Wärmekomfort - Thermal comfort

Thermischer Komfort ist der Gemütszustand, der die Zufriedenheit mit der thermischen Umgebung ausdrückt und durch subjektive Bewertung ( ANSI/ASHRAE Standard 55 ) bewertet wird . Der menschliche Körper kann als Wärmemaschine angesehen werden, bei der Nahrung die Eingangsenergie ist. Der menschliche Körper gibt überschüssige Wärme an die Umgebung ab, damit der Körper weiterarbeiten kann. Die Wärmeübertragung ist proportional zur Temperaturdifferenz. In kalten Umgebungen gibt der Körper mehr Wärme an die Umgebung ab und in heißen Umgebungen gibt der Körper nicht genug Wärme ab. Sowohl das heiße als auch das kalte Szenario führen zu Unbehagen. Die Aufrechterhaltung dieses Standards des thermischen Komforts für die Bewohner von Gebäuden oder anderen Gehäusen ist eines der wichtigen Ziele der HLK- Konstrukteure ( Heizung , Lüftung und Klimatisierung ).

Die thermische Neutralität wird aufrechterhalten, wenn die durch den menschlichen Stoffwechsel erzeugte Wärme abgeführt wird, wodurch das thermische Gleichgewicht mit der Umgebung erhalten bleibt. Die Hauptfaktoren, die den thermischen Komfort beeinflussen, sind diejenigen, die den Wärmegewinn und -verlust bestimmen, nämlich die Stoffwechselrate , die Isolierung der Kleidung , die Lufttemperatur , die mittlere Strahlungstemperatur , die Luftgeschwindigkeit und die relative Luftfeuchtigkeit . Auch psychologische Parameter wie individuelle Erwartungen beeinflussen die thermische Behaglichkeit. Die Temperatur des thermischen Komforts kann von Person zu Person stark variieren und hängt von Faktoren wie Aktivitätsgrad, Kleidung und Luftfeuchtigkeit ab.

Das Predicted Mean Vote (PMV)-Modell gehört zu den anerkanntesten thermischen Komfortmodellen. Es wurde unter Verwendung von Prinzipien des Wärmehaushalts und experimenteller Daten entwickelt, die in einer kontrollierten Klimakammer unter stationären Bedingungen gesammelt wurden . Das adaptive Modell hingegen wurde basierend auf Hunderten von Feldstudien mit der Idee entwickelt, dass Insassen dynamisch mit ihrer Umgebung interagieren. Die Bewohner kontrollieren ihre thermische Umgebung durch Kleidung, bedienbare Fenster, Ventilatoren, persönliche Heizgeräte und Sonnenschutz. Das PMV-Modell kann auf klimatisierte Gebäude angewendet werden, während das adaptive Modell nur auf Gebäude angewendet werden kann, in denen keine mechanischen Systeme installiert sind. Es besteht kein Konsens darüber, welches Komfortmodell für räumlich oder zeitlich teilklimatisierte Gebäude angewendet werden soll.

Berechnungen des thermischen Komforts gemäß ANSI/ASHRAE Standard 55 , ISO 7730 Standard und EN 16798-1 Standard können entweder mit dem CBE Thermal Comfort Tool für ASHRAE 55, mit dem Python-Paket pythermalcomfort und mit dem R-Paket comf . frei durchgeführt werden .

Bedeutung

Die Zufriedenheit mit der thermischen Umgebung ist wichtig, da thermische Bedingungen für den Menschen potenziell lebensbedrohlich sind, wenn die Körperkerntemperatur Bedingungen von Hyperthermie über 37,5–38,3 °C (99,5–100,9 °F) oder Hypothermie unter 35,0 °C (95,0 °C) erreicht F). Gebäude verändern die Bedingungen der äußeren Umgebung und reduzieren die Anstrengung, die der menschliche Körper leisten muss, um die normale menschliche Körpertemperatur stabil zu halten , die für das korrekte Funktionieren der menschlichen physiologischen Prozesse wichtig ist .

Der römische Schriftsteller Vitruv verband diesen Zweck tatsächlich mit der Geburt der Architektur. David Linden weist auch darauf hin, dass der Grund, warum wir tropische Strände mit dem Paradies assoziieren, darin besteht, dass der menschliche Körper in diesen Umgebungen weniger metabolische Anstrengungen unternehmen muss , um seine Kerntemperatur zu halten. Die Temperatur unterstützt nicht nur das menschliche Leben; Kühle und Wärme sind auch in verschiedenen Kulturen zu einem Symbol für Schutz, Gemeinschaft und sogar das Heilige geworden.

In bauwissenschaftlichen Studien wurde der thermische Komfort mit Produktivität und Gesundheit in Verbindung gebracht. Büroangestellte, die mit ihrer thermischen Umgebung zufrieden sind, sind produktiver. Die Kombination aus hoher Temperatur und hoher relativer Luftfeuchtigkeit verringert den thermischen Komfort und die Raumluftqualität .

Obwohl eine einzige statische Temperatur angenehm sein kann, werden die Menschen von thermischen Veränderungen wie Lagerfeuern und kühlen Pools angezogen. Thermisches Vergnügen wird durch wechselnde thermische Empfindungen von einem unangenehmen bis hin zu einem angenehmen Zustand verursacht, und der wissenschaftliche Begriff dafür ist positive thermische Allästhesie . Aus einem Zustand der thermischen Neutralität oder des Komforts wird jede Veränderung als unangenehm empfunden. Dies stellt die Annahme in Frage, dass mechanisch gesteuerte Gebäude gleichmäßige Temperaturen und Behaglichkeit bieten sollten, wenn dies auf Kosten des Ausschlusses des thermischen Vergnügens geht.

Beeinflussende Faktoren

Da die physiologische und psychologische Zufriedenheit von Mensch zu Mensch sehr unterschiedlich ist , ist es schwierig, in einem bestimmten Raum die optimale Temperatur für jeden zu finden. Labor- und Felddaten wurden gesammelt, um Bedingungen zu definieren, die für einen bestimmten Prozentsatz der Bewohner als angenehm empfunden werden.

Es gibt sechs Hauptfaktoren, die sich direkt auf die thermische Behaglichkeit auswirken, die in zwei Kategorien eingeteilt werden können: persönliche Faktoren – weil sie Eigenschaften der Bewohner sind – und Umweltfaktoren – die Bedingungen der thermischen Umgebung sind. Erstere sind Stoffwechselrate und Bekleidungsniveau, letztere Lufttemperatur, mittlere Strahlungstemperatur, Luftgeschwindigkeit und Luftfeuchtigkeit. Auch wenn sich all diese Faktoren mit der Zeit ändern können, beziehen sich die Standards normalerweise auf einen stationären Zustand, um die thermische Behaglichkeit zu untersuchen, wobei nur begrenzte Temperaturschwankungen zugelassen werden.

