Thermische Behaglichkeit

Geschichte der Sanitär-, Heizungs-, Klima- und Solartechnik
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Die thermische Behaglichkeit wird durch folgende Haupteinflussgrößen bestimmt:
  • Raumlufttemperatur
  • mittlere innere Oberflächentemperaturen der raumumschließenden Flächen
  • Wärmeableitung von Fußbodenoberflächen
  • Luftgeschwindigkeit
  • relative Feuchte der Raumluft
Die Auswirkungen dieser Haupteinflussgrößen auf das Behaglichkeitsempfinden des Einzelnen hängen wiederum von dessen Aktivität, Bekleidung, Alter, Gesundheitszustand, der Gewöhnung und seiner Einstellung zum Leben im Allgemeinen ab.
Im Idealzustand sollten die Temperaturen raumumschließender Oberflächen (Decken, Böden, Wände, Fenster) einander angeglichen sein und sich von der Raumlufttemperatur so wenig wie möglich unterscheiden. Unausgewogene Erwärmung, wie z. B. vor offenen Kaminen ("vorne wird man gebraten, hinten friert man"), stört die thermische Behaglichkeit erheblich.
 
Behagliches Raumklima und Energiesparen
Ohne Verlust an thermischer Behaglichkeit lassen sich Raumlufttemperaturen senken, wenn die inneren Oberflächentemperaturen der raumumschließenden Flächen entsprechend angehoben werden. Voraussetzung hierfür ist ein verbesserter Wärmeschutz der Außenwände und Fensterflächen.
Wenn man bedenkt, dass bei einem Jahresmittel der Außenlufttemperaturen von etwa + 5 °C, wie in unseren Breiten, durch die Senkung der Raumlufttemperatur um 1 K (°C) während der Heizperiode rund 5 bis 6 % Heizenergie und damit Heizkosten gespart werden können, erhält der Wärmeschutz von Außenwänden durch verbesserte Wärmedämmung eine zusätzliche Bedeutung: Heizenergie wird nicht nur dadurch gespart, dass der Wärmeverlust durch die Außenwände verringert wird, sondern auch dadurch, dass wegen raumseitig erhöhter Oberflächentemperaturen der Außenwände die Raumlufttemperaturen ohne Verlust an Behaglichkeit abgesenkt werden können.
Quelle: W. Frank
Bei einer Außenlufttemperatur von minus 15 °C und einem U-Wert der Außenwand von 0,5 W/(m2 · K) erreicht die Innenoberfläche der Außenwand eine Temperatur von 17,7 °C, wenn die Raumlufttemperatur 20 °C beträgt.
Mit einem relativ geringen Aufwand an Heizenergie kann unter diesen Bedingungen ein behagliches Raumklima aufrechterhalten werden.
Diese Feststellung gilt umso mehr, wenn man von einer Außenlufttemperatur von - 5 °C und einem U-Wert der Außenwand von 0,25 W/(m2 · K) ausgeht. Unter diesen Umständen erreicht die innere Oberfläche der Außenwand eine Temperatur von 19,2 °C.
Im Allgemeinen wird ein Raum als behaglich empfunden, wenn die Differenz zwischen
  •  Wandoberflächentemperatur und Raumluft weniger als 4 °C
  •  Fuß- bis Kopfhöhe weniger als 3 °C
  •  Temperaturen verschiedener Raumflächen (Strahlungsasymmetrie) weniger als 5 °C beträgt
Temperatur-Erfahrungswerte für unterschiedlich genutzte Räume:
  •  Wohnraum 20 – 22 °C
  •  Schlafraum 16 – 18 °C
  •  Bad 24 – 26 °C
Da es keine gleichen Menschen gibt, gibt es eigentlich auch keine festen Werte für die Behaglichkeit. Deswegen sind hier besonders die Nutzer der Räume vor bzw. bei der Planung zu informieren und Rechenwerte festzulegen.
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Behaglichkeitskriterien
Die thermische Behaglichkeit und die Luftqualität in Räumen werden beeinflußt durch
die Personen in Abhängigkeit von
    • Tätigkeit
    • Bekleidung
    • Aufenthaltsdauer
    • Belegung
den Räumen in Abhängigkeit von
    • Temperatur der Oberflächen
    • Temperaturverteilung
    • Wärme- und Stoffquellen
die RLT-Anlagen in Abhängigkeit von
    • Lufttemperatur, -geschwindigkeit und -feuchte
    • Luftaustausch
    • Reinheit der Luft
    • System
    • Luftführung im Raum
Aber auch luftgetragene Gefahrstoffe können die Behaglichkeitsempfindens und somit auch der Gesundheit des Menschen darstellen, so z. B.
    • Feststoffe, z.B. Staubteilchen, Pollen, Pilzsporen
    • Geruchsstoffe
    • Rauch
    • feste und gasförmige Stoffe als Allergene und Allergenträger
    • gasförmige Schadstoffe, z.B. Schwefeldioxid (SO2), Stickstoffe (NOx), Ozon und aromatische Kohlenwasserstoffe, vorrangig hierbei Benzol
 
