung von Hitze ist es besonders bedeutsam, dass körperliche Arbeit zusätzliche metabolische Wärme erzeugt, deren Abgabe durch die Isolation der Bekleidung und Ausrüstung behindert wird. Hierdurch kann es bereits bei moderaten Umgebungstemperaturen zu einem kritischen Anstieg der Körperkerntemperatur kommen, der mit Leistungsminderung und gesundheitlicher Gefährdung einhergeht.

Die Hitzebelastung stand aufgrund der Auslandseinsätze in heißen Klimazonen lange im Fokus der Klimaprävention der Bundeswehr. In diesem Zusammenhang war jedoch der Hitzestress von Besatzungen militärischer Fahrzeuge ein wenig betrachtetes Problemfeld: Hohe Außentemperaturen, die Strahlungswärme der Fahrzeuge sowie der Wärme- und Feuchtigkeitseintrag durch die Besatzung können trotz Klimatisierung zu hohen Innenraumtemperaturen führen und in Verbindung mit der isolierenden Wirkung von Bekleidung und Ausrüstung einen Anstieg der Körperkerntemperatur bedingen. Da organisatorische Präventionsmaßnahmen unter Einsatzbedingungen nur begrenzt umsetzbar sind, sind ergänzende technische Maßnahmen erforderlich, die den Wärmehaushalt unmittelbar unterstützen.

Ein geeigneter, technologischer Lösungsansatz für diese Problemstellung ist das in der Vorgängereinrichtung entwickelte und patentierte Dry-Air-Comfort-Verfahren (DAC). Dieses basiert auf trockener, temperierter Luft, die über ein Schlauchsystem in ein luftdurchlässiges Abstandsgewebe hautnah unter isolierender ABC-Schutzbekleidung eingebracht wird. Das als Ganz­körpersystem entwickelte System unterstützt insbe­sondere die Schweißverdunstung als wesentlichen physiologischen Mechanismus der Wärmeabgabe. Für militärische Fahrzeugbesatzungen wurde dieses am Institut für Präventivmedizin der Bundeswehr etablierte Wirkprinzip auf eine unter der ballistischen Schutzweste getragene Klimaweste übertragen und damit an die besonderen Anforderungen angepasst. Der technische Funktionsnachweis erfolgte zunächst mit dem thermoregulatorischen Manikin „Newton“, anschließend wurde der Prototyp in der Klimakammer des InstPrävMedBw an Soldatinnen und Soldaten getestet. Die Studie simulierte eine Patrouille mit fahrzeuggebundener Belüftung während der Sitzphasen und mit unbelüfteten Marschphasen. Dabei reduzierte die Klimaweste die thermophysiologische Beanspruchung deutlich.

Nach dem Wirksamkeitsnachweis unter Hitze eröffnete das zugrunde liegende Prinzip eine weitere Perspektive: Konditionierte Luft kann nicht nur die Entwärmung fördern, sondern bei höherer Zulufttemperatur auch Wärme zuführen. Vor dem Hintergrund der Refokussierung auf Landes- und Bündnisverteidigung wird die Klimaweste daher auch hinsichtlich ihres Potenzials zur Prävention von Unterkühlung untersucht. Damit entwickelt sich aus einer zunächst auf Hitze ausgerichteten Lösung schrittweise ein körpernahes Klimasystem für unterschiedliche thermische Belastungen.

Schlüsselwörter: Hitzestress, Kältestress, Präventivmedizin, Thermoregulation, Körperkühlung, Klimakammer, militärische Schutzbekleidung

Summary

Military personnel are regularly exposed to climatic stressors, particularly during deployments, education and training, and routine military duties. Heat and cold are particularly relevant. During heat exposure, physical activity generates additional metabolic heat, while clothing and equipment impede heat dissipation. Consequently, core body temperature may rise to critical ­levels even at moderate ambient temperatures, potentially impairing performance and causing adverse health effects.

Due to deployments in hot climatic regions, heat stress has long been a major focus of climate-related preventive measures within the Bundeswehr. However, heat exposure among military vehicle crews has received comparatively little attention. High ambient temperatures, radiant heat from the vehicle, and the heat and moisture generated by the crew may result in high interior temperatures despite vehicle climate control. Combined with the insulating effects of clothing and equipment, these conditions may increase core body temperature. Since organisational preventive measures can only be implemented to a limited extent under operational conditions, complementary technical measures are required that directly support the body’s heat balance.

