Komfortforschung und Nutzerakzeptanz Soziokulturelle Kriterien zur Nachhaltigkeitsbewertung in Bürogebäuden Fraunhofer Institut für Bauphysik Holzkirchen IBO-Kongress Wien 19.-20. Februar 2009 Deutsches Gütesiegel für Nachhaltiges Bauen Schutzgüter: natürl. Umwelt und Ressourcen Gesundheit ökonomische Werte soziale u. kulturelle Werte Schutzziele: Schutz der Umwelt Senkung der Lebenszykluskosten Sicherung von Gesundheit / Behaglichkeit im Gebäude Schonung der natürlichen Ressourcen Erhalt ökonomischer Werte Menschengerechtes Umfeld / Erhaltung sozialer und kultureller Werte Bewertung: Ökologische Qualität 22,5% Ökonomische Soziokulturelle Qualität und funktionale Qualität 22,5% 22,5% Technische Qualität Prozessqualität 22,5% 10% Standortqualität 1
Soziokulturelle und funktionale Qualität Thermischer Komfort Zwei Steckbriefe 1. Winter 2. Sommer Jeweils Bewertung: Gesamtbehaglichkeit Operative Temperatur (Mittelwert aus Luft- und Strahlungstemperatur) Lokale (Un)Behaglichkeit Zugluft Strahlungstemperaturasymmetrie und Fußbodentemperatur (Vertikaler Temperaturgradient) Relative Luftfeuchte 2
Steckbrief Thermischer Komfort Sommer Operative Temperatur Vom Steckbriefvorschlag verwendete Normen: DIN 4108-2: Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes über Sonneneintragskennwerte S. S S max erfüllt / nicht erfüllt EN 15251: Klassifizierung nach Temperatur- Überschreitungskriterien. Steckbrief Thermischer Komfort Sommer Operative Temperatur Klasse 1 2 3 4 Kriterien Grenztemperatur nach EN 15251 Kategorie II Maximale Überschreitungszeit von 3% Einhaltung des Nachweises nach DIN 4108-2 Grenztemperatur nach EN 15251 Kategorie II Maximale Überschreitungszeit von 6% Einhaltung des Nachweises nach DIN 4108-2 Grenztemperatur nach EN 15251 Kategorie III Maximale Überschreitungszeit von 10% Einhaltung des Nachweises nach DIN 4108-2 Keine Einhaltung des Nachweises nach DIN 4108-2 3
Definition der Kategorien nach EN 15251 Eingangsparameter für das Raumklima zur Auslegung und Bewertung der Energieeffizienz von Gebäuden Raumluftqualität, Temperatur, Licht und Akustik, 2007-08 Kategorie I II III IV Beschreibung Hohes Maß an Erwartungen; empfohlen für Räume, in denen sich sehr empfindliche und anfällige Personen mit besonderen Bedürfnissen aufhalten; z.b. Personen mit Behinderungen, kranke Personen, sehr kleine Kinder und ältere Personen Normales Maß an Erwartungen; empfohlen für neue und renovierte Gebäude Annehmbares moderates Maß an Erwartungen; kann bei bestehenden Gebäuden angewendet werden Werte außerhalb der oben genannten Kategorien. Diese Kategorie sollte nur für einen begrenzten Teil des Jahres angewendet werden. Zwei Gesamtkomfortmodelle nach EN 15251 1. Maschinell geheizte und gekühlte Gebäude PMV-Modell nach Fanger anwenden 2. Gebäude ohne Heizung (nicht in Betrieb) und ohne Kühlung Adaptives Modell anwenden 4
Thermisches Gesamtempfinden des Menschen PMV-Modell nach Fanger Raumklimaparameter: - Lufttemperatur - Strahlungstemperatur - Luftgeschwindigkeit - Luftfeuchte Persönliche Parameter - Bekleidungsdämmung - Aktivität des Menschen Bandbreite behaglicher Temperaturen in Gebäuden mit Kühlung PMV-Modell 5
