Thermische Behaglichkeit
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Thermische Behaglichkeit
3. Untersuchungen und Simulationen
Grundlagen
Zusammenspiel Mensch-Raum-Technik
Unter Behaglichkeit wird im Allgemeinen das Wohlbefinden des Menschen in seiner Umgebung verstanden, wobei die Wahrnehmung stark subjektiv geprägt ist.
Darüber hinaus hängt das Empfinden von zahlreichen Faktoren ab. Einerseits hat der Raum und die Gegenstände darin einen Einfluss (z.B. Strahlungstemperatur der Oberflächen), aber auch der Bewohner selbst hat großen Einfluss auf sein eigenes Wärmeempfinden. Beispielsweise durch die Dicke seiner Bekleidung oder auch die Art und Intensität seiner Aktivität.
Indem wir als Systemanbieter für Lüftungstechnik für den permanenten Luftaustausch sorgen, haben auch unsere Produkte einen unmittelbaren Einfluss auf die thermische Behaglichkeit im Wohnraum. Die Herausforderung dabei ist, es möglichst Allen recht zu machen. Aufgrund der individuellen Unterschiede hinsichtlich der Wahrnehmung und Gewohnheiten der Bewohner lässt sich Behaglichkeit allerdings nicht einheitlich messen.
Unser Ansatz ist es daher, so zu lüften, dass durch eine gleichbleibend gute Luftqualität ein hoher Wohnkomfort gewährleistet wird, der Luftwechsel gleichzeitig aber auf das notwendige Minimum zu reduzieren. Dank unserer Bedarfsführung können wir sowohl das Risiko für Zugluft als auch die Lüftungswärmeverluste minimieren.
Normativer Hintergrund
Sowohl die DIN 1946-6 (Kap. 5.2.5) als auch DIN 18017-3 (Kap. 5.2.1) stellen im Zusammenhang mit der thermischen Behaglichkeit für ventilatorgestützte Lüftungssysteme dieselbe Anforderung:
„Es wird empfohlen, Kategorie B nach DIN EN ISO 7730 anzuwenden.“
„Das Behaglichkeitskriterium gilt […] dann als erfüllt, wenn das Zugluftrisiko DR im Aufenthaltsbereich 20% nicht überschreitet.“
Der Aufenthaltsbereich ist definiert als:
• Höhe: 0,1 bis 1,8 m über dem Fußboden
• Abstand von Außen- und Innenwänden: 0,5 m
• Abstand von Fenstern, Türen und Heizflächen: 1,0 m
In der ISO-Norm 7730 wird auch als Behaglichkeitsnorm bezeichnet und behandelt intensiv die Betrachtung und Bewertung der klimatischen Bedingungen von Innenräumen. Als Grundlage wurde eine große Personengruppe verschiedensten klimatischen Bedingungen (Lufttemperatur, Luftfeuchte, Luftgeschwindigkeit) ausgesetzt. Die Probanden mussten in regelmäßigen Abständen ihr Befinden auf einer 7-stufigen Skala – von kalt bis warm – bewerten. Daraus konnten allgemeingültige Modelle entwickeln, die sowohl die durchschnittliche Beurteilung eines bestimmten Raumklimas als auch der Anteil der Unzufriedenen voraussagt.
Darüber hinaus findet eine Untergliederung in die lokale Faktoren Zugluft, hohe vertikale Temperaturunterschiede und hohe Asymmetrie der Strahlungswärme statt, wobei Zugluft als häufigste Ursache von lokaler Unbehaglichkeit genannt wird.
Die Beurteilung findet dabei für Personen in einer leicht sitzenden Tätigkeit statt, hauptsächlich im Bereich der Knöchel und dem Nacken – Bereiche, die in der Regel wenig oder nicht mit Kleidung bedeckt sind und daher besonders empfindlich sind.
Die lokale Unbehaglichkeit durch Zugluft (engl. draught rating, DR) kann ebenfalls mittels Modell als prozentualer Anteil an Personen angegeben, die sich dadurch beeinträchtigt fühlen. Der DR-Wert wird als Zusammenhang der lokalen Lufttemperatur, der lokalen Luftgeschwindigkeit und des lokalen Turbulenzgrads beschrieben.
Die Norm weist abschließend explizit darauf hin, dass es aufgrund individueller, persönlicher Unterschiede niemals gelingen kann, ein Umgebungsklima festzulegen, mit dem jeder zufrieden ist.