Stoffwechselrate

Menschen haben unterschiedliche Stoffwechselraten, die je nach Aktivitätsniveau und Umweltbedingungen schwanken können. Der ASHRAE 55-2010 Standard definiert die Stoffwechselrate als den Grad der Umwandlung von chemischer Energie in Wärme und mechanische Arbeit durch Stoffwechselaktivitäten innerhalb eines Organismus, gewöhnlich ausgedrückt in Einheitsflächen der gesamten Körperoberfläche. Die Stoffwechselrate wird in Met-Einheiten ausgedrückt, die wie folgt definiert sind:

1 met = 58,2 W/m² (18,4 Btu/h·ft²), was der pro Flächeneinheit produzierten Energie einer durchschnittlichen Person im Ruhezustand entspricht. Die Oberfläche einer durchschnittlichen Person beträgt 1,8 m² (19 ft²).

ASHRAE Standard 55 bietet eine Tabelle mit Met-Raten für eine Vielzahl von Aktivitäten. Einige übliche Werte sind 0,7 erfüllt für Schlafen, 1,0 erfüllt für eine sitzende und ruhige Position, 1,2-1,4 erfüllt für leichte Aktivitäten im Stehen, 2,0 oder mehr für Aktivitäten, die Bewegung, Gehen, Heben schwerer Lasten oder das Bedienen von Maschinen beinhalten. Für intermittierende Aktivitäten gibt der Standard an, dass es zulässig ist, eine zeitgewichtete durchschnittliche Stoffwechselrate zu verwenden, wenn Personen Aktivitäten ausführen, die über einen Zeitraum von einer Stunde oder weniger variieren. Bei längeren Zeiträumen müssen unterschiedliche Stoffwechselraten berücksichtigt werden.

Laut dem ASHRAE Handbook of Fundamentals ist die Schätzung der Stoffwechselraten komplex, und für Levels über 2 oder 3 – insbesondere wenn es verschiedene Möglichkeiten gibt, solche Aktivitäten auszuführen – ist die Genauigkeit gering. Daher gilt der Standard nicht für Aktivitäten mit einem durchschnittlichen Niveau von mehr als 2 erfüllt. Met-Werte können auch genauer bestimmt werden als die tabellarischen, unter Verwendung einer empirischen Gleichung, die die Rate des respiratorischen Sauerstoffverbrauchs und der Kohlendioxidproduktion berücksichtigt. Eine andere physiologische, jedoch weniger genaue Methode bezieht sich auf die Herzfrequenz, da zwischen dieser und dem Sauerstoffverbrauch ein Zusammenhang besteht.

Das Kompendium der körperlichen Aktivitäten wird von Ärzten verwendet, um körperliche Aktivitäten aufzuzeichnen. Es hat eine andere Definition von Met, d. h. das Verhältnis des Stoffwechsels der fraglichen Aktivität zu einem Ruheumsatz. Da sich die Formulierung des Konzepts von der von ASHRAE unterscheidet, können diese erreichten Werte nicht direkt in PMV-Berechnungen verwendet werden, eröffnen jedoch eine neue Möglichkeit, körperliche Aktivitäten zu quantifizieren.

Ess- und Trinkgewohnheiten können einen Einfluss auf die Stoffwechselrate haben, was indirekt die thermischen Präferenzen beeinflusst. Diese Wirkungen können sich je nach Nahrungs- und Getränkeaufnahme ändern. Die Körperform ist ein weiterer Faktor, der den thermischen Komfort beeinflusst. Die Wärmeableitung hängt von der Körperoberfläche ab. Eine große und schlanke Person hat ein größeres Oberflächen-Volumen-Verhältnis, kann Wärme leichter ableiten und kann höhere Temperaturen besser vertragen als eine Person mit einer runden Körperform.

Isolierung der Kleidung

Die von einem Menschen getragene Wärmedämmung hat einen erheblichen Einfluss auf die thermische Behaglichkeit, da sie den Wärmeverlust und damit den Wärmehaushalt beeinflusst. Schichten isolierender Kleidung verhindern Wärmeverluste und können entweder dazu beitragen, eine Person warm zu halten oder zu Überhitzung führen. Generell gilt: Je dicker das Kleidungsstück ist, desto höher ist die Isolierfähigkeit. Je nach Materialart der Kleidung können Luftbewegungen und relative Luftfeuchtigkeit die Isolierfähigkeit des Materials verringern.

1 clo entspricht 0,155 m²·K/W (0,88 °F·ft²·h/Btu). Dies entspricht einer Hose, einem langärmeligen Hemd und einer Jacke. Die Isolationswerte für andere gängige Ensembles oder einzelne Kleidungsstücke finden Sie in ASHRAE 55.

Lufttemperatur

Die Lufttemperatur ist die durchschnittliche Temperatur der den Insassen umgebenden Luft in Bezug auf Ort und Zeit. Gemäß ASHRAE 55-Standard berücksichtigt der räumliche Durchschnitt die Knöchel-, Taillen- und Kopfhöhe, die für sitzende oder stehende Insassen variieren. Der zeitliche Durchschnitt basiert auf Drei-Minuten-Intervallen mit mindestens 18 äquidistanten Zeitpunkten. Die Lufttemperatur wird mit einem Trockenkugelthermometer gemessen und wird deshalb auch als Trockenkugeltemperatur bezeichnet .

Mittlere Strahlungstemperatur

Die Strahlungstemperatur bezieht sich auf die Menge der von einer Oberfläche übertragenen Strahlungswärme und hängt von der Fähigkeit des Materials ab, Wärme zu absorbieren oder abzugeben, oder von seinem Emissionsvermögen . Die mittlere Strahlungstemperatur hängt von den Temperaturen und Emissionsgraden der umgebenden Oberflächen sowie vom Betrachtungsfaktor oder der Größe der Oberfläche ab, die vom Objekt „gesehen“ wird. Die mittlere Strahlungstemperatur einer Person in einem Raum mit einströmendem Sonnenlicht variiert also je nachdem, wie viel von ihrem Körper in der Sonne ist.

Luftgeschwindigkeit

Die Luftgeschwindigkeit ist definiert als die Geschwindigkeit der Luftbewegung an einem Punkt, ohne Rücksicht auf die Richtung. Gemäß ANSI/ASHRAE-Standard 55 ist dies die durchschnittliche Geschwindigkeit der Luft, die einen repräsentativen Insassen umgibt, in Bezug auf Ort und Zeit. Der räumliche Durchschnitt gilt für drei Höhen, die für die durchschnittliche Lufttemperatur definiert sind. Bei einem sich in einem Raum bewegenden Insassen müssen die Sensoren den Bewegungen des Insassen folgen. Die Luftgeschwindigkeit wird über ein Intervall von nicht weniger als einer und nicht mehr als drei Minuten gemittelt. Abweichungen, die über einen Zeitraum von mehr als drei Minuten auftreten, werden als mehrere unterschiedliche Luftgeschwindigkeiten behandelt.

