2 ANFORDERUNGEN

Weil der Mensch einen grossen Teil seiner Lebenszeit in geschlossenen Räumen verbringt, ist es naheliegend, an die Räume bzw. Gebäude hohe Ansprüche betreffend die Behaglichkeit zu stellen. Kriterien, die zu unserem Wohlbefinden beitragen, sind vielfältig:

• Thermische Qualität und Luftfeuchte, auf die in diesem Kapitel schwergewichtig eingegangen wird.
• Akustische Behaglichkeit, mit Einflüssen wie Raumakustik (z.B. Nachhallzeit), Schutz vor Aussenlärm und Schallschutz innerhalb des Gebäudes (z.B. Luft- und Trittschallschutz sowie Haustechnikgeräusche, vgl. auch Kapitel 2.6 «Schallschutz, Lärmschutz und Raumakustik»).
• Raumluftqualität bzw. Belastung durch Geruchsstoffe, «Gifte» und hohe CO₂-Konzentration (vgl. Kapitel 2.9.5 «Baukonstruktion aus gesundheitlicher Sicht»). Der Mensch nimmt schleichende Änderungen der Luftqualität zwar nur schlecht wahr, eine ungenügende Luftqualität beeinträchtigt aber die Konzentrationsfähigkeit und kann zu Symptomen wie Kopfschmerzen führen.
• Nicht zu vernachlässigen sind die Einflüsse der architektonischen Qualität eines Bauwerks auf unsere Zufriedenheit. Zu nennen sind hier die räumlichen Qualitäten, Farbgebung und Oberflächentexturen sowie die natürliche und künstliche Beleuchtung.

2.1.1 Thermische Behaglichkeit

Die thermische Behaglichkeit im Aufenthaltsbereich (vgl. Bild 2.1.1) muss in allen Jahreszeiten während der Nutzungszeit sichergestellt werden, wenn:

• Die Aussenklimabedingungen den Auslegungsbedingungen entsprechen.
• Die Nutzung der Projektierung entspricht.
• Der Betrieb der gebäudetechnischen Anlagen gemäss Projektierung erfolgt.
• Die Bekleidung der Aussentemperatur angepasst wird.

Die Zufriedenheit der Benutzer ist wesentlich besser, wenn folgende Möglichkeiten zur Verfügung stehen:

• Solltemperaturen für Heiz- und Kühlbetrieb können vom Nutzer eingestellt werden.
• Die Stellung des beweglichen Sonnenschutzes kann beeinflusst werden.
• Es sind öffenbare Fenster oder Lüftungsflügel vorhanden.

• Die Betriebsstufe (Luftwechselrate) von mechanischen Lüftungen kann vom Nutzer gewählt werden.

Temperatur in Räumen

Für die thermische Behaglichkeit in Räumen, die beheizt, gekühlt oder mechanisch belüftet sind, ist die empfundene Temperatur θ_o am Aufenthaltsort massgebend. Bild 2.1.2 zeigt den Bereich der empfundenen Temperatur abhängig von Tätigkeit und Bekleidung. Gültig sind die Angaben bei einer relativen Luftfeuchte von 50 % und einer Luftgeschwindigkeit von weniger als 0,1 m/s im Aufenthaltsbereich. Sie gilt auch für eine relative Luftfeuchte zwischen 30 % und 70 %. Die in der warmen Jahreszeit zulässigen maximalen empfundenen Temperaturen sind höher, wenn die Person die Luftgeschwindigkeit an ihre Bedürfnisse anpassen kann. Die in der warmen Jahreszeit zulässige Erhöhung der empfundenen Temperatur hängt von der Luftgeschwindigkeit und von der Differenz zwischen der mittleren Strahlungstemperatur und der Lufttemperatur gemäss Bild 2.1.3 ab. Bild 2.1.4 zeigt den zulässigen Bereich der empfundenen Temperatur in Wohn- und Büroräumen, wenn die Personen ihre Bekleidung saisonal anpassen.

