Prof. Dr.-Ing. e.h. Klaus Daniels. Entwerfen und Gebäudetechnologie

Transkript

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3 1 Mensch und Behaglickeit

4 Wärmeabgabe bei schwerer Arbeit in kj/h 1 Wärmeabgabe bei leichter Arbeit in kj/h 1 Wärmeabgabe sitzend im Ruhezustand in kj/h Raumtemperatur in C Raumtemperatur in C Raumtemperatur in C feuchte Wärmeabgabe trockene Wärmeabgabe gesamte Wärmeabgabe f Q Q tr Q ges. Wärmeabgabe (feuchte und trockene) des Menschen in Abhängigkeit von der Raumlufttemperatur bei verschiedenen Tätigkeiten 1 kj/h =,78 W 1-1

5 Lufttemperatur Fühlbare Latente Gesamt- Wasserdampf- Wärme Wärme wärmeabgabe abgabe C W W W g/h Aktivität M in met 3,, 1, A 1 C 1 C 14 C 16 C 18 C 8 C 6 C 4 C C C,5,1,,3 B C D E F G 1, 1,5, m K/W Dämmwert der Kleidung in clo W/m PMV =, d.h. 5% unzufrieden PMV = ±,5 d.h. 1% unzufrieden (PMV predicted mean vote) A ± 1,K B ± 1,5K C ±,K D ±,5K E F G ± 3,K ± 4,K ± 5,K Gesamtwärmeabgabe des Menschen bei verschiedenen Tätigkeiten (nach ISO 773, 1 met = 58 W/m ) Optimale operative Temperatur für PMV = abhängig von Aktivität und Kleidung (nach ISO 773), Luftfeuchte 5 %. 1-

6 Körper- und Hauttemperatur in C Umgebungstemperatur in C mittlere Hauttemperatur bekleidet mittlere Hauttemperatur unbekleidet Rectal Kopf Rumpf Hand Fuß Haut- und Oberflächentemperatur des ruhenden Menschen in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur 1-3

7 Leistung (Behaglichkeit) in % Raumtemperatur in C Variante 1 ausschließlich natürliche Lüftung der Räume Variante unterstützende Lüftung und Nachtauskühlung Variante 3 unterstützende Belüftung von Räumen mit aktiver Kühlung Variante 4 unterstützende Belüftung und Kühlung auf max. Raumtemperaturen von +6 C im Sommer Leistungsverhalten (Maßstab des Klimakomforts ) bei verschiedenen lufttechnischen Varianten/ Temperaturzuständen 1-4

8 Abweichung vom Idealzustand in % 14 Männer / Frauen Männer 1 1 Unfallhäufigkeit Unfallhäufigkeit Frauen 8 Geschicklichkeit der Hände Arbeitsleistung geistige Fähigkeiten (aus Experimenten) Fingerfertigkeit Behaglichkeitsbereich für 8% der untersuchten Personen Temperatur in C Experimentelle Ergebnisse zu Raumtemperaturen und Behaglichkeit (nach D. P. Wyon) 1-5

9 Raumtemperaturen in C Tageszeit (MEZ) Außenluft Variante 1, natürl. Lüftung Variante, unterst. Lüftung Variante 3, unterst. Lüftung + Kühlung Variante 4, Klimatisierung gemäß DIN 1946 Blatt Maximale Raumtemperaturen bei verschiedenen Lüftungs- und Kühlvarianten in allgemeinen Bürobereichen 1-6

10 Operative Raumtemperatur in C Luftgeschwindigkeit (υ 5) in m/s,4,3,,1 Unzufriedene in % Außentemperatur in C Temperatur (operative) in C Bei kurzzeitigen zusätzlichen Kühllasten zulässig empfohlener Bereich z.b. bei Quellüftung zulässig,8 clo, 1 met, Turbulenzgrad Tu = 4% υ υ Tu = = 4% 84 5 υ 5 DIN 1946 Bereiche operativer Raumtemperaturen (empfundene Raumtemperaturen), nach DIN 1946 Teil Voraussetzungen: Aktivitätsstufen I und II, leichte bis mittlere Bekleidung Prozentsatz der Unzufriedenen (PD), abhängig von der Raumluftgeschwindigkeit und Lufttemperatur, nach Fanger 1-7

11 Mittlere Strahlungstemperatur t u in C 3 5 zu warm zu kalt behaglich Raunlufttemperatur t L in C t U = mittlere Strahlungstemperatur t L = Raumlufttemperatur Grundlage: Luftgeschwindigkeit bis, m/s, relative Feuchte 3 bis 7 %. Behaglichkeitsfeld im t U /t L -Diagramm nach Grandjean 1-8

12 Innere Oberflächentemperatur in C Außentemperatur in C 1 Abluftfenster k,4 W/m K Wärmeschutzisolierverglasung mit k =,7 W/m K 3 Wärmeschutzisolierverglasung mit k = 1,3 W/m K 4 Wärmeschutzisolierverglasung mit k = 1,6 W/m K 5 doppelte Verglasung mit k = 3, W/m K 6 einfache Verglasung mit k = 6, W/m K Innere Oberflächentemperatur von Abluft-, Normalfenstern und Wärmeschutzisolierverglasung Raumtemperatur C 1-9

