EEN NIEUWE DEFINITIE GEVEN AAN HET THERMISCH COMFORT

PRAKTISCHE HANDLEIDING VOOR DE DUURZAME BOUW EN RENOVATIE VAN KLEINE GEBOUWEN - PRAKTISCHE AANBEVELING CSS13 -

EEN NIEUWE DEFINITIE GEVEN AAN HET THERMISCH COMFORT Ons gedrag ten opzichte van verwarmings- en koelingsinstallaties in vraag stellen

PRINCIPES Het thermisch comfort is waarschijnlijk een van de elementen waaraan wij onmiddellijk denken als het gaat over het comfort in een gebouw. Een gevoel van warmte creëren in de winter en oververhitting voorkomen in de zomer, zijn reeds geruime tijd een grote zorg voor architecten en studiebureaus. Het begrip thermisch comfort valt echter niet eenvoudig te definiëren – en dus te garanderen – en is iets dat zich niet beperkt tot temperatuur. Al te vaak hebben architecten de zorg voor het "thermisch comfort" doorgeschoven naar verwarmingstechnici en installateurs van airconditioning. En deze laatsten hebben zich te vaak verscholen achter het eenvoudige concept "22 graden het hele jaar door". Een dergelijke regeling is misschien niet altijd het meest comfortabel, maar ongetwijfeld wel het meest energieverspillend. In deze fiche wordt aangetoond dat thermisch comfort een ingewikkeld begrip is en worden enkele denkpistes over het onderwerp aangereikt. INDICATOREN Om het gevoel van comfort objectief te beschouwen, bestaan verschillende indicatoren: o De luchttemperatuur is de meest gebruikte waarde, maar alleenstaand is het geen perfecte weerspiegeling van het gevoel van comfort, hoewel het de belangrijkste parameter is. o Aanduidingen als het PMV (Predicted Mean Vote) en het PPD (Percentage of people dissatisfied) geven het gevoel van comfort beter weer, maar de berekening ervan is ingewikkeld. Er wordt rekening gehouden met de volgende elementen: de luchttemperatuur, de temperatuur van de wanden, de luchtvochtigheid, de luchtverplaatsingen, het metabolisme van de gebruikers en hun kleding. o Een nieuwe benadering probeert verschillen in een comfortabele temperatuur te definiëren op basis van grootschalige statistische studies (theorie van het adaptieve comfort, zie verder). Deze aanpak biedt ontwerpers leidraden die zowel gemakkelijk bruikbaar zijn als gestoeld op een wetenschappelijke basis. Op die manier kunnen de resultaten van de berekeningen op basis van de aanduidingen PMV en PPD genuanceerd worden, aangezien de verschillen in comfortabele temperatuur voor verschillende soorten van ruimten (momenteel bureaus met airconditioning en verluchte bureaus, misschien later voor woningen) gedefinieerd worden. Zo wordt onrechtstreeks rekening gehouden met parameters als temperatuur van de wanden en luchtverplaatsing.

BLZ. 1 VAN 9 – EEN NIEUWE DEFINITIE VAN THERMISCH COMFORT – FEBRUARI 2007 PRAKTISCHE HANDLEIDING VOOR DE DUURZAME BOUW EN RENOVATIE VAN KLEINE GEBOUWEN ALGEMENE PROBLEMATIEK CSS13

DOELSTELLINGEN In het kader van de bouw van kleine gebouwen, en van woningen in het bijzonder, zou het niet redelijk zijn om criteria voor comfort in cijfers uit te drukken, zoals in het verleden vaak het geval was. Wij gaan er immers van uit dat de persoon die zijn gevoel van comfort het beste tot uitdrukking kan brengen, de gebruiker zelf is. De minimale doelstelling van de ontwerper kan enkel zijn dat "gedurende heel het jaar comfort gewaarborgd moet worden", een bijkomende doelstelling kan zijn dat daarbij "de energiekosten zo laag mogelijk moeten liggen". Daarom hebben we een reeks aanbevelingen vastgelegd: Minimum: o Een "warmtestrategie" bepalen, zoals uitgelegd in een aparte fiche. o Rekening houden met het zomercomfort door een koudestrategie te bepalen (zie aparte fiche). Aangeraden: o Tijdens de schets moet de architect stilstaan bij de manier waarop het invloed uitoefent op de verschillende elementen die meespelen in het thermisch comfort: luchttemperatuur, temperatuur van de wanden, luchtverplaatsing. o Bij die overweging moet hij ook het type van gebruiker en activiteiten in nemen.