A suitable technological approach to this problem is the patented Dry-Air-Comfort (DAC) system developed at the predecessor institution of the Institute for Preventive Medicine of the Bundeswehr. The system is based on dry, temperature-controlled air delivered through a hose system into an air-permeable spacer fabric positioned close to the skin beneath insulating chemical, biological, radiological, and nuclear (CBRN) protective clothing. Originally developed as a whole-body system, DAC primarily facilitates sweat evaporation, a key physiological mechanism of heat dissipation. For military vehicle crews, this principle was adapted at the institute into a climate-control vest worn under a ballistic protective vest, tailoring it to the specific requirements of this operational setting. Technical proof of function was initially obtained using the thermoregulatory manikin “Newton”. Subsequently, the prototype was evaluated in military personnel in the climatic chamber of the InstPrävMedBw. The study simulated a patrol scenario with vehicle-based ventilation during seated phases and no active ventilation during dismounted marching phases. The climate-control vest substantially reduced thermophysiological strain.

After demonstrating efficacy under heat exposure, the underlying principle opened an additional field of application. Conditioned air can not only facilitate heat dissipation but, at higher supply-air temperatures, can also provide heat to the body. In light of the renewed focus on national and collective defence, the climate-control vest is therefore also being investigated for its potential to prevent hypothermia. Thus, a solution initially developed for heat mitigation is gradually evolving into a close-to-body climate-control system capable of addressing a broader range of thermal stressors.

Keywords: heat stress; cold stress; preventive medicine; thermoregulation; body cooling; climatic chamber; military protective clothing

Einleitung und Hintergrund

Soldatinnen und Soldaten sind insbesondere im Einsatz, in Ausbildung und Training, aber auch im militärischen Arbeitsalltag regelmäßig klimatischen Belastungen ausgesetzt. Dabei spielen vor allem Hitze und Kälte eine relevante Rolle. Unter Einwirkung von Hitze ist es besonders bedeutsam, dass körperliche Arbeit zusätzliche metabolische Wärme erzeugt, deren Abgabe durch die Isolation von Bekleidung und Ausrüstung behindert wird. Hierdurch kann es bereits bei moderaten Umgebungstemperaturen zu einem kritischen Anstieg der Körperkerntemperatur kommen, der mit Leistungsminderung und gesundheitlicher Gefährdung ­einhergeht [3][4][8][13]. Diese werden oft unterschätzt. Insbesondere Hitzekrämpfe, Hitzekollaps und Hitze­erschöpfung können in manchen Fällen unerwartet und schnell in einen lebensbedrohlichen anstrengungsbedingten Hitzschlag übergehen [4][8]. Die Hitzebelastung stand aufgrund der Auslandseinsätze in heißen Klimazonen lange im Fokus der Klimaprävention der Bundeswehr [6][7].

Ein wenig beachtetes Problemfeld war dabei die Hitzebelastung von Besatzungen geschützter militärischer Fahrzeuge [11]. Das Institut für Präventivmedizin der Bundeswehr (InstPrävMedBw) untersuchte daher dieses aus den Einsätzen berichtete Problem gemeinsam mit der Wehrtechnischen Dienststelle 41 in Koblenz (WTD 41). In der dortigen Klimakammer wurden verschiedene geschützte Fahrzeuge (EAGLE, DINGO und FENNEK) dem charakteristischen Tagesverlauf eines tropischen und eines wüstenartigen Klimas ausgesetzt und das Mikroklima in den Fahrzeugen erfasst. Dabei wurden nicht nur die Umgebungsbedingungen, sondern auch der Wärme- und Feuchtigkeitseintrag der Besatzung durch institutseigen entwickelte „Schwitzdummies“ berücksichtigt. Bei den Versuchen wurden im Fahrzeuginnenraum im Mittel 44 °C bei 20 % relativer Luftfeuchte für wüstenartige und 38 °C bei 75 % relativer Luftfeuchte für tropenartige Bedingungen ermittelt [11].

