Niel03
Comfort en Huid
BEHAAGELIJKHEID
1) Comfort wat?
Thermisch comfort is een gemoedstoestand die tevredenheid over de thermische omgeving uitdrukt,
maar dat kan zijn via individuele variatie in reacties op de thermische omgeving.
Als alternatief is het de toestand waarin de persoon zich totaal niet bewust is van zijn omgeving en er
ook niet over nadenkt ruimte te warm of te koud is. Het is niet hetzelfde concept als het gevoel van
temperatuur, hoewel dit duidelijk een belangrijke factor is.
Ontevredenheid over de thermische omgeving kan worden veroorzaakt doordat het lichaam als
geheel te warm of te koud is, of door ongewenste verwarming of koeling van een bepaald deel van
het lichaam (lokaal ongemak).
2) De menselijke warmteregulatie
Factoren:
- Convectie
o Een gevolg van het feit dat er normaal gesproken een temperatuurverschil is tussen
de oppervlakte van de gedragen kleding en de omgevingslucht. Dit verschil kan
positief en negatief zijn. België vaak positief (buiten extreem warme zomerdagen).
- Straling
o De mens staat in constante stralingswarmte-uitwisseling met de hem omgevende
wanden (en voorwerpen). Is een zeer complex proces, waarin directe, indirecte
straling, afstanden, oppervlakteverhoudingen een rol spelen.
- Vochtdiffusie
o Lichaam bestaat uit groot deel uit vocht. Vereenvoudigd voorgesteld heerst er in de
huid een verzadigde dampdruk behorende bij de temperatuur van de huid. De
omgevingslucht zal in het algemeen een lagere dampdruk hebben. Aangezien de huid
vocht doorlatend is, zal er t.g.v. het dampdrukverschil een vochttransport
plaatsvinden.
- Transpiratie
o 1 van de manieren om het lichaam zijn overschot aan warmte kan afvoeren. Voor het
verdampen van water is veel energie nodig van het lichaam. De verliezen aan water
door transpiratie moeten echter door vochtinname worden gecompenseerd.
- Latente warmte in de ademlucht
o Door het ademen komt een hoeveelheid omgevingslucht in de longen, deze bevat
een zekere hoeveelheid waterdamp. De uitgeademde lucht (meestal hogere
temperatuur (België)) is nagenoeg verzadigd met waterdamp. Het verschil in
vochtgehalte tussen uitademen en inademen bepaalt dus de warmtehoeveelheid die
als latente warmte zal worden afgevoerd.
- Voelbare warmte in de ademlucht
o Niet alleen bevat de uitgeademde lucht meer waterdamp dan de ingeademde lucht,
maar tevens is de uitgeademde (België) warmer dan de omgevingslucht. Bij
uitademen – hoeveelheid warmte afgevoerd.
, Niel03
- Voelbare warmte in de ademlucht warmtetransport door kleding
o Kleding kan worden beschouwd als de “omwanding” van het naakte lichaam. Nu is
(normale omstandigheden) de huid warmer dan het oppervlak van de kleding. Voor
kleding kan dan ook een ‘transmissieberekening’ worden gemaakt. Het is de
gewoonte het kledingoppervlak daarbij om te rekenen naar het menselijk oppervlak
en dan een (rekenkundige) warmte weerstand van de kleding in te voeren, de
zogenoemde clo-waarde (clo van clothing). Warmteafgifte door kleding
(CR 1752 + ISO 9920) Tabel: Rcl – fcl
- Metabolisme
o Mens neemt hoeveelheid voedsel tot zich, belangrijkste doel is de energievoorziening
van het lichaam. Voor de verbranding van voedsel een hoeveelheid zuurstof nodig is
die door inademing wordt opgenomen. Er is dus een relatie tussen het ademen en de
voedselverbranding. Bij deze verbranding komt echter een hoeveelheid warmte vrij.
