Abt. Technische Gebäudeausrüstung. Behaglichkeitskriterien in Räumen: Bewertungskriterien. Temperatur, Luftbewegung;Schadstoffe; CO2;Frischluftbedarf

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1 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 Universität Hannover Fakultät Architektur und Landschaft Institut für Entwerfen und Konstruieren Abtl. TGA Prof. Dr.-Ing. Dirk Bohne Folie 1

2 Literaturhinweis Ab 9. Auflage 2005 Bohne/Wellpott Universität Hannover Fakultät Architektur und Landschaft Institut für Entwerfen und Konstruieren Abtl. TGA Prof. Dr.-Ing. Dirk Bohne Folie 2

3 Thema: Behaglichkeit für Menschen in Räumen Einflussgrößen Beeinflußbarkeit durch bautechnische Merkmale Einfluß der gebäudetechnischen Anlage Bestimmung von meßbaren Größen Universität Hannover Fakultät Architektur und Landschaft Institut für Entwerfen und Konstruieren Abtl. TGA Prof. Dr.-Ing. Dirk Bohne Folie 3

4 Behaglichkeitskriterien Die wichtigsten Maßstäbe: Anteil zufriedener Personen Thermische Behaglichkeit Luftqualität (Zusammensetzung und Strömung) Licht Universität Hannover Fakultät Architektur und Landschaft Institut für Entwerfen und Konstruieren Abtl. TGA Prof. Dr.-Ing. Dirk Bohne Folie 4

5 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 Universität Hannover Fakultät Architektur und Landschaft Institut für Entwerfen und Konstruieren Abtl. TGA Prof. Dr.-Ing. Dirk Bohne Folie 5

6 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. Universität Hannover Fakultät Architektur und Landschaft Institut für Entwerfen und Konstruieren Abtl. TGA Prof. Dr.-Ing. Dirk Bohne Folie 6

7 Prozentuale Wärmeabgabe des Menschen 32 % 11 % 31 % 26 % Universität Hannover Fakultät Architektur und Landschaft Institut für Entwerfen und Konstruieren Abtl. TGA Prof. Dr.-Ing. Dirk Bohne Folie 7

8 Thermische Behaglichkeit Globales thermisches Behaglichkeitskriterium Erfüllung der Gesamtwärmebilanz des menschlichen Körpers bei geringsten themoregulatorischen Belastungen des Organismus Partikuläre thermische Behaglichkeitskriterien Zugluftrisiko Strahlungsasymetrie Universität Hannover Fakultät Architektur und Landschaft Institut für Entwerfen und Konstruieren Abtl. TGA Prof. Dr.-Ing. Dirk Bohne Folie 8

9 Was ist thermischer Komfort? Berücksichtigung der Thermoregulation! Θ o = Θ a + Θ 2 r Θ a Raumlufttemperatur Θ r Mittlere Strahlungstemperatur Der Umschließungsfläche Universität Hannover Fakultät Architektur und Landschaft Institut für Entwerfen und Konstruieren Abtl. TGA Prof. Dr.-Ing. Dirk Bohne Folie 9

10 Behaglichkeitskriterien - Strahlungsaustausch Mensch-Raum - Aktivitätsgrad - Wärmeleitwiderstand der Kleidung - Raumlufttemperatur - Luftgeschwindigkeit - Luftfeuchte Universität Hannover Fakultät Architektur und Landschaft Institut für Entwerfen und Konstruieren Abtl. TGA Prof. Dr.-Ing. Dirk Bohne Folie 10

11 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. Universität Hannover Fakultät Architektur und Landschaft Institut für Entwerfen und Konstruieren Abtl. TGA Prof. Dr.-Ing. Dirk Bohne Folie 11

12 Strahlungsaustausch bei Heizkörper-, Fussboden- oder Deckenheizung Universität Hannover Fakultät Architektur und Landschaft Institut für Entwerfen und Konstruieren Abtl. TGA Prof. Dr.-Ing. Dirk Bohne Folie 12

13 Strahlungseinfluss und Behaglichkeit bei einer Raumlufttemperatur von 21 C und unterschiedlichen U-Werten der Aussenwand (Aussentemperatur 10 GRD C) Universität Hannover Fakultät Architektur und Landschaft Institut für Entwerfen und Konstruieren Abtl. TGA Prof. Dr.-Ing. Dirk Bohne Folie 13