Relative Luftfeuchtigkeit

Die relative Luftfeuchtigkeit (RH) ist das Verhältnis der Wasserdampfmenge in der Luft zu der Wasserdampfmenge, die die Luft bei der spezifischen Temperatur und dem spezifischen Druck aufnehmen kann. Während der menschliche Körper über Thermorezeptoren in der Haut verfügt, die eine Temperaturwahrnehmung ermöglichen, wird die relative Luftfeuchtigkeit indirekt erfasst. Schwitzen ist ein effektiver Wärmeverlustmechanismus, der auf der Verdunstung der Haut beruht. Bei hoher relativer Luftfeuchtigkeit hat die Luft jedoch fast das Maximum, das sie aufnehmen kann, sodass die Verdunstung und damit der Wärmeverlust verringert werden. Andererseits sind auch sehr trockene Umgebungen (RH < 20-30 %) wegen ihrer Wirkung auf die Schleimhäute unangenehm. Die empfohlene Raumluftfeuchtigkeit liegt in klimatisierten Gebäuden im Bereich von 30-60%, aber neue Standards wie das adaptive Modell erlauben niedrigere und höhere Luftfeuchtigkeiten, abhängig von den anderen Faktoren, die zum thermischen Komfort beitragen.

Kürzlich wurden die Auswirkungen von niedriger relativer Luftfeuchtigkeit und hoher Luftgeschwindigkeit am Menschen nach dem Baden getestet. Die Forscher fanden heraus, dass eine niedrige relative Luftfeuchtigkeit thermische Beschwerden sowie das Gefühl von Trockenheit und Juckreiz verursachte. Für optimale Bedingungen wird empfohlen, die relative Luftfeuchtigkeit in einem Badezimmer höher zu halten als in anderen Räumen im Haus.

Hautnässe

Hautnässe ist definiert als „der mit Schweiß bedeckte Anteil der gesamten Hautoberfläche des Körpers“. Die Feuchtigkeit der Haut in verschiedenen Bereichen beeinflusst auch den wahrgenommenen thermischen Komfort. Feuchtigkeit kann die Nässe in verschiedenen Körperregionen erhöhen, was zu einem unangenehmen Gefühl führt. Dies ist normalerweise an verschiedenen Körperteilen lokalisiert, und die lokalen thermischen Komfortgrenzen für Hautnässe unterscheiden sich je nach Körperregion. Die Extremitäten reagieren viel empfindlicher auf thermische Beschwerden durch Nässe als der Rumpf des Körpers. Obwohl durch Nässe lokale thermische Beschwerden verursacht werden können, wird die thermische Behaglichkeit des gesamten Körpers durch die Nässe bestimmter Körperteile nicht beeinträchtigt.

Zusammenspiel von Temperatur und Luftfeuchtigkeit

Es wurden verschiedene Arten von scheinbarer Temperatur entwickelt, um Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit zu kombinieren. Für höhere Temperaturen gibt es quantitative Skalen, wie den Hitzeindex . Für niedrigere Temperaturen wurde ein entsprechendes Zusammenspiel nur qualitativ identifiziert:

Hohe Luftfeuchtigkeit und niedrige Temperaturen sorgen dafür, dass sich die Luft kühl anfühlt.

Kalte Luft mit hoher relativer Luftfeuchtigkeit "fühlt" sich kälter an als trockene Luft gleicher Temperatur, da hohe Luftfeuchtigkeit bei kaltem Wetter die Wärmeleitung vom Körper erhöht.

Es gibt Kontroversen darüber, warum sich feuchte kalte Luft kälter anfühlt als trockene kalte Luft. Einige glauben, dass es daran liegt, dass unsere Haut und Kleidung bei hoher Luftfeuchtigkeit feucht werden und bessere Wärmeleiter sind, so dass es mehr Kühlung durch Wärmeleitung gibt.

Durch den kombinierten Einsatz von Lüftern (erzwungene Konvektionskühlung) kann der Einfluss von Feuchtigkeit verstärkt werden.

Natürliche Belüftung

Viele Gebäude verwenden eine HLK-Einheit , um ihre thermische Umgebung zu steuern. Andere Gebäude werden natürlich belüftet und sind nicht auf mechanische Systeme angewiesen, um den thermischen Komfort zu gewährleisten. Je nach Klima kann dadurch der Energieverbrauch drastisch gesenkt werden. Es wird jedoch manchmal als Risiko angesehen, da die Innentemperaturen bei einer schlechten Planung des Gebäudes zu extrem sein können. Richtig entworfene, natürlich belüftete Gebäude halten die Innenraumbedingungen in einem Bereich, in dem das Öffnen von Fenstern und die Verwendung von Ventilatoren im Sommer und das Tragen zusätzlicher Kleidung im Winter den Menschen ein thermisches Wohlbefinden bieten können.

Modelle und Indizes

Es gibt mehrere verschiedene Modelle oder Indizes, die verwendet werden können, um die Bedingungen des thermischen Komforts in Innenräumen wie unten beschrieben zu bewerten.

PMV/PPD-Methode

Psychrometrisches Diagramm
Temperatur-relative Feuchtigkeitstabelle
Zwei alternative Darstellungen der thermischen Behaglichkeit für das PMV/PPD-Verfahren

Das PMV/PPD-Modell wurde von PO Fanger unter Verwendung von Wärmeausgleichsgleichungen und empirischen Studien zur Hauttemperatur entwickelt , um den Komfort zu definieren. Standardumfragen zum thermischen Komfort fragen die Probanden nach ihrem Wärmeempfinden auf einer siebenstufigen Skala von kalt (-3) bis heiß (+3). Fangers Gleichungen werden verwendet, um den Predicted Mean Vote (PMV) einer Gruppe von Probanden für eine bestimmte Kombination aus Lufttemperatur , mittlerer Strahlungstemperatur , relativer Luftfeuchtigkeit , Luftgeschwindigkeit, Stoffwechselrate und Kleidungsisolation zu berechnen . PMV gleich Null steht für thermische Neutralität, und die Komfortzone wird durch die Kombinationen der sechs Parameter definiert, für die der PMV innerhalb der empfohlenen Grenzen liegt (-0,5<PMV<+0,5). Obwohl die Vorhersage des Wärmeempfindens einer Bevölkerung ein wichtiger Schritt bei der Bestimmung der Bedingungen ist, die angenehm sind, ist es sinnvoller zu überlegen, ob die Menschen zufrieden sind oder nicht. Fanger entwickelte eine weitere Gleichung, um den PMV mit dem vorhergesagten Prozentsatz der Unzufriedenen (PPD) in Beziehung zu setzen. Diese Beziehung basierte auf Studien, bei denen Probanden in einer Kammer untersucht wurden, in der die Innenraumbedingungen präzise kontrolliert werden konnten.

Das PMV/PPD-Modell wird global angewendet, berücksichtigt jedoch nicht direkt die Anpassungsmechanismen und die thermischen Bedingungen im Freien.

ASHRAE Standard 55-2017 verwendet das PMV-Modell, um die Anforderungen an die thermischen Bedingungen in Innenräumen festzulegen. Es erfordert, dass mindestens 80% der Bewohner zufrieden sind.