Diese Bedingungen sind für die Besatzung thermophysiologisch hoch relevant. Bei Lufttemperaturen oberhalb der Hauttemperatur ist nicht nur die trockene Wärmeabgabe erheblich eingeschränkt; vielmehr kann zusätzliche Wärme aus der Umgebung aufgenommen werden. Unter feucht-heißen Bedingungen wird die Schweißverdunstung als wesentlicher physiologischer Mechanismus der Entwärmung zugleich begrenzt. Die technischen Arbeitsplatzanalysen ließen daher erwarten, dass unter solchen Fahrzeugbedingungen Körperwärme gespeichert wird und die Körperkerntemperatur ansteigen kann. Hieraus ergab sich die zentrale präventivmedizinische Fragestellung, ob sich diese aus den technischen Arbeitsplatz­analysen abgeleitete thermische Belastung auch am Menschen nachweisen lässt und ob sie durch eine ergänzende körpernahe Klimatisierung wirksam reduziert werden kann. Eine alleinige Klimatisierung des gesamten Fahrzeuginnenraums kann unter extremen klimatischen Bedingungen an technische Leistungsgrenzen stoßen. Gleichzeitig sind klassische Präventionsmaßnahmen wie die Verkürzung der Expositionszeit, die Reduzierung der Arbeitsintensität oder ein festgelegtes Arbeitszeit-Pausen-­Regime im militärischen Einsatz nicht unter allen Bedingungen mit dem Auftrag vereinbar. Ergänzend sind daher technische Lösungen erforderlich, die den Wärmehaushalt des Menschen unmittelbar unterstützen. Für den Hitzeschutz bedeutet dies insbesondere, die gezielte Abgabe überschüssiger Körperwärme zu fördern [6].

Ziel dieser Übersichtsarbeit ist es daher, die Entwicklung und Erprobung der Klimaweste am InstPrävMedBw als körpernahen präventivmedizinischen Ansatz unter militärischen Einsatzbedingungen zusammenfassend darzustellen.

Vom Dry-Air-Comfort-Verfahren zur stationären Klimaweste

Ausgangspunkt der Entwicklung der Klimaweste war das am InstPrävMedBw etablierte und bereits in der Vorgängereinrichtung¹ entwickelte Dry-Air-Comfort-Verfahren (DAC) [7]. Das System wurde in Zusammenarbeit mit dem Wehrwissenschaftlichen Institut für Werk- und Betriebsstoffe (WIWeB) zunächst als Ganzkörperlösung für Tätigkeiten unter stark isolierender Schutzbekleidung (z. B. ABC-Schutzanzug Zodiac) entwickelt (Abbildung 1A). Hierbei kam ein sogenanntes Abstandsgewirk zum Einsatz. Dabei handelt es sich um ein dreidimensional aufgebautes Textil, bei dem zwei textile Flächen durch Abstandsfäden miteinander verbunden sind. Dadurch entsteht zwischen dem Körper und der darüberliegenden Schutzbekleidung ein definierter, luftdurchlässiger Zwischenraum. Dieser hält die Luftwege auch unter der Bekleidung offen. Über eine externe Anlage wird mittels Schlauchsystem ein Volumen von 600 l/min trockene (konditionierte) Luft mit einer Restfeuchte von < 5 % hautnah dem Körper zugeführt Die konditionierte Zuluft wird bewusst auf etwa 35°C und damit annähernd auf Hauttemperatur temperiert. Dies ist für das Verständnis des Systems entscheidend: Ziel ist nicht, die Haut mit kalter Luft herunterzukühlen, sondern die Schweißverdunstung zu fördern, ohne durch eine zu starke lokale Kühlung eine Verengung der Blutgefäße und damit eine Einschränkung des Wärmetransports vom Körperkern zur Haut zu provozieren. Der dadurch entstehende Wasserdampfgradient begünstigt die Verdunstung auch unter isolierender Schutzbekleidung [5]. Der Ansatz unterscheidet sich grundlegend von klassischen Kühlwesten mit Eis, Phase-Change-Materialien oder gekühlten Flüssigkeiten, die durch begrenzte Kühlzeiten oder zusätzliches Gewicht in ihrer Anwendung eingeschränkt sind.

