Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dirk Bohne Universität Hannover Thema ... · Universität Hannover...
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Universität Hannover Fakultät Architektur und Landschaft Institut für Entwerfen und Konstruieren Abtl. TGA Prof. Dr.#Ing. Dirk Bohne Folie 1
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dirk BohneUniversität HannoverFakultät Architektur und LandschaftInstitut für Entwerfen und KonstruierenAbt. Technische Gebäudeausrüstung
Thema
Behaglichkeitskriterien in Räumen: Bewertungskriterien
Temperatur, Luftbewegung;Schadstoffe; CO2;Frischluftbedarf
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Literaturhinweis
Ab 9. Auflage 2005Bohne/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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FEUCHTIGKEIT
INFRASCHALL
LÄRM
STRAHLUNG
STATISCHE
ELEKTRIZITÄT
LICHT
LUFTQUALITÄT
LUFT-TEMPETRATUR
LUFT-GESCHWINDIGKEIT
TEMPERATUR DERUMSCHLIESUNGS-
FLÄCHEN
FAKTOREN WELCHE DAS THERMISCHEINNENKLIMA UND DEN KOMFORT BEEINFLUSSEN
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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31 %
32 %
11 %
26 %
Prozentuale Wärmeabgabe des Menschen
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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!
r
a
rao
ΘΘ
Θ+Θ=Θ2
Raumlufttemperatur
Mittlere StrahlungstemperaturDer 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 nachFanger/MadsonGlobus Thermometeru.a.
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Strahlungsaustausch bei Heizkörper$,Fussboden$ oder Deckenheizung
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Strahlungseinfluss und Behaglichkeit bei einerRaumlufttemperatur von 21°C und unterschiedlichenU$Werten der Aussenwand (Aussentemperatur –10 GRD C)
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Vereinfachte Raumlufttemperaturprofil
In konventionell beheiztenRäumen stauen sich meist überhitzte Luftschichten unter der Raumdecke und tragen zu erhöhten Wärmeverlusten bei, während im Fußbodenbereich niedrige Temperaturen anzutreffen sind. Decken$ und Fußbodenstrahlungsheizungen entsprechen dem idealen Temperaturprofil (warme Füße, kühler Kopf) eher.
Quelle: Wellpott, EdwinTechnischer Ausbau vonGebäuden 8.Auflage Kohlhammer Verlag 2000
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Behaglichkeitskriterien
Empfehlung
Operative Temperatur 22….25 GRD CLuftgeschwindigkeit ca. 15….20 cm/s
Raumtemperaturgradient < 2 K/mStrahlungstemperaturdifferenz < 13 K Kühldecke
<3,5..5 K Heizdecke
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Auslegungsbedingungen für Planer mögliche Überschreitungen sind festzulegen
Bedingungen Üblicher Bereich Standartwert für die Ausl egung
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 Bei Auslegungsbedingungen im Winter. Mindesttemperatur am Tag. b 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 Percentageof Dissatisfied: (vorauss. Anteil unzufriedener Personen)
1 olf: Emissionsrate einer Standardperson (Bioeffluenzen)
1 decipol: empfundene Luftqualität1 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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Kategorie
Empfundene Luftqualität, in decipol
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; VogtHeizung, LüftungElektrizität; Bau und EnergieVDF Verlag Band 5
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Quelle: Schmid, Nipkow; VogtHeizung, LüftungElektrizität; Bau und EnergieVDF Verlag Band 5
-2,0 -1,5 -1,0 -0,5 0 0,5 1,0 1,5 2,0
4
65
810
15
20
30
40
60
80100
PP
D:
Pre
dic
ted
pe
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PMV: Predicted mean vote
Universität Hannover Fakultät Architektur und Landschaft Institut für Entwerfen und Konstruieren Abtl. TGA Prof. Dr.#Ing. Dirk Bohne Folie 26Quelle: Schmid, Nipkow; VogtHeizung, LüftungElektrizität; Bau und EnergieVDF Verlag Band 5
Optimale Raumtemperatur in Abhängigkeit Von Tätigkeit und Bekleidung
Universität Hannover Fakultät Architektur und Landschaft Institut für Entwerfen und Konstruieren Abtl. TGA Prof. Dr.#Ing. Dirk Bohne Folie 27Quelle: Schmid, Nipkow; VogtHeizung, LüftungElektrizität; Bau und EnergieVDF Verlag Band 5
Universität Hannover Fakultät Architektur und Landschaft Institut für Entwerfen und Konstruieren Abtl. TGA Prof. Dr.#Ing. Dirk Bohne Folie 28Quelle: Witthauer, Horn, BischofRaumluftqualitätVerlag C.F. Müller - Karlsruhe
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).
