Termisk innemiljø

Termisk inneklima
STE 6228 Innemiljø
Termisk inneklima
• Teknisk forskrift til plan- og bygningsloven, § 8-36 – Termisk
inneklima. Det termiske inneklimaet i rom for varig opphold skal gi
tilfredsstillende helseforhold og komfortopplevelse ved forutsatt
bruk.
• Lav lufttemperatur og trekk kan øke risikoen for reumatiske lidelser.
Lav og for høy lufttemperatur reduserer muskelfunksjon og medfører
redusert arbeidsprestasjon og økt ulykkesrisiko. Ubehag ved at
luften føles tørr, henger ofte sammen med høy innetemperatur.
• Termisk komfort er en sinnstilstand der vi uttrykker full tilfredshet
med de termiske omgivelser.
1

Termisk inneklima
• Temperatur
• Vertikal
temperaturgradient
• Strålingstemperatur
• Strålingsasymmetri
• Operativ temperatur
• Lufthastighet, trekk
• Luftfuktighet
• Aktivitet
• Bekledning
• Termisk nøytralitet
• Termisk komfort
Trivsel og komfort er avhengig av at disse
størrelsene har riktig verdi i forhold til hverandre.
Menneskets termoreguleringssystem
• Hjernen har en temp. på ca 37 0 C
• Effektivt termoreguleringssystem
• Termoreseptorer over hele kroppen
• Sanseorganer: Varme/kulde
Sentrale deler av menneskelegemet (hjerne, hjerte, lever, nyrer, tarmsystem) må ha
ca 37 0 C for å fungere tilfredsstillende.
• Legemets temperatursenter i bunn av mellomhjerne (hypotalamus). Informasjon fra
termoreseptorer internt i hjerne / sentrale kroppsdeler, og fra menneskets overflate.
• Termoreseptorer er samtidig sanseorganer som utløser beviste følelser av varme /
kulde.
• Termoreseptorer er følsomme for den absolutte temperatur og for markante
temperaturendringer.
• Informasjon til hjerne er elektriske impulser i nervetråder.
2

Menneskets termoreguleringssystem
• Formål ved å føle varme/kulde
– Endre adferd
– Skift oppholdssted
– Bekledning
– Beskytte kroppen
• Kroppen må opprettholde konstant intern kroppstemperatur.
• For å oppnå stabil kroppstemperatur må overskuddsvarme fjernes gjennom
huden og respirasjonssystemet.
• Temperatur stiger:
- Blodstrøm til hud varmetap økes
- Svette fordampning kjøling
• Temperatur synker:
– blodstrøm til huden reduseres overflatetemperatur og varmetap
minker. Blodstrøm til armer / ben minker (føles kalde).
Termiske inneklimaparametre
• Det termiske inneklimaet omfatter de parametre, som har innflytelse på menneskets
varmebalanse.
• I de fleste situasjoner vil det normalt tilstrebes at mennesker har det behagelig, dvs.
er i termisk komfort.
• Termisk komfort er en sinnstilstand der vi uttrykker full tilfredshet med de termiske
omgivelser.
• Dette omfatter 4 miljøfaktorer og 2 personfaktorer:
Miljø:
• lufttemperatur
• strålingstemperatur
• luftfuktighet
• Lufthastighet
Person:
• aktivitetsnivå
• bekledning
3

Energibalansen
Varmetap ved stråling og
konveksjon (R+C)
representerer ~70% ved lave
clo-verdier og ~60% ved
høye clo verdier.
Varmetap ved fordampning
(E) representerer ~25% ved
moderat aktivitet
Varmetap ved konduksjon
(K) and respirasjon (RES)
kan vanligvis neglisjeres.
Mennesket er en elendig
maskin med virkningsgrad
langt under 20%. Arbeidet vi
utfører (W) betraktes normalt
som negliserbart .
S = M –W –K –C –R –Cres
–Eres–Esw–Edif= 0
Det termiske inneklimaet omfatter de parametre,
som har innflytelse på menneskets varmebalanse.
Dette omfatter 4 miljøfaktorer og
2 personfaktorer:
Miljø:
• lufttemperatur
• strålingstemperatur
• luftfuktighet
• lufthastighet
Person:
• aktivitetsnivå
• bekledning
S = Varmelagring
M = Metabolisme (stoffskifte)
W = Ytre arbeid
K = Varmetap ved ledning
C = Varmetap ved konveksjon
R = Varmetap ved stråling
Cres = Varmetap ved respirasjon (konvektivt)
Eres = Varmetap ved respirasjon
(fordunstning)
Esw = Varmetap ved fordunstning av svette
Edif = Varmetap ved diffusjon gjennom huden
4