Die thermophysiologische Wirksamkeit des DAC-Systems konnte in mehreren Klimakammeruntersuchungen im InstPrävMedBw nachgewiesen werden [5][7]. Eine Studie zur intervallartigen Anwendung der Belüftung verdeutlichte das Potenzial des Verfahrens auch für den mobilen Einsatz [5]: Zwölf Probanden absolvierten unter isolierender Schutzbekleidung ein Arbeits-Ruhe-Protokoll, mit bis zu fünf Arbeitsphasen (20 min) ohne Schlauchverbindung und intermittierenden Pausenphasen (20 min) mit Belüftung. Die Arbeiten in den Belastungsphasen entsprachen dabei charakteristischen Aufgaben, die im Rahmen von Tätigkeitsanalysen vor Ort in der ABC-Abwehrtruppe ermittelt wurden. Unter der DAC-Intervallkühlung während der Ruhephasen konnten alle Teilnehmenden die gesamte Belastung absolvieren, während ohne Kühlung acht von zwölf Untersuchungen aufgrund von Erschöpfung oder des Erreichens kritischer physiologischer Werte vorzeitig beendet werden mussten. Das inzwischen patentierte System ist zur Implementation in die neue ABC-Schutzausrüstung vorgesehen.

Für das zuvor beschriebene Problem der Hitzebelastung in geschützten Fahrzeugen eröffnet sich für dieses Grundprinzip ein besonderer Ansatz: Statt ausschließlich den gesamten Fahrzeuginnenraum zu klimatisieren, kann die thermische Belastung unmittelbar am Menschen durch eine gezielte Beeinflussung des Bekleidungsmikroklimas reduziert werden. Da insbesondere der durch die ballistische Schutzweste abgedeckte Rumpfbereich in seiner Wärme- und Feuchtigkeitsabgabe eingeschränkt ist, wurde das DAC-Prinzip auf eine unter der ballistischen Schutzweste tragbare Klimaweste übertragen (Abbildung 1B).

In ihrer Anwendbarkeit wurde die Klimaweste bzw. das System so konzipiert, dass sie während der Fahrt an ein fahrzeuggebundenes Luftversorgungssystem mittels eines Schlauchs angeschlossen und dadurch mit konditionierter Luft durchströmt werden kann. Muss die Besatzung absitzen, wird die Verbindung zum Fahrzeug getrennt. Die Soldatin bzw. der Soldat trägt lediglich die leichte Weste weiter und behält seine Bewegungsfreiheit. Die Kühlphase im Fahrzeug soll zugleich dazu dienen, eine vorausgegangene körperliche Wärmebelastung abzubauen und die thermische Vorbelastung vor einer erneuten abgesessenen Phase möglichst gering zu halten.

Technische Voruntersuchungen – erst der „Dummy“, dann der Mensch

Bevor ein solches System am Menschen untersucht wird, sollte zunächst geklärt werden, ob es durch die reduzierte Austauschfläche physikalisch überhaupt ausreichend Wärme abführen kann. In einer am InstPrävMedBw durchgeführten Untersuchung wurde hierfür das thermoregulatorische Schwitzmanikin „Newton“ (Thermetrics, Seattle) eingesetzt. Das lebensgroße, in einzelne Körpersegmente unterteilte Manikin wird an seiner Oberfläche konstant auf 35°C geregelt, was der normalen Hautoberflächentemperatur entspricht. Vereinfacht gesprochen gilt: Je mehr elektrische Heizleistung Newton benötigt, um diese 35 °C aufrechtzuerhalten, desto mehr Wärme wird gleichzeitig über die Bekleidung und die Umgebung abgeführt.

Die Untersuchungen erfolgten unter vollständiger militärischer Bekleidung und Ausrüstung einschließlich des ballistischen Körperschutzes. Dabei zeigte die aktiv belüftete Klimaweste gegenüber der Vergleichsbedingung ohne Klimaweste eine deutlich höhere Wärmeabgabe. Damit konnte gezeigt werden, dass die auf den Rumpf begrenzte Klimatisierung auch unter einsatzrelevanter Schutzausrüstung einen relevanten thermischen Effekt erzielt. Dieser technische Funktionsnachweis bildete die Grundlage für die anschließende Untersuchung am Menschen [9][12].

