Thermisch comfort: Historisch overzicht

Thermisch comfort:

&iistorisch overzicht

Thermisch comfort is belangrijk. Voor het ontwerpen van het binnenklimaat,

dimensioneren van klimaatinstallaties en beoordelen van het binnenklimaat in

de praktijk is een comfortabel en gezond binnenklimaat één van de belangrijkste

uitgangspunten. Simulaties van het ontwerp of metingen in praktijksituaties

worden getoetst aan comfortcriteria. Dit artikel geeft een historisch overzicht van

enkele belangrijke onderzoeken naar thermisch comfort en de invloed op normen

en richtlijnen voor thermisch comfort. Het artikel hierna gaat in op huidige en

toekomstige ontwikkelingen van normen en richtlijnen voor thermisch comfort.

Ing. S.R. (Stanley) Kurvers, T U Delft, Faculteit Bouwkunde, Apogeum

Binnenmilieu Consult; drs. J.L. (joe) Leijten, TUDelft,

Faculteit Bouwkunde

T h e r m i s c h c o m f o r t w o r d t vaal< gezien als 'de i d e a l e t e m p e r a t u u r ' d i e v o o r i e d e r e e n m i n o f m e e r gelijl< is. De pral<tijl< l a a t zien d a t d i t n i e t r e ë e l is. H e t g a a t o m h e t w a r m t e o f k o u d e g e v o e / v a n m e n s e n . B o v e n d i e n k u n n e n c o m f o r t -t e m p e r a -t u r e n o v e r een b r e d e b a n d b r e e d -t e v a r i ë r e n . D i t is a f h a n k e l i j k v a n d e f y s i s c h e o m g e v i n g m a a r o o k v a n p e r s o o n l i j k e e n s o c i -a -a l - c u l t u r e l e f -a c t o r e n , en is -a-an v e r -a n d e r i n g e n o n d e r h e v i g . H e t m a a k t d a t t h e r m i s c h c o m f o r t in de p r a k t i j k n i e t e e n v o u d i g t e realiseren is. T h e r m i s c h c o m f o r t w o r d t in n o r m e n g e d e f i n i -e -e r d als '-e-en g -e m o -e d s t o -e s t a n d d i -e t-evr-ed-en-

tevreden-heid u i t d r u k t m e t d e t h e r m i s c h e o m g e v i n g ' . O n d e r z o e k naar t h e r m i s c h c o m f o r t w o r d t sinds de j a r e n t w i n t i g v a n de v o r i g e e e u w u i t g e v o e r d in k l i m a a t k a m e r s en in w e r k e l i j k e o m g e v i n g e n ( v e l d o n d e r z o e k ) . De r e s u l t a t e n v a n k l i m a a t k a m e r o n d e r z o e k w a r e n a a n -v a n k e l i j k p o p u l a i r e n -v o r m d e n d e basis -v a n n o r m e n en r i c h t l i j n e n . V a n a f circa 1 9 9 0 k w a m h e t v e l d o n d e r z o e k w e e r i n d e b e l a n g s t e l l i n g , o p h e t m o m e n t d a t b l e e k d a t de r e s u l t a t e n v a n k l i m a a t k a m e r o n d e r z o e k a f w e k e n v a n d e p e r c e p t i e s v a n m e n s e n in w e r k e l i j k e o m s t a n -d i g h e -d e n .

V R O E G E V E L D O N D E R Z O E K E N

A l v o o r de T w e e d e V \ / e r e l d o o r l o g w e r d o p v e r -s c h i l l e n d e p l a a t -s e n i n d e w e r e l d v e l d o n d e r z o e k g e d a a n n a a r h e t v e r b a n d t u s s e n de t h e r m i s c h e o m g e v i n g e n d e m e n s e l i j k e p e r c e p t i e . H e t e e r s t e g r o t e o n d e r z o e k d a t e e r t v a n 1 9 3 6 e n w e r d in G r o o t B r i t t a n n i ë u i t g e v o e r d d o o r B e d f o r d . V o o r zijn b o e k ' T h e w a r m t h f a c t o r in c o m f o r t a t w o r k ' o n d e r z o c h t hij in een w i n t e r h e t t h e r m i s c h c o m f o r t v a n 3 . 0 8 5 v r o u w e n die in 12 f a b r i e k e n w e r k t e n [1]. Er w e r d e n t e m p e r a t u r e n g e m e t e n en m e t b e h u l p v a n v r a g e n l i j s -t e n g e v r a a g d o f de v r o u w e n zich -t h e r m i s c h gezien c o m f o r t a b e l v o e l d e n . B e d f o r d g e b r u i k t e h i e r v o o r een s c h a a l m e t zeven c a t e g o r i e ë n , w a a r o p a a n g e g e v e n k o n w o r d e n h o e w a r m o f k o u d m e n s e n h e t o p een b e p a a l d m o m e n t h e b b e n (zie f i g u u r 1). De g e m i d d e l d e c o m f o r t -t e m p e r a -t u u r b l e e k 1 8 ° C -t e z i j n . in d e j a r e n v i j f t i g w e r d d o o r W e b b v e l d o n d e r -zoek g e d a a n in w e r k p l a a t s e n en k a n t o r e n , in S i n g a p o r e , B a g d a d , India en G r o o t B r i t t a n n i ë [Z]. Later g e b r u i k t e hij h i e r v o o r d e e e r s t e d a t a l o g g e r s v o o r a u t o m a t i s c h e r e g i s t r a t i e v a n de g e g e v e n s ( f i g u u r 2 ) . W e b b c o n s t a t e e r d e d a t d e b e w o n e r s v a n deze g e b o u w e n zich c o m -De B e d f o r d s c h a a l v o o r t h e r m i s c h c o m f o r t : 1. M u c h t o o c o o l 2. T o o c o o l 3. C o m f o r t a b l y c o o l 4 . C o m f o r t a b l e a n d n e i t h e r c o o l o r w a r m 5. C o m f o r t a b l y w a r m 6. T o o w a r m 7. M u c h t o o w a r m

-Figuur 7- De Bedford schaal voor het registreren van de thermische sensatie.