Metabolisme –
Aktivitetsnivå
• Energiomsetning avhenger av den fysiske aktivitet og angis i enheten
W/m2 kroppsoverflate eller relative enhet met.
• 1 met = 58 W/m2 • Tilsvarer aktivitet for stillesittende, avslappet person
Stoffskifte
Aktivitet
[met]
Sittende, avslappet
1,0
Stillesittende aktivitet
(kontor, hjem, skole, laboratorium)
Stående aktivitet
(forretning, laboratorium, let industri)
Middelstor fysisk aktivitet
(tungt arbeid med maskiner, verkstedarbeid)
1 met = 58 W/m 2 Figur 1.1 i Danvak
Kroppsoverflate
• Overflatearealet kan tilnærmet beregnes til:
A s ≈ 0,2 · m 0,425 · h 0,725 (m 2 )
hvor m er kroppsvekten i kg
h er høyden i meter
1,1-1,2
• Varmeproduksjon fra en person med m=80 kg og h= 1.80 m: 1.97
m 2
• Kroppsoverflate gjennomsnittsperson: 1.8 m 2
1,6
2,8
5

Bekledning
• Bekledningens isolering er den termiske
motstanden mellom hudoverflaten og
bekledningens utvendige overflate.
• Isolering angis i (m 2 ·K)/W med den relative
enheten clo:
1 clo = 0,155 (m 2 ·K)/W
Bekledning stående person
Shorts, underbukser, T-skjorte, lette sokker, sandaler
Lett kjole med ermer, underkjole, strømpebukser, bukser
Lette bukser, skjorte med korte ermer, underbukse, lette sokker, sko
Skjørt, sweater med rund hals, skjorte, bukser, tykke knestokker, sko
1 clo = 0,155 (m
Figur 1.2 i Danvak, se også figur A.01.07 side 477
2 Jakke, bukser, skjorte, underbukser, sokker, sko
K/W) Sittende person + 0,15 clo
Bekledningsgjenstand clo
Bukser, kraftige
Bukser, sommer
Frakk
Hansker
Jakke, dun
Jakke, normal
Jakke, sommer, lett
Kjeledress
Lege frakk
Kjole m. korte ermer, lett
Kjole m. lange ermer, kraftig
Skjørt, kraftig
Skjørt, lett
Overall, vattert
Shorts
Bekledning
0,28
0,20
0,60
0,05
0,55
0,35
0,25
0,55
0,30
0,20
0,40
0,25
0,15
0,55
0,06
Bekledningsgjenstand clo
Skjorte m. korte ermer
Skjorte m. lange ermer, kraftig
Skjorte m. lange ermer, lett
Sko
Sokker, lange, kraftige
Sokker, korte, lette
Støvler
Sweater, kraftig
Sweater, lett
Truser
Underbukse, lange ben
Undertrøye m. lange ermer
Undertrøye u. ermer
Undertrøye, ¼ ermer
Fig A.01.07 Adder clo-verdiene for aktuell bekledning.
0,15
0,30
0,20
0,03
0,10
0,02
0,10
0,35
0,20
0,03
0,10
0,12
0,04
0,09
[clo]
0,30
0,45
0,50
0,90
1,00
6