Mit der Auslegung der Raumheizflächen nach VDI 6030 werden neben der Deckung der Heizlast auch Behaglichkeitsdefizite dadurch beseitigt, dass die durch kältere Umfassungsflächen hervorgerufenen Strahlungsdefizite kompensiert und Fallluftströmungen vermieden werden.
Thermische Behaglichkeit im Niedrigenergiehaus - Winterliche Verhältnisse
Thermische Behaglichkeit im Niedrigenergiehaus - Sommerliche Verhältnisse
In den kalten Jahreszeiten ist es sinnvoll, ein Hygrometer oder Hygrotemperaturmessgerät einzusetzen, um die jeweilige relative Luftfeuchtigkeit feststellen zu können und entsprechend zu reagieren. Ein Beispiel ist ein zu hoher Luftwechsel durch eine kontrollierte Wohnungslüftung (KWL) bei niedrigen Außentemperaturen.
Eine zu niedrige relative Feuchte ist die Grundlage für Konzentrationsmangel, Atemwegsreizungen, Atemwegsinfekte.und Kopfschmerzen. Auch die Staubbelastung der Raumluft nimmt bei zu niedrigen Feuchten zu, und dieser Staub verstärkt das Trockenheitsgefühl auf den Schleimhäuten. Bei einer relativen Luftfeuchte zwischen 20 – 35 % steigt das Risiko sich mit einem Influenza-A-Virus anzustecken, denn die Viren haben in zu trockener Luft eine längere Lebensdauer.
Eine zu hohe relative Feuchte ist die Grundlage für Schimmelpilzbildung (besonders in nichtbeheizten Räumen mit offenen Türen zu beheizten Räumen) und den dadurch entstehenden Bauschäden. Außerdem fühlen sich Viren, Bakterien und Milben in einer feuchten Umgebung wohl.
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Raumbegrünung
Quelle: Die Raumbegrüner GmbH

Zimmerpflanzen
Zimmerpflanzen, richig eingesetzt, können auch zur Behaglichkeit in Wohn- und Büroräumen beitragen.
• Sie reinigen die Raumluft von Schadstoffen aus Baumaterialien, Teppichen, Wandfarben oder Möbeln (Philodendron, Efeu, Drachenbaum und bei Formaldehyd (Echte Aloe, Grünlilie, Baumfreund)
. Hier hat sich die Hydrokultur durchgesetzt.
• Sie wirken als Luftfilter und Verringern die Keimbelastung
• Sie reduzieren deutlich den Lärm
• Pflanzen verschönern die Räume und wirken streßmindernd
• Sie sind ein natürlicher Blend- und Sichtschutz
• Pflanzen erhöhen Luftfeuchtigkeit (Zimmerlinde oder Nestfarn, Zypergras [Papyrus]). Rund 97 % des aufgenommenen Gießwassers werden an die Raumluft abgegeben. Nach neuen Untersuchungen ist die Feuchtigkeitsabgabe (Transpiration) nur ca. 2 g/h. Deshalb haben Zimmerpflanzen keinen nennenswerten Anteil an der Befeuchtung der Raumluft.

 

Grundsätze der Innenraumbepflanzung
• Pflanzfläche sollte 10 % der Grundfläche für spürbare Verbesserung der Luftqualität einnehmen
• Pflanzen klimatisieren den Innenraum durch Feuchteabgabe, binden Staub und nehmen Schadstoffe auf
• Pflanzen verbessern Wohlbefinden und Gesundheit (BMW-Studie „Das grüne Büro- weiche Faktoren gegen einen harten Büroalltag“, Fraunhofer, 2003)
• Pflanzen müssen nach Belichtung und Raumhöhe ausgewählt werden, vorrangig werden tropische Pflanzen eingesetzt
• keine giftigen und hautreizenden Pflanzen einsetzen
• Bewässerung per Hand oder automatisch über Kunststoffleitung in 5 cm Tiefe mit Feuchtefühler und Anstaukontrolle
• Einjährige Einpflege durch Gärtner, danach Kontrolle alle 2 Monate auf Schädlingsbefall, Laubentfernen und Korrekturschnitt
• Kosten: 300 – 400 €/m² Pflanzfläche für Pflanzen, Bewässerungssystem und Erdsubstrat Quelle: Jürgen Frantz, Botanischer Garten Tübingen