14 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 Universität Hannover Fakultät Architektur und Landschaft Institut für Entwerfen und Konstruieren Abtl. TGA Prof. Dr.-Ing. Dirk Bohne Folie 14 Technischer Ausbau von Gebäuden 8.Auflage Kohlhammer Verlag 2000

15 Behaglichkeitskriterien Empfehlung Operative Temperatur Luftgeschwindigkeit GRD C ca cm/s Raumtemperaturgradient < 2 K/m Strahlungstemperaturdifferenz < 13 K Kühldecke <3,5..5 K Heizdecke Universität Hannover Fakultät Architektur und Landschaft Institut für Entwerfen und Konstruieren Abtl. TGA Prof. Dr.-Ing. Dirk Bohne Folie 15

16 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 Universität Hannover Fakultät Architektur und Landschaft Institut für Entwerfen und Konstruieren Abtl. TGA Prof. Dr.-Ing. Dirk Bohne Folie 16

17 Bisheriges Begaglichkeitsband DIN Universität Hannover Fakultät Architektur und Landschaft Institut für Entwerfen und Konstruieren Abtl. TGA Prof. Dr.-Ing. Dirk Bohne Folie 17

18 Strahlungstemperaturasymetrie Universität Hannover Fakultät Architektur und Landschaft Institut für Entwerfen und Konstruieren Abtl. TGA Prof. Dr.-Ing. Dirk Bohne Folie 18

19 Behaglichkeitskriterium Luft Luftqualität Luftströmung Beurteilungskriterien Universität Hannover Fakultät Architektur und Landschaft Institut für Entwerfen und Konstruieren Abtl. TGA Prof. Dr.-Ing. Dirk Bohne Folie 19

20 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: Universität Hannover Fakultät Architektur und Landschaft Institut für Entwerfen und Konstruieren Abtl. TGA Prof. Dr.-Ing. Dirk Bohne Folie 20

21 Luftgeschwindigkeit (Zug) Universität Hannover Fakultät Architektur und Landschaft Institut für Entwerfen und Konstruieren Abtl. TGA Prof. Dr.-Ing. Dirk Bohne Folie 21

22 Raumluftqualität nach DIN EN Kategorie Beschreibung RAL 1 spezielle Raumluftqualität RAL 2 hohe Raumluftqualität RAL 3 mittlere Raumluftqualität RAL 4 niedrige Raumluftqualität Universität Hannover Fakultät Architektur und Landschaft Institut für Entwerfen und Konstruieren Abtl. TGA Prof. Dr.-Ing. Dirk Bohne Folie 22

23 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 Universität Hannover Fakultät Architektur und Landschaft Institut für Entwerfen und Konstruieren Abtl. TGA Prof. Dr.-Ing. Dirk Bohne Folie 23

24 Quelle: Schmid, Nipkow; Vogt Heizung, Lüftung Elektrizität; Bau und Energie VDF Verlag Band 5 Universität Hannover Fakultät Architektur und Landschaft Institut für Entwerfen und Konstruieren Abtl. TGA Prof. Dr.-Ing. Dirk Bohne Folie 24

25 PPD: Predicted percentage of dissatisfied ,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 Universität Hannover Fakultät Architektur und Landschaft Institut für Entwerfen und Konstruieren Abtl. TGA Prof. Dr.-Ing. Dirk Bohne Folie 25

26 Optimale Raumtemperatur in Abhängigkeit Von Tätigkeit und Bekleidung Quelle: Schmid, Nipkow; Vogt Universität Hannover Fakultät Architektur und Landschaft Institut für Entwerfen und Konstruieren Abtl. TGA Prof. Dr.-Ing. Dirk Bohne Heizung, Folie Lüftung 26 Elektrizität; Bau und Energie VDF Verlag Band 5

27 Universität Hannover Fakultät Architektur und Landschaft Institut für Entwerfen und Konstruieren Abtl. TGA Prof. Dr.-Ing. Dirk Bohne Folie 27 Quelle: Schmid, Nipkow; Vogt Heizung, Lüftung Elektrizität; Bau und Energie VDF Verlag Band 5

28 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 mmol * min -1 (250 ml * min -1 ) und einer Kohlendioxidabgabe von ca. 9 mmol * min -1 ( 200 ml * min -1 ). Quelle: Witthauer, Horn, Universität Hannover Fakultät Architektur und Landschaft Institut für Entwerfen und Konstruieren Abtl. TGA Prof. Dr.-Ing. Dirk Bohne Bischof Folie 28 Raumluftqualität Verlag C.F. Müller - Karlsruhe