Mit dem CBE Thermal Comfort Tool für ASHRAE 55 können Benutzer die sechs Komfortparameter eingeben, um zu bestimmen, ob eine bestimmte Kombination mit ASHRAE 55 übereinstimmt. Die Ergebnisse werden in einer psychrometrischen oder einer temperaturrelativen Luftfeuchtigkeitstabelle angezeigt und zeigen die Bereiche von Temperatur und relativer Luftfeuchtigkeit an das wird mit den gegebenen Werten für die verbleibenden vier Parameter bequem sein.

Das PMV/PPD-Modell hat eine geringe Vorhersagegenauigkeit. Unter Verwendung der weltweit größten Felduntersuchungsdatenbank zum thermischen Komfort betrug die Genauigkeit des PMV bei der Vorhersage des Wärmeempfindens der Insassen nur 34%, was bedeutet, dass das Wärmeempfinden eines von drei Mal richtig vorhergesagt wird. Die PPD überschätzte die thermische Inakzeptanz des Probanden außerhalb der thermischen Neutralitätsbereiche (-1≤PMV≤1). Die PMV/PPD-Genauigkeit variiert stark zwischen Lüftungsstrategien, Gebäudetypen und Klimazonen.

Methode mit erhöhter Luftgeschwindigkeit

ASHRAE 55 2013 berücksichtigt Luftgeschwindigkeiten über 0,2 Meter pro Sekunde (0,66 ft/s) getrennt vom Basismodell. Da Luftbewegungen Menschen direkt kühlen können, insbesondere wenn sie nicht viel Kleidung tragen, können höhere Temperaturen angenehmer sein, als das PMV-Modell vorhersagt. Luftgeschwindigkeiten bis zu 0,8 m/s (2,6 ft/s) sind ohne lokale Steuerung erlaubt und 1,2 m/s sind mit lokaler Steuerung möglich. Diese erhöhte Luftbewegung erhöht die maximale Temperatur für einen Büroraum im Sommer von 27,5 °C auf 30 °C.

Virtuelle Energie für thermischen Komfort

„Virtuelle Energie für thermischen Komfort“ ist die Energiemenge, die benötigt wird, um ein nicht klimatisiertes Gebäude im Vergleich zu einem mit Klimaanlage relativ komfortabel zu machen . Dies basiert auf der Annahme, dass das Haus irgendwann eine Klimaanlage oder Heizung installieren wird. Passives Design verbessert den thermischen Komfort in einem Gebäude und reduziert so den Heiz- oder Kühlbedarf. In vielen Entwicklungsländern heizen oder kühlen jedoch die meisten Bewohner derzeit aufgrund wirtschaftlicher Zwänge sowie klimatischer Bedingungen, die an Komfortbedingungen grenzen, wie kalte Winternächte in Johannesburg (Südafrika) oder warme Sommertage in San Jose, Costa Rica. Gleichzeitig gibt es mit steigenden Einkommen eine starke Tendenz zur Einführung von Kühl- und Heizsystemen. Wenn wir heute passive Konstruktionsmerkmale erkennen und belohnen, die den thermischen Komfort verbessern, verringern wir das Risiko, zukünftig HLK-Systeme installieren zu müssen, oder sorgen zumindest dafür, dass solche Systeme kleiner und seltener genutzt werden. Oder falls das Heiz- oder Kühlsystem aus Kostengründen nicht installiert wird, sollten die Menschen zumindest in Innenräumen keine Beschwerden haben. Um ein Beispiel in San Jose, Costa Rica, zu nennen: Wenn ein Haus mit einem hohen Grad an Verglasung und kleinen Öffnungsgrößen entworfen würde, würde die Innentemperatur leicht über 30 °C (86 °F) steigen und eine natürliche Belüftung würde nicht ausreichen um die internen Wärmegewinne und solaren Gewinne zu entfernen. Deshalb ist Virtual Energy for Comfort wichtig.

Das Bewertungstool der Weltbank , die EDGE-Software ( Excellence in Design for Greater Efficiencies ), veranschaulicht potenzielle Probleme mit Unbehagen in Gebäuden und hat das Konzept der virtuellen Energie für Komfort entwickelt, das eine Möglichkeit bietet, potenzielle thermische Unbequemlichkeit darzustellen. Dieser Ansatz wird verwendet, um Designlösungen zu prämieren, die den thermischen Komfort auch in einem vollständig freilaufenden Gebäude verbessern. Trotz der Aufnahme von Anforderungen an die Überhitzung in CIBSE wurde die Unterkühlung nicht bewertet. Überkühlung kann jedoch vor allem in Entwicklungsländern ein Problem darstellen, beispielsweise in Städten wie Lima (Peru), Bogota und Delhi, wo häufig kühlere Innentemperaturen auftreten. Dies könnte ein neues Gebiet für die Forschung und Design-Anleitung zur Reduzierung von Beschwerden sein.

Kühlende Wirkung

ASHRAE 55-2017 definiert den Kühleffekt (CE) bei erhöhter Luftgeschwindigkeit (über 0,2 Meter pro Sekunde (0,66 ft/s)) als den Wert, der sowohl von der Lufttemperatur als auch von der mittleren Strahlungstemperatur abgezogen wird, denselben SET . ergibt Wert bei ruhender Luft (0,1 m/s) wie bei der ersten SET-Berechnung bei erhöhter Luftgeschwindigkeit.

Der CE kann verwendet werden, um den für eine Umgebung mit erhöhter Luftgeschwindigkeit angepassten PMV unter Verwendung der angepassten Temperatur, der angepassten Strahlungstemperatur und ruhender Luft (0,2 Meter pro Sekunde (0,66 ft/s)) zu bestimmen. Dabei entsprechen die angepassten Temperaturen der ursprünglichen Luft und den mittleren Strahlungstemperaturen abzüglich der CE.

Lokale thermische Beschwerden

Die Vermeidung lokaler thermischer Beschwerden, sei es durch einen vertikalen Lufttemperaturunterschied zwischen den Füßen und dem Kopf, durch ein asymmetrisches Strahlungsfeld, durch lokale konvektive Kühlung (Luftzug) oder durch Kontakt mit einem heißen oder kalten Boden, ist für eine akzeptable Wärmeentwicklung unerlässlich Komfort. Menschen reagieren im Allgemeinen empfindlicher auf lokale Beschwerden, wenn ihr Wärmeempfinden kühler als neutral ist, während sie weniger empfindlich darauf reagieren, wenn ihr Körper wärmer als neutral ist.

Strahlungstemperaturasymmetrie

Große Unterschiede in der Wärmestrahlung der eine Person umgebenden Oberflächen können lokale Beschwerden verursachen oder die Akzeptanz der thermischen Bedingungen verringern. ASHRAE Standard 55 setzt Grenzen für die zulässigen Temperaturunterschiede zwischen verschiedenen Oberflächen. Da Menschen für manche Asymmetrien empfindlicher sind als andere, beispielsweise die einer warmen Decke gegenüber derjenigen von heißen und kalten vertikalen Flächen, hängen die Grenzen davon ab, welche Flächen betroffen sind. Die Decke darf nicht mehr als +5 °C (9.0 °F) wärmer sein, während eine Wand bis zu +23 °C (41 °F) wärmer als die anderen Oberflächen sein darf.