f o r t a b e l v o e l d e n bij t e m p e r a t u r e n d i e in d e gebouw^en h e t m e e s t e v o o r l < w a m e n . Bij deze o n d e r z o e k e n Vi/aren d a t t e m p e r a t u r e n t u s s e n 1 5 ° C e n 3 0 ° C . W e b b c o n c l u d e e r d e d a t m e n s e n ' g e a d a p t e e r d ' w a r e n a a n de g e m i d d e l d e c o n d i t i e s w a a r a a n ze w a r e n b l o o t g e s t e l d . H ij kan w o r d e n gezien als d e g r o n d l e g g e r v a n de t h e o r i e v a n a d a p t i e f t h e r m i s c h c o m f o r t , in f i g u u r 3, w a a r i n de r e s u l t a t e n v a n d e o n d e r z o e k e n v a n W e b b e n B e d f o r d zijn s a m e n g e -v o e g d , is t e z i e n d a t t h e r m i s c h c o m f o r t w e i n i g m e t de r u i m t e t e m p e r a t u u r c o r r e l e e r t . M e n s e n b l i j k e n o v e r een g r o t e b a n d b r e e d t e v a n t e m p e r a t u r e n c o m f o r t a b e l t e k u n n e n zijn e n er zijn d u s k e n n e l i j k a n d e r e f a c t o r e n d i e m e d e b e p a l e n o f i e m a n d zich t h e r m i s c h c o m f o r t a b e l v o e l t . Begin j a r e n z e v e n t i g w e r d e n 3 5 o n d e r z o e k e n s a m e n g e v o e g d , die in v e r s c h i l l e n d e d e l e n v a n de w e r e l d w a r e n u i t g e v o e r d in de p e r i o d e 193 8 1 9 7 4 . Er w e r d e e n m e t a a n a l y s e u i t g e -v o e r d o p de 2 0 0 . 0 0 0 -v e r z a m e l d e ' c o m f o r t v o t e s ' [ 3 ] . A n a l y s e s l i e t e n zien d a t de n e u t r a l e t e m p e r a t u r e n s t e r k c o r r e l e e r d e n m e t de b u i -t e n -t e m p e r a -t u u r e n d a -t d e s -t e r k s -t e r e l a -t i e g o l d v o o r g e b o u w e n die n i e t v e r w a r m d o f g e k o e l d ( f r e e - r u n n i n g ) w a r e n ( f i g u u r 4 ) . O p basis v a n deze o n d e r z o e k s r e s u l t a t e n w e r d e e n m o d e l o n t w i k k e l d [ 4 ] w a a r b i j t h e r m i s c h c o m f o r t w e r d g e z i e n als een z e l f r e g e l e n d s y s t e e m i n d e m e n s , w a a r i n w a r m t e s t r o m e n n i e t a l l e e n f y s i s c h en f y s i o l o g i s c h w o r d e n v o o r g e s t e l d . B e w u s t e n o n b e w u s t m e n s e l i j k g e d r a g , zoals h e t a a n p a s s e n v a n h e t a c t i v i -t e i -t s n i v e a u , h e -t aanpassen v a n k l e d i n g en a a n p a s s i n g e n aan de o m g e v i n g , z i j n zeer b e l a n g r i j k v o o r h e t b e r e i k e n v a n t h e r m i s c h c o m f o r t ( f i g u u r 5, o p d e v o i g e n d e p a g i n a ) . De d a t a en m o d e l l e n w a r e n zeer w a a r d e v o l v o o r h e t o n t w e r p e n v a n g e b o u w e n , m a a r r a a k t e n g e d u r e n d e l a n g e t i j d in de v e r g e t e l h e i d d o o r d a t o n d e r z o e k in k l i m a a t k a m e r s p o p u l a i r w e r d .

K L I M A A T K A M E R S

In k l i m a a t k a m e r s z i j n de f y s i s c h e o m s t a n -d i g h e -d e n v o l l e -d i g b e h e e r s b a a r e n k u n n e n u i t g e b r e i d e m e t i n g e n a a n m e n s e n e n m a n i k i n s ( p o p p e n ) w o r d e n u i t g e v o e r d . Z o k u n n e n f y s i o l o g i s c h e r e a c t i e s g e d e t a i l l e e r d w o r d e n b e s t u d e e r d , zoals h u i d d o o r b l o e d i n g , v a s o d i l a -t a -t i e ( b l o e d v a -t v e r w i j d i n g ) e n v a s o c o n s -t h c -t i e ( b l o e d v a t v e r n a u w i n g ) w a a r m e e d e w a r m t e -a f v o e r u i t h e t l i c h -a -a m k-an w o r d e n g e r e g e l d . D o o r o o k t i j d e n s d e e x p e r i m e n t e n n a a r h e t w a r m t e g e v o e l t e v r a g e n o n t s t a a t i n z i c h t h o e d e m e n s e e n b e p a a l d e t h e r m i s c h e o m g e v i n g e r v a a r t . In de j a r e n z e s t i g v a n de v o r i g e e e u w o n t s t o n d e n er d i v e r s e t h e r m o f y s i o l o g i s c h e m o d e l l e n v a n o n d e r a n d e r e S t o l w i j k e n G a g g e , De Deense o n d e r z o e k e r Fanger v e r w i e r f d e -Figuur Za en 2b- De datalogger voor iiet meten van de

binnentemperaturen en het

registreren van de comfortstemmen op de 7-puntsschaal. De

temperaturen werden gemeten met een geventileerde droge- en

I natteboltemperatuuren een I verwarmde en onverwarmde

globetemperatuurmeter (Bron: college Michael Humphreys, Oxford Brookes University London).

E S 3 M u c h t o o w a r m C o m f o r t a b l y w a r m C o m f o r t a b l y c o o l M u c h t o o c o o ! • E n g l i s h l o g g e d d a t a ^ E n g l i s h h a n d s e t o B a g h d a d + R o o r k e e © S i n g a p o r e • T B e d f o r d 2 6 2 8 3 0 3 2 M e a n g l o b e t e m p e r a t u r e ° C

-Figuur 3- Het gemiddelde maandelijkse thermisch comfort, uitgedrukt op de 7-puntsschaal van Bedford, afgezet tegen de gemiddelde temperatuur Comfort werd bereikt tussen 18en38''C. In deze figuur zijn de resultaten van onderzoeken Webb uit de periode 1966-1969 samengevoegd met de resultaten van Bedford [3].

