Gebäudeplanung. - Behaglichkeit und Raumklima - Prof. Dr. Ulrich Hahn SS Fachhochschule Dortmund

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1 - - Prof. Dr. Ulrich Hahn SS 2014

2 Bedeutung für Gebäude und -technik groß: klein: Wohngebäuden Büros Mensch im Mittelpunkt Gaststätten Versammlungsgebäude, Kinos, Theater.. Werkstätten Fabriken Lager Lage, Bauweise von Gebäuden Auswahl und Auslegung von gebäudetechnischen Anlagen Einbau und Betrieb von gebäudetechnischen Anlagen 2

3 Behaglichkeit Wann fühlt sich der Mensch in einem Gebäude wohl? T Körper const Regelung zu kalt Wärmeerzeugung zu warm Wärmeabfuhr Wärmeabgabe eines normal bekleideten Menschen ohne körperliche Tätigkeit bei ruhender Luft Starke Regelung Anstrengung unbehaglich 3

4 Wovon hängt die Behaglichkeit ab? Thermische Grenzen der Behaglichkeit T Haut < 33 C frieren T Hirn > 37 C schwitzen Körperliche Aktivität Gerüche, Schadstoffe Empfundene Temperatur 18 C < T e < 23 C 4

5 Ermittlung der Zufriedenheit nach ISO 7730 Befragung Berechnung > 1000 Personen befragen : Seid ihr zufrieden? Parameter: Raumlufttemperatur Strahlungstemperatur der Wände Aktivitätsgrad Wärmewiderstand der Kleidung Luftgeschwindigkeit Luftfeuchte Zufriedenheitsskala (Predicted Mean Vote) für jeden Parameter Zahl der Unzufriedenen (Predicted Percentage of Dissatisfied) PMV ,5 0-0, Empfinden heiß Warm Leicht Neutral Leicht Kühl kalt warm kühl % PPD

6 Empfundene Temperatur Temperatur einer gleichmäßig strahlenden schwarzen Umhüllung, bei der der Mensch gleich viel Wärme durch Konvektion und durch Strahlung abgibt wie bei einer nicht gleichförmigen Umgebung. SB ( T 4 Mensch T 4 empf ) K ( T Mensch T empf ) SB ( T 4 Mensch T 4 Wand ) K ( T Mensch T Luft ) Abweichungen absoluter Temperaturen klein T empf ( s s M, e M, W ) T Mensch s M, e s M, W K T Wand K T Luft s s M, e M, W K W m²k T empf T Wand T 2 Luft 6

7 Behaglichkeitsfeld T Wand (T Luft ) 7

8 Behaglichkeitsfeld: Einfluss von Kleidung 8

9 Bekleidung und Aktivität Thermische Widerstände von Kleidung Aktivität 1 met 58W/m² 9

10 Optimale operative Temperatur PMV = ± 0,5 PMV = 0 10

11 gleichmäßige Temperaturverteilung Fenster mit Doppelverglasung Wärmeabgabe a) Radiator vor Fenster b) Radiator an Wand gegenüber Fenster c) Deckenheizung 11

12 Temperaturverteilung im Raum 12

13 Temperaturverteilung im Raum 13

14 Temperaturverteilung im Raum 14

15 Behaglichkeitsfeld Luftbewegung 15

16 Behaglichkeitsfeld Luftbewegung 16

17 Behaglichkeitsfeld Luftfeuchtigkeit rel < 30%: Staubbildung und -verschwelung NH 3 -Bildung elektrostatische Aufladung rel > 70%: Kondensation an kalten Wänden Gerüche (Moder...) 17

18 Heizperiode Empfehlungen nach ISO 7730 Raumtemperatur C Bad: C Schlafraum: C Wandtemp. max. 3K weniger Feuchte: P Wasserdampf : Pa Temperaturgradient < 3K in 0,1...1,1m über dem Boden Bodentemperatur Luftgeschwindigkeit < 0,15 m/s > 19 C (< 29 C bei Fußbodenheizung) Asymmetrie der Strahlungstemperatur < 10 K Sommer Raumtemperatur C Luftgeschwindigkeit < 0,25 m/s 80% Zufriedenheit 18

19 Einfluss der Luftqualität O 2 CO 2, H 2 O Luft: frisch gesund nicht abgestanden, muffig frei von Schadstoffen Schadstoffbilanz eines Raumes C a V Infiltration K C i V Abtransport d. Lüftung V : C a : Luftstrom Schadstoffkonz. außen C i : K : Schadstoffkonzentration innen Schadstofferzeugung innen zulässig Ci C i Beachten: Abluft nimmt alle Schadstoffe mit! 19

20 Schadstoffe CO 2 und H 2 O CO 2 : Atmung Mensch (normale Bürotätigkeit): 0,5 m³/h, 4% CO 2 Beachten: Konzentration außen: 0,03% (Land), 0,05% (Stadt) Maximale Konzentration innen < 0,1% (Pettenkofer-Grenze, oberhalb Ermüdung, Schläfrigkeit) häufig wird statt V V auch der 30 m³ Person "Luftwechsel" n : V Raum verwendet. Sauerstoffmangel, dünne Luft erst ab 2500 m Höhe! V 20

21 Schadstoffe CO 2 und H 2 O H 2 O: 21

22 Einfluss der Luftqualität Zufriedenheit von Personen in Abhängigkeit des Luftvolumenstroms 70 % 60 Unzufriedene l/s 50 Luftvolumenstrom empirischer Zusammenhang: % Unzufriedene 395* e 1,83 V 1 / 4 22

23 Geruchseindruck Quantifizierung Geruchseineintrag G einer Standardperson (sitzend, 0,7x Duschen/Tag): [G] = 1 olf Lüften (teilweiser) Abtransport der Geruchsstoffe. Empfundene Luftqualität C := G/V [C] = 1 pol = olf / l/s gute Luftqualität : C = 0,1 pol 23

24 Weitere Einflussgrößen auf die Behaglichkeit Geräusche, Schall Schallquellen außerhalb des Gebäudes Schallquellen im Gebäude aufgrund Nutzerverhalten Schallemission von gebäudetechnischen Anlagen Licht, Beleuchtung Tageslicht Kunstlicht Tätigkeit 24