Sieben Fakten zum Thema Komfort

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  1. Die Oberflächen großflächiger Heiz- und Kühlsysteme sind nur um wenige Grad wärmer bzw. kälter als die Raumluft. Die Wärme wird daher kaum über bewegte Luft übertragen.
  2. Thermisch aktivierte Decken wirken fast vollständig als Strahlungsheizung bzw. -kühlung. Wärmestrahlung ist masselos; sie ist von der Schwerkraft unabhängig und kennt kein „oben“ oder „unten“.
  3. Thermisch aktivierte Decken haben einen noch höheren Strahlungsanteil als Fußbodenheizungen. Staub wird nicht aufgewirbelt und verteilt, kein „Heizungsgeruch“.
  4. Der Strahlungsaustausch wird besonders wirksam, wenn verschieden temperierte Flächen einander gut „sehen“. Bei der thermisch aktivierten Decke trifft dies insbesondere auf den Fußboden zu. Die Befürchtung, wonach bei beheizter Decke der Fußboden kalt bleibt, ist somit unbegründet. Die Abstände zwischen den beheizten und den unbeheizten Flächen spielen praktisch keine Rolle.
  5. Die gleichmäßigen Oberflächentemperaturen in einem mittels TBA beheizten oder gekühlten Raum sorgen für sehr hohe thermische Behaglichkeit (kaum wahrnehmbare Strahlungstemperatur-Asymmetrie).
  6. Ein Überheizen ist ist wegen des Selbstregeleffektes praktisch unmöglich.

Drei Bedenken, die Sie beachten sollten

  • Bauteilaktivierungen sind auf Grund der großen Massen ein träges Heizsystem, ein rasches Aufheizen ist nicht möglich.
  • Eine spürbare, sichtbare Wärmequelle fehlt („… wo trockne ich die nassen Socken?“)
  • Es könnte zu Überwärmungen kommen, wenn Wärme in eine Decke eingespeichert wurde, die Sonne aber unerwartet scheint. Der Raum kann keine Wärme mehr in die Decke abgeben.

Diese Bedenken können ggf. durch entsprechende Maßnahmen zerstreut werden: kleine Heizkörper z.B. im Bad in den Warmwasserkreislauf integriert, Regelung mit Wetterprognose …

 

Thermische Behaglichkeit, normative Nachweise

Die Behaglichkeit wird in der Planung festgelegt. Zur Absicherung kann ein normativer Nachweis hilfreich sein.

Thermische Behaglichkeit ist gegeben, wenn die Lufttemperatur, Oberflächentemperatur, Luftfeuchte und Luftgeschwindigkeit innerhalb bestimmter Komfortbereiche bleiben.

Sehr anschaulich und einfach können Sie mit dem kostenlosen Programm Thesim  das thermischen Verhalten eines Raumes simulieren (im periodisch eingeschwungenen Zustand, Periodenlänge: 1 Tag), z.B. für normgemäße Sommertauglichkeitsuntersuchungen (gemäß EN ISO 13791 oder ÖNorm B 8110-3).

Empfehlung:

Den geeigneten Nachweis für den Thermischen Komfort legen Planer Bauherrn/Nutzer gemeinsam fest.

(Gilt nicht nur für Bauteilaktivierung, sondern z.B. auch für die Sommertauglichkeit!)

Zur Methodik des Nachweises für den Thermischen Komfort gibt es zwei konkurrierende Norm-Konzepte:

 

ÖNORM EN ISO 7730

Thermischer Komfort gemäß Fanger, abhängig von:

  1. Aktivität
  2. Raumlufttemperatur
  3. Strahlungstemperatur
  4. Luftgeschwindigkeit
  5. Relative Feuchte
  6. Bekleidung

Globaler Komfort in Abhängigkeit von physikalischen Rahmenbedingungen, Aktivität und Bekleidung, unabhängig von zeitlicher Entwicklung des Außenklimas. Einteilung des Komforts in Klasse A, B, C und unbehaglich. Um Komfort zu gewährleisten, müssen auch Kriterien für die Vermeidung von lokalem Diskomfort erfüllt sein (Strahlungsasymmetrie, Fubbodentemperatur, vertikaler Gradient der Raumlufttemperatur, Turbulenzgrad Luft).

