Grundlagen – Behaglichkeit nach ISO 7730

Analog zu einer Wärmeschutzberechnung für ein Gebäude kann für den menschlichen Körper eine Behaglichkeitsberechnung erstellt werden.

Anhand der Berechnung kann man mit 99 %-iger Wahrscheinlichkeit vorhersagen, ob sich eine Person in einem Raum behaglich fühlen wird.

Hierbei unterscheidet die ISO 7730 zwischen der Behaglichkeit für den ganzen Körper und der lokalen Unbehaglichkeit einzelner Körperteile, z.B. Hände, Füße oder Kopf.

Eingangsparameter für den Nachweis des ganzen Körpers:

• Lufttemperatur [°C]
• Strahlungstemperatur [°C]
• Relative Luftfeuchtigkeit [%]
• Luftgeschwindigkeit [m/s]
• Bekleidungsisolation nach ISO 9920 [clo]
• Energieumsatz Körper nach ISO 8996 [W/m²]

Ergebnisse Behaglichkeitsnachweis nach ISO 7730:

Anhand o.g. Eingangsparameter ergeben sich nachfolgende Vorhersagen:

• Vorausgesagtes mittleres Votum (Predicted Mean Vote) PMV-Index

Der PMV-Index entspricht dem vorausgesagten mittlerem Votum einer großen Personengruppe zur Klimabeurteilung eines Raumes.

Hierbei wird die folgende Beurteilungsskala verwendet:

Ziel für den PMV-Index ist ein Durchschnittswert von +0,5 (neutral bis etwas warm) bis -0,5 (neutral bis etwas kühl)

Der PMV-Index beruht auf dem Wärmegleichgewicht des menschlichen Körpers. Das thermische Gleichgewicht ist erreicht, wenn die im Körper erzeugte Wärme gleich der an die Umgebung abgegebenen Wärme ist.

• Vorausgesagter Prozentsatz an Unzufriedenen (Predicted Percentage of Dissatisfied) PPD- Index:

Der PPD-Index entspricht dem vorausgesagten Prozentsatz an unzufriedenen Personen, die einen Raum als zu kalt oder zu warm empfinden.

Auf Grund individueller Unterschiede ist es unmöglich, ein Umgebungsklima festzulegen, das jedermann zufrieden stellt. Es wird immer einen Prozentsatz an Unzufriedenen geben, der sich in dem PPD-Index widerspiegelt.

Ziel für den PPD-Index ist ein Durchschnittswert kleiner 10 %, d.h. maximal 10 % Unzufriedene.

Möglichkeiten zur Bestimmung der Behaglichkeit:

Der PMV- und PPD-Index kann nach einer der folgenden Möglichkeiten bestimmt werden:

a) mit Hilfe einer Software anhand der Formeln der ISO 7730
b) direkt nach ISO 7730, Anhang E
c) durch direkte Messung mit einem Messfühler

zu a) Das Fraunhofer-Institut für Bauphysik stellt im Internet einen kostenfreien Leitfaden und ein Berechnungstool zur Verfügung, welches für nachfolgende Beispiele verwendet wurde.

Beispiele Behaglichkeitsberechnung:

A) Raumtemperatur 23,5 Grad:

Eingangsparameter:

• operative Temperatur:       23,5 °C (Heizung an)
• relative Luftfeuchtigkeit:    50 %
• Luftgeschwindigkeit:          0,1 m/s
• Bekleidungsisolation:         0,7 clo (sh. hier)
• Energieumsatz:                  58 W/m² sitzen (sh. hier)

Ergebnisse:

• PMV-Index:                      -0,48 (neutral bis etwas kühl)  >  -0,5
• PPD-Index:                      9,83  (~10 % Unzufriedene)    <   10

Bei einer Raumtemperatur von 23,5°C und einer Bekleidungsisolation von 0,7 clo wird das Raumklima von 90 % der Personen als behaglich empfunden.

BNB Tool Thermischer Komfort

B) Raumtemperatur 16,5 Grad:

Bei einer Bekleidungsisolation von 1,79 clo kann die Raumtemperatur auf 16,5 °C reduziert werden. Das Raumklima wird von 90 % der Personen als behaglich empfunden.

In unserem freistehenden Einfamilienhaus (Bj. 1964) ist im Obergeschoss seit 15 Jahren die Heizung aus. Seit dieser Zeit interessiert mich nur noch die Körpertemperatur an allen Stellen des Körpers. Ein wesentlicher Schlüssel sind leichte, dehnbare, waschbare und nachhaltige Hightech Textilfasern (sh. Spiegel Online „Hält warm wie Eisbärenfell -Forschende entwickeln extrem isolierende Stofffaser“).

Der schwierigste Teil sind die Hände. Auch hier gibt es wissenschaftlich abgesicherte Lösungen, damit sich die Hände auch bei 16°C oder 12°C Raumtemperatur ohne Handschuhe behaglich anfühlen.

C) Raumtemperatur 12 Grad:

Bei einer Raumtemperatur von 12 °C (Heizung aus) und einer Bekleidungsisolation von 0,7 clo wird das Raumklima von 90 % der Personen als behaglich empfunden, wenn durch Smart Textiles zusätzliche Strahlungswärme an den Oberkörper abgegeben wird.

Anmerkung: Das BNB Tool Thermischer Komfort ist eigentlich nicht dafür ausgelegt Smart Textiles zu berücksichtigen. I.d.R. wird die Strahlungswärme durch die Sonne oder durch Infrarotheizkörper erzeugt.

In o.g. Berechnung wurde angenommen, dass die Smart Textiles die Strahlungswärme (39°C) erzeugen.

Als Alternative zu Smart Textiles bieten sich passive Hightech Textilfasern an.

Ausgangspunkt für das Konzept Wärmen ist der menschliche Körper. Alle oben beschriebenen Lösungen bringen letztendlich die Wassermoleküle an allen Stellen des Körpers zum Schwingen, wodurch durch Reibung Körperwärme entsteht.

Anhand der ISO 7730 kann wissenschaftlich nachgewiesen werden, dass man sich auch bei 16°C oder 12°C behaglich fühlen kann.

Zusätzlich kann man die Personen zur Behaglichkeit an allen Stellen des Körpers befragen und die Körpertemperatur nach Norm messen (3-fach Nachweis der Behaglichkeit). Die Ergebnisse der Befragungen und Messungen werden bestätigen, dass die ISO 7730 richtig ist. Wie sollte es auch anders sein ?

In Japan werden bei ähnlichen Temperaturen wie in Deutschland Wohnhäuser ohne Dämmung und Heizungen gebaut. Auch hier gilt, entscheidend ist die Körpertemperatur, nicht die Raumtemperatur.

Hightech Textilien, Smart Textiles, Infrarot-Frequenzgeneratoren, der REON Pocket sind nur einige Lösungsbeispiele die Wärme näher am Körper zu erzeugen, um so bis zu 99 % Heizenergie einzusparen bei gleicher Behaglichkeit.

Gesucht sind kreative Lösungen, die Spaß machen. 🙂