EEN NIEUWE DEFINITIE GEVEN AAN HET THERMISCH COMFORT

Transcriptie

1 - PRAKTISCHE AANBEVELING CSS13 - EEN NIEUWE DEFINITIE GEVEN AAN HET THERMISCH COMFORT Ons gedrag ten pzichte van verwarmings- en kelingsinstallaties in vraag stellen PRINCIPES Het thermisch cmfrt is waarschijnlijk een van de elementen waaraan wij nmiddellijk denken als het gaat ver het cmfrt in een gebuw. Een gevel van warmte creëren in de winter en ververhitting vrkmen in de zmer, zijn reeds geruime tijd een grte zrg vr architecten en studiebureaus. Het begrip thermisch cmfrt valt echter niet eenvudig te definiëren en dus te garanderen en is iets dat zich niet beperkt tt temperatuur. Al te vaak hebben architecten de zrg vr het "thermisch cmfrt" drgeschven naar verwarmingstechnici en installateurs van aircnditining. En deze laatsten hebben zich te vaak verschlen achter het eenvudige cncept "22 graden het hele jaar dr". Een dergelijke regeling is misschien niet altijd het meest cmfrtabel, maar ngetwijfeld wel het meest energieverspillend. In deze fiche wrdt aangetnd dat thermisch cmfrt een ingewikkeld begrip is en wrden enkele denkpistes ver het nderwerp aangereikt. INDICATOREN Om het gevel van cmfrt bjectief te beschuwen, bestaan verschillende indicatren: De luchttemperatuur is de meest gebruikte waarde, maar alleenstaand is het geen perfecte weerspiegeling van het gevel van cmfrt, hewel het de belangrijkste parameter is. Aanduidingen als het PMV (Predicted Mean Vte) en het PPD (Percentage f peple dissatisfied) geven het gevel van cmfrt beter weer, maar de berekening ervan is ingewikkeld. Er wrdt rekening gehuden met de vlgende elementen: de luchttemperatuur, de temperatuur van de wanden, de luchtvchtigheid, de luchtverplaatsingen, het metablisme van de gebruikers en hun kleding. Een nieuwe benadering prbeert verschillen in een cmfrtabele temperatuur te definiëren p basis van grtschalige statistische studies (therie van het adaptieve cmfrt, zie verder). Deze aanpak biedt ntwerpers leidraden die zwel gemakkelijk bruikbaar zijn als gesteld p een wetenschappelijke basis. Op die manier kunnen de resultaten van de berekeningen p basis van de aanduidingen PMV en PPD genuanceerd wrden, aangezien de verschillen in cmfrtabele temperatuur vr verschillende srten van ruimten (mmenteel bureaus met aircnditining en verluchte bureaus, misschien later vr wningen) gedefinieerd wrden. Z wrdt nrechtstreeks rekening gehuden met parameters als temperatuur van de wanden en luchtverplaatsing. BLZ. 1 VAN 9 EEN NIEUWE DEFINITIE VAN THERMISCH COMFORT FEBRUARI 2007

2 DOELSTELLINGEN In het kader van de buw van kleine gebuwen, en van wningen in het bijznder, zu het niet redelijk zijn m criteria vr cmfrt in cijfers uit te drukken, zals in het verleden vaak het geval was. Wij gaan er immers van uit dat de persn die zijn gevel van cmfrt het beste tt uitdrukking kan brengen, de gebruiker zelf is. De minimale delstelling van de ntwerper kan enkel zijn dat "gedurende heel het jaar cmfrt gewaarbrgd met wrden", een bijkmende delstelling kan zijn dat daarbij "de energieksten z laag mgelijk meten liggen". Daarm hebben we een reeks aanbevelingen vastgelegd: Minimum: Een "warmtestrategie" bepalen, zals uitgelegd in een aparte fiche. Rekening huden met het zmercmfrt dr een kudestrategie te bepalen (zie aparte fiche). Aangeraden: Tijdens de schets met de architect stilstaan bij de manier waarp het prject een invled uitefent p de verschillende elementen die meespelen in het gevel van thermisch cmfrt: luchttemperatuur, temperatuur van de wanden, vchtigheid, luchtverplaatsing. Bij die verweging met hij k het type van gebruiker en activiteiten in aanmerking nemen. Optimaal: Een studie uitveren dr een dynamische simulatie zdat deze parameters in verschillende meterlgische mstandigheden cijfermatig wrden geëvalueerd. Dit is echter een zdanig cmplex prces dat het enkel uitverbaar is vr vrij grte prjecten (huizenblkken, kantrgebuwen, rusthuizen, enz.). Deze instrumenten vallen dus buiten het kader van deze handleiding. KEUZE-ELEMENTEN TECHNISCHE ASPECTEN > De parameters die het thermisch cmfrt beïnvleden De criteria vr cmfrt die bij architecturaal design het vaakst gebruikt wrden, gaan terug p het werk van Fanger. Hij heeft een therie ntwikkeld waarbij het thermisch cmfrt afhankelijk is van zes parameters: Het metablisme: het gaat m de prductie van interne warmte in het menselijk lichaam waardr een temperatuur van 36,7 C behuden wrdt. Wanneer een persn in beweging is, kmt er, naast het basismetablisme van een lichaam in rust, k een werkmetablisme dat vereenkmt met zijn specifieke activiteit. Een eenheid genaamd "met" werd gecreëerd m dat metablisme aan te duiden; Kleding: vrmt een thermische weerstand vr de warmteverschillen tussen het huidppervlak en de mgeving, net zals de islatie van een huis een thermische weerstand vrmt die de warmte binnenhudt; Luchttemperatuur (afgekrt Tl); De temperatuur van de wanden (Tw): p een vereenvudigde manier definieert men de aangevelde cmfrttemperatuur (Tc) (k wel resulterende temperatuur f peratieve temperatuur genemd) rekening hudend met de temperatuur van de muren: Tc = (Tl + Tw)/2; Relatieve luchtvchtigheid (RL): de verhuding, uitgedrukt in percenten, tussen de heveelheid water in de lucht bij de luchttemperatuur Tl en de maximale heveelheid water die bij dezelfde temperatuur aanwezig kan zijn als de lucht verzadigd is; Luchtsnelheid: deze parameter beïnvledt de warmte-uitwisseling dr cnvectie. In een gebuw mag de luchtsnelheid in de praktijk niet meer bedragen dan 0,2 m/s. Vanaf die snelheid velt een persn de beweging van de lucht. De ntwerpers van mechanische ventilatiesystemen prberen dan k m die snelheid niet te verschrijden. Gezien de invled van de wind en van temperatuur p de luchtcirculatie is het bij een natuurlijke, hygiënische ventilatie van gebuwen meilijker m de luchtsnelheid te bepalen. Bij natuurlijke ventilatie zu een juiste dimensinering van BLZ. 2 VAN 9 EEN NIEUWE DEFINITIE VAN THERMISCH COMFORT FEBRUARI 2007

3 ventilatren en schrstenen te grte luchtstrmen meten vermijden. Smmige verluchtingskleppen in ramen zijn bvendien zelfregulerend in functie van de windsterkte, wat een bijkmende zekerheid vrmt. Op basis van deze therie en van nderzek in ruimtes met aircnditining, werden criteria vr cmfrt vastgelegd, die PPD en PMV genemd werden. De vrspelde gemiddelde waardering (PMV - Predicted Mean Vte) is een evaluatie p basis van statistische berekeningen van de gemiddelde mening, uitgedrukt dr een grte grep persnen ver het gevel van thermisch cmfrt, waarbij de vlgende