Studie zum Konzeptnachweis der Klimaweste unter Hitzebelastung

Studiendesign

Nach dem technischen Funktionsnachweis wurde untersucht, ob sich der Effekt auch beim Menschen unter einsatznah simulierten Bedingungen nachweisen lässt. An der Machbarkeitsstudie nahmen neun Soldatinnen und Soldaten teil, darunter sechs Männer und drei Frauen [9][12]. Alle Teilnehmenden durchliefen in einem Messwiederholungsdesign fünf Klimabedingungen in der Klimakammer des InstPrävMedBw:

• wüstenartiges Klima ohne und mit Klimaweste,
• tropenartiges Klima ohne und mit Klimaweste sowie
• eine Referenzbedingung.

Die gewählten Klimabedingungen wurden aus vorausgegangenen Arbeitsplatzanalysen militärischer Fahrzeuge abgeleitet. Simuliert wurden 44 °C bei 20% relativer Luftfeuchte für ein trocken-heißes Wüstenklima und 38 °C bei 75% relativer Luftfeuchte für ein feucht-heißes Tropenklima. Die Referenzbedingung lag bei 20 °C und 50 % relativer Luftfeuchte. Unter jeder Bedingung wurde ein 210-minütiges Belastungsprotokoll absolviert, das eine Patrouille möglichst anschaulich abbilden sollte. Auf eine 90-minütige sitzende Phase als Simulation einer Fahrt im Einsatzfahrzeug folgten zwei 30-minütige Marschphasen auf dem Laufband, jeweils unterbrochen von einer 30-minütigen sitzenden Pause (Abbildung 2). Die Teilnehmenden trugen dabei militärische Bekleidung, ballistischen Körperschutz und weitere Ausrüstung mit einem Gesamtgewicht von etwa 25kg in den sitzenden Phasen und von rund 30kg (Hinzunahme der Waffe) in den Marschphasen. Während der sitzenden Phasen wurde die Klimaweste belüftet und während der Märsche mit 3 km/h wurde die Luftverbindung zur Weste getrennt – entsprechend dem vorgesehenen fahrzeuggebundenen Nutzungskonzept.

Als zentrale Kenngröße der thermischen Beanspruchung wurde die Körperkerntemperatur über 210 min hinweg erfasst. Sie beschreibt die Temperatur des Körperinneren und wird unter physiologischen Bedingungen in einem engen Bereich, etwa zwischen 36,5 und 37,4 °C, reguliert. Während der Messung wurden zusätzlich kontinuierlich Herzfrequenz und mittlere Hauttemperatur erfasst. Die Herzfrequenz wurde in Bezug auf die individuelle maximale Herzfrequenz gesetzt und als Ausschöpfung der Herzfrequenzreserve ausgewertet. Eine Körperkerntemperatur von 39 °C wurde als objektives medizinisches Abbruchkriterium festgelegt. Die statistische Auswertung erfolgte unter anderem mittels zweifaktorieller Varianzanalysen mit Messwiederholung und gepaarter t-Tests [9][12].

Ergebnisse

Die Versuche ohne Weste machten zunächst deutlich, wie schnell sich thermische Belastungen akkumulieren können. Bereits während der ersten 90-minütigen sitzenden Phase stieg die Körperkerntemperatur im Mittel um etwa 0,49 °C im Wüstenklima und um 0,71 °C im Tropenklima. Die Teilnehmenden gingen damit bereits mit einer erhöhten Körperkerntemperatur in die erste körperliche Belastung. Während der Marschphasen stieg die Körperkerntemperatur weiter deutlich an.

Besonders relevant war jedoch das Temperaturverhalten im Anschluss: Die Rückkehr zum Sitzen bedeutete ohne Kühlung nicht automatisch Erholung. Im heißen Fahrzeug stabilisierten sich Körperkerntemperatur und kardiovaskuläre Beanspruchung auf einem erhöhten Niveau oder stiegen weiter. Die vermeintliche „Ruhephase“ war thermophysiologisch somit keine ausreichende Regenerationsphase.Mit aktiver Belüftung änderte sich dieses Muster: Während der sitzenden, fahrzeuggebundenen Phasen wurde der weitere Anstieg der Körperkerntemperatur reduziert; nach den Marschphasen zeigte sich bei einzelnen Verläufen eine Abnahme der Körperkerntemperatur.