• F r e e - r u n n i n g b u i l d i n g s , r e g r e s s i o n O O t h e r b u i l d i n g s , r e g r e s s i o n line B

- 2 4 - 2 2 - 2 0 - 1 8 - 1 6 - 1 4 - 1 2 - 1 0 - 8 - 6 - 4 - 2 O 2 4 6 8 10 12 14 16 18 2 0 2 2 2 4 26 2 8 3 0 3 2 3 4 M o n t h l y m e a n o u t d o o r t e m p e r a t u r e °C

-Figuur 4- De neutrale temperatuur ls gecorreleerd met de gemiddelde maandtemperatuur Voor free-running' gebouwen is het verband sterker dan voorgebouwen met verwarming en/of koeling [3].

g r o o t s t e b e k e n d h e i d m e t zijn o n d e r z o e k w a a r b i j hij in een k l i m a a t k a m e r h e t t h e r m i s c h c o m f o r t o n d e r z o c h t v a n 1 . 3 0 0 s t u d e n t e n [ 5 ] . H e t m o d e l g a a t u i t v a n de t h e r m o r e g u l a t i e v a n h e t m e n s e l i j k l i c h a a m , die de l i c h a a m s t e m -p e r a t u u r o -p circa 3 7 ° C -p r o b e e r t t e h o u d e n . Fanger o n t w i k k e l d e een v e r g e l i j k i n g die d e g e m i d d e l d e t h e r m i s c h e s e n s a t i e v a n een t h e o r e t i s c h e g r o e p m e n s e n in een h o m o g e e n b i n n e n k l i m a a t v o o r s p e l t , u i t g e d r u k t in d e PIMV-index ( P r e d i c t e d M e a n V o t e ) . D o o r aan t e n e m e n d a t de p r o e f p e r s o n e n d i e - Z , - 3 , + 2 e n + 3 s t e m d e n ' o n t e v r e d e n ' w a r e n , k o n h e t t h e o r e t i s c h p e r c e n t a g e o n t e v r e d e n e n w o r d e n b e r e k e n d , de PPD ( P r e d i c t e d P e r c e n t a g e o f D i s s a t i s f i e d ) . Figuur 6 g e e f t de o n d e r l i n g e r e l a t i e w e e r . De m e t h o d e v a n Fanger w e r d v a n a f 1 9 7 0 p o p u l a i r en v o r m d e d e b a s i s v o o r n o r m e n e n r i c h t l i j n e n die t e m p e r a t u u r g r e n z e n v o o r g e b o u w e n a a n g e v e n en w a a r m e e , t o t o p de d a g v a n v a n d a a g , h e t b i n n e n k l i m a a t v a n g e b o u w e n in g r o t e d e l e n v a n d e w e r e l d , in zeer u i t e e n l o p e n d e k l i m a a t z o n e s en c u l t u r e n w o r d t o n t w o r p e n . De r e d e n v o o r de p o p u l a r i -t e i -t w a s o n d e r a n d e r e h e -t v e r b a n d d a -t Fanger l e g d e t u s s e n h e t p e r c e n t a g e o n t e v r e d e n e n e n d e P M V - i n d e x . D o o r h e t m e t a b o l i s m e e n de k l e d i n g w e e r s t a n d t e b e p a l e n k o n h e t t e v e r -w a c h t e n t h e r m i s c h c o m f o r t -w o r d e n v o o r s p e l d , a f h a n k e l i j k v a n de f y s i s c h e o m s t a n d i g h e d e n . D a a r n a a s t h e e f t h e t o o k e e n r o l g e s p e e l d d a t d e r e s p o n s e n v a n p r o e f p e r s o n e n in een n a u w k e u r i g g e r e g e l d e o m g e v i n g als w e t e n s c h a p p e -lijk b e t r o u w b a a r d e r w e r d e n b e s c h o u w d d a n d e r e s p o n s e n v a n b e w o n e r s o f g e b r u i k e r s in een v e l d o m g e v i n g w a a r m o g e l i j k a l l e r l e i v e r s t o -r e n d e f a c t o -r e n een -r o l s p e l e n .

N I E U W E A A N D A C H T

V E L D O N D E R Z O E K E N

O n d a n k s de l a n g e h e g e m o n i e v a n h e t P M V -m o d e l w e r d e n o p d e n d u u r o o k de b e p e r k i n g e n e r v a n s t e e d s d u i d e l i j k e r . O p de e e r s t e p l a a t s l a a t n a u w k e u r i g e h e r - a n a l y s e v a n b e s t a a n d e v e l d o n d e r z o e k e n zien d a t in v e l d s i t u a t i e s h e t P M V - m o d e l d e t h e r m i s c h e s e n s a t i e bij h o g e r e b i n n e n t e m p e r a t u r e n s t e r k o v e r s c h a t . Figuur 7, g e b a s e e r d o p a c h t v e l d o n d e r z o e k e n m e t in t o t a a l 6 6 . 5 0 0 o b s e r v a t i e s , l a a t zien h o e z e e r de w e r k e l i j k e o o r d e l e n v a n de P M V a f w i j k e n . [ 3 ] . D i t w e r d o n d e r s t e u n d d o o r de p r a k t i j k e r v a r i n g v a n l e d e n v a n de A s h r a e e n w a s v o o r d e A s h r a e r e d e n o m o p d r a c h t t e g e v e n v o o r e e n h e r -a n -a l y s e v -a n b e s t -a -a n d e v e l d o n d e r z o e k e n [5] ( v a n a f hier: R P - 8 8 4 ) . D a t a u i t 1 6 0 g e b o u w e n v e r s p r e i d o v e r v e r s c h i l l e n d e d e l e n v a n de w e r e l d b l e k e n h i e r v o o r b r u i k b a a r D i t o n d e r -zoek h e e f t h e t d e n k e n o v e r t h e r m i s c h c o m f o r t s t e r k b e ï n v l o e d . Figuur 8 e n 9 zijn a f k o m s t i g u i t d i t o n d e r z o e k en l a t e n zien d a t : Involuntary octions Shiver

Actions arising from subjective w o r m t h

— H e o t f l o w — I n f o r m a t i o n — ^ — Action

CNS : Central Nervous System

-Figuur 5- Het tiiermoregulatiesysteem van de mens. Dit bestaat uit bewuste en onbewuste regelknngen. Bij de onbewuste regelkring geven de huid en de kern van het lichaam, waar de warmte wordt geproduceerd. Informatie aan het centraal zenuwstelsel. Zo kan actie worden ondernomen in de vorm van rillen, bloedvatverwijding en bloedvatvernauwing en zweten, om de kerntemperatuur op circa 3 7°C te houden. Door het subjectieve warm tegevoel wordt door gedrag de warmtebalans aangepast, door de kleding, de omgevingstemperatuur, de luchtsnelheid en/of de mate van inspanning aan te passen [4].