schaal wrdt gebruikt : Een PMV van nul betekent een ptimaal thermisch cmfrt. Een negatief PMV betekent dat de temperatuur lager ingeschat wrdt dan de ideale temperatuur, die een ptimaal gevel van cmfrt zu geven met het g p de luchtstrmen, de straling van de wanden van de ruimte, enz. Omgekeerd betekent een psitief PMV dat de luchttemperatuur hger ligt dan wat als cmfrtabel aangeveld wrdt. Men gaat ervan uit dat thermisch cmfrt zich bevindt tussen het aanvelen van een lichte kelte tt het aanvelen van een lichte warmte, met andere wrden van -1 tt +1. Bij een gegeven PMV in een precieze thermische situatie, geeft het PPD (Predicted Percentage Dissatisfied) het percentage van ntevreden persnen aan. Het is dus een andere manier m hetzelfde resultaat uit te drukken. Wanneer we het PMV kennen, kunnen we p nderstaande figuur nmiddellijk het PPD aflezen. Als het PMV bijvrbeeld -1 f +1 bedraagt, tnt het PPD aan dat bijna 25% van de bevlking waarschijnlijk niet tevreden zal zijn. Om een PPD van maximaal bijvrbeeld 10% te behalen, met het PMV zich bevinden tussen -0,5 en +0,5. Ten sltte kunnen we vaststellen dat er bij een PMV van 0, dus bij een ptimaal thermisch cmfrt, ng steeds 4% ntevredenen zijn. De berekening van het PPD f PMV in functie van klimaatparameters zals de temperatuur, de luchtvchtigheid en de luchtstrmen, en van menselijke parameters zals de kleding en het metablisme, is te verregaand in het kader van deze fiche. De geïnteresseerde lezer wrdt drverwezen naar de bibligrafie. BLZ. 3 VAN 9 EEN NIEUWE DEFINITIE VAN THERMISCH COMFORT FEBRUARI 2007

4 > Verband temperatuur relatieve luchtvchtigheid De relatieve luchtvchtigheid, uitgedrukt in een percentage, is de heveelheid water die aanwezig is in de lucht in de vrm van damp. 0% kmt vereen met een perfect drge lucht, 100% met een verzadigde lucht die p het punt staat te cndenseren. De heveelheid water in de lucht is k p een andere manier uit te drukken, namelijk in abslute luchtvchtigheid, in gram water per kilgram lucht. He warmer de lucht, he meer damp hij kan bevatten vr zijn verzadigingspunt bereikt is. Eenzelfde abslute luchtvchtigheid kmt dus vereen met verschillende niveaus van relatieve luchtvchtigheid, afhankelijk van de luchttemperatuur. In termen van relatieve luchtvchtigheid staan waarden van 40 tt 60% vr een ptimaal cmfrt, waarden van 30 tt 70% vr een ged cmfrt. Het verband tussen temperatuur, abslute luchtvchtigheid en relatieve luchtvchtigheid wrdt vrgesteld in het diagram van Mllier. Een vrbeeld? Indien men uitgaat van een luchtmassa van 25 C en een relatieve luchtvchtigheid van 50% (10 g/kg) dan zal, wanneer deze lucht afkelt tt 22 C, de relatieve luchtvchtigheid tt 70% stijgen. En als de lucht tt nder 14 C afkelt, zal de relatieve luchtvchtigheid stijgen tt 100% - het punt van verzadiging - en zal het teveel aan water cndenseren. > De therieën van het "adaptief" cmfrt De therie van het adaptief cmfrt nderscheidt zich van die van Fanger dr de twee vlgende aspecten erbij te betrekken: de aanpassing aan het weer en de mgelijkheid tt interactie. Aanpassing aan het weer? De situatie die dr de gebruiker van een gebuw als cmfrtabel aangeveld wrdt, verandert nder invled van zijn lichamelijke ervaring (acclimatisatie) en van zijn verwachtingen (gewnte). De acclimatisatie