project een gevoel van vochtigheid, aanmerking

Optimaal: o Een studie uitvoeren door een dynamische simulatie zodat deze parameters in verschillende meteorologische omstandigheden cijfermatig worden geëvalueerd. Dit is echter een zodanig complex proces dat het enkel uitvoerbaar is voor vrij grote projecten (huizenblokken, kantoorgebouwen, rusthuizen, enz.). Deze instrumenten vallen dus buiten het kader van deze handleiding.

KEUZE-ELEMENTEN TECHNISCHE ASPECTEN > De parameters die het thermisch comfort beïnvloeden De criteria voor comfort die bij architecturaal design het vaakst gebruikt worden, gaan terug op het werk van Fanger. Hij heeft een theorie ontwikkeld waarbij het thermisch comfort afhankelijk is van zes parameters: o

o

o o

o

o

Het metabolisme: het gaat om de productie van interne warmte in het menselijk lichaam waardoor een temperatuur van 36,7 °C behouden wordt . Wanneer een persoon in beweging is, komt er, naast het basismetabolisme van een lichaam in rust, ook een werkmetabolisme dat overeenkomt met zijn specifieke activiteit. Een eenheid genaamd "met" werd gecreëerd om dat metabolisme aan te duiden; Kleding: vormt een thermische weerstand voor de warmteverschillen tussen het huidoppervlak en de omgeving, net zoals de isolatie van een huis een thermische weerstand vormt die de warmte binnenhoudt; Luchttemperatuur (afgekort Tl); De temperatuur van de wanden (Tw): op een vereenvoudigde manier definieert men de aangevoelde comforttemperatuur (Tc) (ook wel resulterende temperatuur of operatieve temperatuur genoemd) rekening houdend met de temperatuur van de muren: Tc = (Tl + Tw)/2; Relatieve luchtvochtigheid (RL): de verhouding, uitgedrukt in percenten, tussen de hoeveelheid water in de lucht bij de luchttemperatuur Tl en de maximale hoeveelheid water die bij dezelfde temperatuur aanwezig kan zijn als de lucht verzadigd is; Luchtsnelheid: deze parameter beïnvloedt de warmte-uitwisseling door convectie. In een gebouw mag de luchtsnelheid in de praktijk niet meer bedragen dan 0,2 m/s. Vanaf die snelheid voelt een persoon de beweging van de lucht. De ontwerpers van mechanische ventilatiesystemen proberen dan ook om die snelheid niet te overschrijden. Gezien de invloed van de wind en van temperatuur op de luchtcirculatie is het bij een natuurlijke, hygiënische ventilatie van gebouwen moeilijker om de luchtsnelheid te bepalen. Bij natuurlijke ventilatie zou een juiste dimensionering van BLZ. 2 VAN 9 – EEN NIEUWE DEFINITIE VAN THERMISCH COMFORT – FEBRUARI 2007 PRAKTISCHE HANDLEIDING VOOR DE DUURZAME BOUW EN RENOVATIE VAN KLEINE GEBOUWEN ALGEMENE PROBLEMATIEK CSS13

ventilatoren en schoorstenen te grote luchtstromen moeten vermijden. Sommige verluchtingskleppen in ramen zijn bovendien zelfregulerend in functie van de windsterkte, wat een bijkomende zekerheid vormt. Op basis van deze theorie en van onderzoek in ruimtes met airconditioning, werden criteria voor comfort vastgelegd, die PPD en PMV genoemd werden. De voorspelde gemiddelde waardering (PMV - Predicted Mean Vote) is een evaluatie op basis van statistische berekeningen van de gemiddelde mening, uitgedrukt door een grote groep personen over het gevoel van thermisch comfort, waarbij de volgende schaal wordt gebruikt :

