Thermische Behaglichkeit und Neutralität erklärt
Thermische Behaglichkeit ist keine Temperatur, sondern ein Gleichgewicht: vier Wege der Wärmeabgabe, sechs Einflussgrößen und die unterschätzte Strahlung.
Der menschliche Körper hat sich darauf eingestellt, in einem enormen Spektrum von Klimazonen zu überleben. Das gelingt ihm über unbewusste Reaktionen – veränderte Hautdurchblutung, Zittern, Schwitzen – und über bewusste: was wir tragen, wann wir aktiv sind und in welchen Gebäuden wir uns aufhalten. Wer thermische Behaglichkeit verstehen will, muss hier ansetzen.
All das dient einem einzigen Zweck: Der Körper strebt nach einem Gleichgewicht. Erreicht er es, nennen wir das Gefühl Behaglichkeit. Der Fachbegriff lautet thermische Neutralität: der Zustand, in dem die Wärmeproduktion weder erhöht noch gesenkt werden muss, um Wärme- oder Kältestress zu bewältigen.
Wir sind gleichwarme Lebewesen
Der Mensch hält sein inneres Milieu durch Stoffwechselaktivität auf einer stabilen Temperatur: eine Körperkerntemperatur von etwa 37 bis 38 °C und eine Hauttemperatur von etwa 31 bis 34 °C.
Um sie dort zu halten, muss der Körper in warmer Umgebung überschüssige Wärme abgeben und in kalter Umgebung Wärme bewahren. Das ist keine Frage der Vorliebe. Eine Kerntemperatur über 39 °C oder unter 34 °C hat ernste gesundheitliche Folgen, und der Körper setzt alles ein, was er hat, um beides zu verhindern.
Vier Wege, auf denen der Körper Wärme verliert
In Ruhe und unter üblichen Innenraumbedingungen verlässt die Wärme den Körper auf vier Wegen, etwa in diesen Anteilen:
- Strahlung – etwa 60 %. Mit großem Abstand der größte Anteil.
- Verdunstung – etwa 22 %. Atmung und unmerkliche Hautverdunstung.
- Konvektion – etwa 15 %. Luft, die über die Haut strömt.
- Wärmeleitung – etwa 3 %. Direkter Kontakt mit Gegenständen.
Lesen Sie diese Liste ruhig noch einmal, denn sie ist der Grund, warum es dieses Unternehmen gibt. Strahlung ist der dominierende Weg, auf dem ein ruhender Mensch Wärme verliert, und fast jedes Heizsystem ignoriert ihn. Ein Heizkörper, eine Wärmepumpe oder ein Warmluftgerät setzt bei den konvektiven 15 % an und überlässt die 60 % sich selbst.
Sind die Flächen um Sie herum kalt, strahlen Sie Wärme an sie ab und frieren – ganz gleich, was das Lufthermometer anzeigt. Wer schon einmal in einem Raum mit 22 °C neben einer kalten Außenwand gefröstelt hat, kennt das aus eigener Erfahrung.
Sechs Größen bestimmen die thermische Behaglichkeit
Wie schnell und wie viel Wärme Sie über jeden dieser vier Wege verlieren, hängt von sechs Faktoren ab:
Luftfeuchtigkeit. Hohe Luftfeuchtigkeit begrenzt die Verdunstung; niedrige trocknet Nase, Rachen und Haut aus. Der behagliche Bereich liegt bei 40 bis 60 % relativer Luftfeuchtigkeit.
Luftgeschwindigkeit. Je schneller die Luft über die Haut streicht, desto größer der konvektive und konduktive Wärmeverlust und desto kälter wirkt die Umgebung. Genau das ist Windchill.
Lufttemperatur. Oberhalb von etwa 27 °C muss der Körper arbeiten, um Wärme loszuwerden; unterhalb von etwa 18 °C muss er arbeiten, um sie zu halten.
Strahlungstemperatur. Derselbe Zusammenhang, aber bestimmt durch die Temperatur der umgebenden Flächen statt der Luft – und wohl wichtiger als die Lufttemperatur, da über Strahlung 60 % des Wärmeverlusts laufen.
Stoffwechselrate. Mehr Aktivität bedeutet mehr im Körper erzeugte Wärme und damit einen anderen Gleichgewichtspunkt.
Bekleidungsisolation. Gemessen in clo; mehr Isolation bremst alle Wege des Wärmeverlusts zugleich.
Es ist nie nur eine Größe
Weil diese sechs Größen zusammenwirken und weil sich Menschen in Alter, Stoffwechsel und Kleidungsgewohnheiten unterscheiden, versteht man thermische Neutralität besser als Zone denn als festen Sollwert. Es gibt keine einzig richtige Raumtemperatur – deshalb findet der Streit ums Thermostat nie ein Ende.
Das Behaglichkeitsdiagramm nach ASHRAE 55 bildet das als Bereich zulässiger operativer Temperatur und Luftfeuchtigkeit ab – eine Zone für Winterkleidung mit etwa 1,0 clo, eine andere für Sommerkleidung mit etwa 0,5 clo. Die operative Temperatur fasst Lufttemperatur, Strahlungstemperatur und Luftgeschwindigkeit zu der einen Zahl zusammen, die tatsächlich vorhersagt, wie sich ein Raum anfühlt.
Genau diese Kombination ist die entscheidende Erkenntnis für alle, die ein Heizsystem planen. Sie können die operative Temperatur anheben, indem Sie die Luft kräftig aufheizen, oder indem Sie die Flächen erwärmen. Der zweite Weg führt bei niedrigerer Lufttemperatur zur gleichen Behaglichkeit – daher kommt die Energieeinsparung, und deshalb fühlt sich ein Raum, der über seine eigenen Flächen beheizt wird, anders an als ein Raum mit Heizkörper.
Mehr zu jeder einzelnen Größe – und zu den Mythen, die sich darum ranken – in den folgenden Artikeln. Wie wir das Prinzip anwenden, erläutert Warum Infrarot.