kan nderverdeeld wrden in drie gebieden: 1. Op het vlak van gedrag: hier gaat het m alle bewuste en nbewuste wijzigingen van het gedrag als reactie p een aangevelde situatie: verandering van kleding, van psitie, drinken van warme f kude dranken, verplaatsing naar een andere plaats. Hier kan men k melding maken van technlgische wijzigingen zals het penen f sluiten van vensters, het aanzetten van een verwarming, f culturele wijzigingen zals BLZ. 4 VAN 9 EEN NIEUWE DEFINITIE VAN THERMISCH COMFORT FEBRUARI 2007

5 een ander uurrster (de befaamde mediterrane siësta), kledingcdes f andere. Anderzijds maakt de anticipatie p een bepaald klimaat tleranter. Bij de vrspelling van een hitteglf verdag kan men s mrgens reeds zijn kleding aanpassen. 2. Op fysilgisch vlak: na verlp van enkele dagen f weken kan men een gewijzigde reactie van het lichaam vaststellen ten pzichte van eenzelfde buitenmgeving. Z verandert bijvrbeeld de temperatuur van de huid f het metablisme m zich te beschermen tegen de kude. In de zmer verhgt de capaciteit van transpiratie, evenals het transpirerende ppervlakte van het lichaam. Ok de snelheid van het hart kan afnemen. 3. Op psychlgisch vlak: psychlgen hebben aangetnd dat de hinderlijke testanden, zals ververhitting, als minder ncmfrtabel waargenmen wrden indien de persn daarp cntrle heeft f denkt te hebben. Het argument kan k mgekeerd wrden: als de gebruiker geen enkele cntrle heeft p zijn mgeving, zals in bepaalde systemen met aircnditining, tnt hij zich uiterst nverdraagzaam bij het kleinste verschil in zijn niveau van cmfrt. Anderzijds zrgt de anticipatie p een bepaald klimaat ervr dat mensen verdraagzamer staan ten pzichte van extreme mstandigheden. Het lijkt erp dat een verrassingseffect bij veranderende weersmstandigheden slechter beleefd wrdt dan een vrspelde wijziging. De mgelijkheid tt interactie? Men kan het k "de mgelijkheid tt actie" f "cntrle ver de situatie" nemen. Vrbeelden hiervan zijn de mgelijkheid vr de gebruiker m jalezieën neer te laten pdat hij niet meer in de zn zit, m deuren f vensters te penen m een luchtstrm van buitenaf te cntrleren, Dankzij die aanpassingen kan hij een cmfrtabele situatie behuden in een mgeving die, p papier, ncmfrtabel lijkt. Op basis van die cncepten zijn vier klassen van cmfrt vastgesteld en uitgebeeld in nderstaande grafieken, uitgedrukt in luchttemperatuur. Klasse A "heel cmfrtabel": het binnenklimaat van een ruimte blijft altijd tussen de lijnen die minstens 90% tevredenheid uitdrukken; Klasse B "cmfrtabel": het binnenklimaat van een ruimte blijft altijd tussen de lijnen die minstens 80% tevredenheid uitdrukken; Klasse C "ncmfrtabel": het binnenklimaat van een ruimte blijft altijd tussen de lijnen die minstens 65% tevredenheid uitdrukken; Klasse D "heel ncmfrtabel": het kan vrkmen dat het binnenklimaat dr meer dan 35% van de gebruikers als ncmfrtabel wrdt aangeveld. Die grenswaarden wrden uitgedrukt in functie van een referentietemperatuur die een gemiddelde is van de temperatuur van de vrige dagen: T e, ref = ( T T T T ) 1 gem_ dag gem_ gisteren gem_ eergisteren gem_ eereergisteren 2.4 BLZ. 5 VAN 9 EEN NIEUWE DEFINITIE VAN THERMISCH COMFORT FEBRUARI 2007