Deze vrijgekomen warmte wordt met het begrip metabolisme aangeduid. Het is de
warmte dus die afgevoerd moet worden. Daarbij dient te worden bedacht dat arbeid
ook een vorm van warmte is. 1 MET = 58,2 watt
- Verrichte arbeid
o Zoals reeds aangegeven, zal een deel van de vrijgekomen verbrandingswarmte van
het voedsel worden benut voor het verrichtten van (uitwendige) arbeid. Uiteraard is
dat deel in sterke mate afhankelijk van de zwaarte van de arbeid. Onder ‘normale’
omstandigheden is het aandeel van de arbeid in het metabolisme betrekkelijk klein.
- Geleiding
o In de meeste gevallen is het aandeel van de geleiding in het warmtetransport te
verwaarlozen. Dat betekent niet dat dat geleiding geen rol speelt. Bij aanraking van
voorwerpen door het menselijk lichaam stelt zich een zogenoemde
contacttemperatuur in. Deze temperatuur is afhankelijk van de stofeigenschappen
van de huid en het aangeraakte voorwerp. Een belangrijk voorbeeld is de aanraking
van vloeren, een vloer wordt ‘voetwarm’ genoemd wanneer deze bij aanraking geen
onaangename indruk maakt. Contactcoëffciënt = bvloer
▪ Beton T = 22°C bvloer = 1 680 J/(m2.k.s1/2)
▪ Hout T = 18°C bvloer = 700 J/(m2.k.s1/2)
▪ Linoleum T = 15°C bvloer = 525 J/(m2.k.s1/2)
- Warmteafgifte in normale omstandigheden – verhoudingen
o Afgifte door straling: 50%
o Afgifte door convectie: 30%
o Afgifte door verdamping: 20%
- Operatieve temperatuur (comforttemperatuur) :
o Trs = ( temp. lucht + gemiddelde temp. wanden) / 2
3) Het meten van behaaglijkheid
Behaaglijkheidsgrootheden:
Om thermische behaaglijkheid te bereiken moet aan de voorwaarde worden voldaan dat er
thermisch evenwicht is tussen de door het lichaam van de mens ontwikkelde warmte en de
warmteafgifte van datzelfde lichaam aan zijn omgeving. In deze warmteafgifte spelen 4 grootheden
een belangrijke rol:
, Niel03
- De droge bol temperatuur (luchttemperatuur) TL
- De natte bol temperatuur Tn (en daardoor de relatieve vochtigheid)
- De luchtsnelheid v
- De temperatuur van de omwanding Tw
Meten van de temperatuur:
- Methode van de krekels:
o Aantal tjirpen in 14sec + 8 x 5 : 9 = … °C
- Kata thermometer:
o éRelatief groot vloeistofreservoir. Deze is in het bijzonder gevoelig voor
stralingsinvloeden. In feite is het een poging om de reactie van het menselijk lichaam
te kunnen imiteren. Het is een glasthermometer, gevuld met alcohol met een
normale schaalverdeling. Deze wordt verwarmd tot een bepaalde temperatuur.
Vervolgens laten ze deze afkoelen en meet men de tijd waarin deze bv. van 38°C naar
35°C, dit is de afkoelingssnelheid (hangt af van: windsnelheid, de straling van de zon
en de relatieve vochtigheid van de lucht)
- Zwarte bol thermometer:
o Kwikreservoir is geplaatst in het centrum van een matzwarte van ca. 150mm
middellijn en geringe massa. De temperatuur is ongeveer gelijk aan het gemiddelde
van de lucht- en stralingstemperatuur.
o De zwarteboltemperatuur is een maat voor de door mensen ervaren temperatuur
t.g.v. warmtestraling. Het is de temperatuur die een (denkbeeldige) zwarte bol die
het menselijk lichaam omsluit zou moeten hebben om dezelfde stralings-uitwisseling
tussen het lichaam en de omgeving te bewerkstelligen als onder de gegeven
omstandigheden daadwerkelijk het geval is. De zwarteboltemperatuur heeft dezelfde
eenheid als temperatuur en kan dus zowel in graden Celsius als in graden Fah-renheit
uitgedrukt worden. De zwarteboltemperatuur wordt standaard gemeten met een
thermometer waarvan de sonde zich in het midden van een gesloten koperen bol
bevindt met een diameter van 15 cm die mat zwart is geschilderd. De
zwarteboltemperatuur wordt veel toegepast als onderdeel van een
"ervaringstemperatuur". Bij gelijke luchttempera-tuur ervaren mensen een hogere
temperatuur in de felle zon dan in de schaduw en dit effect wordt gemeten met de
zwarteboltemperatuur.