13 Relative Raumluftfeuchte in % unbehaglich feucht behaglich 4 3 noch behaglich 1 unbehaglich trocken Raumlufttemperatur t L in C Behaglichkeitsfeld für das Wertepaar Raumlufttemperatur t L relative Raumluftfeuchte w (nach Leusden und Freymark) 1-1

14 g H O Lufttemperatur Luftfeuchte x in kg tr. Luft in C % % 3% 4% 5% % 7% 8% 9% 1% Enthalpie h, in kj kg tr. Luft Sommer Winter effektive Temperatur Neue Komfort-Tafel mit Linien effektiver Temperatur nach ASHRAE. 1-11

15 CO -Konzentration in der Luft in Vol. % 5, 4, 3,, 1 1,,5,4,3 3, 4,1 5,3, Außenluftrate pro Person in m 3/h schwere Arbeit, 4 W Wärmeabgabe leichte Arbeit, W Wärmeabgabe sitzende Arbeit, 1 W Wärmeabgabe Außenluftrate pro Person bei verschiedenen zulässigen CO -Konzentrationen (nach Reinders) 1 ausgeatmete Luft Schutzräume 3 MAK-Wert für Industrie 4 Maximum für Büros 5 Pettenkofer-Wert 6 Außenluft 1-1

16 CO -Gehalt in %,4,3 Luftwechsel L=,,1 L=1, L=4, L=1 L=1, L=1, Zeit in min. CO -Gehalt in Klassenräumen bei unterschiedlichem Luftwechsel 1-13

17 SBS-Beschwerden Mögliche Ursachen Zugerscheinungen zu hohe Strömungsgeschwindigkeit Erkältungsneigung zu starke Turbulenz mangelhafte Luftführung Zuluft-Temperatur zu niedrig rheumatische Beschwerden Schleimhautreizungen mikrobielle Allergene (aus der oberen Luftwege und Klimaanlage) Hausstaub; Milben Augen, Lufttrockenheitsgefühl (u.a. Teppichboden) Fieber mikrobielle Zellgifte (Endotoxine, Atembeschwerden Cytotoxine) aus Befeuchterwasser, Gliederschmerzen Filtern und Zuluftelementen Müdigkeit Müdigkeit Störungen der Thermoregulation: Konzentrationsstörungen - Temperaturen > 3 Grad Benommenheit - unphysiol. Tagesgang der Temp. Kopfschmerzen - Anhebung der rel. Feuchte - fehlende Fensterlüftung niederfrequenter Schall (< 1 HZ) Allergene, Endotoxine, Cytotoxine mangelhafte Luftqualität Insuffizienz von: - Sonnenschutz (fehlend/innen) - Fensterflächen (zu groß) - Speichermasse (zu klein) - RLT-Leistung/Wartung Geruch aus Klimaanlage: - technisch (Material, Filter) - mikrobiologisch eff. Luftwechsel unzureichend SBS-Beschwerden (nach Dr. med. P. Kröling) 1-14

18 SBS-Symptome Begleitsymptome Ursachen Herkunft Vermeidung infektiös: Legionella-Pneumonie Pontiac-Fever (grippeähnlich) Legionella-Bakterien keimreiches Aerosol im Luftstrom (z.b. Kühlung) hygienische Bedingungen endständige Filter allergisch: Augenjucken/-tränen verstopfte Nase Bronchialbeschwerden Trockenheitsgefühl Müdigkeit Kopfschmerzen Konzentrationsstörungen Leistungsminderung mikrobielle Allergene - div. Schimmelpilze - div. sonstige Keime - Milben/-produkte - organische Stäube Luftbefeuchtung - Befeuchterwasser - feuchte Systemteile Filter - mangelhafte Filterung - Durchwachsen der Filter keimarme Befeuchtung (Ozon/UV/Silberionen) - regelm.reinigung regenerierbare Filter Elektro-Filter endständige Filter toxisch-allergisch: Monday-fever Humidifier-fever starke Müdigkeit (fatigue-syndrom) grippeähnliche Symptome Atembeschwerden Husten allergische Alveolitis Spätfolge: Lungenfibrose (Befeuchterlunge) Leistungsminderung Bestandteile div. Keime: - Zellwände: Endotoxine - Zellinhalt: Cytotoxine Mycotoxine verkeimtes Befeuchterwasser keimarme Befeuchtung (Ozon/UV/Silberionen) - regelm.reinigung regenerierbare Filter Elektro-Filter endständige Filter toxisch: Müdigkeit Kopfschmerzen Konzentrationsstörung allergieähnliche Symptome Leistungsminderung ext. Schadstoffquellen: - CO, NO X, SO, VOC intern.schadstoffquellen: - Mobillar, Teppiche Außenluft Gebäude schadstoffeliminierende Filter (außen/endständig) Vermeidung der Quellen verbesserte Lüftung olfaktorisch: unangenehme Gerüche Sauerstoffmangel Frischluftbedürfnis Atembeklemmung Klima-Unzufriedenheit Leistungsminderung? Wunsch nach Fensteröffnung geruchsbelastete Zuluft: - Verkehr, Garagen Geruch aus RLT-Anlage: - Luftbefeuchtung - Filter, Systemteile Außenluft RLT-Anlage geruchseliminierende Filter (außen/endständig) Geruchsvermeidung geruchseliminierende Filter (endständig) SBS-Symptome, Begleitsymptome und ihre Vermeidung (nach Dr. P. Kröling) 1-15

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