-Figuur 6- Relatie tussen de PPD-index en de PMV-index (NEN-EN-ISO 7730)

'2 1 O d) m O O U J < - 1 DC ' X C/5 <-2 - 3 12 e > rr

. ".

. ^;\.\:.

a Predicted _{vote (PIVIV)}

14 16 18 2 0 2 2 2 4 2 6 2 8 3 0 3 2 3 4 3 6 s u r v e y m e a n o p e r a t i v e t e m p e r a t u r e (C)

-Figuur 7- De PMV vergeleken met de werkelijke oordelen In acht veldonderzoeken met 66.500 observaties [3]

- c o m f o r t t e m p e r a t u r e n s a m e n h a n g e n m e t de g e m i d d e l d e b u i t e n t e m p e r a t u u r : h o e w a r m e r h e t b u i t e n is h o e h o g e r d e c o m f o r t -t e m p e r a -t u u r b i n n e n . G e b o u w b e w o n e r s w e n n e n en a d a p t e r e n aan t e m p e r a t u r e n d i e m e t d e b u i t e n t e m p e r a t u u r m e e v a r i ë r e n ; c o m f o r t t e m p e r a t u r e n in n a t u u r l i j k g e v e n -t i l e e r d e , n i e -t g e k o e l d e g e b o u w e n , h a n g e n s t e r k e r s a m e n m e t d e b u i t e n t e m p e r a t u u r d a n in a i r c o n d i t i o n e d g e b o u w e n . in k a d e r 1 w o r d t u i t e e n g e z e t h o e in d i t o n d e r -zoek d e c o m f o r t t e m p e r a t u r e n zijn a f g e l e i d , in f i g u u r 10 zijn d e c o m f o r t t e m p e r a t u r e n d i e m e t h e t P M V - m o d e l zijn v o o r s p e l d , v e r g e l e k e n m e t d e w e r k e l i j k w a a r g e n o m e n c o m f o r t t e m -p e r a t u r e n v o o r d e ' n a t u u r t i j k g e v e n t i l e e r d e ' g e b o u w e n . H o e w e l h e t P M V - m o d e l enigszins ' a d a p t i e f ' is als d e j u i s t e w a a r d e n v o o r k l e d i n g -w e e r s t a n d -w o r d e n g e b r u i k t ( u i t o n d e r z o e k b l i j k t d a t d e k l e d i n g i s o l a t i e v a n m e n s e n n a u w s a m e n h a n g t m e t h e t b u i t e n k l i m a a t ) , b l i j k t h e t P M V - m o d e l h e t t h e r m i s c h c o m f o r t n i e t g o e d t e v o o r s p e l l e n . D i t k o m t d o o r d a t d e c o m f o r t t e m p e r a t u u r d i e m e n s e n o n b e w u s t v e r w a c h -t e n , a f h a n k e l i j k is v a n d e c o m f o r -t -t e m p e r a -t u r e n v a n d e a f g e l o p e n d a g e n . H i e r d o o r h a n g e n d e c o m f o r t t e m p e r a t u r e n in w e r k e l i j k h e i d s t e r k e r s a m e n m e t d e b u i t e n t e m p e r a t u u r , d a n u i t h e t P M V - m o d e l b l i j k t [ 7 ] . in e e n l a t e r o n d e r z o e k i n 2 5 g e b o u w e n in W e s t - E u r o p a [9] ( v a n hieraf: h e t SCATs o n d e r z o e k ) w e r d o n d e r s c h e i d g e m a a k t t u s s e n ' f r e e - r u n n i n g ' en ' v e r w a r m d e e n g e k o e l d e ' omstandigheden ( f i g u u r 11). in d i t o n d e r z o e k w e r d d e c o m f o r t t e m p e r a t u u r o p e e n a n d e r e m a n i e r a f g e l e i d (zie k a d e r ) . O o k in f i g u u r 11, o p d e v o l g e n d e p a g i n a , is g o e d t e zien d a t m e n s e n in zekere m a t e w e n n e n o f adapteren aan d e g e m i d d e l d e t e m p e r a t u r e n d i e i n g e b o u w e n v o o r k o m e n . In 'free r u n n i n g ' o m s t a n d i g h e d e n zijn d e b i n n e n t e m p e r a t u u r en c o m f o r t t e m p e r a t u u r s t e r k e r g e c o r r e l e e r d d a n in o m s t a n d i g -h e d e n w a a r w o r d t v e r w a r m d e n / o f g e k o e l d . Een g e b o u w k a n i n v e r s c h i l l e n d e p e r i o d e n v e r s c h i l l e n d e b i n n e n k l i m a a t o m s t a n d i g h e d e n o f ' m o d u s s e n ' h e b b e n , b i j v o o r b e e l d ' f r e e -r u n n i n g ' bij e e n b u i t e n t e m p e -r a t u u -r t u s s e n 12 en 2 5 ° C , v e r w a r m d bij t e m p e r a t u r e n b e n e d e n 1 2 ° C e n g e k o e l d bij b u i t e n t e m p e r a t u r e n b o v e n 2 5 ° C . N A A R A D A P T I E V E N O R M E N U i t d i t o v e r z i c h t b l i j k t d a t v e l d o n d e r z o e k d e r e a l i s t i s c h e m e t h o d e is o m t h e r m i s c h c o m f o r t t e o n d e r z o e k e n . H e t o p k l i m a a t k a m e r o n d e r -zoek g e b a s e e r d e P M V - m o d e l b l i j k t a l l e e n c o r r e c t in s i t u a t i e s d i e s t e r k o v e r e e n k o m e n m e t k l i m a a t k a m e r s , zoals g e b o u w e n m e t a i r c o n d i t i o n i n g , een g e s l o t e n g e v e l e n g r o t e k a n t o o r r u i m t e n z o n d e r b e ï n v l o e d i n g s m o -g e l i j k h e d e n . U i t v e l d o n d e r z o e k b l i j k t d a t h e t 28.0