Oberflächentemperatur des Bodens (Fussbodentemperatur)

Der Prozentsatz von Personen in leichten Hausschuhen, die mit der Fussbodentemperatur unzufrieden sind, ist in Bild 2.1.5 dargestellt. Wenn maximal 10 % Unzufriedene in Kauf genommen werden, muss die Fussbodentemperatur zwischen 19 °C und 28 °C betragen. Bei Böden mit Bodenheizung kann bei Neubauten, mit kleinen Vorlauftemperaturen bis 35 °C, davon ausgegangen werden, dass behagliche Oberflächentemperaturen erreicht werden. Trotzdem kommt es teilweise zu Reklamationen, die meist zurückzuführen sind auf:

• Nutzung ohne Hausschuhe, im Extremfall barfuss.
• Bodenbeläge, die nicht «fusswarm» sind bzw. eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen, z.B. Plattenbeläge.

Wenn im Sommer mit der Bodenheizung «sanft gekühlt» wird, soll die Vorlauftemperatur nicht tiefer als etwa 18 °C gewählt werden, um einerseits den Behaglichkeitsanforderungen zu genügen und andererseits Oberflächenkondensat zu vermeiden.

Bei Böden über Aussenklima ohne Bodenheizung ist, bei Raumtemperaturen von 20 °C und Aussenlufttemperaturen von –10 °C, abhängig vom Wärmedämmstandard, mit Oberflächentemperaturen von 19,2 °C (U-Wert 0,2 W/m²·K) bis 19,6 °C (U-Wert 0,1 W/m²·K) zu rechnen. Bei gutem Wärmedämmstandard können somit Fussbodentemperaturen von über 19 °C auch ohne Bodenheizung erreicht werden.

Zugluft

Selbst wenn die optimale empfundene Temperatur erreicht wird, können lokale Unbehaglichkeitsquellen, zum Beispiel Zugluft, den Anteil der unzufriedenen Personen erhöhen. Für eine leichte sitzende Tätigkeit geht der zu erwartende Anteil an Unzufriedenen, die sich trotz optimaler empfundener Temperatur über Zugluft beklagen, aus Bild 2.1.6 hervor und die zulässige lokale Luftgeschwindigkeit ist in Bild 2.1.7 dargestellt. Einerseits ist die Lüftung so zu konzipieren, dass diese nicht zu Zugluft führt. Andererseits gilt es, Zugluft im Aufenthaltsbereich vor Aussenwänden und Fenstern zu vermeiden, z.B. durch:

• Aussenbauteile mit genügendem Wärmeschutz (U-Werte vgl. Bilder 2.1.8 und 2.1.9).
• Wärmequellen vor Aussenbauteilen, die einen «Warmluftvorhang» bilden (Konvektor, Radiator, Warmluftstrom).

• Ausbilden einer luftdichten Konstruktion; bereits kleine Leckagen können, insbesondere bei Druckdifferenzen (z.B. verursacht durch die Küchenabluft), zu unbehaglicher Zugluft führen.

Wände und Fenster: Zugluft infolge Kaltluftabfall

Bei hohen Glasflächen (speziell in Eckräumen) oder bei sehr hohen opaken Bauteilen ist dem Problem des Kaltluftabfalls mit geeigneten Massnahmen zu begegnen. Solche Massnahmen sind:

• Reduktion der Höhe des Bauteils.
• Bessere Wärmedämmung.
• Örtliche Heizkörper oder Warmluftauslässe.
• Niedriger Turbulenzgrad.
• Anordnung des Mobiliars (genügende Distanz von Stühlen u.Ä. zum Aussenbauteil).
• Einschränkung des Aufenthaltsbereichs.

Die maximal zulässigen Wärmedurchgangskoeffizienten von Bauteilen sind primär abhängig von:

• Bauteilhöhe.
• Raumtemperatur und Aussentemperatur, bei der die Behaglichkeit zu gewährleisten ist.
• Anzahl von Unzufriedenen, die in Kauf genommen werden.
• Abstand vom Aufenthaltsbereich zur Bauteiloberfläche.
• Globalstrahlungsintensität und Turbulenzgrad.