Oppgave – Finn din varmeproduksjon og
bekledningsisolans
• Beregn din varmeproduksjon (W) og
bekledningsisolans (clo) akkurat nå.
TERMISKE INNEKLIMAPARAMETRE (4 miljøfaktorer)
• Lufttemperatur
• Middelstrålingstemperatur
Figur A.01.06
• Relativ lufthastighet
• Luftfuktighet
t t t
r = φp−1⋅ 1+ φp−2⋅
2 + .......
( )
V = V + 0,005 ⋅ M −58
ar a
Eksempel:
I et rom sitter en person som påvirkes av 4 overflatetemperaturer:
t1 = 22°C , t2 = 18°C , t3 = 20°C og t4 = 25°C
Vinkelforholdet mellom personen og flatene er følgende:
φp-1 = 0,37 , φp-2 = 0,29 , φp-3 = 0,17 og φp-4 = 0,17
Finn middelstrålingstemperaturen:
tr = 0,37·22°C + 0,29·18°C + 0,17·20°C + 0,17·25°C
tr = 21,0°C
Var a
= V + 0. 3⋅
( M −1)
∑ϕ = 1.
0
7

Vinkelforhold mellom personer og flater
Oppgave: Finn vinkelforholdet til flaten ovenfor når
a = 1,0 m; b = 1,2 m; c= 1,0 m
0
Operativ temperatur
( 1 )
t = A⋅ t + − A ⋅t
a r
V ar < 0,2 0,2-0,6 0,6-1
A 0,5 0,6 0,7
Ekvivalent temperatur
Den ekvivalente temperaturen t eq er
lik den operative temperatur i stille
luft, som ville medføre samme
varmeavgivelse fra mennesket som de
faktiske omgivelsene (med høyere
lufthastighet).
8

Strålingstemperatursymmetri
∆t pr er forskjellen mellom plan
strålingstemperatur på de motstående
sider av en liten plan flate.
Tallmessig uttrykk for asymmetri av den
strålingen mennesket utsettes for.
Termisk komfort
PMV - INDEKS
Psykofysisk skala
Predicted Mean Vote (forventet middelvotering)
Standard for bedømmelse av moderate termiske
omgivelser – ISO 7730
PMV = 0 => Komfortligningen
+ 3 Hett
+ 2 Varm
+ 1 Lett varm
0 Nøytral
- 1 Lett kjølig
- 2 Kjølig
-3 Kald
PMV funksjon av:
Aktivitet M
Bekledning I cl
Lufttemperatur t a
Middelstrålingstemp.
Lufthastighet V ar
Luftfuktighet P da
Termisk komfort er en
sinnstilstand der vi uttrykker
full tilfredshet med de termiske
omgivelser.
tr
9

PPD – Indeks
Termisk komfort
PPD-indekset gir en kvantitativ prediksjon av antallet av personer som vil
være misfornøyde med de termiske omgivelser.
Komfortdiagrammer
Eks :
Bekledning: 0,5 clo
Relativ fuktighet: Ф = 0,8
Lufthastighet: < 0,1 m/s
Aktivitet: 1 met
Fig 1.6
s.40 i Danvak
10

∆t a stor hode/føtter
Stor strålingsasymmetri
Høy lufthastighet - trekk
Lokal diskomfort
Temperaturkrav
Vertikal temperaturgradient (målt mellom 0.1 og 1.1 m over golv): 3°C
Vertikal temperaturasymmetri: 5°C
Horisontal temperaturasymmetri: 10°C
Golvtemperatur: 19-26°C
Komforttemperatur, golv, nakne føtter:
Golvbelegg: Komfortområde (°C):
Sten, marmor, betong 27-30
Linoleum, PVC 25-29
Tre, kork 23-28
Golvteppe: 21-28
Operativ temperatur, sommer: 20-22°C
Operativ temperatur, vinter: 22-24°C
%-misfornøyde ved ulik
Golvtemperatur (med sko)
11

Andre krav
Lufthastighet: Vinter 0.15 m/s (NS-ISO 7730)
Sommer 0.25 m/s
Luftfuktighet: 30-70% relativ fuktighet
Wyon’s spindeldiagram
Konsentrasjonsevne,
produktivitet
12