Bepalen van de PMV en PPD en specificatie van de voorwaarden voor thermisch comfort
Een methode voor het voorspellen van de thermische sensatie en de mate van ongemak (thermische ontevredenheid) van mensen die zijn blootgesteld aan gematigde thermische omgevingen volgens ISO 7730. De PMV (Predicted Mean Vote) en PPD (Predicted Percentage of Dissatisfied) zijn belangrijke indices op het gebied van thermisch comfort, met name in het ontwerp van HVAC-systemen (verwarming, ventilatie en airconditioning). Ze helpen bij het kwantificeren van het thermisch comfort van mensen in binnenomgevingen op basis van omgevings- en persoonlijke variabelen.
PMV (Predicted Mean Vote)
PMV is een index die de gemiddelde thermische sensatie van een grote groep mensen voorspelt op basis van de volgende factoren:
- Luchttemperatuur
- Relatieve luchtvochtigheid
- Luchtsnelheid
- Gemiddelde stralingstemperatuur
- Isolatieniveau van kleding (Clo)
- Metabole snelheid (Met)
De PMV-schaal loopt van -3 tot +3:
- +3: Zeer warm
- +2: Warm
- +1: Lauw
- 0: Neutraal (optimaal comfort)
- -1: Koel
- -2: Koud
- -3: Zeer koud
PMV is in wezen de gemiddelde stem van de thermische sensatie voor een groep mensen die aan dezelfde omgeving zijn blootgesteld. Het gaat ervan uit dat niet alle individuen dezelfde perceptie van comfort hebben, dus de waarde vertegenwoordigt het gemiddelde. Het doel van de meeste HVAC-systemen is om een PMV dicht bij 0 (neutraal) te behouden, wat betekent dat de meeste mensen zich comfortabel zullen voelen.
PPD (Predicted Percentage of Dissatisfied)
PPD is direct gekoppeld aan PMV en schat het percentage mensen dat ontevreden zou zijn over een bepaalde thermische omgeving. Zelfs in een ideale omgeving (PMV = 0) zullen sommige individuen zich te warm of te koud voelen. De relatie tussen PMV en PPD is niet-lineair.
Bijvoorbeeld:
- Wanneer PMV = 0, zal ongeveer 5% van de aanwezigen zich ongemakkelijk voelen (PPD = 5%).
- Wanneer PMV verder van 0 afwijkt (positief of negatief), neemt de PPD toe, wat betekent dat meer mensen ongemak zullen ervaren.
De volgende zijn typische PMV-bereiken en bijbehorende PPD-waarden:
- PMV = 0: PPD ≅ 5%
- PMV = ±0.5: PPD ≅ 10%
- PMV = ±1.0: PPD ≅ 25%
- PMV = ±2.0: PPD ≅ 75%
De onderstaande grafiek toont het verband tussen PPD en PMV.
Toepassing in binnenklimaatontwerp
In de praktijk worden zowel PMV als PPD gebruikt om HVAC-systemen en thermische omgevingen te ontwerpen en te evalueren, met als doel een comfortabel binnenklimaat te bereiken. ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating, and Air-Conditioning Engineers)-normen, zoals ASHRAE Standard 55, bevatten PMV en PPD als centrale maatstaven in hun modellen voor thermisch comfort. Het doel is doorgaans om de PMV tussen -0.5 en +0.5 te houden, wat overeenkomt met een PPD van minder dan 10%, zodat de meerderheid van de mensen zich comfortabel voelt.
Invloed van omgevings- en persoonlijke factoren
Het PMV-PPD-model houdt rekening met een reeks omgevings- en persoonlijke factoren die het thermisch comfort beïnvloeden:
- Kledingisolatie (Clo): Meet de isolatie die door kleding wordt geboden. Zwaardere kleding verhoogt de Clo-waarden, terwijl lichtere kleding deze vermindert.
- Metabole snelheid (Met): Vertegenwoordigt de warmte die door het menselijk lichaam wordt gegenereerd. Hogere activiteitsniveaus (zoals bij sporten) leiden tot hogere Met-waarden, terwijl sedentair werk (zoals kantoorwerk) lagere Met-waarden heeft.
Voorbeeld in de praktijk
In een kantooromgeving, waar het doel is om het comfort voor de meeste aanwezigen te behouden, worden HVAC-systemen meestal zo ontworpen dat de luchttemperatuur, luchtvochtigheid en andere omgevingsfactoren de PMV rond 0 houden, wat resulteert in een PPD van 5-10%. Dit minimaliseert het aantal mensen dat zich te warm of te koud voelt.
Het bereiken van optimale PMV- en PPD-waarden verbetert niet alleen de tevredenheid van de aanwezigen, maar verhoogt ook de productiviteit, vermindert het ziekteverzuim en zorgt voor een energie-efficiënt HVAC-systeem door overconditionering te vermijden.
