9.7.1 PMV- und PPD-Index

Berechnung des vorausgesagten mittleren Votums PMV (nach EN ISO 7730 [1.33])

(9.7.1)

(9.7.2)

(9.7.3)

(9.7.4)

Bestimmung des vorausgesagten Prozentsatzes an Unzufriedenen PPD (nach EN ISO 7730 [1.33])

(9.7.5)

Erwarteter Anteil Unzufriedener in Abhängigkeit der operativen Temperatur, Bekleidung und Luftgeschwindigkeit bei einer sitzenden Tätigkeit M = 1,2 met
Abbildung 9.7.1: Erwarteter Anteil Unzufriedener in Abhängigkeit der operativen Temperatur, Bekleidung und Luftgeschwindigkeit bei einer sitzenden Tätigkeit M = 1,2 met (Büro, Wohnung, Schule, Labor)

9.7.2 Lokaler PD-Index

Lokale thermische Unbehaglichkeit DR und PD  (nach EN ISO 7730 [[1.6] und [1.33])

Die lokale Beeinträchtigung durch Zugluft wird mit dem DR-Index angegeben, weitere lokale thermische Unbehaglichkeiten werden mit einem PD-Index (percentage dissatisfied) beurteilt.

Folgende Berechnungsformeln werden für die verschiedenen Fälle verwendet:

  • Zugluft (gültig für θa = 20 ÷ 26 °C)
(9.7.6)

  • Vertikaler Temperaturunterschied
    zwischen Kopf und Fussgelenk
    (gültig für ∆θ < 8 °C):
(9.7.7)

  • Warme oder kalte Fussböden
    mit der Oberflächentemperatur θf :
(9.7.8)

  • Asymmetrie der Strahlungstemperatur
    (Differenz der Halbraum-Strahlungstemperaturen ∆θr = θpr1 – θpr2, siehe 9.7.3):

    • Warme Decke (gültig für ∆θr < 23 °C):
(9.7.9)
    • Kalte Decke (gültig für ∆θr < 15 °C):
(9.7.10)

    • Warme Wand (gültig für ∆θr < 35 °C):
(9.7.11)

    • Kalte Wand (gültig für ∆θr < 15 °C):
(9.7.12)

9.7.3 Operative Temperatur und Strahlungstemperatur

Operative Temperatur θo und mittlere Strahlungstemperatur θr

(9.7.13)

(9.7.14)

Für va < 0.2 m/s und  θi – θr  < 4 °C kann u = 0.5 gesetzt werden, damit kann die operative Temperatur in erster Näherung als Mittelwert der Luft- und Strahlungstemperatur angenommen werden:

Strahlungsasymmetrie zwischen Halbräumen ∆θr

(9.7.15)

9.7.4 Einstrahlzahlen (view factors)

Konzept der Einstrahlzahlen (view factors) und entsprechende Algebra (vgl. [2.30])

Einstrahlzahlen zwischen infinitesimalem Flächenelement und finiter Fläche → Grundlage zur Bestimmung von Strahlungsasymmetrien
 Abbildung 9.7.2: Einstrahlzahlen zwischen infinitesimalem Flächenelement und finiter Fläche → Grundlage zur Bestimmung von Strahlungsasymmetrien (vgl.[1.4])

Einstrahlzahlen zwischen einer sitzenden Person und vertikalen bzw. horizontalen rechteckigen Flächen
Abbildung 9.7.3: Einstrahlzahlen zwischen einer sitzenden Person und vertikalen bzw. horizontalen rechteckigen Flächen (Standort im Raum bekannt, aber keine ausgeprägte Orientierung) → Grundlage zur Bestimmung der mittleren Strahlungstemperatur θr (vgl. [1.4])

9.7.5 Hitzeindex-Temperatur

Hitzeindex-Temperatur θHI (nachNOAA [1.42])

Bei extremen Temperaturbedingungen im Sommer hat die Feuchtigkeit der Luft einen grossen Einfluss auf die Temperaturempfindung, da die Wärmeabgabe durch Verdunstung beeinträchtigt wird und dadurch die Gefahr eines Hitzschlages entsteht.

Da dieser Zustand ausserhalb des Geltungsbereiches des PMV-Index liegt, wird eine neue Grösse, die sog. Hitzeindex-Temperatur θHI in °C zur Beurteilung der Wärmeempfindung verwendet. Sie wird nach folgender empirischer Formel berechnet:

(9.7.16)

Beurteilung einer möglichen Gefährdung:

θHI = 27 ÷ 32 °C Vorsicht (erhöhte Müdigkeit möglich bei längerer Exposition und körperlicher Aktivität)

θHI = 32 ÷ 41 °C erhöhte Vorsicht (Sonnenstich, Hitzekrämpfe und Erschöpfung sind möglich)

θHI = 41 ÷ 54 °C Gefahr (Sonnenstich, Hitzekrämpfe und Erschöpfung sind wahrscheinlich, Hitzschlag ist möglich)

θHI = > 54 °C grosse Gefahr (Hitzschlag und Sonnenstich sind wahrscheinlich)

9.7.6 Windchill-Temperatur

Windchill-Temperatur θWC (nach Environment Canada und NOAA [1.42])

Im Aussenbereich bewirkt der Windchill-Effekt («Windkühle») einen verstärkten konvektiven Wärmetransport und damit einhergehend eine Erhöhung der Verdunstungsrate, was zu einer tieferen effektiven Empfindungstemperatur führt. Die Windchill-Temperatur θWC beschreibt die empfundene Temperatur in Abhängigkeit der Lufttemperatur und der Windgeschwindigkeit und kann nach der folgenden empirischen Formel berechnet werden:

(9.7.17)

Die Formel gilt für Lufttemperaturen θa ≤ 10 °C und Windgeschwindigkeiten v ≥ 5 km/h.

9.7.7 Kaltluftabfall an vertikaler Oberfläche ⓘ

Kaltluftabfall an vertikalen Wand- oder Glasflächen

Die lokale Luftgeschwindigkeit an einer kalten, vertikalen Fläche kann mit folgendem Ansatz ermittelt werden:

(9.7.18)

Für einen Raum (l · b · h = 5 m · 3 m · 3 m) mit Möblierung und internen Wärmelasten wurden durch CFD-Untersuchungen folgende k-Werte für einen Abstand x von der kalten Oberfläche und 0.1 m über Boden ermittelt [1.45]:

k = 0.083 für x < 0.4 m

k = 0.143/(x+1.32) für 0.4 m ≤ x ≤ 2 m

k = 0.043 für x > 2 m