Der Mensch empfindet Wärme und Kälte durch Rezeptoren in der Haut. Diese Thermorezeptoren informieren das Gehirn über „zu warm“ bzw. „zu kalt“; wobei sehr viel mehr Rezeptoren auf Kälte programmiert sind. Das Temperaturempfinden ist die einzige menschliche Sensorik, die ausschließliche Information an das Gehirn meldet, wenn sich ein Diskomfort einstellt.
Durch Stoffwechselprozesse erzeugt der Körper Wärme, jedoch muss er gleichzeitig seine Kerntemperatur konstant halten. Daher steht der Körper in ständigem Wärmeaustausch mit seiner Umgebung. Dies geschieht durch:
- Verdunstung von Flüssigkeiten über Atmung und Haut
- Konvektion von der Hautoberfläche und über die Atmung an die Raumluft
- Wärmeleitung des Körpers an Gegenstände
- Wärmestrahlung an raumumschließende Oberflächen und umgebende Gegenstände
Grundsätzlich stellt sich ein thermischer Komfort ein, wenn die gesamte Wärmebilanz des Körpers im Gleichgewicht steht. Die metabolische Wärmeproduktion durch den Stoffwechsel, hängt von der Aktivität des Menschen ab. Diese wird als met (metablic rate) abgekürzt. Der Wärmeaustausch mit der Umgebung ist abhängig von physikalischen Faktoren wie Lufttemperatur, mittlere Strahlungstemperatur, Luftfeuchte und Luftgeschwindigkeit. Hinzu kommt der Bekleidungsgrad, welcher ebenfalls den Wärmeaustausch beeinflusst. Dieser wird als clo (clothing factor) abgekürzt. Diese sechs Faktoren werden als primäre und dominierende Faktoren für die thermische Behaglichkeit angesehen. Zudem gibt es noch weitere physiologischen (z.B. Alter und Geschlecht) und intermediäre Bedingungen (z.B. Tages-/Jahreszeit und Akklimatisation), die eine Rolle spielen.
Der dänische Wissenschaftler Ole Fanger hat in den 70er Jahren des 20. Jahrhunderts mit zahlreichen Probanden in Testreihen das Wärmeempfinden von Menschen erforscht und so ein statisches Behaglichkeitsmodell in Abhängigkeit der sechs primären Faktoren basierend auf empirischen Ermittlungen der individuellen Wahrnehmung entwickelt. Daraus ist der sogenannte Predicted Mean Vote (PMV) – eine Skala von +3 (zu warm) und -3 (zu kalt) mit 0 als neutral – entstanden. Aus dem PMV lässt sich wiederum der PPD (Predicted Percentage of Dissatisfied) bestimmen. Entsprechend der menschlichen Sensorik spricht man auch hier über die Anzahl der Unzufriedenen und nicht der Zufriedenen. Je geringer der PPD-Wert, also je weniger Prozent der Personen unzufrieden oder je näher der PMV Wert an 0 liegt, desto besser ist per Definition der Komfort in einem Raum.
Demgegenüber stehen adaptive Behaglichkeitsmodelle, welche neben der thermischen Wahrnehmung der Nutzer auch Maßnahmen zur Anpassung an die Umgebung sowie unterschiedliche Erwartungshaltungen bezüglich Innen- und Außenklima berücksichtigen. Hierbei werden Temperaturgrenzwerte für die Innentemperatur in Abhängigkeit von der Außentemperatur, der Art der Raumklimatisierung und einem Mittel der Außentemperatur über die letzten sieben Tage des Gebäudes definiert. Diese Ober- und Untergrenzen für die Lufttemperatur definieren somit einen Komfortbereich. Mit steigenden Kriterien und Anforderungen verändern sich die Grenzwerte und das Komfortband wird enger.
Diese beiden Verfahren stellen in Kombination mit der Raumluftbewegung heute die Grundlage für viele deutsche und internationale Normen und Zertifizierungssysteme zur Evaluierung von thermischem Komfort in Gebäuden dar. Dennoch stellt sich zunächst durchaus die Frage, ob ein solcher Trend der richtige Ansatz ist, um thermischen Komfort in Gebäuden nachhaltig bereitzustellen. Gerade unter den steigenden Anforderungen durch mehr Flexibilität und individuellen Arbeitsbedingungen, unter der Voraussetzung von variablen Bekleidungs- und Aktivitätsgrad sowie mehr Luftbewegung stellt ein breiteres Komfortband mehr Spielraum für den individuellen Nutzerkomfort und spart folglich auf Seite der Gebäudetechnik erheblich Energie ein und reduziert den technischen Installationsgrad der Gebäude.