Raumklima

Neben der Geschwindigkeit, der Temperatur der zirkulierenden Luft und der Wärmestrahlung entscheidet in bewohnten Räumen auch ihre Zusammensetzung, ihre Anreicherung mit CO2 und Feuchtigkeit, darüber, wie angenehm oder ungenehm das Raumklima empfunden wird. Auch die räumliche Konzentrationsverteilung der von den Bewohnern abgegebenen Bestandteile der Luft sowie deren zeitlicher Verlauf kann abgebildet werden, wenn die typische Raumnutzung bekannt ist, ebenso der Einfluss einer zusätzlichen Raumlüftung.

Im folgenden Beispiel ist die Konvektion reiner Luft in einem unmöblierten Wohnraum der Größe 4 m * 5 m * 2,4 m mit zwei Leichthochziegel-Aussenwänden und einem Aussenfenster simuliert. Es herrschen winterliche Bedingungen mit einer Aussentemperatur um den Gefrierpunkt. Die Temperatur des Fußbodens wird durch eine Fußbodenheizung 25 °C geregelt. Entsprechend der Wärmedämmwerte stellen sich an den Innenseiten der Aussenwände sich Temperaturen zwischen 21 °C und 22 °C ein, die Innentemperatur des Normfensters nach EnEv 2009 beträgt etwa 19 °C. Bei den hier auftretenden moderaten Temperaturunterschieden zwischen dem Boden, den adiabatisch angenommenen Innenwänden, den Innenseiten der Aussenwände und des Fensters bildet sich eine stationär konvektive Luftströmung aus. Dabei erreicht die wandnahe Fallströmung entlang der Aussenwände unterhalb des Fensters eine Spitzengeschwindigkeit von 20 cm/s. Bodennah fließt die Luft dort mit etwa 10 cm/s in die Raummitte zurück.

Die linke Abbildung zeigt die Temperaturverteilung der Innenseiten der Wände und des rechts im Bild liegenden Aussenfensters sowie einer Schnittebene durch die Mitte des Raums im Bereich zwischen 19 °C und 25 °C. Überlagert mit den Wand- und Fenstertemperaturen zeigt die rechte Abbildung den Geschwindigkeitsbetrag der konvektiven Luftströmung bis 20 cm/s in derselben Schnittebene.