Im wüstenartigen Klima betrug der Unterschied der Körperkerntemperatur zwischen den Bedingungen mit und ohne Weste am Ende der Untersuchung 0,7 ± 0,2 °C. Ohne Weste musste eine Person aufgrund einer Temperatur von 39 °C vorzeitig abbrechen; mit Weste absolvierten alle neun Teilnehmenden das vollständige Protokoll.

Noch deutlicher zeigte sich die Belastung im feucht-heißen Tropenklima. Ohne Klimaweste konnte keine der neun Personen die gesamte Untersuchung absolvieren. Mit Klimaweste verschoben sich die Abbruchzeitpunkte deutlich nach hinten; drei Personen konnten die vollständigen 210 min absolvieren. Die tolerierte Untersuchungsdauer verlängerte sich im Mittel um 43 ± 16 min. Eine Übersicht der wichtigsten Ergebnisse ist in Tabelle 1 dargestellt.

Diskussion

Präventivmedizinische Einordnung

Die Ergebnisse verdeutlichen die Dynamik einer thermischen Belastung über einen militärischen Auftrag hinweg. Wer bereits erhitzt aus einem Fahrzeug aussteigt, verfügt über weniger thermische Reserve für die darauffolgende körperliche Belastung. Kann der Körper anschließend auch während einer vermeintlichen Ruhephase nicht ausreichend Wärme abgeben, addieren sich die Belastungen von Phase zu Phase.

Genau hier setzt die Klimaweste an. Sie soll in Phasen, in denen die Besatzung ohnehin an das Fahrzeug gebunden ist, die Wärmebilanzierung unterstützen. Die geringere Zunahme der Körperkerntemperatur, die reduzierte kardiovaskuläre Beanspruchung und die erkennbare Entwärmung während der belüfteten Phasen sprechen dafür, dass die Klimaweste zur thermophysiologischen Prävention beitragen kann. Die Ergebnisse sind somit ein Machbarkeitsnachweis für einen Prototypen. Aus ihnen lässt sich jedoch noch nicht unmittelbar ableiten, dass die Weste die körperliche oder kognitive Leistungsfähigkeit steigert. Dies muss in zukünftigen Untersuchungen ermittelt werden.

Von der Hitzeprävention zur Unterstützung bei Kälteexposition

Die ursprünglich zur Hitzeprävention entwickelte Idee wird aktuell vor dem Hintergrund der Landes- und Bündnisverteidigung weiterentwickelt. An der NATO-Ostflanke können Soldatinnen und Soldaten nicht nur Hitzestress, sondern auch langandauerndem Kältestress ausgesetzt sein. Dabei entsteht das entgegengesetzte Problem: Nicht überschüssige Körperwärme muss abgeführt werden, sondern ein übermäßiger Wärmeverlust muss verhindert werden, um Gesundheitsgefahren zu vermeiden [1][2][10].

2025 wurde die Klimaweste deshalb erstmals systematisch in ein militärisches Fahrzeug integriert und unter Kältebedingungen untersucht. Als Versuchsplattform diente ein Erprobungsmuster der Luftlandeplattform „Caracal“, das ebenfalls in der Klimakammer der WTD 41 in Koblenz getestet wurde. Erneut kam das Manikin Newton zum Einsatz (Abbildung 3). Untersucht wurden 0 °C, −10 °C und −20 °C. Für jede Temperatur wurden drei Varianten verglichen: ohne Weste, mit unbelüfteter Weste sowie mit aktiv belüfteter Weste. Die in die Weste geleitete Luft wurde auf 40 °C konditioniert [14]. Die aktive Belüftung reduzierte den notwendigen Heizbedarf in Brust, Bauch und Rücken unter allen drei Klimabedingungen deutlich.

