w beck 3 nov 2010

1

Thermisch Comfort inScholen

Wouter BeckHunter Douglas Europe

2

Thermisch comfort

� Thermisch comfort in scholen: een probleem?

� Wat is thermisch comfort?

� Wat kun je er aan doen?

5

Binnenmilieu in scholen (TNO)

� Slechte ventilatie:

� 80% scholen bedompt (CO2–concentraties tot 3×

gezondheidskundige grenswaarde)

� 50% scholen in zomer te warm

� In de winter tocht

� Verminderde leerprestaties:

� Rekentaken cijfer 6,2 i.p.v. 8,0

� Taaltaken cijfer 7,5 i.p.v. 8,0

6

Welke factoren bepalen thermisch comfort?

� Luchttemperatuur

� Stralingstemperatuur

� Luchtstroming

� Luchtvochtigheid

� Kleding

� Activiteiten niveau (metabolisme)

� Psychische gesteldheid

Exogene factoren

Endogene factoren

Operatieve temperatuur}

7

Warmtetransport

� Via Geleiding, Stroming (convectie) en Straling

geleiding convectie straling

8

De temperatuur van het lichaam

T = 37 °C ± 0,5 °C

P ~ 100 W

bron: Ferry Bakker TU/e

� Er is altijd een netto stroom naar de omgeving

� Wordt deze te groot dan vinden we het koud

� Wordt deze te klein dan vinden we het te warm

9

Thermisch infrarood

10

Hoe raakt het lichaam z’n warmte kwijt?

� Straling en convectie zijn (in rust) het belangrijkst

� Vindt m.n. plaats via de huid en de longen

� Verdamping via transpiratie als de eerste twee het ‘niet meer redden’

� Geleiding bij contact met vloeistoffen of vaste stoffen, bijvoorbeeld met de vloer


11

Straling

� Straling is in een gebouw een belangrijk warmtetransport mechanisme!

� Alle materie met een temperatuur > 0 K (-273.15 ºC) zendt straling uit (P ~ T4)

� Netto stralingsbalans ~ ∆T (temperatuursverschil)

� Stralingstemperatuur: oppervlaktetemperatuur van de omringende vlakken

12

Gemiddelde stralingstemperatuur is afhankelijk van positiein vertrek


13

‘Koudestraling’

� Stralingsuitwisseling met een koud raam

� Stralingsbalans is sterknagatief: wij stralen per cm2

ca. 2 x zoveel naar het raamals het raam naar ons

� Dit voelt als tocht

14

Behaaglijkecombinatie van

lucht en stralings-temperatuur

15

Stralingsasymmetrie


koud

16

Stralingsasymmetrie (minder)


koud

17

Compensatie stralingsasymmetrie door radiator of door raambekleding

vrij naar: Ferry Bakker TU/e

koud

18

Vermindering stralingsasymmetrie door raambekleding

temperatuur van het glas ~ 13 ºC

19

Vermindering stralingsasymmetrie door raambekleding

temperatuur van de textiele raambekleding ~ 19 ºC

20

Stralings asymmetrie

� Warm plafond

� Koude muur

� Koel plafond

� Warme muur

� Naast de grootte

maakt de richting uitvoor de beleving

21

Convectie (stroming)

� Warmteuitwisseling is afhankelijk van de snelheid van hetlangsstromende medium en het temperatuursverschil daarmee

� Warmteoverdrachtscoëfficiënt ≈ 6 + 4 v (W/m2K, v < 5 m/s)

� Vergelijk met de verlaagde gevoelstemperatuur bij (harde) wind

� Tocht voelt koud omdat de warmteoverdrachtscoefficient groteris: lichaam verliest makkelijker zijn warmte

� Prettig in de zomer: ventilator

� Onprettig in de winter

22

Verschil in luchttemperatuur (door koudeval)

koud


23

Compensatie koudeval door radiator

koud


24

(on)behaaglijke combinatie luchttemperatuur-luchtsnelheid

25

Temperatuursgradienten

Een temperatuursverschil

van 3 graden tussen enkels

op 0.1 m en romp/hoofd op

1.1 m boven de vloer is nog

net toelaatbaar.