Luftzug

Während Luftbewegung unter bestimmten Umständen angenehm sein und Komfort bieten kann, ist sie manchmal unerwünscht und verursacht Unbehagen. Diese ungewollte Luftbewegung wird als „Luftzug“ bezeichnet und tritt am häufigsten auf, wenn das Wärmegefühl des ganzen Körpers kühl ist. Am ehesten spüren Menschen Zugluft an unbedeckten Körperteilen wie Kopf, Nacken, Schultern, Knöcheln, Füßen und Beinen, aber das Gefühl hängt auch von der Luftgeschwindigkeit, Lufttemperatur, Aktivität und Kleidung ab.

Bodenoberflächentemperatur

Zu warme oder zu kühle Böden können je nach Schuhwerk zu Beschwerden führen. ASHRAE 55 empfiehlt, in Räumen, in denen die Bewohner leichte Schuhe tragen, Bodentemperaturen im Bereich von 19–29 °C (66–84 °F) zu halten.

Standard-Effektivtemperatur

Die effektive Standardtemperatur (SET) ist ein Modell der menschlichen Reaktion auf die thermische Umgebung. Von AP Gagge entwickelt und 1986 von ASHRAE akzeptiert, wird es auch als Pierce Two-Node-Modell bezeichnet. Seine Berechnung ähnelt der des PMV, da es sich um einen umfassenden Komfortindex handelt, der auf Wärmebilanzgleichungen basiert und die persönlichen Faktoren Kleidung und Stoffwechselrate berücksichtigt. Der grundlegende Unterschied besteht darin, dass eine Zwei-Knoten-Methode erforderlich ist, um die menschliche Physiologie bei der Messung der Hauttemperatur und der Hautbenetzung darzustellen.

Der SET-Index ist definiert als die äquivalente Trockenkugeltemperatur einer isothermen Umgebung bei 50 % relativer Luftfeuchtigkeit, in der eine Person beim Tragen von für die betreffende Aktivität standardisierter Kleidung die gleiche Hitzebelastung (Hauttemperatur) und thermoregulatorische Belastung (Hautbenetzung) hätte. wie in der eigentlichen Testumgebung.

Die Forschung hat das Modell mit experimentellen Daten getestet und festgestellt, dass es dazu neigt, die Hauttemperatur zu überschätzen und die Hautbenetzung zu unterschätzen. Fountain und Huizenga (1997) entwickelten ein Werkzeug zur Vorhersage der Wärmeempfindung, das SET berechnet. Der SET-Index kann auch mit dem CBE Thermal Comfort Tool für ASHRAE 55, dem Python-Paket pythermalcomfort oder dem R-Paket comf berechnet werden.

Adaptives Komfortmodell

Adaptives Diagramm nach ASHRAE Standard 55-2010

Das adaptive Modell basiert auf der Idee, dass das Außenklima den Innenraumkomfort beeinflusst, da sich der Mensch zu verschiedenen Jahreszeiten an unterschiedliche Temperaturen anpassen kann. Die adaptive Hypothese sagt voraus, dass kontextuelle Faktoren, wie der Zugang zu Umweltkontrollen und die Wärmehistorie der Vergangenheit, die Wärmeerwartungen und -präferenzen der Gebäudenutzer beeinflussen können. Zahlreiche Forscher haben weltweit Feldstudien durchgeführt, in denen sie Gebäudenutzer zu ihrer thermischen Behaglichkeit befragen und gleichzeitig Umweltmessungen durchführen. Die Analyse einer Datenbank mit Ergebnissen von 160 dieser Gebäude ergab, dass die Bewohner natürlich belüfteter Gebäude einen größeren Temperaturbereich akzeptieren und sogar bevorzugen als ihre Kollegen in geschlossenen, klimatisierten Gebäuden, da ihre bevorzugte Temperatur von den Außenbedingungen abhängt. Diese Ergebnisse wurden als adaptives Komfortmodell in die Norm ASHRAE 55-2004 aufgenommen. Das adaptive Diagramm setzt die Innenkomforttemperatur mit der vorherrschenden Außentemperatur in Beziehung und definiert Zonen mit 80 % und 90 % Zufriedenheit.

Die Norm ASHRAE-55 2010 hat die vorherrschende mittlere Außentemperatur als Eingangsgröße für das adaptive Modell eingeführt. Sie basiert auf dem arithmetischen Mittel der mittleren täglichen Außentemperaturen über mindestens 7 und höchstens 30 aufeinanderfolgende Tage vor dem jeweiligen Tag. Sie kann auch berechnet werden, indem die Temperaturen mit verschiedenen Koeffizienten gewichtet werden, wobei den jüngsten Temperaturen zunehmende Bedeutung beigemessen wird. Wird diese Gewichtung verwendet, muss die Obergrenze für die folgenden Tage nicht eingehalten werden. Um das adaptive Modell anzuwenden, sollte es kein mechanisches Kühlsystem für den Raum geben, die Bewohner sollten sitzende Aktivitäten mit Stoffwechselraten von 1-1,3 Met und einer vorherrschenden Durchschnittstemperatur von 10–33,5 °C (50,0–92,3 .) ausüben °F).

Dieses Modell gilt insbesondere für von den Bewohnern kontrollierte, natürlich konditionierte Räume, in denen das Außenklima die Raumbedingungen und damit die Komfortzone tatsächlich beeinflussen kann. Tatsächlich zeigten Studien von de Dear und Brager, dass die Bewohner in natürlich belüfteten Gebäuden einen größeren Temperaturbereich vertragen. Dies ist sowohl auf Verhaltens- als auch auf physiologische Anpassungen zurückzuführen, da es verschiedene Arten von Anpassungsprozessen gibt. Der ASHRAE-Standard 55-2010 besagt, dass Unterschiede in den jüngsten Wärmeerfahrungen, Änderungen der Kleidung, Verfügbarkeit von Kontrolloptionen und Verschiebungen in den Erwartungen der Insassen die Wärmereaktionen von Menschen verändern können.

Adaptive Modelle des thermischen Komforts sind in anderen Normen implementiert, wie z. B. in der europäischen Norm EN 15251 und ISO 7730. Die genauen Ableitungsmethoden und Ergebnisse unterscheiden sich zwar geringfügig vom adaptiven ASHRAE 55-Standard, sind aber im Wesentlichen gleich. Ein größerer Unterschied besteht in der Anwendbarkeit. Der adaptive ASHRAE-Standard gilt nur für Gebäude ohne installierte mechanische Kühlung, während EN15251 auf Gebäude mit gemischtem Modus angewendet werden kann , sofern das System nicht läuft.