Kritik an Modell Fanger: Adaption des menschlichen Körpers an Umgebung ist nicht berücksichtigt. Kennwerte wurden im Labor ermittelt, diese Situation kann man nicht auf reale Situationen übertragen. Schwüle ist nicht ausreichend berücksichtigt.

ÖNORM EN 15251

Anpassung des menschlichen Körpers an heiße Perioden. Zusätzlich zu Einflussfaktoren von ISO 7730 hängt die Empfindung von thermischen Komfort vom gleitenden Mittelwert der Außenlufttemperatur ab [Nicol und Humphreys 2010]. Anwendbar auf Gebäude ohne aktive Kühlung.

Einteilung des Komforts in Klasse I, II und III und unbehaglich. Adaption des menschlichen Körpers gemäß EN 15251:

Voraussetzungen:

  • Gebäude ohne aktive Kühlung
  • Nutzer können Bekleidung an eigene Anforderungen anpassen
  • Fenster sind öffenbar und können von den Nutzern nach eigenem Wunsch geöffnet werden Daraus folgt für empfundene Temperaturen:
  • akzeptable Temperaturen hängen von gleitenden Mittelwert der Außenlufttemperatur ab!
  • Einteilung in 3 Klassen (Klasse I: empfindliche Personen wie Kinder und alte Leute; Klasse II: Durchschnittliche Personen; Klasse III: Akzeptabel für Altbauten; Darüber nicht behaglich Feuchte: Klasse I: 60%, Klasse II: 65%, Klasse III 70%

Nachteil: Temperatur und Feuchte müssen getrennt beurteilt werden.

Fazit:

  • Auslegung nach EN ISO 7730 für globalen thermischen Komfort im Winterhalbjahr, im Sommer mit Aktivierung auch EN 15251, Klasse B, bzw. II ausreichend
  • Maximale Temperaturänderung 1,1 K/h (Ashrae 55)
  • Strahlungsasymmetrie laut Modell Glück, <= 5% PPD (Unzufriedenen Anteil), d.h. für Deckenheizung/Kühlwand 8K Temperaturdifferenz
  • Zonieren wie eine Fußbodenheizung

Weitere Hinweise:

Die Behaglichkeitsparameter, Lufttemperatur, Oberflächentemperatur, Luftfeuchte und Luftgeschwindigkeit werden im Behaglichkeitsfeld verortet. (Fanger’sche Gleichung in ISO 7730). Weiter ist es nach dieser Norm wichtig,

  • dass die Schwülegrenze bzgl. der Luftfeuchtigkeit nicht überschritten wird,
  • die Luftgeschwindigkeiten eng begrenzt bleiben (für Geschwindigkeiten unter 0,08 m/s wird die Zahl der Unzufriedenen bzgl. Zugluft kleiner als 6%)
  • die Differenz zwischen Strahlungs- und Lufttemperatur gering bleibt,
  • die Differenz der Strahlungstemperaturen in verschiedene Richtungen gering bleibt (weniger als 5 °C; sog. „Strahlungstemperatur-Asymmetrie“)
  • die Raumlufttemperaturschichtung weniger als 2 °C zwischen Kopf und Fußknöchel bei einer sitzenden Person beträgt
  • die empfundenen Temperaturen sich im Raum von Ort zu Ort um weniger als 0,8 °C ändern.

Zum letzten Punkt schreibt P.O. Fanger: „Je ungleichmäßiger das thermische Feld in einem Raum ist, desto größer ist die erwartete Anzahl der unzufriedenen Personen.“

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Abbildung: Einflussfaktoren des Raumes auf die thermische Behaglichkeit.

Grundlage sind umfassende Untersuchungen zur thermischen Behaglichkeit mit Versuchspersonen und deren Bewertung. Die Untersuchungen zeigen aber auch, dass selbst bei optimalen Bedingungen immer ein Rest von ca. 5 % Unzufriedenen bleibt.

Die Komfortbedingungen der Bauteilaktivierung

Diese Komfortkriterien begründen sich auf die hier gezeigten Behaglichkeitsfaktoren. Bei einem Delta T von 4 bis 6K zwischen operativer Raumtemperatur und Oberflächentemperatur ist eine Unzufriedenheitsrate nach Fanger bis 10 % Unzufriedene zu erwarten. Damit begrenzt das Delta T die Heizleistung. Daraus erklärt sich die Empfehlung einer Heizleistung von max. 25 W/m².

  • Thermische Behaglichkeit, physiologisch messbar?, Artikel IBO