Bild 2.1.8 zeigt beispielhaft, welche Bauteil-U-Werte abhängig von der Bauteilhöhe erreicht werden müssen, damit bei Aussentemperaturen von 0 °C bis –10 °C kein unbehaglicher Kaltluftabfall resultiert. Der im Diagramm eingetragene Bereich der mit 2-fach- oder 3-fach-Isoliergläsern in etwa zu erreichenden Fenster-U-Werte U_w macht deutlich:

• dass die heute übliche Bauweise, mit meist raumhohen Fenstern, theoretisch nicht ohne Wärmequelle vor denselben realisiert werden könnte bzw.
• dass über eine Ziel- oder Nutzungsvereinbarung eine «eingeschränkte Behaglichkeit» zu vereinbaren ist, z.B.:
  • nur bis θ_e = –5 °C,
  • ab einem grösseren Abstand zum Fenster als 1,0 m,
  • nur bei Inkaufnahme von mehr als 15 % Unzufriedenen.

Bild 2.1.9 zeigt die erforderlichen Bauteil-U-Werte, abhängig von different zu vereinbarenden Behaglichkeitszielen. Erfahrungen zeigen, dass es im Schweizer Mittelland bei Fenstern mit U-Werten U_w um 0,8 W/m²·K auch ohne Wärmequelle vor den Fenstern kaum zu Reklamationen kommt. Die Behaglichkeit wird selbst bei raumhohen Fenstern oder sogar bei zweigeschossigen Fensterfronten selten bemängelt.

Bild 2.1.10: Max. zulässiger Wärmedurchgangskoeffizient U_max eines Bauteils, bei differenten, objektspezifisch zu vereinbarenden Randbedingungen (Zielvereinbarung), wie sie für die Praxis festgelegt wurden (Quelle: forum energie zürich, Kaltluftabfall in der Praxis, Merkblatt 1 der Fachgruppe Bauphysik).

Temperaturdifferenz zwischen Kopf und Knöcheln

Zwischen Kopf (1,1 m) und Knöcheln (0,1 m) darf die Temperaturdifferenz maximal 3,3 Kelvin betragen, womit ein Anteil von nur 5 % Unzufriedener erreicht wird (vgl. Bild 2.1.11). Das Einhalten dieses Behaglichkeitskriteriums ist durch den heute erforderlichen Wärmedämmstandard nicht gefährdet. Vielmehr gilt es, mit optimierten Haustechnikkonzepten zu gewährleisten, dass z.B. durch «kalte Zuluft» im Bodenbereich und hohe Temperatur von Wärmeabgabesystemen im Deckenbereich (Heizdecken, Tabs) die zulässige Temperaturdifferenz nicht überschritten wird.

Bild 2.1.11: Anteil an Unzufriedenen infolge einer zu hohen Lufttemperaturdifferenz zwischen Kopf (1,1 m) und Knöcheln (0,1 m). Der zulässige Bereich ist grün unterlegt (Quelle: Norm SIA 180:2014).

Asymmetrie der Strahlungstemperatur

Damit der Anteil Unzufriedener nicht über 5 % steigt, sind maximal zulässige Asymmetrien der Strahlungstemperaturen zu gewährleisten von:

– 4,5 K für eine warme Decke,

– 14 K für eine kühle Decke,

– 23 K für eine warme Wand,

– 10 K für eine kühle Wand.

Mit den heute geltenden Wärmeschutzvorschriften können diese Behaglichkeitskriterien im Bereich der Aussenbauteile problemlos eingehalten werden. Bei bestehenden Bauten führen aber z.B. Fenster mit U-Werten von über 2,6 W/m²·K (Einfachverglasungen, Doppelverglasungen und alte 2-fach-Isoliergläser) zu unbehaglich tiefen Oberflächentemperaturen.

Es ist bei Neubauprojekten primär Aufgabe der Haustechnikplaner, die Wärmeabgabe- und die Kühlflächen so zu konzipieren, dass die Asymmetrie der Strahlungstemperatur möglichst klein bleibt. Bild 2.1.12 zeigt den Anstieg an Unzufriedenen, wenn die Asymmetrien grösser werden.