Een PMV van nul betekent een optimaal thermisch comfort. Een negatief PMV betekent dat de temperatuur lager ingeschat wordt dan de ideale temperatuur, die een optimaal gevoel van comfort zou geven met het oog op de luchtstromen, de straling van de wanden van de ruimte, enz. Omgekeerd betekent een positief PMV dat de luchttemperatuur hoger ligt dan wat als comfortabel aangevoeld wordt. Men gaat ervan uit dat thermisch comfort zich bevindt tussen het aanvoelen van een lichte koelte tot het aanvoelen van een lichte warmte, met andere woorden van -1 tot +1. Bij een gegeven PMV in een precieze thermische situatie, geeft het PPD (Predicted Percentage Dissatisfied) het percentage van ontevreden personen aan. Het is dus een andere manier om hetzelfde resultaat uit te drukken. Wanneer we het PMV kennen, kunnen we op onderstaande figuur onmiddellijk het PPD aflezen. Als het PMV bijvoorbeeld -1 of +1 bedraagt, toont het PPD aan dat bijna 25% van de bevolking waarschijnlijk niet tevreden zal zijn. Om een PPD van maximaal bijvoorbeeld 10% te behalen, moet het PMV zich bevinden tussen -0,5 en +0,5. Ten slotte kunnen we vaststellen dat er bij een PMV van 0, dus bij een optimaal thermisch comfort, nog steeds 4% ontevredenen zijn.

De berekening van het PPD of PMV in functie van klimaatparameters zoals de temperatuur, de luchtvochtigheid en de luchtstromen, en van menselijke parameters zoals de kleding en het metabolisme, is te verregaand in het kader van deze fiche. De geïnteresseerde lezer wordt doorverwezen naar de bibliografie. BLZ. 3 VAN 9 – EEN NIEUWE DEFINITIE VAN THERMISCH COMFORT – FEBRUARI 2007 PRAKTISCHE HANDLEIDING VOOR DE DUURZAME BOUW EN RENOVATIE VAN KLEINE GEBOUWEN ALGEMENE PROBLEMATIEK CSS13

> Verband temperatuur – relatieve luchtvochtigheid De relatieve luchtvochtigheid, uitgedrukt in een percentage, is de hoeveelheid water die aanwezig is in de lucht in de vorm van damp. 0% komt overeen met een perfect droge lucht, 100% met een verzadigde lucht die op het punt staat te condenseren. De hoeveelheid water in de lucht is ook op een andere manier uit te drukken, namelijk in absolute luchtvochtigheid, in gram water per kilogram lucht. Hoe warmer de lucht, hoe meer damp hij kan bevatten voor zijn verzadigingspunt bereikt is. Eenzelfde absolute luchtvochtigheid komt dus overeen met verschillende niveaus van relatieve luchtvochtigheid, afhankelijk van de luchttemperatuur. In termen van relatieve luchtvochtigheid staan waarden van 40 tot 60% voor een optimaal comfort, waarden van 30 tot 70% voor een goed comfort. Het verband tussen temperatuur, absolute luchtvochtigheid en relatieve luchtvochtigheid wordt voorgesteld in het diagram van Mollier.