Deze indices zijn geïmplementeerd in verschillende internationale normen, zoals ISO 7730 en ASHRAE 55, waardoor ze onmisbare hulpmiddelen zijn voor architecten, ingenieurs en faciliteitsbeheerders bij het creëren van comfortabele binnenomgevingen.
Aanbevolen thermische comforteisen
Aanbevolen thermische comforteisen voor ruimtes die door mensen worden gebruikt. Het wordt aanbevolen dat de PPD lager is dan 10%. Dit komt overeen met de volgende PMV-criteria:
-0.5 < PMV < +0.5
Lichte, voornamelijk zittende activiteit tijdens winteromstandigheden (verwarmingsperiode)
De voorwaarden zijn als volgt:
- De operatieve temperatuur moet tussen 20 °C en 24 °C liggen.
- Het verticale luchttemperatuurverschil tussen 0.1 m en 1.1 m boven de vloer (dwz enkel- en hoofdniveau) moet minder dan 3 °C bedragen.
- De oppervlaktetemperatuur van de vloer moet normaal tussen 19 °C en 26 °C liggen, maar vloerverwarmingssystemen kunnen worden ontworpen voor 29 °C.
- De gemiddelde luchtsnelheid moet lager zijn dan gespecificeerd in de onderstaande afbeelding.
- De stralingstemperatuurasymmetrie van ramen of andere koude verticale oppervlakken moet minder dan 10 °C zijn (ten opzichte van een klein verticaal vlak 0.6 m boven de vloer).
- De stralingstemperatuurasymmetrie van een warm plafond moet minder dan 5 °C zijn (ten opzichte van een klein horizontaal vlak 0.6 m boven de vloer).
- De relatieve luchtvochtigheid moet tussen 30% en 70% liggen.
Lichte, voornamelijk zittende activiteit tijdens zomeromstandigheden (koelperiode)
De voorwaarden zijn als volgt:
- De operatieve temperatuur moet tussen 23 °C en 26 °C liggen.
- Het verticale luchttemperatuurverschil tussen 0.1 m en 1.1 m boven de vloer (dwz enkel- en hoofdniveau) moet minder dan 3 °C bedragen.
- De gemiddelde luchtsnelheid moet lager zijn dan gespecificeerd in de onderstaande afbeelding.
- De relatieve luchtvochtigheid moet tussen 30% en 70% liggen.
Typische waarden voor Met en Clo
Hieronder staan twee tabellen met typische Met- (metabole snelheid) en Clo-waarden (kledingisolatie) die vaak worden gebruikt bij de beoordeling van thermisch comfort:
| Activiteit | Metabole snelheid (Met) |
|---|---|
| Rust (zittend, stil) | 0.8 |
| Lezen of schrijven | 1.0 |
| Zittend, licht kantoorwerk | 1.2 |
| Staand, lichte activiteit | 1.4 |
| Staand, middelmatige activiteit | 1.8 |
| Wandelen (3 km/h) | 2.0 |
| Huishoudelijke schoonmaak | 2.5 |
| Wandelen (5 km/h) | 2.8 |
| Zwaar werk (tillen, etc.) | 3.5 |
| Hardlopen (8 km/h) | 8.0 |
| Kledingtype | Kledingisolatie (Clo) |
|---|---|
| Naakt | 0.0 |
| Zomer, lichte kleding | 0.5 |
| Typische binnenkleding | 0.6 |
| Overhemd met lange mouwen, broek | 0.7 |
| Licht pak | 0.9 |
| Zakelijk pak met trui | 1.0 |
| Winterkleding | 1.3 |
| Winterkleding met jas | 1.5 |
| Zware winterjas, thermische kleding | 2.0 |
Opmerkingen:
- Met-waarden nemen toe met het activiteitsniveau. Bijvoorbeeld, stilzitten heeft een Met van ongeveer 1.0, terwijl wandelen of matige fysieke activiteit ongeveer 2.0 bedraagt.
- Clo-waarden vertegenwoordigen de isolatie die door kleding wordt geboden. Een waarde van 0 komt overeen met naakt zijn, terwijl typische binnenkleding varieert van 0.5 tot 1.0 Clo. Zwaardere winterkleding kan oplopen tot 1.5-2.0 Clo.
PMV en PPD calculator
Disclaimer: De tools, rekenmachines en formules die op deze website worden verstrekt, zijn uitsluitend bedoeld voor educatieve en informatieve doeleinden. Hoewel we ons best doen om nauwkeurigheid te waarborgen, kunnen we niet garanderen dat de door deze tools gegenereerde resultaten van toepassing zijn op uw specifieke omstandigheden. Gebruikers worden aangemoedigd de resultaten onafhankelijk te verifiëren en zo nodig een gekwalificeerde professional te raadplegen. Door deze tools te gebruiken, erkent u dat het gebruik van informatie verkregen van deze site op eigen risico is. Wij accepteren geen aansprakelijkheid voor enig verlies of schade die voortvloeit uit het gebruik van de verstrekte tools of informatie.