29 Quelle: Schmid, Nipkow; Vogt Heizung, Lüftung Elektrizität; Bau und Energie VDF Verlag Band 5 Universität Hannover Fakultät Architektur und Landschaft Institut für Entwerfen und Konstruieren Abtl. TGA Prof. Dr.-Ing. Dirk Bohne Folie 29

30 Universität Hannover Fakultät Architektur und Landschaft Institut für Entwerfen und Konstruieren Abtl. TGA Prof. Dr.-Ing. Dirk Bohne Folie 30 Quelle: Schmid, Nipkow; Vogt Heizung, Lüftung Elektrizität; Bau und Energie VDF Verlag Band 5

31 Kategorie Erhöhung der CO2-Konzentration gegenüber der Außenluft- CO2-Konzentration, in ppm Üblicher Bereich Standartwert RAL RAL RAL RAL 4 > Universität Hannover Fakultät Architektur und Landschaft Institut für Entwerfen und Konstruieren Abtl. TGA Prof. Dr.-Ing. Dirk Bohne Folie 31

32 Universität Hannover Fakultät Architektur und Landschaft Institut für Entwerfen und Konstruieren Abtl. TGA Prof. Dr.-Ing. Dirk Bohne Folie 32 Quelle: Handbuch der innovativen Haustechnik Herausgeber: dilesgo wvgw Verlag 2000

33 Universität Hannover Fakultät Architektur und Landschaft Institut für Entwerfen und Konstruieren Abtl. TGA Prof. Dr.-Ing. Dirk Bohne Folie 33 Quelle: Witthauer, Horn, Bischof Raumluftqualität Verlag C.F. Müller - Karlsruhe

34 Universität Hannover Fakultät Architektur und Landschaft Institut für Entwerfen und Konstruieren Abtl. TGA Prof. Dr.-Ing. Dirk Bohne Folie 34 Quelle: Schmid, Nipkow; Vogt Heizung, Lüftung Elektrizität; Bau und Energie VDF Verlag Band 5

35 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, Universität Hannover Fakultät Architektur und Landschaft Institut für Entwerfen und Konstruieren Abtl. TGA Prof. Dr.-Ing. Dirk Bohne Bischof Folie 35 Raumluftqualität Verlag C.F. Müller - Karlsruhe

36 Universität Hannover Fakultät Architektur und Landschaft Institut für Entwerfen und Konstruieren Abtl. TGA Prof. Dr.-Ing. Dirk Bohne Folie 36 Quelle: Schmid, Nipkow; Vogt Heizung, Lüftung Elektrizität; Bau und Energie VDF Verlag Band 5

37 Thermisch bedingter Luftaustausch am Kippfenster be Windstille Quelle: Schmid, Nipkow; Vogt Universität Hannover Fakultät Architektur und Landschaft Institut für Entwerfen und Konstruieren Abtl. TGA Prof. Dr.-Ing. Dirk Bohne Heizung, Folie Lüftung 37 Elektrizität; Bau und Energie VDF Verlag Band 5

38 Windbedingter Luftaustausch am Kippfenster bei verschiedenen Anströmungen Quelle: Schmid, Nipkow; Vogt Universität Hannover Fakultät Architektur und Landschaft Institut für Entwerfen und Konstruieren Abtl. TGA Prof. Dr.-Ing. Dirk Bohne Heizung, Folie Lüftung 38 Elektrizität; Bau und Energie VDF Verlag Band 5

39 Quelle: Witthauer, Horn, Bischof Raumluftqualität Verlag C.F. Müller - Karlsruhe Universität Hannover Fakultät Architektur und Landschaft Institut für Entwerfen und Konstruieren Abtl. TGA Prof. Dr.-Ing. Dirk Bohne Folie 39

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

41 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 > > l s -1 Person -1 > > m 3 h -1 Person l s -1 Person , m 3 h -1 Person l s -1 Person m 3 h -1 Person -1 < < l s -1 Person -1 < 6 5 < Universität Hannover Fakultät Architektur und Landschaft Institut für Entwerfen und Konstruieren Abtl. TGA Prof. Dr.-Ing. Dirk Bohne Folie 41