Een voorbeeld? Indien men uitgaat van een luchtmassa van 25 °C en een relatieve luchtvochtigheid van 50% (10 g/kg) dan zal, wanneer deze lucht afkoelt tot 22 °C, de relatieve luchtvochtigheid tot 70% stijgen. En als de lucht tot onder 14 °C afkoelt, zal de relatieve luchtvochtigheid stijgen tot 100% - het punt van verzadiging - en zal het teveel aan water condenseren. > De theorieën van het "adaptief" comfort De theorie van het adaptief comfort onderscheidt zich van die van Fanger door de twee volgende aspecten erbij te betrekken: de aanpassing aan het weer en de mogelijkheid tot interactie. Aanpassing aan het weer? De situatie die door de gebruiker van een gebouw als comfortabel aangevoeld wordt, verandert onder invloed van zijn lichamelijke ervaring (acclimatisatie) en van zijn verwachtingen (gewoonte). De acclimatisatie kan onderverdeeld worden in drie gebieden: 1. Op het vlak van gedrag: hier gaat het om alle bewuste en onbewuste wijzigingen van het gedrag als reactie op een aangevoelde situatie: verandering van kleding, van positie, drinken van warme of koude dranken, verplaatsing naar een andere plaats. Hier kan men ook melding maken van technologische wijzigingen zoals het openen of sluiten van vensters, het aanzetten van een verwarming, of culturele wijzigingen zoals BLZ. 4 VAN 9 – EEN NIEUWE DEFINITIE VAN THERMISCH COMFORT – FEBRUARI 2007 PRAKTISCHE HANDLEIDING VOOR DE DUURZAME BOUW EN RENOVATIE VAN KLEINE GEBOUWEN ALGEMENE PROBLEMATIEK CSS13

een ander uurrooster (de befaamde mediterrane siësta), kledingcodes of andere. Anderzijds maakt de anticipatie op een bepaald klimaat toleranter. Bij de voorspelling van een hittegolf overdag kan men ’s morgens reeds zijn kleding aanpassen. 2. Op fysiologisch vlak: na verloop van enkele dagen of weken kan men een gewijzigde reactie van het lichaam vaststellen ten opzichte van eenzelfde buitenomgeving. Zo verandert bijvoorbeeld de temperatuur van de huid of het metabolisme om zich te beschermen tegen de koude. In de zomer verhoogt de capaciteit van transpiratie, evenals het transpirerende oppervlakte van het lichaam. Ook de snelheid van het hart kan afnemen. 3. Op psychologisch vlak: psychologen hebben aangetoond dat de hinderlijke toestanden, zoals oververhitting, als minder oncomfortabel waargenomen worden indien de persoon daarop controle heeft of denkt te hebben. Het argument kan ook omgekeerd worden: als de gebruiker geen enkele controle heeft op zijn omgeving, zoals in bepaalde systemen met airconditioning, toont hij zich uiterst onverdraagzaam bij het kleinste verschil in zijn niveau van comfort. Anderzijds zorgt de anticipatie op een bepaald klimaat ervoor dat mensen verdraagzamer staan ten opzichte van extreme omstandigheden. Het lijkt erop dat een verrassingseffect bij veranderende weersomstandigheden slechter beleefd wordt dan een voorspelde wijziging. De mogelijkheid tot interactie? Men kan het ook "de mogelijkheid tot actie" of "controle over de situatie" noemen. Voorbeelden hiervan zijn de mogelijkheid voor de gebruiker om jaloezieën neer te laten opdat hij niet meer in de zon zit, om deuren of vensters te openen om een luchtstroom van buitenaf te controleren, … Dankzij die aanpassingen kan hij een comfortabele situatie behouden in een omgeving die, op papier, oncomfortabel lijkt. Op basis van die concepten zijn vier klassen van comfort vastgesteld en uitgebeeld in onderstaande grafieken, uitgedrukt in luchttemperatuur. o o o o

Klasse A "heel comfortabel": het binnenklimaat van een ruimte blijft altijd tussen de lijnen die minstens 90% tevredenheid uitdrukken; Klasse B "comfortabel": het binnenklimaat van een ruimte blijft altijd tussen de lijnen die minstens 80% tevredenheid uitdrukken; Klasse C "oncomfortabel": het binnenklimaat van een ruimte blijft altijd tussen de lijnen die minstens 65% tevredenheid uitdrukken; Klasse D "heel oncomfortabel": het kan voorkomen dat het binnenklimaat door meer dan 35% van de gebruikers als oncomfortabel wordt aangevoeld.