P

26.0

I

24.0 CD O .

3

20.0 18.0

SQ% Jity Mpjaer limit

cor ifort temp in HVAC = 22.6 + 0 04 * outdc or E T *

5Ó^ acceptal ility lows

—

-5 0 5 10 15 20 25 30 35 mean daily outdoor effective temperature (°C)

-Figuur 8- Comforttemperatuur in relatie tot de buitentemperatuur in gebouwen met centrale airconditioning (RP-884) O O Q -E 0) O E

8

32 30 28 26 24 22 20 18 16

- 80% a c c e p t s bllity upper jfmi

-"^5% a c c e p t a b i i ty lower llmtt

--|cc mfort temp, in NV = 18.9 + 0.255 " outdoc

1 1

1 1 i 1 1 1 1 i 1 1 1 1 r E T '

I i l l I i l l 1 1

mfort temp, in NV = 18.9 + 0.255 " outdoc

1 1

1 1 i 1 1 1 1 i 1 1 1 1 I i l l

5 10 15 20 25 30 mean dally outdoor effective temperature (°C)

35

-Figuur 9- Comforttemperatuur in relatie tot de buitentemperatuur in gebouwen met natuurlijl<e ventilatie (RP-884) 27 O 2 6

i

25 3 Q . E 22

21 4

20

• (OBS) comfort temp

- D - (FITTED TO OBS) adaptive model

(PREDICTED) lab-based PMV model

•

• (OBS) comfort temp

- D - (FITTED TO OBS) adaptive model

(PREDICTED) lab-based PMV model

• J J ^ * _^ y C ? . .1^ . . . ^ ^ „ . H * ^ • cr 4 SJ. 4 4 1 0 15 20 2 5 30 3 5

mean outdoor air temperature „„t (°C)

-Figuur 10- Waargenomen (OBS) en voorspelde (Predicted) comforttemperaturen voor natuurlijk geventileerde gebouwen [8] P M V m o d e l in f r e e r u n n i n g , n a t u u r l i j k g e v e n t i l e e r d e , n i e t g e k o e l d e g e b o u w e n d e t h e r m i -sche s e n s a t i e bij h o g e r e b u i t e n t e m p e r a t u r e n o v e r s c h a t . In n a t u u r l i j k g e v e n t i l e e r d e , n i e t g e k o e l d e g e b o u w e n a c c e p t e r e n d e g e b r u i k e r s h o g e r e b i n n e n t e m p e r a t u r e n n a a r m a t e d e b u i t e n t e m p e r a t u u r h o g e r is. D i t w o r d t v e r o o r -zaakt d o o r e e n c o m b i n a t i e v a n a d a p t i e f g e d r a g e n a a n g e p a s t e v e r w a c h t i n g e n . U i t o n d e r z o e k [10] b l i j k t d a t bij d e j u i s t e keuzes

2 7 2 2 6

I

2 5 Q .

8

23 •o - 2 2 2 1 2 0 5 10 15 2 0 O u t d o o r r u n n i n g - m e a n t e m p e r a t u r e 2 5 -Figuur 7 7 - Cemiddetde comforttemperaturen voor free-running' (getrokl<en lijnen) en verwarmde en gekoelde gebouwen (streepjes lijn), afhankelijk van de 'running mean outdoor temperature' (SCATssurvey). Zie voor de uitleg van de gewogen gemiddelde buitentemperatuur deel Z, onder figuur

een natuurlijl< g e v e n t i l e e r d , n i e t g e k o e l d g e b o u w , z o w e l een lager e n e r g i e g e b r u i k h e e f t als een h o g e r c o m f o r t n i v e a u in v e r g e l i j k i n g m e t s t e r k e r g e c o n d i t i o n e e r d e g e b o u w e n . D i t h a n g t s a m e n m e t d e c o n s t a n t e r e t e m p e r a -t u r e n in m e e r g e c o n d i -t i o n e e r d e g e b o u w e n , w a a r d e e r d e g e b r u i k e r s een d e e l v a n h e t v e r m o g e n h e b b e n v e r l o r e n o m z i c h z e l f en h u n o m g e v i n g z o v e e l m o g e l i j k aan e l k a a r aan t e passen. U i t [8] b l i j k t b i j v o o r b e e l d d a t g e b r u i k e r s v a n g e b o u w e n m e t a i r c o n d i t i o n i n g m i n d e r h u n c l o - w a a r d e a a n p a s s e n o m h u n t h e r m i s c h c o m f o r t t e r e g e l e n d a n g e b r u i k e r s in n a t u u r l i j k g e v e n t i l e e r d e g e b o u w e n ; d i t g e l d t o o k w a n n e e r d e eerst g e n o e m d e n d a a r w e l d e g e l e g e n h e i d t o e h e b b e n en er a a n l e i d i n g t o e is ( d i s c o m f o r t ) , in de p s y c h o l o g i e w o r d t d i t 'learnedhelplessness' g e n o e m d . IMaar o o k o p f y s i o l o g i s c h n i v e a u zijn e r v e r s c h i l l e n t u s s e n m e n s e n in g e b o u w e n m e t a i r c o n d i t i o n i n g en n a t u u r l i j k g e v e n t i l e e r d e g e b o u w e n . In d e e l 2 v a n d i t a r t i k e l w o r d t h i e r o p t e r u g g e k o m e n e n w o r d e n d e v e r s c h i l l e n d e a d a p t i e v e n o r m e n b e s p r o k e n d i e o p v e l d o n d e r z o e k e n zijn g e b a -seerd.

1 L I T E R A T U U R

1. Bedford T., TIne Vi/armth Factor in Comfort at Wort Report No. 76 ofthe Industrial Health Research Board, issued by the Medical Research Council.. H.M. Stationery Office, 1936. London.

2. Webb, C.G., An Analysis of Some Observations of Thermal Comfort in an Equatorial Climate, British Journal of Industrial Medicine 16,1959. 3. Humphreys M.A., Field studies of thermal comfort

compared and applied, Journal of Institution of Heating and Ventilation Engineer 44 (1975) 5-27 4. Nicol J.R, Humphreys M.A., Thermal comfort as part

of a self-regulating system. Building Research and Practice (J CIB) 6 (3) (1973) 191-197

5. Fanger, P.O.,Thermal comfort-Analyses and Application in Environmental Engineering, McGraw-Hill, NewYorl<,1970.

5. de Dear, R., Brager, C , Cooper, D. (1997), Developing an Adaptive Model of Thermal Comfort and Preference", Final report ASHRAE RP-884. 7 de Dear, R., Brager G.,Thermal comfort in naturally

ventilated buildings: revisions to ASHRAE Standard 55, Energy and Buildings 34 (2002) 549-561. 8. Nicol, F., Humphreys, M. (2005), Adaptive comfort

in Europe: results from the SCATs survey with special reference to free running buildings, Proceedings ofthe international conference on EPBD Energy Performance of Buildings Directive: implementation in practice, Brussels, 2005.