Zwei Gesamtkomfortmodelle nach EN 15251 Kriterien zur Feststellung, ob das Adaptive Modell angewendet wird: öffenbare Fenster keine maschinelle Kühlung im Raum im Einsatz maschinelle Lüftung mit ungekühlter Luft (im Sommer) darf verwendet werden, jedoch muss dem Öffnen und Schließen von Fenstern zur Regelung des Raumklimas der Vorzug gegeben werden. Anwendung weitere energiearme Möglichkeiten zur persönlichen Regelung der Innentemperatur, z.b. Ventilatoren, Jalousien, Nachtlüftung usw. Adaptives Modell: Verfahren gilt nicht für die Jahreszeiten, in denen die Heizungsanlage in Betrieb ist. gilt nur für Räume, in denen die Nutzer mit nahezu ausschließlich sitzenden Tätigkeiten beschäftigt sind, bei denen die Stoffwechselrate zwischen 1,0 met und 1,3 met liegt. Bandbreite behaglicher Temperaturen in Gebäuden ohne Kühlung Adaptives Modell 6
Gleitender Mittelwert der Außentemperatur Maximal zulässige operative Temperaturen Kategorie II Abgeleitet aus dem gleitenden Mittelwert der Außentemperatur Kategorie II θ i = 0,33 θ rm + 18,8 ± 3 (ohne Berücksichtigung von Nutzungszeiten!) 7
Beispiel Büroraum Anforderungen Tätigkeit: 1,2 met Kategorie II Mit Maschineller Kühlung Ohne Maschineller Kühlung Winter Bekleidung: 1,0 clo 20 24 C Sommer PMV-Modell nach Fanger Bekleidung: 0,5 clo außentemperaturunabhängig 23 26 C Adaptives Modell Bekleidung angepasst außentemperaturabhängig Bsp ϑ rm = 24 C 23,7 29,7 C Was bedeutet Adaptiv? 3 Typen der Adaptation - physiologische (Akklimatisation) - durch Verhalten (Bekleidung, Haltung, Nutzereingriff) - psychologische (Erwartungen) Zufriedenheit und Behaglichkeit sind nicht nur durch die Raumklimabedingungen beeinflusst sondern genauso durch unsere Erwartungen Erwartungen und Präferenzen sind vom Kontext abhängig (Büro Wohnung) Witterungsbedingungen und Klima sind sehr wichtig beeinflussen die Präferenz und die Erwartungen der Menschen Aktive Gestaltung der Raumklimabedingungen vs. Vorgabe nach de Dear 2007 Photo: Hellwig 2005 8
Zugluftempfinden 0,5 Mittlere Luftgeschwindigkeit [m/s] 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Turbulenzgrad Kat. B DR = 20% 18 20 22 24 26 30 DIN EN ISO 7730 Lufttemperatur [ C] Strahlungstemperaturasymmetrie Warme Decke Kalte Wand Anteil der Unzufriedenen [%] Kühle Decken Warme Wand Strahlungstemperaturasymmetrie [K] Einhaltung von Umfassungsflächentemperaturen DIN EN ISO 7730 9
Einhaltung von Umfassungsflächentemperaturen Für die Praxis können folgende Anhaltswerte für die Oberflächentemperatur von großflächigen Bauteilen abgeleitet werden [VDI 3804]: Decke minimal 16 C Decke maximal 35 C Glasflächen der Fassade/ Wand minimal 18 C Glasflächen der Fassade/ Wand maximal 35 C Fußboden minimal 19 C Fußboden maximal 29 C Vertikaler Temperaturgradient Anteil der Unzufriedenen [%] Vertikaler Lufttemperaturunterschied zwischen Knöchel und Kopf [K] Derzeit noch nicht bewertet! DIN EN ISO 7730 10
Vertikaler Temperaturgradient aus: Olesen 1998 Akustischer Komfort mittlerer resultierender Gesamtschalldruckpegel L A,F,Ges in db(a), als Ausdruck des Störgeräuschniveaus (auch im SB Baulicher Schallschutz) Nachhallzeit T in s, bezogen auf die Werte nach DIN 18041 (für Ein- und Mehrpersonenbüros) bei Mehrpersonenbüros zusätzlich Schallausbreitungsdämpfung D A 11
Visueller Komfort Tageslichtverfügbarkeit Gesamtgebäude Tageslichtverfügbarkeit ständige Arbeitsplätze Sichtverbindung nach außen Blendfreiheit Tageslicht Blendfreiheit Kunstlicht Lichtverteilung Kunstlicht Farbwiedergabe und Lichtfarbe Einflussnahme Ein Steckbrief Lüftung Sonnenschutz Blendschutz Temperaturen in der Heizperiode Temperaturen außerhalb der Heizperiode Tages- und Kunstlicht 12
Empfundene Einflussnahmemöglichkeit Gebäude RLT-Anlage frei belüftet Empfundene Einflussnahmemöglichkeit 13
Hoher oder beschränkter Nutzereinfluss? Nach BMVBS 2008, Grafik Fraunhofer IBP Adaptives Modell PMV-Modell Bewertungsergebnisdarstellung durch Nachhaltigkeitsrosette 14