Grundsätzlich gibt es drei Kategorien der thermischen Anpassung, nämlich: verhaltensbezogene, physiologische und psychologische.

Psychologische Anpassung

Das Komfortniveau einer Person in einer bestimmten Umgebung kann sich im Laufe der Zeit aufgrund psychologischer Faktoren ändern und anpassen. Die subjektive Wahrnehmung der thermischen Behaglichkeit kann durch die Erinnerung an frühere Erfahrungen beeinflusst werden. Gewöhnung findet statt, wenn wiederholte Exposition die zukünftigen Erwartungen und Reaktionen auf sensorischen Input moderiert. Dies ist ein wichtiger Faktor, um den Unterschied zwischen Feldbeobachtungen und PMV-Vorhersagen (basierend auf dem statischen Modell) in natürlich belüfteten Gebäuden zu erklären. In diesen Gebäuden war der Zusammenhang mit den Außentemperaturen doppelt so stark wie vorhergesagt.

Die psychologische Anpassung unterscheidet sich in den statischen und adaptiven Modellen subtil. Labortests des statischen Modells können nicht wärmeübertragende (psychologische) Faktoren identifizieren und quantifizieren, die den berichteten Komfort beeinflussen. Das adaptive Modell ist darauf beschränkt, Unterschiede (als psychologisch bezeichnet) zwischen modelliertem und berichtetem Komfort zu melden.

Thermische Behaglichkeit als „Geisteszustand“ wird psychologisch definiert . Zu den Faktoren, die den Gemütszustand (im Labor) beeinflussen, gehören ein Gefühl der Kontrolle über die Temperatur, die Kenntnis der Temperatur und das Erscheinungsbild der (Test-)Umgebung. Eine thermische Testkammer, die wie ein Wohnhaus aussah, "fühlte" sich wärmer an als eine, die wie das Innere eines Kühlschranks aussah.

Physiologische Anpassung

Der Körper verfügt über mehrere thermische Anpassungsmechanismen, um in Umgebungen mit drastischen Temperaturen zu überleben. In einer kalten Umgebung nutzt der Körper Vasokonstriktion ; die die Durchblutung der Haut, die Hauttemperatur und die Wärmeableitung reduziert. In einer warmen Umgebung erhöht die Vasodilatation die Durchblutung der Haut, den Wärmetransport sowie die Hauttemperatur und Wärmeableitung. Wenn trotz der oben aufgeführten vasomotorischen Anpassungen ein Ungleichgewicht besteht, setzt in einer warmen Umgebung die Schweißproduktion ein und sorgt für Verdunstungskühlung. Wenn dies nicht ausreicht, setzt Hyperthermie ein, die Körpertemperatur kann 40 °C (104 °F) erreichen und es kann zu einem Hitzschlag kommen. In einer kalten Umgebung beginnt ein Frösteln, das die Muskeln unwillkürlich zur Arbeit zwingt und die Wärmeproduktion um bis zu Faktor 10 erhöht. Wird das Gleichgewicht nicht wiederhergestellt, kann eine Unterkühlung einsetzen , die tödlich sein kann. Langfristige Anpassungen an extreme Temperaturen von einigen Tagen bis zu sechs Monaten können zu kardiovaskulären und endokrinen Anpassungen führen. Ein heißes Klima kann zu einem erhöhten Blutvolumen führen, die Wirksamkeit der Vasodilatation verbessern, die Leistung des Schweißmechanismus verbessern und die Wärmepräferenzen neu einstellen. Bei Kälte oder Unterhitze kann die Vasokonstriktion dauerhaft werden, was zu einem verringerten Blutvolumen und einer erhöhten Stoffwechselrate des Körpers führt.

Verhaltensanpassung

In natürlich belüfteten Gebäuden ergreifen die Bewohner zahlreiche Maßnahmen, um sich wohl zu fühlen, wenn die Raumbedingungen in Richtung Unbehagen abgleiten. Das Bedienen von Fenstern und Ventilatoren, das Einstellen von Jalousien/Jalousien, das Wechseln der Kleidung sowie der Verzehr von Speisen und Getränken sind einige der gängigsten Anpassungsstrategien. Unter diesen ist das Anpassen von Fenstern am häufigsten. Diejenigen Bewohner, die diese Art von Maßnahmen ergreifen, fühlen sich bei wärmeren Temperaturen tendenziell kühler als diejenigen, die dies nicht tun.

Die Verhaltensaktionen beeinflussen die Eingaben der Energiesimulation erheblich, und die Forscher entwickeln Verhaltensmodelle, um die Genauigkeit der Simulationsergebnisse zu verbessern. Es gibt beispielsweise viele Fensteröffnungsmodelle, die bis heute entwickelt wurden, aber es besteht kein Konsens über die Faktoren, die das Fensteröffnen auslösen.

Die Menschen könnten sich an die saisonale Hitze anpassen, indem sie nachtaktiver werden, sich körperlich betätigen und sogar nachts Geschäfte machen.

Spezifität und Sensitivität

Individuelle Unterschiede

Die thermische Empfindlichkeit eines Individuums wird durch den Deskriptor F S quantifiziert , der für Individuen mit geringerer Toleranz gegenüber nicht idealen thermischen Bedingungen höhere Werte annimmt. Diese Gruppe umfasst schwangere Frauen, Behinderte sowie Personen, deren Alter unter vierzehn oder über sechzig liegt, was als Erwachsenenbereich gilt. Die vorhandene Literatur liefert übereinstimmende Hinweise darauf, dass die Empfindlichkeit gegenüber heißen und kalten Oberflächen in der Regel mit dem Alter abnimmt. Es gibt auch einige Hinweise auf eine allmähliche Abnahme der Wirksamkeit des Körpers bei der Thermoregulation nach dem 60. Lebensjahr. Dies ist vor allem auf ein trägeres Ansprechen der Gegenwirkungsmechanismen in den unteren Körperteilen zurückzuführen, die dazu dienen, die Kerntemperatur des Körpers auf idealen Werten zu halten. Senioren bevorzugen wärmere Temperaturen als junge Erwachsene (76 vs 72 Grad F).

Zu den situativen Faktoren zählen die gesundheitlichen, psychologischen, soziologischen und beruflichen Aktivitäten der Personen.

Biologische Geschlechterunterschiede

Während die Präferenzen für den thermischen Komfort zwischen den Geschlechtern gering zu sein scheinen, gibt es einige durchschnittliche Unterschiede. Studien haben gezeigt, dass Männer im Durchschnitt viel früher Beschwerden aufgrund von Temperaturanstiegen melden als Frauen. Männer schätzen auch ihr Unbehagen im Durchschnitt höher ein als Frauen. Eine kürzlich durchgeführte Studie testete Männer und Frauen in der gleichen Baumwollkleidung und verrichtete mentale Aufgaben, während sie mit einer Wahlabstimmung ihren thermischen Komfort bei der sich ändernden Temperatur meldete. Frauen bevorzugen oft höhere Temperaturen. Während Weibchen tendenziell temperaturempfindlicher sind, reagieren Männchen tendenziell empfindlicher auf relative Luftfeuchtigkeit.