9. Kurvers, S.R., Van den Ham, E.R., Leijten,).L., Energie-efficientie en gebruikerscomfort verenigd, TVVL Magazine 12, 2012, p.8-13.

10. Taleghani, M.,Tenpierik, M., Kurvers, S.R,, A review into thermal comfort in buildings, Paper in prepara-tion, 2013. R P - 8 8 4 is g e b a s e e r d o p s u r v e y s in 1 5 0 v e r s c h i l l e n d e g e b o u w e n v e r d e e l d o v e r m e e r d e r e d e l e n v a n d e w e r e l d (o.a. d e V e r e n i g d e S t a t e n , C a n a d a , h e t V e r e n i g d K o n i n k r i j k , Z u i d - O o s t A z i ë e n A u s t r a l i ë ) e n o v e r v e r s c h i l l e n d e t i j d e n v a n h e t j a a r Per s u r v e y w e r d v a n g e b r u i k e r s o n d e r m e e r een s t e m o p d e A s h r a e - s c h a a l ( h i e r n a g e n o e m d : t h e r m i s c h e s e n s a t i e s t e m , tss) g e v r a a g d e n w e r d g e l i j k t i j d i g p e r v e r b l i j f p l a a t s v a n d e g e b r u i k e r o n d e r m e e r de o p e r a t i e v e t e m p e r a t u u r g e m e t e n . H e t v e r b a n d t u s s e n de tss e n d e o p e r a t i e v e t e m p e r a t u u r w e r d v a s t g e l e g d in een r e g r e s s i e v e r g e l i j k i n g . De o p e r a t i e v e t e m p e r a t u u r w a a r b i j v o l g e n s de r e g r e s s i e v e r g e l i j k i n g d e tss g e l i j k is aan O, is d e n e u t r a l e t e m p e r a t u u r ( o o k g e n o e m d : de c o m f o r t t e m p e r a t u u r ) v o o r h e t b e t r e f f e n d e g e b o u w . D i t is de v a r i a b e l e d i e o p d e y - a s s t a a t in b i j v o o r b e e l d d e f i g u r e n 9 e n 10. V e r v o l g e n s w o r d t in R P - 8 8 4 h e t v e r b a n d t u s s e n d e n e u t r a l e t e m p e r a t u u r e n de g e m i d d e l d e e f f e c t i e v e b u i t e n t e m p e r a t u u r in de b e t r e f f e n d e m a a n d b e r e k e n d . In d e n i e u w s t e versie v a n de A s h r a e - s t a n d a a r d is d i t v e r v a n g e n d o o r de h e e r s e n d e b u i t e n -t e m p e r a -t u u r (deze -t e m p e r a -t u u r w o r d -t b e p a a l d o p basis v a n m i n i m a a l zeven e n m a x i m a a l 3 0 o p e e n v o l g e n d e d a g e n , v o o r -a f g -a -a n d -a-an d e b e t r e f f e n d e d -a g , e n is h e t g e m i d d e l d e v a n alle d a g e l i j k s e g e m i d d e l d e n . W e g i n g is t o e g e s t a a n o n d e r v o o r -w a a r d e d a t d e -w e e g c u r v e a f n e e m t n a a r h e t v e r l e d e n , z o d a n i g d a t d e w e g i n g een f a c t o r 0 , 6 t o t 0,9 h e e f t t e n o p z i c h t e v a n d e v o o r g a a n d e d a g ) . D i t l e v e r t b i j v o o r b e e l d d e m i d -d e l s t e l i j n e n in f i g u u r 9 e n 10 o p . Ten s l o t t e w o r d t r o n d deze l i j n e n een b e r e i k w e e r g e v e n w a a r b i n n e n v o o r 8 0 % v a n d e g e b r u i k e r s d e t h e r m i s c h e o m g e v i n g a c c e p t a b e l is. H i e r b i j w o r d t u i t g e g a a n v a n t w e e a a n n a m e n , n l . d a t e e n s t e m o p é é n v a n d e d r i e m i d d e l s t e c a t e -g o r i e ë n v a n de A s h r a e - s c h a a l d e t h e r m i s c h e o m g e v i n g a c c e p t a b e l is en d a t de v e r d e l i n g v a n s t e m m e n o p d e A s h r a e - s c h a a l b i n n e n elk g e b o u w v o l d o e n d e g e l i j k e n i s v e r t o o n t m e t d e v e r d e l i n g v a n de P P D - f u n c t i e in h e t P I M V - m o d e l , o m aan t e n e m e n d a t een s t e m o p de A s h r a e s c h a a l v a n + o f 0 , 8 5 o v e r e e n -k o m t m e t 8 0 % a l g e m e n e a c c e p t a t i e ( 2 0 % o n t e v r e d e n e n , m e t u i t s l u i t i n g v a n p l a a t s e l i j k d i s c o m f o r t ) . D i t zijn b i j v o o r b e e l d de o n d e r s t e en d e b o v e n s t e l i j n e n in f i g u u r 13. O p d e z e l f d e w i j z e k u n n e n o o k g r e n z e n v o o r 9 0 % a c c e p t a t i e b e r e k e n d w o r d e n . H e t S C A T s - o n d e r z o e k b e s t a a t u i t s u r v e y s die g e d u r e n d e een j a a r m e e r d e r e m a l e n w e r d e n u i t g e v o e r d in 2 6 k a n t o o r g e b o u w e n in Frankrijk, G r i e k e n l a n d , P o r t u g a l , Z w e d e n en h e t V e r e n i g d K o n i n k r i j k . H e t o n d e r z o e k g a a t o p een a a n t a l p u n t e n u i t v a n g e h e e l a n d e r e a a n n a m e s d a n R P - 8 8 4 . O p d e e e r s t e p l a a t s w o r d e n er g e e n r e g r e s s i e v e r g e l i j k i n g e n per g e b o u w g e b r u i k t o m de t e m p e r a t u u r t e b e p a l e n . In p l a a t s d a a r v a n w o r d t er v a n u i t g e g a a n d a t h e t v e r b a n d v a n de t h e r m i s c h e s e n s a t i e s t e m m e t de o p e r a t i e v e t e m p e r a t u u r e e n v a s t e r e g r e s s i e - c o ë f f i c i ë n t h e e f t , g e n a a m d d e G r i f f i t h s - c o n s t a n t e n a a r de b e d e n k e r e r v a n . H o e h o g e r deze r e g r e s s i e - c o ë f f i c i ë n t , des t e s t e r k e r h e t v e r b a n d t u s s e n de n e u t r a l e t e m p e r a t u u r en de t h e r m i s c h e s e n s a t i e s t e m . Deze c o n s t a n t e kan n i e t r e c h t s s t r e e k u i t d e d a t a a f g e l e i d w o r d e n , o m d a t g e o b s e r v e e r d e r e g r e s s i e c o ë f f i c i ë n t e n lager zijn d a n de w e r k e -lijke w a a r d e n d o o r v e r s t o r e n d e f a c t o r e n . Deze k u n n e n z i j n : m e e t f o u t e n bij h e t b e p a l e n v a n d e o p e r a -t i e v e -t e m p e r a -t u u r : een zekere m a -t e v a n m e e t f o u t zal er a l t i j d z i j n ; - f o u t e n in de v e r g e l i j k i n g w a a r m e e d e o p e r a t i e v e t e m p e r a t u u r w o r d t b e r e k e n d : de o p t i m a l e i n d e x v o o r de o m g e v i n g s t e m p e r a -t u u r kan n e -t a n d e r s zijn d a n d e o p e r a -t i e v e t e m p e r a t u u r ; - g e d r a g s m a t i g e a d a p t a t i e : w a n n e e r de b i n n e n t e m p e r a t u u r o v e r een b r e d e r b e r e i k v a r i e e r t , z u l l e n g e b r u i k e r s v a k e r h u n k l e d i n g i s o l a t i e a a n p a s s e n , w a a r d o o r de g e o b s e r -v e e r d e r e g r e s s i e - c o ë f f i c i ë n t lager is d a n de w e r k e l i j k e w a a r d e ; - p s y c h o l o g i s c h e a d a p t a t i e : m o g e l i j k zijn g e b r u i k e r s die g e w e n d zijn aan een g r o t e r e b a n d b r e e d t e v a n b i n n e n t e m p e r a t u r e n m i n d e r g e v o e l i g v o o r v e r a n d e r i n g in t e m p e -r a t u u -r d a n g e b -r u i k e -r s die aan een s m a l l e -r e b a n d b r e e d t e g e w e n d z i j n , w a a r d o o r bij een g r o t e r e b a n d b r e e d t e v a n b i n n e n t e m p e r a t u -ren de g e o b s e r v e e r d e r e g r e s s i e - c o ë f f i c i ë n t lager is d a n d e w e r k e l i j k e w a a r d e .