Die grenswaarden worden uitgedrukt in functie van een referentietemperatuur die een gemiddelde is van de temperatuur van de vorige dagen:

Te ,ref =

(1× T

gem _ dag

+ 0.8 × Tgem _ gisteren + 0.4 × Tgem _ eergisteren + 0.2 × Tgem _ eereergisteren ) 2 .4


Bron: Alter-clim, software ontwikkeld door Leefmilieu Brussel Marges van comfort wanneer de gebruiker over een mogelijkheid beschikt zijn omgeving te beïnvloeden

Bron: Alter-clim, module ontwikkeld door Leefmilieu Brussel Marges van comfort wanneer de gebruiker zijn omgeving niet kan beïnvloeden

MILIEUASPECTEN Achter het gevoel van comfort schuilt de manier waarop de installatie geregeld wordt. Afhankelijk van zijn gevoelens en zijn specifieke situatie in de ruimte waarin hij zich bevindt, moet de gebruiker zelf de omstandigheden die hij als comfortabel aanvoelt, 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 moet worden verwarmd, leidt to t een verschil in verbruik van minstens 7%. De hier beschreven redenering heeft dus mogelijk een aanzienlijke invloed op het milieu. Het informeren van gebruikers en hun goed begrip van het regelsysteem zijn dan ook van doorslaggevend belang.


SOCIALE EN CULTURELE ASPECTEN > Comfort voor iedereen o De marges van comfort verschillen volgens de leeftijd. Oudere of verzwakte personen of jonge kinderen zijn zowel gevoeliger voor koudere temperaturen als voor hittegolven. Ten gevolge van de hittegolven van de voorbije jaren heeft er een bewustwording van dit fenomeen plaatsgevonden en zijn preventieve plannen uitgewerkt om de hittegolven het hoofd te bieden. In het kader van een duurzame bouw moet rekening worden gehouden met de specifieke behoeften van die personen. Zo kan men er bijvoorbeeld op letten dat in elke woning een kamer voorzien wordt, een slaapkamer bijvoorbeeld, die tijdens hittegolven frisser blijft dan de rest van de woning, dankzij een noordelijke ligging, minder ramen en een grote thermische massa. Idealiter is in die kamer ook water voorhanden. o Afhankelijk van de activiteit verschillen de criteria voor comfort. De onderstaande waarden komen uit het Algemeen Reglement voor 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 op zijn verantwoordelijkheid wijzen Aangezien de gebruiker het best geplaatst is om zijn comfort in te schatten, is het normaal dat hij betrokken wordt bij het beheer van het binnenklimaat van het gebouw. Die responsabilisering moet echter gepaard gaan met informatie over het goed beheer van installaties en met een bewustwording met betrekking tot hun invloed op het milieu. Het "controleren" is dus niet in alle ruimtes aan te bevelen. Bijvoorbeeld in doorgangen of in ruimtes waarvan het niet duidelijk is aan wie ze "toebehoren" (gangen in kantoorgebouwen, hallen van flatgebouwen, wacht- of vergaderkamers), kunnen de negatieve gevolgen van een plaatselijke controle zwaar doorwegen. Controle door de gebruiker zelf is wel aangewezen in woningen, kantoren, winkels, enz.

IN DE PRAKTIJK Maatregelen moeten worden genomen in de verschillende ontwikkelings- en realisatiestadia van het project. De meeste worden gedetailleerd beschreven in specifieke fiches: SCHETS Zeker bij bouw, indien mogelijk bij renovatie: o Een koudestrategie bepalen: zonwering aanbrengen, mogelijkheid tot ‘s nachts intensief te verluchten, voldoende thermische massa voorzien, enz. o Een warmtestrategie bepalen: zonnewarmte opvangen, die warmte bewaren dankzij een goede isolatie en een thermische massa, enz. o Minstens één ruimte voorzien die bescherming biedt bij hitte o Rekening houden met het type gebruiker en activiteit VOORONTWERP o o

Bij nieuwbouw: koude wanden vermijden door een goede isolatie en de keuze van goede beglazing. Bij renovatie: bij voorkeur een isolatie van buitenaf of door het opvullen van een sponning om koude wanden te vermijden, terwijl de thermische inertie behouden blijft. Wanneer enkel isolatie van binnenuit mogelijk is, wanneer de andere wanden van het gebouw licht zijn en de zonnestraling aanzienlijk kan zijn, kan het de voorkeur


o

verdienen de muren niet te isoleren om het zomercomfort niet op de helling te zetten. Die overweging moet echter geval per geval gemaakt worden. In elke ruimte de mogelijkheid voorzien om vensters te openen.