6 Brn: Alter-clim, sftware ntwikkeld dr Leefmilieu Brussel Marges van cmfrt wanneer de gebruiker ver een mgelijkheid beschikt zijn mgeving te beïnvleden MILIEUASPECTEN Brn: Alter-clim, mdule ntwikkeld dr Leefmilieu Brussel Marges van cmfrt wanneer de gebruiker zijn mgeving niet kan beïnvleden Achter het gevel van cmfrt schuilt de manier waarp de installatie geregeld wrdt. Afhankelijk van zijn gevelens en zijn specifieke situatie in de ruimte waarin hij zich bevindt, met de gebruiker zelf de mstandigheden die hij als cmfrtabel aanvelt, kunnen vastleggen aan de hand van het regelsysteem. Welnu, een verandering van 1 C van de kamertempera tuur in vergelijking met een aanbeveling van 20 C wanneer er met wrden verwarmd, leidt t t een verschil in verbruik van minstens 7%. De hier beschreven redenering heeft dus mgelijk een aanzienlijke invled p het milieu. Het infrmeren van gebruikers en hun ged begrip van het regelsysteem zijn dan k van drslaggevend belang. BLZ. 6 VAN 9 EEN NIEUWE DEFINITIE VAN THERMISCH COMFORT FEBRUARI 2007

7 SOCIALE EN CULTURELE ASPECTEN > Cmfrt vr iedereen De marges van cmfrt verschillen vlgens de leeftijd. Oudere f verzwakte persnen f jnge kinderen zijn zwel geveliger vr kudere temperaturen als vr hitteglven. Ten gevlge van de hitteglven van de vrbije jaren heeft er een bewustwrding van dit fenmeen plaatsgevnden en zijn preventieve plannen uitgewerkt m de hitteglven het hfd te bieden. In het kader van een duurzame buw met rekening wrden gehuden met de specifieke beheften van die persnen. Z kan men er bijvrbeeld p letten dat in elke wning een kamer vrzien wrdt, een slaapkamer bijvrbeeld, die tijdens hitteglven frisser blijft dan de rest van de wning, dankzij een nrdelijke ligging, minder ramen en een grte thermische massa. Idealiter is in die kamer k water vrhanden. Afhankelijk van de activiteit verschillen de criteria vr cmfrt. De nderstaande waarden kmen uit het Algemeen Reglement vr de Arbeidsbescherming: Minimum Maximum Heel licht werk 20 C 30 C Licht werk 18 C 30 C Halfzwaar werk 15 C 26,7 C Zwaar werk 12 C 25 C > De gebruiker p zijn verantwrdelijkheid wijzen Aangezien de gebruiker het best geplaatst is m zijn cmfrt in te schatten, is het nrmaal dat hij betrkken wrdt bij het beheer van het binnenklimaat van het gebuw. Die respnsabilisering met echter gepaard gaan met infrmatie ver het ged beheer van installaties en met een bewustwrding met betrekking tt hun invled p het milieu. Het "cntrleren" is dus niet in alle ruimtes aan te bevelen. Bijvrbeeld in drgangen f in ruimtes waarvan het niet duidelijk is aan wie ze "tebehren" (gangen in kantrgebuwen, hallen van flatgebuwen, wacht- f vergaderkamers), kunnen de negatieve gevlgen van een plaatselijke cntrle zwaar drwegen. Cntrle dr de gebruiker zelf is wel aangewezen in wningen, kantren, winkels, enz. IN DE PRAKTIJK Maatregelen meten wrden genmen in de verschillende ntwikkelings- en realisatiestadia van het prject. De meeste wrden gedetailleerd beschreven in specifieke fiches: SCHETS Zeker bij buw, indien mgelijk bij renvatie: Een kudestrategie bepalen: znwering aanbrengen, mgelijkheid tt s nachts intensief te verluchten, vldende thermische massa vrzien, enz. Een warmtestrategie bepalen: znnewarmte pvangen, die warmte bewaren dankzij een gede islatie en een thermische massa, enz. Minstens één ruimte vrzien die bescherming biedt bij hitte Rekening huden met