Vorlesung Behaglichkeit in Räumen - Unics.uni-hannover.de

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Vorlesung Behaglichkeit in Räumen - Unics.uni-hannover.de

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dirk Bohne

Universität Hannover

Fakultät Architektur und Landschaft

Institut für Entwerfen und Konstruieren

Abt. Technische Gebäudeausrüstung

Thema

Behaglichkeitskriterien in Räumen:

Bewertungskriterien

Temperatur, Luftbewegung;Schadstoffe;

CO2;Frischluftbedarf

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Literaturhinweis

Ab 9. Auflage 2005

Bohne/Wellpott

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Thema: Behaglichkeit für Menschen in Räumen

•Einflussgrößen

•Beeinflußbarkeit durch bautechnische Merkmale

•Einfluß der gebäudetechnischen Anlage

•Bestimmung von meßbaren Größen

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Behaglichkeitskriterien

Die wichtigsten Maßstäbe:

•Anteil zufriedener Personen

•Thermische Behaglichkeit

•Luftqualität (Zusammensetzung und Strömung)

•Licht

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FAKTOREN WELCHE DAS THERMISCHE

INNENKLIMA UND DEN KOMFORT BEEINFLUSSEN

LICHT

FEUCHTIGKEIT

LUFTQUALITÄT

LUFT-

TEMPETRATUR

LUFT-

GESCHWINDIGKEIT

TEMPERATUR DER

UMSCHLIESUNGS-

FLÄCHEN

INFRASCHALL

LÄRM

STRAHLUNG

STATISCHE

ELEKTRIZITÄT

VIBRATIONEN

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Die Thermoregulation

Der menschliche Körper gibt durch eine unbewusst ablaufende

Thermoregulation Wärme abhängig von der

Umgebungstemperatur ab. Im Raum fühlt sich der Mensch

behaglich, wenn die momentane Wärmeabfuhr der der

momentanen Wärmeproduktion entspricht. Der größte Teil der

Wärmeabgabe des Menschen erfolgt durch Wärmeübergang

durch Konvektion und Strahlung mit einem Anteil von ca. 63 %.

Durch Verdunstung und Atmung werden 37 % Wärme

abgegeben. Die Wärmeabgabe ändert sich mit der

tätigkeitsbezogenen Aktivität.

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Prozentuale Wärmeabgabe des Menschen

32 %

11 %

31 %

26 %

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Thermische Behaglichkeit

• Globales thermisches Behaglichkeitskriterium

– Erfüllung der Gesamtwärmebilanz des menschlichen Körpers

bei geringsten themoregulatorischen Belastungen des

Organismus

• Partikuläre thermische Behaglichkeitskriterien

– Zugluftrisiko

– Strahlungsasymetrie

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Was ist thermischer Komfort?

Berücksichtigung der Thermoregulation!

Θ

o

=

Θ

a

+ Θ

2

r

Θ

a

Raumlufttemperatur

Θ

r

Mittlere Strahlungstemperatur

Der Umschließungsfläche

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Behaglichkeitskriterien

- Strahlungsaustausch Mensch-Raum

- Aktivitätsgrad

- Wärmeleitwiderstand der Kleidung

- Raumlufttemperatur

- Luftgeschwindigkeit

- Luftfeuchte

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Kenngrößen zur Beurteilung

- Effektivtemperatur/Operative Temperatur

- Komfort – Formel nach Fanger

(Akzeptanzquote)

- Verschiedene Messgeräte wie z.B.:

Wärmekomfort Messgeräte nach

Fanger/Madson

Globus Thermometer

u.a.

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Strahlungsaustausch bei Heizkörper-,

Fussboden- oder Deckenheizung

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Strahlungseinfluss und Behaglichkeit bei einer

Raumlufttemperatur von 21°C und unterschiedlichen

U-Werten der Aussenwand (Aussentemperatur –10 GRD C)

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Vereinfachte Raumlufttemperaturprofil

In konventionell beheizten

Räumen stauen sich meist überhitzte Luftschichten unter der

Raumdecke und tragen zu erhöhten Wärmeverlusten bei, während

im Fußbodenbereich niedrige Temperaturen anzutreffen sind.