Die absoluten Heizleistungen der verschiedenen Temperaturen dürfen dabei nicht unkritisch miteinander verglichen werden, da bei entsprechend realistischen Einsatzbedingungen bei −20 °C und −10 °C deutlich stärker isolierende Bekleidung getragen wurde als bei 0 °C. Gerade dies verdeutlicht erneut, dass nicht die Lufttemperatur allein über die thermische Beanspruchung entscheidet, sondern das Gesamtsystem aus Klima, Bekleidung, Ausrüstung und körpernaher Klimatisierung.

Die aktuellen Ergebnisse sind zunächst als physikalischer Funktionsnachweis zu verstehen. Ob die Wärmezufuhr beim Menschen die Handlungsfähigkeit bzw. militärische Leistungsfähigkeit, die Gesundheit sowie den thermischen Komfort relevant verbessert, und wie die optimale Lufttemperatur und -menge gewählt werden müssen, sind in weiterführenden Studien zu untersuchen.

Ausblick: Von den Prototypen zum einsatznahen System

Die bisherigen Untersuchungen verliefen vielversprechend und konnten die grundsätzliche thermophysiologische Wirksamkeit des Systems bei Hitzeexposition sowie den technischen Funktionsnachweis bei Kälteexposition belegen. Aufbauend auf diesen Ergebnissen besteht der nächste Schritt darin, den wissenschaftlichen Prototyp zu einem technisch robusten, ergonomisch nutzbaren und präventivmedizinisch wirksamen System weiterzuentwickeln. In Kooperation mit dem Innovationszentrum der Bundeswehr gehören hierzu insbesondere eine gleichmäßige Luftverteilung, eine sichere und unkomplizierte Kopplung an das Fahrzeug beziehungsweise perspektivisch eine mobile Lösung, die Integration in die persönliche Schutzausrüstung sowie eine ausreichende Widerstandsfähigkeit gegenüber Staub, Feuchtigkeit und mechanischer Beanspruchung.

Die Weiterentwicklung erfolgt interdisziplinär. Das InstPrävMedBw untersucht dabei neben den thermophysiologischen Effekten auch anwendungsbezogene Aspekte wie Tragekomfort, Bewegungsfreiheit, Handhabung sowie konstruktive Einflussgrößen und Optimierungspotenziale.

Zukünftige Probandenstudien sollten verstärkt einsatzrelevante Endpunkte berücksichtigen, insbesondere die körperliche und kognitive Leistungsfähigkeit unter realitätsnahen Umwelt- und Belastungsbedingungen sowie das thermische Empfinden und die Akzeptanz. Damit lässt sich die Brücke zwischen technischer Funktionsfähigkeit und präventivmedizinischem Nutzen schlagen.

 

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Kernaussagen

• Klimatische Belastungen können Gesundheit und Leistungsfähigkeit gefährden, insbesondere bei körperlicher Arbeit und bei isolierender militärischer Schutzausrüstung.
• Trockene, temperierte Luft fördert unter isolierender Bekleidung die Schweißverdunstung und unterstützt damit die physiologische Wärmeabgabe.
• Die entwickelte Klimaweste ermöglicht eine körpernahe Klimatisierung, wenn fahrzeugseitige Systeme die thermische Belastung nicht ausreichend kompensieren.
• Das DAC-Prinzip ermöglicht durch angepasste Zulufttemperaturen sowohl die Entwärmung bei Hitzeexposition als auch die gezielte Wärmezufuhr bei Kälteexposition.
• Ziel ist ein einsatznahes System, das thermische Belastungen reduziert und Gesundheit sowie körperliche und mentale Leistungsfähigkeit erhält.

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Danksagung

Die Verfasser danken den ehemaligen Mitarbeitenden und wissenschaftlich Beteiligten des InstPrävMedBw, insbesondere Dr. Karl Jochen Glitz, Dr. Maria Richter und Oberstarzt a. D. Prof. Dr. Dr. Dieter Leyk, für ihre wesentlichen wissenschaftlichen und konzeptionellen Vorarbeiten zur Untersuchung der Hitzebelastung in militärischen Fahrzeugen und zur körpernahen Klimatisierung, die eine wichtige Grundlage für die Entwicklung der Klimaweste bildeten.

Erklärung zum Interessenkonflikt

Die Verfasser erklären, dass kein Interessenkonflikt besteht.