het type gebruiker en activiteit VOORONTWERP Bij nieuwbuw: kude wanden vermijden dr een gede islatie en de keuze van gede beglazing. Bij renvatie: bij vrkeur een islatie van buitenaf f dr het pvullen van een spnning m kude wanden te vermijden, terwijl de thermische inertie behuden blijft. Wanneer enkel islatie van binnenuit mgelijk is, wanneer de andere wanden van het gebuw licht zijn en de znnestraling aanzienlijk kan zijn, kan het de vrkeur BLZ. 7 VAN 9 EEN NIEUWE DEFINITIE VAN THERMISCH COMFORT FEBRUARI 2007

8 verdienen de muren niet te isleren m het zmercmfrt niet p de helling te zetten. Die verweging met echter geval per geval gemaakt wrden. In elke ruimte de mgelijkheid vrzien m vensters te penen. UITVOERINGSONTWERP, DOSSIER VOOR DE BOUWVERGUNNING De thermische installaties z ged mgelijk dimensineren. De ventilatie z ntwerpen dat ncmfrtabele luchtstrmen vermeden wrden: de ventilatren hg geneg plaatsen, juist gedimensineerd, bven de radiatren. Eventueel kan een systeem vr de terugwinning van warmte geplaatst wrden zdat de verse binnenkmende lucht niet te kud is. De verwarming en eventuele aircnditining meten z kunnen wrden geregeld dat de gebruiker een beduidende speelruimte heeft m het binnenklimaat aan zijn vrkeur aan te passen. In elke ruimte met er een cntrle-element vr de temperatuur zijn, zals een thermstatische kraan p de radiatren. TOEZICHT OP DE WERKZAAMHEDEN Kudebruggen vermijden. Zrgen vr een gede uitvering van de luchtdichtheid. OPLEVERING EN INGEBRUIKNAME Een luchtdrukpref uitveren m de kwaliteit van de luchtdichtheid na te gaan (zie fiche ENE10 "Een gede luchtdichtheid van de gebuwschil verzekeren"). Aan de gebruiker de werking van de instrumenten vr de temperatuurregeling en vr de kudestrategie uitleggen (thermstaat, enz.). Zrgen vr een begrijpelijke gebruiksaanwijzing vr de gebruiker. De gebruiker infrmeren ver de verschillende parameters die een invled hebben p het cmfrt m z zijn keuze vr temperatuurregeling en latere ingrepen in het gebuw te leiden. AANVULLENDE INFORMATIE ANDERE AANDACHTSPUNTEN Hier vlgt een lijst met fiches waarin thermisch cmfrt aan bd kmt: ENE02 Een warmtestrategie ntwikkelen ENE03 Een kudestrategie ntwikkelen ENE10 Een gede luchtdichtheid van de gebuwschil verzekeren ENE15 Efficiënte regeling van de verwarmingsinstallatie Hier vlgt een lijst met fiches ver andere aspecten aangaande het algemeen aanvelen van cmfrt: CSS00 - Cmfrt en gezndheid van de bewner Algemeen CSS05 - Het akestische cmfrt verzekeren CSS06 - Optimalisatie van het natuurlijke licht CSS07 - Een gede luchtkwaliteit verzekeren BLZ. 8 VAN 9 EEN NIEUWE DEFINITIE VAN THERMISCH COMFORT FEBRUARI 2007

9 BIBLIOGRAFIE Infrmatiebrnnen ver thermisch cmfrt: Alter-clim: hulpmiddel vr het ntwerpen van natuurlijk gekelde ruimtes: Energie+: Elisabeth Gratia, AMCO2361 Physique appliqué au bâtiment ntities bij de cursus, Université cathlique de Luvain, nline te raadplegen p Officiële en nrmatieve teksten: Algemeen Reglement vr de Arbeidsbescherming, te raadplegen p de site van de Federale Overheidsdienst Werkgelegenheid, Arbeid en Sciaal Overleg: Prject vr de Eurpese nrm pren "Criteria fr the Indr Envirnment including thermal, indr air quality, light and nise" BLZ. 9 VAN 9 EEN NIEUWE DEFINITIE VAN THERMISCH COMFORT FEBRUARI 2007