Es wird immer einen Prozentsatz an Unzufriedenen geben
Ziel kann daher nur sein, den Anteil der Unzufriedenen so gering wie möglich zu halten. Übersetzt bedeutet die Anforderung der DIN 1946-6 und DIN 18017-3 dem-nach, dass es, bezogen auf eine größere Personenmenge, tolerierbar ist, dass sich maximal 20% der Bewohner im Aufenthaltsbereich von Zugluft beeinträchtigt fühlen.
Unterstützung für die Unzufriedenen
Falls trotz es trotz aller Sorgfalt während der Planung doch einmal zu Beschwerden mit Zugluft kommen sollte, können wir dank unserer langjährigen Erfahrung bei der Problembehandlung unterstützen und auch Nachrüstlösungen anbieten. Möglich Ansätze können sein:
• Funktionsprüfung Lüftungsgerät zur Anpassung des Unterdrucks und somit der Abluftvolumenströme
• Luftmengenbegrenzer für Einsatz in besonders exponierte Lagen (für alle ALD-Serien erhältlich)
• Manueller Verschluss (Grundlüftung) am ALD als individuelle Eingriffsmöglichkeit für die Zeit des Aufenthalts
Untersuchungen und Simulationen
Der Anspruch von Aereco ist es, dass sich kein Bewohner durch Zugluft unbehaglich fühlen muss. Dass wir die Anforderungen der Kategorie B bzw. DR=20% einhalten und sogar deutlich unterschreiten, können wir sowohl durch diverse Simulationen als auch externe Untersuchungen (Fraunhofer Institut für Bauphysik) nachweisen.
Der Anstieg des DR-Wertes beschränkt sich dabei sehr stark auf den Bereich direkt am ALD sowie in den Randzonen, die außerhalb des Aufenthaltsbereichs liegen. Im Aufenthaltsbereich selbst, dort wo der Bewohner sich aufhält, ist das Zugluftrisiko durch den ALD quasi null. Zur Veranschaulichung sind die Ergebnisse mit beiden relevanten Kenngrößen Temperatur und Luftgeschwindigkeit abgebildet:
Raumschnittzeichnungen: Temperatur in einem Raum bei Verwendung eines ALD für den Rollladenkasten (ZUROH 100):
Simulation 1: 0°C Außentemperatur – Fußbodenheizung: 20 °C Raumtemperatur – Grundlüftung:
Simulation 2: Randbedingungen: 0°C Außentemperatur – Fußbodenheizung: 20 °C Raumtemperatur – Doppelter Volumenstrom im Falle einer Feuchtelast:
Raumschnittzeichnungen: Luftgeschwindigkeit in einem Raum bei Verwendung eines ALD für den Rollladenkasten (ZUROH 100):
Simulation 1: 0°C Außentemperatur – Fußbodenheizung: 20 °C Raumtemperatur – Grundlüftung:
Simulation 2: Randbedingungen: 0°C Außentemperatur – Fußbodenheizung: 20 °C Raumtemperatur – Doppelter Volumenstrom im Falle einer Feuchtelast:
Das Aereco Prinzip
Ein effizientes Werkzeug zur Vermeidung von Zugluft ist die bedarfsgeführte Feuchtesteuerung, die sowohl in den ALD als auch Abluftelementen von Aereco zum Einsatz kommt. Durch die permanente Anpassung der Volumenströme an den tatsächlichen Bedarf, erhöht das Lüftungssystem den Luftwechsel nur, wenn es notwendig ist. Die meiste Zeit kann das System den Luftwechsel auf das notwendige Minimum reduzieren und eine gute Luftqualität sowie hohen Wohnkomfort bereits mit niedrigen Volumenströmen sicherstellen.
Für die Lüftung der Wohnung ist ein physikalisches Grundprinzip besonders wichtig: Mit steigender Temperatur nimmt die die Kapazität der Luft zu, Wasser aufzunehmen. Oder umgekehrt: Wird Luft erwärmt, sinkt die relative Luftfeuchtigkeit.
Das bedeutet ganz praktisch: Je kälter die Außenluft, desto niedriger ist die nötige Luftmenge über den ALD, um Feuchteeinträge in der Wohnung abzuführen und für ein gutes Raumklima sicherzustellen.