In Kota Kinabalu, Sabah, Malaysia, wurde eine umfangreiche Feldstudie in natürlich belüfteten Wohngebäuden durchgeführt. Diese Untersuchung untersuchte die thermische Empfindlichkeit der Geschlechter gegenüber der Innenraumumgebung in nicht klimatisierten Wohngebäuden. Für die Datenanalyse wurde eine mehrfache hierarchische Regression für den kategorialen Moderator ausgewählt; Das Ergebnis zeigte, dass Weibchen als Gruppe etwas empfindlicher auf die Innenraumlufttemperaturen reagierten als Männchen, während bei thermischer Neutralität festgestellt wurde, dass Männchen und Weibchen ein ähnliches Wärmeempfinden haben.

Regionale Unterschiede

In verschiedenen Regionen der Welt können die Anforderungen an den thermischen Komfort je nach Klima variieren. In China weist das Klima heiße, feuchte Sommer und kalte Winter auf, die einen effizienten thermischen Komfort erfordern. Energieeinsparung in Bezug auf den thermischen Komfort ist in China in den letzten Jahrzehnten aufgrund des schnellen Wirtschafts- und Bevölkerungswachstums zu einem großen Thema geworden. Forscher suchen nun nach Wegen, Gebäude in China kostengünstiger und umweltschonender zu heizen und zu kühlen.

In tropischen Gebieten Brasiliens entstehen durch die Urbanisierung urbane Wärmeinseln (UHI). Dabei handelt es sich um urbane Gebiete, die durch einen großen Zuzug über die thermischen Komfortgrenzen gestiegen sind und erst während der Regenzeit in den komfortablen Bereich fallen. Städtische Wärmeinseln können bei den richtigen Bedingungen über jeder städtischen oder bebauten Fläche auftreten.

In der heißen, feuchten Region Saudi-Arabiens war das Thema thermischer Komfort in Moscheen wichtig , da es sich um sehr große offene Gebäude handelt, die nur zeitweise genutzt werden (sehr beschäftigt für das Mittagsgebet an Freitagen) ist es schwierig, sie richtig zu lüften . Die große Größe erfordert einen hohen Lüftungsaufwand, der viel Energie benötigt, da die Gebäude nur für kurze Zeit genutzt werden. Die Temperaturregulierung in Moscheen ist aufgrund der intermittierenden Nachfrage eine Herausforderung, die dazu führt, dass viele Moscheen entweder zu heiß oder zu kalt sind. Auch der Kamineffekt kommt aufgrund ihrer Größe zum Tragen und erzeugt eine große heiße Luftschicht über den Menschen in der Moschee. Neue Konstruktionen haben die Lüftungssysteme tiefer in den Gebäuden platziert, um eine bessere Temperaturkontrolle auf Bodenniveau zu gewährleisten. Zudem werden neue Überwachungsschritte zur Effizienzsteigerung eingeleitet.

Wärmebelastung

Das Konzept der thermischen Behaglichkeit steht in engem Zusammenhang mit der thermischen Belastung. Dies versucht, die Auswirkungen von Sonneneinstrahlung , Luftbewegung und Feuchtigkeit für Militärpersonal, das Trainingsübungen durchmacht, oder Athleten während Wettkampfveranstaltungen vorherzusagen . Es wurden mehrere thermische Belastungsindizes vorgeschlagen, wie zum Beispiel der Predicted Heat Strain (PHS) oder der Humidex . Im Allgemeinen funktioniert der Mensch unter thermischer Belastung nicht gut. Die Leistung von Menschen unter thermischer Belastung ist etwa 11% niedriger als ihre Leistung bei normalen thermischen Nässebedingungen. Außerdem variiert die menschliche Leistungsfähigkeit in Bezug auf thermischen Stress stark je nach Art der Aufgabe, die das Individuum verrichtet. Einige der physiologischen Auswirkungen von thermischem Hitzestress sind eine erhöhte Durchblutung der Haut, Schwitzen und eine erhöhte Belüftung.

Vorhergesagte Hitzebelastung (PHS)

Das PHS-Modell, das vom Komitee der International Organization for Standardization (ISO) entwickelt wurde, ermöglicht die analytische Bewertung der thermischen Belastung einer Arbeitsperson in einer heißen Umgebung. Es beschreibt eine Methode zur Vorhersage der Schweißrate und der inneren Kerntemperatur, die der menschliche Körper als Reaktion auf die Arbeitsbedingungen entwickelt. Der PHS wird in Abhängigkeit von mehreren physikalischen Parametern berechnet und ermöglicht somit zu bestimmen, welcher Parameter oder welche Parametergruppe in welchem ​​Umfang geändert werden sollte, um das Risiko physiologischer Belastungen zu reduzieren. Das PHS-Modell sagt nicht die physiologische Reaktion eines einzelnen Probanden voraus, sondern berücksichtigt nur Standard-Probanden mit guter Gesundheit und Eignung für die von ihnen ausgeführte Arbeit. Der PHS kann entweder mit dem Python-Paket pythermalcomfort oder dem R-Paket comf bestimmt werden.

Forschung

Die Faktoren, die den thermischen Komfort beeinflussen, wurden in den 1970er Jahren experimentell untersucht. Viele dieser Studien führten zur Entwicklung und Verfeinerung von ASHRAE Standard 55 und wurden an der Kansas State University von Ole Fanger und anderen durchgeführt. Es wurde festgestellt, dass der wahrgenommene Komfort ein komplexes Zusammenspiel dieser Variablen ist. Es zeigte sich, dass die Mehrheit der Menschen mit einem idealen Wertesystem zufrieden sein würde. Da die Wertespanne zunehmend vom Ideal abwich, waren immer weniger Menschen zufrieden. Diese Beobachtung könnte statistisch als der Prozentsatz der Personen ausgedrückt werden, die ihre Zufriedenheit mit den Komfortbedingungen und dem vorhergesagten Mittelwert (PMV) ausdrückten . Dieser Ansatz wurde durch das adaptive Komfortmodell herausgefordert, das aus dem ASHRAE 884-Projekt entwickelt wurde und zeigte, dass sich die Insassen in einem breiteren Temperaturbereich wohlfühlen.

Diese Forschung wird angewendet, um Gebäudeenergiesimulationsprogramme (BES) für Wohngebäude zu erstellen. Insbesondere Wohngebäude können im thermischen Komfort viel stärker variieren als öffentliche und gewerbliche Gebäude. Dies liegt an ihrer geringeren Größe, den Variationen der getragenen Kleidung und der unterschiedlichen Nutzung jedes Zimmers. Die wichtigsten Räume sind Badezimmer und Schlafzimmer. Badezimmer müssen eine angenehme Temperatur für einen Menschen mit oder ohne Kleidung haben. Schlafzimmer sind wichtig, weil sie unterschiedliche Kleidungsniveaus und auch unterschiedliche Stoffwechselraten von schlafenden oder wachen Menschen aufnehmen müssen. Unbehaglichkeitsstunden sind eine gängige Metrik, die verwendet wird, um die thermische Leistung eines Raums zu bewerten.