Decken- und Fußbodenstrahlungsheizungen entsprechen dem

idealen Temperaturprofil (warme Füße, kühler Kopf) eher.

Quelle: Wellpott, Edwin

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Technischer Ausbau von

Gebäuden 8.Auflage

Kohlhammer Verlag 2000


Behaglichkeitskriterien

Empfehlung

Operative Temperatur

Luftgeschwindigkeit

22….25 GRD C

ca. 15….20 cm/s

Raumtemperaturgradient < 2 K/m

Strahlungstemperaturdifferenz < 13 K Kühldecke


Auslegungsbedingungen für Planer mögliche

Überschreitungen sind festzulegen

Bedingungen Üblicher Bereich Standartwert für die Auslegung

Winterbetrieb mit Heizung θ = 19 °C bis 24 °C θ = 21 °C a

Sommerbetrieb mit Kühlung θ = 23 °C bis 26 °C θ = 26 °C b

a

b

Bei Auslegungsbedingungen im Winter. Mindesttemperatur am Tag.

Bei Auslegungsbedingungen im Sommer. Höchsttemperatur am Tag

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Bisheriges Begaglichkeitsband DIN 1946-2

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Strahlungstemperaturasymetrie

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Behaglichkeitskriterium Luft

•Luftqualität

•Luftströmung

•Beurteilungskriterien

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1 clo (clothing): 0,155m2K/W

1 met : 58 W/m2 Körperoberfläche

PMV:Predicted Mean Vote: (voraussehbare mittlere Beurteilung)

PPD: Predicted Percentage

of Dissatisfied:

(vorauss. Anteil unzufriedener Personen)

1 olf: Emissionsrate einer Standardperson

(Bioeffluenzen)

1 decipol: empfundene Luftqualität

1 decipol = 0,1 olf*s*l-1

Literatur: Witthauer/Horn/Bischof: Raumluftqualität; Belastung, Bewertung;

Beeinflussung, C.F. Müller-Verlag, Karslruhe1993

Links: www.hri.tu-berlin.de; www.gkk.de; www.empa.ch

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Luftgeschwindigkeit (Zug)

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Raumluftqualität nach DIN EN 13779

Kategorie

Beschreibung

RAL 1

spezielle Raumluftqualität

RAL 2 hohe Raumluftqualität

RAL 3 mittlere Raumluftqualität

RAL 4 niedrige Raumluftqualität

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Empfundene Luftqualität, in decipol

Kategorie

Üblicher Bereich

Standartwert

RAL 1 ≤ 1,0 0,8

RAL 2 1,0 – 1,4 1,2

RAL 3 1,4 – 2,5 2,0

RAL 4 > 2,5 3,0

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Quelle: Schmid, Nipkow; Vogt

Heizung, Lüftung

Elektrizität; Bau und Energie

VDF Verlag Band 5

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PPD: Predicted percentage of dissatisfied

100

80

60

40

30

20

15

10

8

6

5

4

-2,0 -1,5 -1,0 -0,5 0 0,5 1,0 1,5 2,0

PMV: Predicted mean vote

Quelle: Schmid, Nipkow; Vogt

Heizung, Lüftung

Elektrizität; Bau und Energie

VDF Verlag Band 5

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Optimale Raumtemperatur in Abhängigkeit Von Tätigkeit und Bekleidung

Quelle: Schmid, Nipkow; Vogt

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Elektrizität; Bau und Energie

VDF Verlag Band 5


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Quelle: Schmid, Nipkow; Vogt

Heizung, Lüftung

Elektrizität; Bau und Energie

VDF Verlag Band 5


Die vom Mensch benötigte Luftmenge

Die vom Mensch benötigte Luftmenge beträgt in Ruhe ca. 0,5 l pro Atemzug,

das sind 6 bis 8 l * min -1 . Dies entspricht einer Sauerstoffaufnahme von

ca. 11.5 mmol * min -1 (250 ml * min -1 ) und einer Kohlendioxidabgabe von

ca. 9 mmol * min -1 ( 200 ml * min -1 ).