UITVOERINGSONTWERP, DOSSIER VOOR DE BOUWVERGUNNING o o

o

o

De thermische installaties zo goed mogelijk dimensioneren. De ventilatie zo ontwerpen dat oncomfortabele luchtstromen vermeden worden: de ventilatoren hoog genoeg plaatsen, juist gedimensioneerd, boven de radiatoren. Eventueel kan een systeem voor de terugwinning van warmte geplaatst worden zodat de verse binnenkomende lucht niet te koud is. De verwarming en eventuele airconditioning moeten zo kunnen worden geregeld dat de gebruiker een beduidende speelruimte heeft om het binnenklimaat aan zijn voorkeur aan te passen. In elke ruimte moet er een controle-element voor de temperatuur zijn, zoals een thermostatische kraan op de radiatoren.

TOEZICHT OP DE WERKZAAMHEDEN o o

Koudebruggen vermijden. Zorgen voor een goede uitvoering van de luchtdichtheid.

OPLEVERING EN INGEBRUIKNAME o o o o

Een luchtdrukproef uitvoeren om de kwaliteit van de luchtdichtheid na te gaan (zie fiche ENE10 "Een goede luchtdichtheid van de gebouwschil verzekeren"). Aan de gebruiker de werking van de instrumenten voor de temperatuurregeling en voor de koudestrategie uitleggen (thermostaat, enz.). Zorgen voor een begrijpelijke gebruiksaanwijzing voor de gebruiker. De gebruiker informeren over de verschillende parameters die een invloed hebben op het comfort om zo zijn keuze voor temperatuurregeling en latere ingrepen in het gebouw te leiden.

AANVULLENDE INFORMATIE ANDERE AANDACHTSPUNTEN Hier volgt een lijst met fiches waarin thermisch comfort aan bod komt: o ENE02 – Een warmtestrategie ontwikkelen o ENE03 – Een koudestrategie ontwikkelen o ENE10 – Een goede luchtdichtheid van de gebouwschil verzekeren o ENE15 – Efficiënte regeling van de verwarmingsinstallatie Hier volgt een lijst met fiches over andere aspecten aangaande het algemeen aanvoelen van comfort: o CSS00 - Comfort en gezondheid van de bewoner – Algemeen o CSS05 - Het akoestische comfort verzekeren o CSS06 - Optimalisatie van het natuurlijke licht o CSS07 - Een goede luchtkwaliteit verzekeren


BIBLIOGRAFIE Informatiebronnen over thermisch comfort: o

Alter-clim: hulpmiddel voor het ontwerpen http://www.ibgebim.be/soussites/alter_clim

van

natuurlijk

gekoelde

ruimtes:

o

Energie+: http://energie.wallonie.be/energieplus/entree.htm

o

Elisabeth Gratia, AMCO2361 – Physique appliqué au bâtiment – notities bij de cursus, Université catholique de Louvain, online te raadplegen op http://wwwenergie2.arch.ucl.ac.be/

Officiële en normatieve teksten: o Algemeen Reglement voor de Arbeidsbescherming, te raadplegen op de site van de Federale Overheidsdienst Werkgelegenheid, Arbeid en Sociaal Overleg: http://meta.fgov.be o Project voor de Europese norm prEN 15251 "Criteria for the Indoor Environment including thermal, indoor air quality, light and noise"


EEN NIEUWE DEFINITIE GEVEN AAN HET THERMISCH COMFORT

Recommend Documents