Die Erforschung des thermischen Komforts in Kleidung wird derzeit vom Militär betrieben. Es wird an neuen luftbelüfteten Kleidungsstücken geforscht, um die Verdunstungskühlung in militärischen Umgebungen zu verbessern. Einige Modelle werden basierend auf der Kühlleistung, die sie bieten, erstellt und getestet.

In den letzten zwanzig Jahren haben Forscher auch fortschrittliche thermische Komfortmodelle entwickelt, die den menschlichen Körper in viele Segmente unterteilen und lokale thermische Beschwerden durch Berücksichtigung des Wärmehaushalts vorhersagen. Dies hat eine neue Arena der thermischen Komfortmodellierung eröffnet, die darauf abzielt, ausgewählte Körperteile zu heizen/zu kühlen.

Medizinische Umgebungen

Immer wenn die zitierten Studien versuchten, die thermischen Bedingungen für verschiedene Gruppen von Bewohnern in einem Raum zu diskutieren, führten die Studien letztendlich nur zu Vergleichen der thermischen Komfortzufriedenheit basierend auf den subjektiven Studien. Keine Studie hat versucht, die unterschiedlichen Anforderungen an die thermische Behaglichkeit verschiedener Bewohnertypen, die sich zwangsweise in einem Raum aufhalten müssen, in Einklang zu bringen. Daher erscheint es notwendig, die unterschiedlichen thermischen Bedingungen, die unterschiedliche Bewohnergruppen in Krankenhäusern benötigen, zu untersuchen, um ihre unterschiedlichen Anforderungen in diesem Konzept in Einklang zu bringen. Um die Unterschiede in den geforderten thermischen Komfortbedingungen auszugleichen, wird empfohlen, die Möglichkeit der Nutzung verschiedener Bereiche der lokalen Strahlungstemperatur in einem Raum über ein geeignetes mechanisches System zu testen.

Obwohl verschiedene Untersuchungen zum thermischen Komfort von Patienten in Krankenhäusern durchgeführt werden, ist es auch notwendig, die Auswirkungen der thermischen Komfortbedingungen auf die Qualität und die Quantität der Heilung für Patienten in Krankenhäusern zu untersuchen. Es gibt auch originelle Forschungen, die den Zusammenhang zwischen dem thermischen Komfort für das Personal und deren Produktivität zeigen, aber keine Studien wurden in diesem Bereich einzeln in Krankenhäusern erstellt. Daher wird empfohlen, für dieses Thema individuell nach Abdeckung und Methoden zu recherchieren. Auch die Forschung in Bezug auf Kühl- und Wärmeabgabesysteme für Patienten mit geringem Schutz des Immunsystems (wie HIV-Patienten, Patienten mit Verbrennungen usw.) wird empfohlen. Es gibt wichtige Bereiche, die noch darauf konzentriert werden müssen, den thermischen Komfort für das Personal und seine Beziehung zu seiner Produktivität einzubeziehen, indem verschiedene Heizsysteme verwendet werden, um eine Unterkühlung des Patienten zu verhindern und gleichzeitig den thermischen Komfort für das Krankenhauspersonal zu verbessern.

Schließlich ist die Interaktion zwischen Menschen, Systemen und architektonischer Gestaltung in Krankenhäusern ein Feld, in dem weitere Arbeiten erforderlich sind, um das Wissen über die Gestaltung von Gebäuden und Systemen zu verbessern, um viele widersprüchliche Faktoren für die Menschen, die diese Gebäude bewohnen, in Einklang zu bringen.

Persönliche Komfortsysteme

Persönliche Komfortsysteme (PCS) beziehen sich auf Geräte oder Systeme, die einen Gebäudenutzer persönlich heizen oder kühlen. Dieses Konzept wird am besten im Gegensatz zu zentralen HLK-Systemen geschätzt, die über einheitliche Temperatureinstellungen für große Bereiche verfügen. Persönliche Komfortsysteme umfassen Ventilatoren und Luftdiffusoren verschiedener Art (z. B. Tischventilatoren, Düsen- und Schlitzdiffusoren, Deckenventilatoren, großvolumige langsamlaufende Ventilatoren usw.) und personalisierte Strahlungs- oder Wärmequellen (Fußwärmer, Beinwärmer, Wärmflaschen) etc.). PCS hat das Potenzial, individuelle Komfortanforderungen viel besser zu erfüllen als aktuelle HLK-Systeme, da zwischenmenschliche Unterschiede im Wärmeempfinden aufgrund von Alter, Geschlecht, Körpermasse, Stoffwechselrate, Kleidung und thermischer Anpassung eine äquivalente Temperaturschwankung von 2-5 K . betragen können , die ein zentrales, einheitliches HLK-System nicht erfüllen kann. Außerdem hat die Forschung gezeigt, dass die wahrgenommene Fähigkeit, die eigene thermische Umgebung zu kontrollieren, dazu neigt, den Bereich der tolerierbaren Temperaturen zu erweitern. Traditionell wurden PCS-Geräte isoliert voneinander verwendet. Es wurde jedoch von Andersen et al. (2016), dass ein Netzwerk von PCS-Geräten, die gut verbundene Mikrozonen des thermischen Komforts erzeugen, Echtzeit-Insasseninformationen melden und auf programmatische Betätigungsanforderungen (z. B. eine Party, eine Konferenz, ein Konzert usw.) reagieren, mit Insassen- bewusste Gebäudeanwendungen, um neue Methoden der Komfortmaximierung zu ermöglichen.

Siehe auch

Verweise

Weiterlesen

  • Thermal Comfort , Fanger, P. O., Danish Technical Press, 1970 (Neuveröffentlicht von McGraw-Hill, New York, 1973).
  • Kapitel Thermal Comfort, Fundamentals volume of the ASHRAE Handbook , ASHRAE , Inc., Atlanta, GA, 2005.
  • Weiss, Hal (1998). Geheimnisse der Wärme: Für Komfort oder Überleben . Seattle, WA: Bergsteiger-Bücher. ISBN 978-0-89886-643-8. OCLC  40999076 .
  • Godish, T. Umweltqualität in Innenräumen. Boca Raton: CRC Press, 2001.
  • Bessoudo, M. Gebäudefassaden und thermischer Komfort: Die Auswirkungen von Klima, Sonnenschutz und Verglasung auf das thermische Raumklima. VDM-Verlag , 2008
  • Nicol, Fergus (2012). Adaptiver thermischer Komfort: Prinzipien und Praxis . London New York: Routledge. ISBN 978-0415691598.
  • Humphreys, Michael (2016). Adaptiver thermischer Komfort: Grundlagen und Analyse . Abingdon, Großbritannien New York, NY: Routledge. ISBN 978-0415691611.