Literatur

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2. Castellani JW, Young AJ. Human physiological responses to cold exposure: Acute responses and acclimatization to prolonged exposure. Auton Neurosci 2016;196:63-74. mehr lesen
3. Flouris AD, Dinas PC, Ioannou LG et al. Workers' health and productivity under occupational heat strain: a systematic review and meta-analysis. Lancet Planet Health 2018;2(12):e521-e531. mehr lesen
4. Glitz KJ, Bux K, Catrein B et al. AWMF-S2k-Leitlinie Arbeiten unter klimatischen Belastungen. Deutsche Gesellschaft für Arbeitsmedizin und Umweltmedizin e.V. 2022; Version 1 vom 10.Juni 2022. mehr lesen
5. Glitz KJ, Freitag S, Seibel U et al. Evaporative microclimate interval cooling reduces heat stress in thermal insulating protective clothing. J Occup Med Toxicol 2025;20(1):34. mehr lesen
6. Glitz KJ, Rohde U, Piekarski C, Leyk D. Prävention bei anstrengungsbedingtem Hitzestress. WMM 2020;64(1):42-43. mehr lesen
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8. Glitz KJ, Sievert A, Rohde U, Piekarski C, Leyk D. Anstrengungsbedingte Überhitzung im zivilen und ­militärischen Bereich – eine unterschätzte Gefahr. WMM 2021;65(11):426-428. mehr lesen
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11. Richter M, Glitz KJ, Freitag S, Leyk D. Ein kaum bekanntes und unterschätztes Risiko: Hitzebelastung in militärischen Einsatzfahrzeugen. WMM 2020;64(8):283-287. mehr lesen
12. Richter M, Rohde U, Stratmann L, Glitz KJ, Hoffmann MA: Heat stress in armoured vehicels: challanges and solutions. In: British Army: 6th International Congress on Soldiers' Physical Performance (ICSPP). London: British Army; 2023:260-261.
13. Sawka MN, Leon LR, Montain SJ, Sonna LA. Integrated physiological mechanisms of exercise performance, adaptation, and maladaptation to heat stress. Compr Physiol 2011;1(4) 1883-1928. mehr lesen
14. Willems D, Weyh C, Simon N-A, Hoffmann MA. Studie zur Erprobung der Belüftungsweste am Erprobungsmuster der LLPlattF „Caracal“. Institut für Präventivmedizin der Bundeswehr 2026.

Manuskriptdaten

Zitierweise

Weyh C, Freitag S, Vonderhecken M, Simon NA, Rohde U, Hoffmann MA. Präventivmedizinische Unterstützung im Einsatz gegen Hitze und Kälte – Entwicklung einer Klimaweste am InstPrävMedBw. WMM 2026;70(11):519-526.

DOI: https://doi.org/10.48701/opus4-998

Für die Verfasser

Dr. Christopher Weyh

Fachbereich A4 – Umweltmedizin

Abteilung A – Gesundheit und Leistungsförderung, Koblenz

Institut für Präventivmedizin der Bundeswehr, Andernach

Aktienstrasse 87, D-56626 Andernach

E-Mail: christopherweyh@bundeswehr.org

Manuscript Data

Citation

Weyh C, Freitag S, Vonderhecken M, Simon NA, Rohde U, Hoffmann MA. Preventive Medical Support in Operations Against Heat and Cold – Development of a Climate-Controlled Vest at the Institute of Preventive Medicine of the German Armed Forces. WMM 2026;70(11):519-526.

DOI: https://doi.org/10.48701/opus4-998

For the Authors

Dr. Christopher Weyh

Division A 4 – Medicine

Department A – Health- and Fitness Promotion, Koblenz

Bundeswehr Institute of Preventive Medicine, Andernach

Aktienstrasse 87, D-56626 Andernach

E-Mail: christopherweyh@bundeswehr.org

¹ Die heutige Abteilung A des InstPrävMedBw entstand 2017 im Wesentlichen aus der Abteilung 4 - Medizinische Wehrergonomie – des im gleichen Jahr aufgelösten Zentralen Instituts des Sanitätsdienstes der Bundeswehr in Koblenz.