Bild 2.1.12: Anteil an Unzufriedenen infolge Asymmetrie der Strahlungstemperatur. Der zulässige Bereich ist grün unterlegt (Quelle: Norm SIA 180:2014).

2.1.2 Luftfeuchte

Gemäss Norm SIA 180:2014 muss in beheizten oder mechanisch belüfteten Räumen bis 800 m ü. M. die relative Raumluftfeuchte von 30 % während 90 % der jährlichen Nutzungszeit überschritten werden. Bei Lagen über 800 m ü. M. reduziert sich die Feuchtegrenze um 1 % r. F. pro 100 m Höhenzunahme. Die Feuchtegrenze gilt beim Auslegungswert der Raumlufttemperatur im Heizfall (Winter). Diese Anforderung muss in der Regel ohne aktive Befeuchtung eingehalten werden.

In gekühlten oder mechanisch belüfteten Räumen muss gemäss Norm SIA 180:2014 die volumenbezogene Raumluftfeuchte von 15,2 g/m3 während 90 % der jährlichen Nutzungszeit unterschritten werden (dies entspricht im Schweizer Mittelland einem Feuchtegehalt von 13,7 g Wasserdampf pro kg trockener Luft). Die Anforderung muss in der Regel ohne aktive Entfeuchtung eingehalten werden.

EN 16798-1:2019 empfiehlt für Räume mit aktiver Entfeuchtung, einen maximalen Feuchtegehalt der Raumluft von 12 g/kg nicht zu überschreiten. Im nationalen Anhang A der DIN EN 16798-1:2022 wird dieser Wert sogar auf 11,5 g/kg gesenkt.

Nach SN EN ISO 7730:2006 spielt die Raumluftfeuchte eine untergeordnete Rolle bezüglich der thermischen Behaglichkeit bei gemässigten Temperaturen nahe der Behaglichkeit.

Bild 2.1.13 zeigt die Erkenntnisse bezüglich des Zusammenhangs von relativer Raumluftfeuchte und Raumtemperatur für die drei Kategorien der Innenraumqualität nach EN 16798-1:2019 (I, II, III) respektive SN EN ISO 7730:2006 (A, B, C). Nach Norm SIA 180:2014 wird die Kategorie II respektive B mit minimal 90 % Zufriedenen der Planung zugrunde gelegt, sofern nichts anderes vereinbart wird.

Bild 2.1.13: Behaglichkeitsfelder Raumluftfeuchte – Raumtemperatur nach SN EN ISO 7730:2006. Grundlagen: Empfundene Raumtemperatur = Raumlufttemperatur = mittlere Strahlungstemperatur; Aktivität 1,2 met; Bekleidung 1,0 clo (Heizfall); Luftgeschwindigkeit < 0,1 m/s.

2.1.3 Luftqualität

In einem Gebäude muss die Raumluftqualität so sein, dass sie keine Belästigung und kein Gesundheitsrisiko für die Benutzer darstellt. Dies wird erreicht, wenn Folgendes beachtet wird:

• Luftverschmutzungsquellen im Innern des Gebäudes reduzieren.
• Luftverschmutzungen möglichst nahe der Quelle erfassen und direkt nach aussen abführen.
• Den Räumen mit Personenbelegung Luft in genügender Menge (Luftvolumenstrom) und Qualität zuführen, um die unvermeidlichen Emissionen abzuführen.

Es ist ein Lüftungskonzept zu erstellen, mögliche Lüftungsprinzipien (vgl. auch Kapitel 5.2 «Lüftungsanlagen») sind:

• Natürliche Lüftung, z.B. über die Fenster, manuell oder automatisch gesteuert.
• Abluftanlage mit geplanter Nachströmung (z.B. Öffnungen in der Fassade).
• Mechanische Zu- und Abluftanlage bzw. die heute zum Stand der Technik gehörende Komfortlüftung.