- Natte bol thermometer:
o De nattebolthermometer is een instrument dat wordt gebruikt om de
luchtvochtigheid te meten. Het werkt als volgt:
▪ Natte en droge thermometer: Het bestaat uit twee thermometers, de natte
bolthermometer en de droge bolthermometer.
▪ Natte bol: De bol van de natte bolthermometer is omwikkeld met een vochtig
doekje.
▪ Verdamping: Wanneer lucht over het vochtige doekje stroomt, verdampt het
water, wat warmte onttrekt aan de thermometer. Dit veroorzaakt een lagere
temperatuur op de natte bolthermometer dan op de droge bolthermometer.
▪ Verschil in temperatuur: Het temperatuurverschil tussen de natte en droge
bol wordt gebruikt om de luchtvochtigheid te berekenen. Hoe groter het
verschil, hoe lager de luchtvochtigheid.
o De meting van de natte bolthermometer geeft dus indirect informatie over de
hoeveelheid vocht in de lucht.
, Niel03
o Invloed van de luchtsnelheid:
- Wanneer lucht ons lichaam passeert, neemt deze altijd dat dunne isolatielaagje stilstaande
lucht rond ons lichaam mee. De ene keer is dat wenselijk, de andere keer niet.
o Invloed van de luchtsnelheid: gecorrigeerde effectieve temperatuur: de grafiek geeft:
- De verticale as: bij een bepaalde temperatuur
- Schuin oplopende lijnen: bij een bepaalde
luchtsnelheid
- Met welke gevoelstemperatuur dit overeenstemt
Voorbeeld: 25°C, lichte bries 1,50 m/s en temperatuur
voelt aan als 22°C
4) Comfortvergelijking van Fanger
Is ontwikkeld door de Deense professor Povl Ole Fanger, is een
methode om de thermische behaaglijkheid van een ruimte te
beoordelen. Deze methode gebruikt de Predicted Mean Vote
(PMV)-index en de Predicted Percentage of Dissatisfied (PPD)-
index om de gemiddelde thermische perceptie en het
percentage ontevreden mensen in een bepaalde omgeving te
voorspellen. Fanger's comfortvergelijking biedt een
gestandaardiseerde manier om thermisch comfort te
kwantificeren en helpt ontwerpers en ingenieurs bij het
creëren van comfortabele binnen omgevingen. De PMV-index is gebaseerd op een schaal van -3
(koud) tot +3 (heet), waarbij 0 staat voor neutraal. Deze index houdt rekening met verschillende
omgevingsparameters zoals luchttemperatuur, stralingstemperatuur, luchtsnelheid en relatieve
vochtigheid, evenals persoonlijke factoren zoals de activiteitsgraad (metabolisme) en de thermische
weerstand van kleding.
De PPD-index geeft aan welk percentage mensen
ontevreden zal zijn met de thermische
omstandigheden, op basis van de PMV-waarde.
Bijvoorbeeld, een PMV-waarde van 0 komt
overeen met een PPD van ongeveer 5%, wat
betekent dat 5% van de mensen ontevreden zal
zijn, zelfs onder ideale omstandigheden.
5) Definitie van comfortklassen
Normatief kader:
- CR 1752 (2004) = Prestatiecriteria van gebouwen voor gezondheid en comfort
- ISO 7730 (2005) = Ergonomie van de thermische omgeving-Analytische bepaling en interpretatie van
thermische behaaglijkheid door berekening van de PMV-en PPD-waarden en door criteria voor de
plaatselijke thermische behaaglijkheid
- EN 15251 (2007) = Binnenmilieu-inputparameters voor het ontwerp en de beoordeling van de
energieprestaties van gebouwen waarin aandacht wordt besteed aan de luchtkwaliteit binnenshuis, de
thermische omgeving, verlichting en akoestiek.