Diesen Effekt machen wir uns besonders im Winter zu Nutze, wie sich anhand zweier Monitorings veranschaulichen lässt. In beiden Fällen sind die Objekte mit unserem feuchtegesteuerten Abluftsystem ausgestattet. In Nangis, Frankreich wurden unter anderen die Abluftvolumenströme aufgezeichnet. Die Grafik zeigt die gesammelten Datenpunkte über den gesamten Februar hin-weg. Das Lüftungssystem hat für ein konstant gutes Raumklima bei durchschnittlich 40% relativer Luftfeuchte gesorgt.
Monitoring Nangis – Kennlinie eines Abluftelements im Einsatz
Zu einem vergleichbaren Ergebnis kommt das zweite Monitoring in Frankfurt am Main, bei dem der Einfluss unseres ALD in einem Schlafzimmer über drei Tage hinweg untersucht wurde. Auch hier liegt die relative Luftfeuchte durchweg bei 40-45%, bei konstanten 21-22 °C Raumtemperatur.
Monitoring Frankfurt – Zuluft – Auswertung der Messung im Schlafzimmer für den Zeitraum vom 1. Februar 2018, 12 Uhr bis 4. Februar 2018, 24 Uhr: Bei Außentemperaturen zwischen 1 und 6 °C lagen die Raumtemperaturen zwischen 21,1 und 21,8 °C. Die relative Luftfeuchtigkeit blieb im Bereich zwischen etwa 40 und 50 %.
Fazit: Auch bei kalten Außentemperaturen ist der Einfluss der Lüftungsbauteile vernachlässigbar gering.
Temperaturkoeffizient
Die Grundvoraussetzung, dass dieses Zusammenspiel bestmöglich funktioniert, ist das die Bauteile in der Praxis genau so funktionieren wie vorgesehen. Für die Feuchtesteuerung bedeutet das, dass der Sensor das tatsächliche Raumklima erfasst nicht durch die einströmende Außenluft beeinflusst wird. Die Kenngröße, die beschreibt, wie präzise ein feuchtegeführter ALD arbeitet, ist der Temperaturkoeffizient (Ermittlung nach DIN EN 13141-9). Je niedriger, desto genauer regelt das Bauteil. Ein hoher Koeffizient hätte zur Folge, dass die Regelungscharakterstik verschoben ist und der ALD bereits bei niedriger relativer Luftfeuchte schneller öffnet als nötig und länger offen bleibt, auch wenn kein Bedarf mehr vorhanden ist. Alle ALD von Aereco gewährleisten mit einem niedrigen Koeffizienten von ca. 0,3, dass nur so viel gelüftet wird wie nötig.
Baufeuchte
Vor allem im Neubau erfordert die restliche Baufeuchte, die beispielsweise durch Putz- und Estricharbeiten im Gebäude verbleibt, einen erhöhten Luftwechsel. Hierzu bezieht auch der DIN-Fachbericht 4108-8 Stellung:
„Die Baufeuchte muss durch verstärktes Lüften und Heizen aller Räume aus dem Gebäude entfernt werden. Man kann davon ausgehen, dass dies im Neubau (Massivbauweise) nach etwa 2 Jahren erreicht ist.“
Das Aereco Lüftungssystem trägt somit aktiv zur Abführung der Baufeuchte und einer Verkürzung dieser Trocknungsphase bei.
Planung
Neben der ordnungsgemäßen Funktion der Produkte selbst, ist es ebenfalls wichtig, dass die Rahmenbedingungen und Einbauposition berücksichtigt werden.
• Ausbalancierte Auslegung des Abluft- und Zuluftvolumenstroms
• Gleichmäßige Verteilung der ALD in der Wohnung
• Vermeidung von zwei ALD über Eck innerhalb eines Raumes (Gefahr von Querlüftung durch Winddruck)
• Berücksichtigung des Aufenthaltsbereichs
• Berücksichtigung der Gebäudelage und -höhe (Winddruck auf Fassade)
Unterstützung durch Aereco
Gerne beraten und unterstützen wir Sie bei Projektierung Ihres Projekts. Jedes Gebäude ist anders; und damit gehen diverse Anforderungen einher, um die Behaglichkeit zu optimieren. Wir bieten Ihnen eine passende Lösung für jeden Fall.
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Immer einen Schritt voraus bleiben
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