0.5

S t a n d a r d deviation of operative t e m p e r a t u r e (C)

-Figuur 12- Cemiddelde waarden van de regressie-coëfficiënten en de standaarddeviatie van de operatieve temperatuur in RP884 en SCATs-databases.

Ë 2 5

10 15 20

P r e v a i l i n g mean outdoor temperature/ R u m i i u g mean outdoor temperature ° C

Upper A S H R A E Upper EN1525I -U p p e r A T O L o w e r A S H R A E Lower EN1525t Lower A T G

-Figuur 13- De op RP884 gebaseerde Ashrae-norm en ATC-riciitliJn en de op het SCATs-onderzoela gebaseerde Europese EN15Z51-norm [10].

Figuur 12 l a a t h e t v e r b a n d zien t u s s e n de g e o b s e r v e e r d e r e g r e s s i e - c o ë f f i c i ë n t e n de s t a n d a a r d d e v i a t i e ( s t a t i s t i s c h e m a a t v o o r s p r e i d i n g ) v a n de o p e r a t i e v e t e m p e r a t u u r b i n n e n . De c u r v e v e r t o o n t een m a x i m u m v a n o n g e v e e r 0 , 4 bij een s t a n d a a r d d e v i a t i e v a n de b i n n e n t e m p e r a t u u r v a n o n g e v e e r 1,0. D a a r o n d e r is de r e g r e s s i e - c o ë f f i c i ë n t iets lager, w a t w a a r s c h i j n l i j k k o m t d o o r m e e t -f o u t e n en -f o u t e n in de g e b r u i k t e v e r g e l i j k i n g die z w a a r d e r t e l l e n als de s p r e i d i n g v a n de b i n n e n t e m p e r a t u u r l a a g is. D a a r b o v e n is de r e g r e s s i e - c o ë f f i c i ë n t d u i d e l i j k lager n a a r m a t e d e s p r e i d i n g v a n d e b i n n e n t e m p e r a t u u r h o g e r is, w a t w a a r s c h i j n l i j k k o m t d o o r g e d r a g s m a t i g e a d a p t a t i e e n m o g e l i j k o o k p s y c h o l o g i s c h e a d a p t a t i e . O m d a t er bij de g e o b s e r v e e r d e r e g r e s s i e - c o ë f f i c i ë n t v a n 0 , 4 w a a r s c h i j n l i j k o o k sprake is v a n e n i g e v e r l a g i n g v a n de g e o b s e r -v e e r d e r e g r e s s i e - c o ë f f i c i ë n t d o o r -v e r s t o r e n d e f a c t o r e n , w o r d t in h e t S C A T s - o n d e r z o e k g e k o z e n v o o r een r e g r e s s i e - c o ë f f i c i ë n t v a n 0 , 5 . IVlet deze v a s t e r e g r e s s i e - c o ë f f i c i ë n t kan u i t