Feuchtigkeitsabgabe von Pflanzen im Innenraum (ab Seite 25) + Natürliche Luftfeuchtekonditionierung in Überräumen (ab Seite 115)
Raumbegrünung - Die Raumbegrüner GmbH
Zimmerpflanzen


Kaltluftsee - Kaltlufteinfall
Quelle: Heizkonvektor.de
Eine kalte Luftschicht am Boden eines Raumes bezeichnet man als Kaltluftsee. Diese Luftschicht (Kaltluftsee) bildet sich durch Kaltlufteinfall und/oder schlechte Wärmedämmung eines Fußbodens. Sie schränkt die Behaglichkeit durch das Empfinden von kalten Füßen ein. Auch eine undichte Gebäudehülle kann zur Bildung eines Kaltluftsees führen.
Ein Kaltlufteinfall entsteht, wenn warme Raumluft sich an kalten Oberflächen, so z. B. an Fenstern, Außenwände, abkühlt. Da kalte Luft schwerer ist als warme Luft, sinkt sie zu Boden. Sie führt dabei zu einer ungünstigen Luftströmung, die aufgrund der geringen Strömungsgeschwindigkeit nicht messbar ist. Sie wird nur als unbehaglich empfunden.
Durch diesen Kaltlufteinfall kommt es auch zur Ausbildung von kalten Luftschichten am Boden eines Raumes. Die Ursache für kalte Oberflächen ist eine unzureichende Wärmedämmung oder Fenster mit schlechtem U- bzw. g-Werten.. Dem Kaltlufteinfall kann man auch durch eine konvektive Aufwärtsströmung warmer Luft aus Heizkörpern bzw. Heizflächen oder besserer Wärmedämmung entgegenwirken.
Aber auch undichte Einströmöffnungen von dezentralen Lüftungssystemen, Dunstabzugshauben, externe Verbrennungsluftöffnungen und Dachlüfter können einen erheblichen Kaltlufteinfall verursachen.

Auch in Gebirgstälern können sich Kaltluftseen ausbilden, wenn sich bei windschwachen und austauscharmen Wetter-lagen kalte Luft ansammelt und die Kaltluft nicht durch ein Seitental abfließen kann. Einige Alpentäler weisen z.B. genau eine solche kesselförmige Gestalt auf, so daß dort im Winter innerhalb solcher Kaltluftseen bisweilen sehr tiefe Temperaturen auftreten können (bis unter -40°C). (Quelle: wetter.at)

 

Quelle: meteocom
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Auslegungskriterien für thermische Behaglichkeit
Mollier-h-x-Diagramm für feuchte Luft - Druck 1013,15 hPa (NN)
Mollier-h-x-Diagramm für feuchte Luft - Druck 950 hPa (537.000 m)
VDI 6030 in Verbindung mit DIN EN 12831
relative Luftfeuchte
hygienische Grundlagen - thermische Behaglichkeit
Der Mensch in Räumen – Risiko oder Behaglichkeit?
Behaglichkeit und energiesparender Betrieb
Berechnung der Behaglichkeitskenngrößen PMV und PPD
Neue Klimazonen in Deutschland, Änderung der Regeln für die thermische Behaglichkeit?
Gebäudesimulation zur Analyse der thermischen Behaglichkeit (ÖNORM EN ISO 7730)
Energie und Komfort - Primärenergetische Effizienz
Passive Gebäudekühlung
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Hinweis! Schutzrechtsverletzung: Falls Sie meinen, dass von meiner Website aus Ihre Schutzrechte verletzt werden, bitte ich Sie, zur Vermeidung eines unnötigen Rechtsstreites, mich umgehend bereits im Vorfeld zu kontaktieren, damit zügig Abhilfe geschaffen werden kann. Bitte nehmen Sie zur Kenntnis: Das zeitaufwändigere Einschalten eines Anwaltes zur Erstellung einer für den Diensteanbieter kostenpflichtigen Abmahnung entspricht nicht dessen wirklichen oder mutmaßlichen Willen. Die Kostennote einer anwaltlichen Abmahnung ohne vorhergehende Kontaktaufnahme mit mir wird daher im Sinne der Schadensminderungspflicht als unbegründet zurückgewiesen.
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