26

En geleiding dan?


bijvoorbeeld kale betonnen vloer

27

Luchttemperatuur en productiviteit

28

Temperatuur en leerprestaties

� Hoge temperatuurvermindert de concentratiebij jongens

� Hoge temperatuurveroorzaakt rusteloosheid bijmeisjes

Bakke, Noorwegen 1999:

29

Percentage of children in shirt-sleeves against room temperature, 1969

Source: Humphreys 1978

30

Relatieve groottevan de aarde

De kracht van de zon

31

winter 700 W/m2

zomer 550 W/m2

Zonnestraling op een zuidgevel

32

1e orde energie-effecten

� Bij 10 m2 glasoppervlak

� Zon in de winter:

� ~10 × 700 × 0.6 = 4.2 kW = 70 ×

� gratis verwarming!

� Zon in de zomer:

� ~10 × 550 × 0.6 = 3.3 kW = 55 ×

� ongewenste verwarming!

� 30 leerlingen ~ 3 kW

� verlichting ~ 0.5 kW

60 W

60 W

33

Oververhitting

� Het broeikaseffect

� Kortgolvige zonne-energie wordt na absorptie omgezet in langgolvige straling die niet door het glas wordt doorgelaten

kortgolvig

zonlicht

langgolvige

thermische straling

34

Glas is niet transparant voor thermisch infrarood

35

Een “standaard klaslokaal”

� 7.2 × 7.2 × 3.6 m

� 30 leerlingen � 3 kW warmte

� 60% glas (15.5 m2)

� Ventilatie: 1.5 × 3.5 dm3/m2 s (8:30-18:00)

� Bouwwijze: middelzwaar

� Oriëntatie: zuid

36

Broeikaseffect: temperatuur in de klas, standaard dubbelglas, geen zonwering

buiten temp.

binnen temp.

37

Temperatuur in de klas, std. dubbel glas, automatische buitenzonwering @ 150 W/m2

38

Temperatuursverlaging door automatische buitenzonweringschakelend bij 150 W/m2

39

Glastemperatuur binnenblad dubbele beglazing

zonder

buiten-

zonwering

met

buiten-

zonwering

40

Temperatuursverdeling van het binnenblad

Slim ventileren!

41

Effectiviteit van zonwering in perspectief

g = 0.07 g = 0.23 g = 0.35 .. 0.5 g = 0.63

De effectiviteit van zonwering wordt bepaald door de g-waarde.Hoe lager deze is, hoe minder directe zonnewarmte binnentreedt.

42

Praktische aspecten: Buitenzonwering I

� primair warmtewering

� nieuwbouw: vroegtijdig in het ontwerp meenemen

� liefst automatisch van april t/m september

� oost gevel: 2 uur na zon-op 600 W/m2

� houd rekening met ventilatie openingen

� kleur minder belangrijk, licht heeft de voorkeur

43

Praktische aspecten: Buitenzonwering II

� windvastheid – wind-zonautomaat voorkomt schade

� handbediend: zonwering vroegtijdig neerlaten, als het binnen warm wordt ben je te laat

� regelmatig onderhoud verlengt de levensduur bij een contract vaak verlenging garantieperiode

� levensduur: 10-15 jaar

44

Praktische aspecten: Binnenzonwering

� Primair lichtregulering

� Contact met de omgeving – doorzicht – is belangrijk

� Jalouzie – kies lichte kleuren, hoge reflectie, geen storendecontrasten in het zicht

� Screen – licht of aluminium aan de buitenkant, donker aan de binnenkant voor doorzicht

45

Conclusies

� Thermisch comfort heeft vele aspecten

� Samenhang met andere comfort aspecten, m.n. luchtkwaliteitmaar ook bijv. akoestiek

� Een goede bouwfysicus kan een gewogen advies geven

� Hoed u voor eendimensionale energiebespaarders!

46

binnenklimaat

energieefficiency

Balans tussen energie-efficiency en een goed binnenklimaat: laatste moet altijd zwaarder wegen!

47

Tot slot:

� Zeg niet: Comfort verhogend

�luxe, overbodig,

�kom op, ze moeten gewoon werken!

� Maar zeg: Voorkomt discomfort

�discomfort = verlies,

�ho, ho, dat willen we niet, dat moeten we voorkomen!

49

De Klif, Oosterhoutfoto: Thea van den Heuvel Fotografie

50

Pantarijn, Wageningen

51

Pantarijn, Wageningen

52

Gebhard-Müller Schule Biberach D

54

Buitenzonwering geïntegreerd in het ontwerp

w beck 3 nov 2010

Education