elke c o m b i n a t i e v a n een t h e r m i s c h e s e n s a -t i e s -t e m e n een o p e r a -t i e v e -t e m p e r a -t u u r d e n e u t r a l e t e m p e r a t u u r b e r e k e n d w o r d e n d o o r de v o l g e n d e v e r g e l i j k i n g : N e u t r a l e t e m p e r a t u u r = o p e r a t i e v e t e m p e r a t u u r - t s s / 0 , 5 (1) V e r v o l g e n s w o r d t h e t v e r b a n d v a n de n e u t r a l e t e m p e r a t u u r m e t de b u i t e n t e m p e r a t u u r v a s t g e s t e l d . H i e r v o o r w o r d t n i e t , zoals in R P - 8 8 4 , d e g e m i d d e l d e m a a n d t e m p e r a t u u r g e b r u i k t of, zoals in d e n i e u w s t e A s h r a e -s t a n d a a r d , de h e e r -s e n d e b u i t e n t e m p e r a t u u r , m a a r d e outdoor running mean temperature, zoals b e s c h r e v e n in d e e l 2. De r e d e n h i e r v o o r is d a t u i t h e t S C A T s - o n d e r z o e k b l i j k t d a t de i n v l o e d d i e de b u i t e n t e m p e r a t u u r h e e f t o p d e v e r w a c h t i n g e n v a n de g e b r u i k e r s e n o p d e keuze v a n de c l o - w a a r d e , b e p a a l d w o r d t d o o r de d a g e n d i r e c t v ó ó r d e b e t r e f f e n d e d a g , w a a r b i j de m e e s t r e c e n t e d a g e n h e t z w a a r s t m e e t e l l e n . Ten s l o t t e w o r d t , e v e n a l s in R P - 8 8 4 , een b e r e i k a a n g e v e n w a a r b i n n e n d e b i n n e n t e m p e r a t u u r m o e t v a l l e n o m t e b e r e i k e n d a t v o l d o e n d e g e b r u i k e r s zich c o m -f o r t a b e l v o e l e n , in R P - 8 8 4 w e r d d i t a -f g e l e i d u i t d e P P D - v e r g e l i j k i n g in h e t P M V - m o d e l , in h e t S C A T s - o n d e r z o e k w o r d t d i t g e d a a n o p basis v a n een g e o b s e r v e e r d v e r b a n d t u s s e n a f w i j k i n g v a n d e w e r k e l i j k e t e m p e r a t u u r v a n n e u t r a l e t e m p e r a t u u r e n h e t p e r c e n t a g e g e b r u i k e r s d a t zich c o m f o r t a b e l v o e l t . D i t v e r b a n d w o r d t w e e r g e g e v e n in f i g u u r 5 v a n d e e l 2 v a n deze p u b l i c a t i e . D i t l e i d t d a n t o t t e m p e r a t u u r g r e n -zen zoals w e e r g e g e v e n in f i g u u r 2 v a n d e e l 2 v a n deze p u b l i c a t i e .

O f f i c i e e l rinogen de n o r m e n die zijn g e b a s e e r d o p R P - 8 8 4 en h e t S C A T s - o n d e r z o e k n i e t m e t e l k a a r v e r g e l e k e n w o r d e n , o m d a t er z o v e e l v e r s c h i l l e n zijn in de w i j z e w a a r o p zij zijn o n t w i k -k e l d . M a a r h e t is i n f o r m a t i e f o m d i t j u i s t w e l t e d o e n o m de v o l g e n d e r e d e n e n . De l o c a t i e s w a a r b e i d e o n d e r z o e k e n zijn u i t g e v o e r d zijn v o o r e e n g r o o t d e e l v e r s c h i l l e n d , m a a r er is o o k o v e r l a p . V e r d e r z o u de d i f f e r e n t i a t i e in k l i m a a t t u s s e n d e l o c a t i e s in R P - 8 8 4 d i t o n d e r z o e k o o k v o l d o e n d e r e p r e s e n t a t i e f m o e t e n m a k e n v o o r Europa. H e t b e r e k e n e n v a n r e g r e s s i e l i j n e n per g e b o u w o p g r o n d v a n d e d a t a v a n d a t g e b o u w , zoals in R P - 8 8 4 , o f h e t u i t h e t t o t a a l v a n d e d a t a a f l e i d e n v a n een c o n s t a n t e regressie-c o ë f f i regressie-c i ë n t , zoals in h e t SCATs o n d e r z o e k , zijn b e i d e l e g i t i e m e m e t h o d e n . H e t v a s t s t e l l e n v a n t e m p e r a t u u r g r e n z e n o p basis v a n de P P D - v e r g e l i j k i n g in h e t P M V - m o d e l , zoals in R P - 8 8 4 , o f o p basis v a n een g e o b s e r v e e r d v e r b a n d , zoals in h e t S C A T s - o n d e r z o e k , zijn o o k b e i d e l e g i t i e m e m e t h o d e n . H e t e n i g e p u n t w a a r h e t v e r s c h i l in a a n p a k w e l u i t m a a k t is d e m a a t v o o r de b u i t e n t e m p e r a t u u r , die bij h e t S C A T s - o n d e r z o e k a d e q u a t e r is d a n in R P - 8 8 4 . In f i g u u r 13 w o r d e n d e b a n d b r e e d t e s v a n d e A s h r a e n o r m , d e A T G r i c h t l i j n en E N 1 5 2 5 1 -n o r m m e t e l k a a r v e r g e l e k e -n e-n h i e r u i t b l i j k t d a t h e t v e r s c h i l n i e t g r o o t is. De g r o t e o v e r e e n -k o m s t t u s s e n d e o p R P - 8 8 4 , r e s p e c t i e v e l i j -k h e t S C A T s - o n d e r z o e k g e b a s e e r d e n o r m e n v o r m t , v o l g e n s de a u t e u r s v a n d i t a r t i k e l , een e x t r a b e v e s t i g i n g v a n de v a l i d i t e i t v a n de r e s u l t a t e n v a n b e i d e o n d e r z o e k e n en de e r o p g e b a s e e r d e s t a n d a a r d e n . De b e l a n g r i j k s t e i n h o u d e l i j k e r e d e n o m v o o r d e o p h e t S C A T s - o n d e r z o e k g e b a s e e r d e Europese n o r m t e kiezen is d a n n i e t zozeer d a t d i t o n d e r z o e k r e p r e s e n t a t i e v e r is v o o r de Europese s i t u a t i e , m a a r de b e t e r e m a a t v o o r d e b u i t e n t e m p e r a t u u r : de o u t d o o r r u n n i n g m e a n t e m p e r a t u r e . V o o r de o v e r i g e v e r s c h i l l e n w o r d t v e r w e z e n naar d e e l 2 v a n d i t a r t i k e l .

-Kader 1-Afleiding van de comforttemperaturen in Ashrae rapport RP-884 en het SCATs-onderzoei< en de verschillen daartussen