Behaglichkeitsrechner: PMV, PPD und Komfortzone.

Operative Temperatur & MRT

Der Mensch tauscht Wärme über Konvektion (mit der Luft) und Strahlung (mit den Umgebungsflächen) aus. Die mittlere Strahlungstemperatur (MRT) bündelt den Strahlungsanteil. Operative Temperatur ist das Mittel aus Luft- und Strahlungstemperatur (ISO 7726).

Eine kühle Decke senkt die MRT, ohne die Luft entsprechend herunterzukühlen. Im Rechner verschiebt jede 1 °C niedrigere MRT die Komfortzone um rund 1 °C zu höherer tolerierbarer Lufttemperatur, der Kern des Prinzips der Kühlung über Strahlungsabsorption.

Kurzwelleneintrag durch Sonne

Direkte Sonne wirkt nicht nur über erwärmte Oberflächen, sondern auch als kurzwellige Strahlung direkt auf Personen. Deshalb trennt der Rechner die langwellige MRT von einer optionalen solaren Zusatzbelastung.

Die Eingabe „Sonne / Kurzwelleneintrag" wird als vereinfachte äquivalente MRT-Erhöhung angesetzt: Einstrahlung, besonnter Körperanteil und Absorptionsgrad ergeben eine absorbierte Kurzwelleneinwirkung, die in eine wirksame MRT umgerechnet wird. Das ist eine technische Näherung zur Planungsillustration, kein vollständiger SolarCal- oder Verschattungsnachweis.

Fachlicher Kontext: Die CATE-2026-Agenda führt Sue Roaf mit Beiträgen zu „Comfort and Humidity" sowie „Mean Radiant Temperature, Operative Temperature and Comfort". Diese Debatte um MRT, operative Temperatur und Komfortmetriken passt genau zu der Frage, wann PMV ohne sauber dokumentierte Strahlungsrandbedingungen zu kurz greift. (CATE 2026, Network for Comfort and Energy Use in Buildings).

PMV, PPD und SET

PMV (Predicted Mean Vote, Fanger 1970 / ISO 7730) sagt das mittlere Empfinden auf der Skala −3 (kalt) bis +3 (heiß) voraus. Komfort gilt als erfüllt, wenn PMV zwischen −0,5 und +0,5 liegt. PPD ist der daraus abgeleitete Anteil unzufriedener Personen (Optimum rund 5 %).

SET (Standard Effective Temperature, Gagge-Zwei-Knoten-Modell) ist die gefühlte Effektivtemperatur. Bei erhöhter Luftgeschwindigkeit weist der Rechner zusätzlich den Cooling-Effect aus, die scheinbare Temperaturabsenkung durch Luftbewegung.

Normen zur Auswahl: ASHRAE 55 und EN 16798

ASHRAE 55 bewertet über eine Komfortzone (PMV zwischen −0,5 und +0,5) und rechnet erhöhte Luftgeschwindigkeit über den SET-basierten Cooling-Effect an: Luftbewegung verschiebt die wirksame Temperatur nach unten.

EN 16798-1 / ISO 7730 staffelt die Behaglichkeit in drei Kategorien: I (PMV ±0,2, hoch), II (±0,5, mittel), III (±0,7, akzeptabel). Erhöhte Luftgeschwindigkeit geht hier nur über die relative Luftgeschwindigkeit ein, ohne separaten SET-Cooling-Effect. Im Diagramm erscheinen die drei Kategorien als verschachtelte Zonen.

Psychrometrie-Diagramm

Aufgetragen sind Lufttemperatur (x) und Feuchtegehalt in g/kg (y), dazu die Linien konstanter relativer Feuchte. Die grüne Komfortzone markiert den Komfortbereich (ASHRAE 55: PMV ±0,5; EN: Kategorien I/II/III) für die eingestellte Aktivität, Bekleidung, Luftbewegung und wirksame MRT, mit oberer Feuchtegrenze 12 g/kg.

Der Betriebspunkt ist grün, solange er im Komfort liegt, sonst orange. Wer die MRT senkt, sieht die Zone nach rechts wandern.

Zielwerte & Vergleich

Der Ziel-PMV rechnet rückwärts: Welche Lufttemperatur erfüllt den gewählten Komfortwert bei der wirksamen MRT? Daneben zeigt das Komfortband die zulässige Lufttemperatur für PMV ±0,5. Der Vergleichsmodus stellt die aktuelle Strahlungssituation einem reinen Lufttemperaturfall gegenüber (MRT = Luft).

So wird sichtbar, wie viel Lufttemperatur-Spielraum eine niedrigere mittlere Strahlungstemperatur erzeugt. Der Report-Link speichert Norm, Reiter und Eingaben in der URL; die PDF-Funktion erzeugt einen festen Report mit Branding, Diagramm und technischer Einschätzung.

Adaptiver Komfort

Der Reiter „Adaptiv" bewertet natürlich belüftete oder gemischt betriebene Räume über die gleitende Außentemperatur. ASHRAE 55 gibt 80 % / 90 %-Akzeptanzbänder aus; EN 16798 staffelt wieder nach Kategorien I, II und III.

Dieser Modus ergänzt PMV/PPD, ersetzt aber nicht die Prüfung lokaler Unbehaglichkeit, Luftqualität, Akustik oder Blendung.

Presets, Einschätzung & Hinweise

Die Presets setzen typische Randbedingungen für Büro, Sonnenplatz am Fenster, Besprechung, Schule, Hotelzimmer, Winterfall oder erhöhte Luftbewegung. Sie sind als Startpunkte gedacht; jede manuelle Änderung wird als individuelle Einstellung behandelt.

Unter dem Diagramm fasst die technische Einschätzung PMV, PPD, Normmodus, MRT-Wirkung, Kurzwelleneintrag, Feuchtegehalt und Taupunkt sachlich zusammen. Zusätzliche Hinweise erscheinen nur bei prüfbedürftigen Randbedingungen, etwa hoher Feuchte, geringer Taupunktreserve, erhöhter Luftbewegung, direkter Besonnung oder untypischer Aktivität und Bekleidung.

PDF-Report & freiwillige Kontaktdaten

Die PDF-Funktion erzeugt einen gebrandeten Report mit Report-ID, Modellstand, Seitenzahlen, Diagramm, Eingaben inklusive Kurzwelleneintrag, technischer Einschätzung, Hinweisen und dem Vermerk „Alle Angaben ohne Gewähr". Vor dem Export kann freiwillig ein Name, eine Firma und eine E-Mail-Adresse ergänzt werden.

Ohne Kontaktfreigabe oder Newsletter-Einwilligung wird kein Lead gesendet. Ist kein Lead-Endpoint konfiguriert, bleibt die PDF-Erzeugung rein lokal im Browser.

Grundlage, Quelle & Grenzen

Dieser Rechner ist in Anlehnung an die Vorarbeit des CBE Thermal Comfort Tool (Center for the Built Environment, UC Berkeley, Version 2.5.7, MIT-Lizenz) entstanden und nutzt dessen quelloffene Berechnungsmodelle: PMV/PPD nach ISO 7730, SET nach Gagge, Cooling-Effect nach ASHRAE 55.

Bitte zitieren: Tartarini, F., Schiavon, S., Cheung, T., Hoyt, T., 2020. CBE Thermal Comfort Tool: online tool for thermal comfort calculations and visualizations. SoftwareX 12, 100563. doi.org/10.1016/j.softx.2020.100563

Erklär- und Planungswerkzeug, kein normativer Behaglichkeitsnachweis. Verbindliche Auslegung über vollständige Gebäudesimulation. Alle Angaben ohne Gewähr.