Quelle: Witthauer, Horn,

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Raumluftqualität

Verlag C.F. Müller - Karlsruhe


Quelle: Schmid, Nipkow; Vogt

Heizung, Lüftung

Elektrizität; Bau und Energie

VDF Verlag Band 5

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Quelle: Schmid, Nipkow; Vogt

Heizung, Lüftung

Elektrizität; Bau und Energie

VDF Verlag Band 5


Kategorie

Erhöhung der CO2-Konzentration gegenüber der

Außenluft- CO2-Konzentration, in ppm

Üblicher Bereich

Standartwert

RAL 1 ≤ 400 350

RAL 2 400 – 600 500

RAL 3 600 – 1 000 800

RAL 4 > 1 000 1 200

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Quelle: Handbuch der

innovativen Haustechnik

Herausgeber: dilesgo

wvgw Verlag 2000


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Quelle: Witthauer, Horn,

Bischof

Raumluftqualität

Verlag C.F. Müller - Karlsruhe


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Quelle: Schmid, Nipkow; Vogt

Heizung, Lüftung

Elektrizität; Bau und Energie

VDF Verlag Band 5


Eine CO 2 - geregelte Lüftung läßt sich besonders dort einsetzten, wo die

CO 2 - Emission des Menschen die Hauptquelle darstellt und der

Besetzungsgrad stark

schwankt, wie in Schulen, Kaufhäusern, Banken, Postämtern,

Konferenzräumen,

Theatern, Kinos und Restaurants. Bei tiefen Außentemperaturen sind so

Energieeinsparungen bis zu 40 % möglich

Quelle: Witthauer, Horn,

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Raumluftqualität

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Quelle: Schmid, Nipkow; Vogt

Heizung, Lüftung

Elektrizität; Bau und Energie

VDF Verlag Band 5


Thermisch bedingter Luftaustausch am Kippfenster bei

Windstille

Quelle: Schmid, Nipkow; Vogt

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Elektrizität; Bau und Energie

VDF Verlag Band 5


Windbedingter Luftaustausch am Kippfenster bei verschiedenen Anströmungen

Quelle: Schmid, Nipkow; Vogt

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Elektrizität; Bau und Energie

VDF Verlag Band 5


Quelle: Witthauer, Horn,

Bischof

Raumluftqualität

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Luftverunreinigungen in Räumen, Beispiele:

Formaldehyd

HCHO stellt in vielen öffentlichen Gebäuden einen bedeutenden Anteil der Luftbeimengungen dar. So

fanden KALINIC et al. (1986) Durchschnittswerte

von 0,035 +/- 0,009 bis 0,237 +/- 0,075 mg* m -3 HCHO im Sommer 1983 und WITTHAUER (1980) im

Sekretariat und Direktorzimmer einer medizinischen Einrichtung, die mit 4 Jahre alten Schrankwänden

versehen waren, bei

geschlossenen Fenster Werte im Bereich von 0,9 bis 0,97 mg * m -3 . Dies stellt fast die doppelte MAK für

Formaldehyd dar und weist auf die unerträglich schlechte Qualität der verwendeten Spanplatten hin.

Quelle: Witthauer, Horn,

Bischof

Raumluftqualität

Verlag C.F. Müller - Karlsruhe

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Außenluftvolumenstrom zur Einhaltung

max. CO2 Konzentration

Außenluftvolumenstrom je Person

Kategorie Einheit Nichtraucher-Bereich Raucher-Bereich

RAL 1

RAL 2

RAL 3

RAL 4

Üblicher Bereich Standardwert Üblicher Bereich Standardwert

m 3 h -1 Person -1 > 54 72 > 108 144

l s -1 Person -1 > 15 20 > 30 40

m 3 h -1 Person -1 36 - 54 45 72 - 108 90

l s -1 Person -1 10 - 15 12,5 20 - 30 25

m 3 h -1 Person -1 22 - 36 29 43 - 72 58

l s -1 Person -1 6 - 10 8 12 - 20 16

m 3 h -1 Person -1 < 22 18 < 43 36

l s -1 Person -1 < 6 5 < 12 10

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