w beck 3 nov 2010
DESCRIPTION
Beter Presteren door Gezond Leren: Presentatie van Wouter Beck van HunterDouglas over thermisch comfort op het symposium "Beter Presteren door Gezond Leren" dat op 3 november 2010 plaatsvond bij ICDuBo in Rotterdam. Deze dag werd georganiseerd en mogelijk gemaakt door Stichting Living Daylights, HunterDouglas en Forbo Flooring. Op deze dag stond het creëren en onderhouden van een optimale leeromgeving voor leerlingen van basisscholen centraal.TRANSCRIPT
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?
3
4
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
bron: Ferry Bakker TU/e
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
bron: Ferry Bakker TU/e
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
bron: Ferry Bakker TU/e
koud
16
Stralingsasymmetrie (minder)
bron: Ferry Bakker TU/e
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
bron: Ferry Bakker TU/e
23
Compensatie koudeval door radiator
koud
bron: Ferry Bakker TU/e
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?
bron: Ferry Bakker TU/e
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!
48
49
De Klif, Oosterhoutfoto: Thea van den Heuvel Fotografie
50
Pantarijn, Wageningen
51
Pantarijn, Wageningen
52
Gebhard-Müller Schule Biberach D
53
54
Buitenzonwering geïntegreerd in het ontwerp