Wenn das Thermometer nicht ausreicht, um das Unbehagen zu erklären
Im Sommer eine verbreitete Situation in Büros und Wohnungen mit großen Verglasungsflächen: Die angezeigte Temperatur ist akzeptabel, oft zwischen 23 °C und 26 °C, und dennoch empfinden Personen in der Nähe von Fenstern oder Glaswänden intensive Hitze. Dieses Phänomen ist nicht subjektiv. Es erklärt sich durch einen physikalischen Parameter, der sich von der Lufttemperatur unterscheidet: die mittlere Strahlungstemperatur (MST), im Englischen durch das Akronym MRT (Mean Radiant Temperature) bezeichnet.
Das Absenken des Sollwerts der Klimaanlage löst dieses Problem nicht. Den Grund dafür zu verstehen erfordert, in die Physik des thermischen Komforts einzusteigen.
Die MST: Ein grundlegender Parameter des thermischen Komforts
Die mittlere Strahlungstemperatur stellt die gleichmäßige Temperatur eines fiktiven Raumes dar, in dem die Strahlungsaustausche zwischen dem Bewohner und den umgebenden Oberflächen denjenigen entsprechen würden, die in seiner realen Umgebung stattfinden. Konkret handelt es sich um die gewichtete Mittlung der vom menschlichen Körper in alle Richtungen wahrgenommenen Oberflächentemperaturen.
Diese Größe geht direkt in die Berechnung der operativen Temperatur (To) ein, dem Thermokompfortindikator, der am repräsentativsten für die tatsächliche physiologische Erfahrung ist. Bei niedrigen Luftgeschwindigkeitsbedingungen (unter 0,2 m/s) wird die operative Temperatur als arithmetisches Mittel der Lufttemperatur (Ta) und der MST (Tr) berechnet:
To = (Ta + Tr) / 2
So ergibt eine Lufttemperatur von 24 °C kombiniert mit einer MST von 38 °C, einem messbaren Wert in der Nähe einer sonnenexponierten Glaswand, eine operative Temperatur von 31 °C, weit über den von den Normen ISO 7730 und EN 15251 (nachfolgend in EN 16798-1 übernommen) definierten Komfortschwellen.
Das thermische Verhalten einer Verglasung im Sommer
Gewöhnliche Verglasung, Einfachverglasung oder Standard-Isolierverglasung ohne energetische Behandlung, überträgt einen erheblichen Anteil der einfallenden Sonnenstrahlung, insbesondere in den Wellenlängen des sichtbaren und nahen Infrarotlichts. Bei direkter Sonneneinstrahlung kann die innere Oberfläche einer Glaswand erhöhte Temperaturen erreichen. Diese aufgeheizten Oberflächen emittieren dann Wärmestrahlung in den Innenraum und tragen dazu bei, die lokale MST zu erhöhen.
Dieses Phänomen erzeugt eine Strahlungsasymmetrie: Die der Glaswand zugewandte Körperseite empfängt einen deutlich höheren Strahlungsfluss als die gegenüberliegende Seite. Die Norm ISO 7730 (Ergonomics of the thermal environment — Analytical determination and interpretation of thermal comfort, ISO 7730:2005) legt eine Unbehaglichkeitsgrenze für asymmetrische Strahlung bei 10 K für warme vertikale Oberflächen fest. Dieser Schwellenwert wird bei unbehandelter Verglasung, die im Sommer direkter Strahlung ausgesetzt ist, häufig überschritten.
Es ist zu betonen, dass dieser Mechanismus unabhängig von der Lufttemperaturregelung durch die Klimaanlage ist. Das Absenken des Kühlsollwerts wirkt nicht direkt auf die MST, was die begrenzte Wirksamkeit von HLK-Anlagen in Räumen mit einem hohen Anteil an Verglasungsflächen erklärt, insbesondere bei Süd- oder Westausrichtung.
Diagnose von strahlungsbedingtem Unbehagen: Praktische Anhaltspunkte
Vor einer technischen Maßnahme ist es sinnvoll, die Ursache des Unbehagens objektiv zu charakterisieren. Mehrere Indikatoren ermöglichen es, strahlungsbedingtes Unbehagen von Unbehagen zu unterscheiden, das allein auf die Lufttemperatur zurückzuführen ist:
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Differenzmessung: die Lufttemperatur in der Raummitte und in 0,5 m Abstand von der Verglasung mithilfe eines Schwarzkugelthermometers vergleichen (Referenzinstrument zur Schätzung der lokalen MST).
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Zeitliche Beobachtung: Tritt das Unbehagen nur während der Zeiten direkter Sonneneinstrahlung auf? Eine Korrelation mit der Sonnenposition weist eindeutig auf eine strahlungsbedingte Ursache hin.
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Wahrgenommene Asymmetrie: Ein intensives Wärmegefühl auf der dem Glas zugewandten Körperseite, in Abwesenheit einer wahrnehmbaren Luftbewegung, ist ein charakteristisches Zeichen für asymmetrische Strahlung.
Für tertiäre, institutionelle oder schulische Projekte ermöglicht eine umfassende thermische Studie, die die Leistungsparameter von Sonnenschutzfolien einbezieht, die erwarteten Gewinne hinsichtlich MST-Reduktion und operativer Temperatur vor jeder Installation zu quantifizieren.
Sonnenschutzfolie als Hebel zur MST-Reduktion
Das Aufbringen einer selbstklebenden Sonnenschutzfolie auf die Verglasungsfläche wirkt direkt auf die MST, indem es den ins Innere transmittierten Anteil der Sonnenstrahlung reduziert. Durch die Begrenzung des einfallenden Flusses reduziert die Folie die Erwärmung der inneren Raumflächen und senkt folglich die von den Bewohnern wieder abgestrahlte Wärmestrahlung.
Die Wirksamkeit dieser Maßnahme hängt direkt von der Energieabweisungsrate des ausgewählten Produkts ab. Zur Veranschaulichung:
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Der Solar 80 C weist 82 % der gesamten Sonnenenergie zurück, was einer erheblichen Reduzierung des eingehenden Flusses entspricht. Seine Sichtlichtdurchlässigkeit beträgt 15 %, geeignet für Umgebungen, in denen die Strahlungskontrolle Vorrang vor Transparenz hat.
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Der Solar 50 C bietet eine Abweisung von 42 % bei einer Lichtdurchlässigkeit von 60 %, bevorzugt wenn hohe Anforderungen an den natürlichen Lichteinfall bestehen.
Das Solar Screen Sortiment an Wärmeregulierungsfolien umfasst mehrere Produktfamilien, silber, neutral, transparent, Spionspiegel, die ein breites Spektrum an thermischen und Lichtleistungen abdecken und an die architektonischen, regulatorischen und nutzungsspezifischen Anforderungen jedes Projekts angepasst sind.
Fazit
Das Wärmegefühl in der Nähe von Verglasungen im Sommer resultiert in erster Linie aus einem lokalen Anstieg der mittleren Strahlungstemperatur, einem Phänomen, das durch die Lufttemperaturregelung nicht direkt behoben wird. Dieser Mechanismus, formalisiert durch die Normen ISO 7730 und EN 16798-1, ist messbar und quantifizierbar. Die Behandlung der Verglasung mit Sonnenschutzfolie stellt eine der direktesten Maßnahmen dar, um die einfallende Strahlung zu reduzieren, die lokale MST zu senken und den tatsächlichen thermischen Komfort der Bewohner zu verbessern, ob in Wohn-, Tertiär- oder Institutionsräumen.