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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

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pe

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satis

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PMV: Predicted mean vote

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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

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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

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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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Universität Hannover Fakultät Architektur und Landschaft Institut für Entwerfen und Konstruieren Abtl. TGA Prof. Dr.#Ing. Dirk Bohne Folie 30Quelle: 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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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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Universität Hannover Fakultät Architektur und Landschaft Institut für Entwerfen und Konstruieren Abtl. TGA Prof. Dr.#Ing. Dirk Bohne Folie 39

Quelle: Witthauer, Horn, BischofRaumluftqualitätVerlag C.F. Müller - Karlsruhe

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Universität Hannover Fakultät Architektur und Landschaft Institut für Entwerfen und Konstruieren Abtl. TGA Prof. Dr.#Ing. Dirk Bohne Folie 40

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