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Quelle: Schmid, Nipkow; VogtHeizung, LüftungElektrizität; Bau und EnergieVDF Verlag Band 5
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Kategorie
Erhöhung der CO 2-Konzentration gegenüber der Außenluft- CO 2-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
Universität Hannover Fakultät Architektur und Landschaft Institut für Entwerfen und Konstruieren Abtl. TGA Prof. Dr.#Ing. Dirk Bohne Folie 32Quelle: Handbuch derinnovativen HaustechnikHerausgeber: dilesgowvgw Verlag 2000
Universität Hannover Fakultät Architektur und Landschaft Institut für Entwerfen und Konstruieren Abtl. TGA Prof. Dr.#Ing. Dirk Bohne Folie 33Quelle: Witthauer, Horn, BischofRaumluftqualitätVerlag C.F. Müller - Karlsruhe
Universität Hannover Fakultät Architektur und Landschaft Institut für Entwerfen und Konstruieren Abtl. TGA Prof. Dr.#Ing. Dirk Bohne Folie 34Quelle: Schmid, Nipkow; VogtHeizung, LüftungElektrizität; Bau und EnergieVDF Verlag Band 5
Universität Hannover Fakultät Architektur und Landschaft Institut für Entwerfen und Konstruieren Abtl. TGA Prof. Dr.#Ing. Dirk Bohne Folie 35Quelle: Witthauer, Horn, BischofRaumluftqualitätVerlag C.F. Müller - Karlsruhe
Eine CO2 # geregelte Lüftung läßt sich besonders dort einsetzten, wo die CO2 # Emission des Menschen die Hauptquelle darstellt und der Besetzungsgrad starkschwankt, wie in Schulen, Kaufhäusern, Banken, Postämtern, Konferenzräumen,Theatern, Kinos und Restaurants. Bei tiefen Außentemperaturen sind so Energieeinsparungen bis zu 40 % möglich
Universität Hannover Fakultät Architektur und Landschaft Institut für Entwerfen und Konstruieren Abtl. TGA Prof. Dr.#Ing. Dirk Bohne Folie 36Quelle: Schmid, Nipkow; VogtHeizung, LüftungElektrizität; Bau und EnergieVDF Verlag Band 5
Universität Hannover Fakultät Architektur und Landschaft Institut für Entwerfen und Konstruieren Abtl. TGA Prof. Dr.#Ing. Dirk Bohne Folie 37Quelle: Schmid, Nipkow; VogtHeizung, LüftungElektrizität; Bau und EnergieVDF Verlag Band 5
Thermisch bedingter Luftaustausch am Kippfenster bei Windstille
Universität Hannover Fakultät Architektur und Landschaft Institut für Entwerfen und Konstruieren Abtl. TGA Prof. Dr.#Ing. Dirk Bohne Folie 38Quelle: Schmid, Nipkow; VogtHeizung, LüftungElektrizität; Bau und EnergieVDF Verlag Band 5
Windbedingter Luftaustausch am Kippfenster bei verschiedenen Anströmungen
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Quelle: Witthauer, Horn, BischofRaumluftqualitätVerlag C.F. Müller - Karlsruhe
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Quelle: Witthauer, Horn, BischofRaumluftqualitätVerlag C.F. Müller - Karlsruhe
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.
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Außenluftvolumenstrom zur Einhaltung max. CO2 Konzentration
Außenluftvolumenstrom je Person
Kategorie Einheit Nichtraucher-Bereich
Raucher-Bereich
Üblicher Bereich Standardwert Üblicher Bereich Stan dardwert
m3 h-1 Person-1 > 54 72 > 108 144
RAL 1
l s-1 Person-1 > 15 20 > 30 40
m3 h-1 Person-1 36 - 54 45 72 - 108 90
RAL 2
l s-1 Person-1 10 - 15 12,5 20 - 30 25
m3 h-1 Person-1 22 - 36 29 43 - 72 58
RAL 3
l s-1 Person-1 6 - 10 8 12 - 20 16
m3 h-1 Person-1 < 22 18 < 43 36
RAL 4
l s-1 Person-1 < 6 5 < 12 10