Untersuchung des Wärmestrahlungseffektes auf das thermische Empfinden und den thermischen Komfort

• Antragsteller: Professor Andreas Wagner
• Fachliche Zuordnung: Baustoffwissenschaften, Bauchemie, Bauphysik ; Architektur, Bau- und Konstruktionsgeschichte, Bauforschung, Ressourcenökonomie im Bauwesen
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 443126640

Literaturstudien und Vorarbeiten unserer Gruppe zeigen, dass die bekannten Multikörperteil-Wärmeempfindungs- und Behaglichkeitsmodelle die Wahrnehmung des Wärmestrahlungsflusses aus der Umgebung nicht immer genau genug wiedergeben. Insbesondere bei asymmetrischer Strahlungstemperaturbelastung ist ihre Eignung für die Bewertung der thermischen Behaglichkeit in einem Raum begrenzt, da unter solchen Bedingungen die Strahlung die dominierende Wirkung auf das Wärmeempfinden hat. Ziel dieses Projekts ist es daher, den Einfluss des Strahlungswärmeaustauschs auf das thermische Empfinden an verschiedenen Körperstellen anhand einer Reihe von Experimenten besser zu verstehen und die neuen Erkenntnisse in ein bestehendes Behaglichkeitsmodell (UC Berkeley-Modell) zu implementieren. Zu diesem Zweck wurden Geräte zur Messung des Wärmestrahlungsaustauschs zwischen einzelnen Körperteilen und ihrer nahen Umgebung entwickelt und in Experimenten mit Probanden unter verschiedenen und variierenden Umweltbedingungen eingesetzt. Die gewonnenen experimentellen Daten wurden analysiert und verarbeitet, um die relevanten Koeffizienten für das Berkeley-Behaglichkeitsmodell bzw. dessen Untermodelle zu erhalten. Der nächste Schritt wird darin bestehen, die verbesserten Teilmodelle für lokales und körperteilbezogenes Wärmeempfinden auf der Grundlage einer weiteren statistischen Analyse der experimentellen Daten vollständig zu entwickeln. Zur Validierung des Modells wird eine Reihe weiterer Experimente durchgeführt, die sich mit der Wahrnehmung von Wärme und Komfort am ganzen Körper befassen. Die Experimente werden wieder in dem Raumklima-Teststand LOBSTER am KIT durchgeführt. Schließlich wird das Modell in einer Simulationsfallstudie angewandt, in der die thermische Behaglichkeit in einem Raum mit unterschiedlichen Dämmwerten und damit Oberflächentemperaturen der Außenbauteile sowie unterschiedlichen Oberflächentemperaturen der Strahlungsheizung/-kühlung (Boden, Decke) untersucht wird. Die Fälle umfassen die Fußbodenkühlung in einem Raum mit warmen Wandoberflächen, die eine typische Sommersituation simuliert, und die Deckenstrahlheizung in einem Raum mit kalten Wandoberflächen, die eine typische Wintersituation in einem nicht oder schlecht sanierten Gebäude simuliert. Das Hauptaugenmerk dieser Studie liegt auf dem thermischen Komfort bei Temperaturasymmetrien.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: China, USA
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Hui Zhang, Ph.D.; Professor Xiang Zhou, Ph.D.