A meleg, napsütéses napon érzett hőmérséklet nem mindig egyezik a termosztáttal. Catherine Falls reklámfilm/Moment a Getty Images segítségével

Képzeljen el két házat ugyanabban az utcában: az egyiket az 1950-es években, a másikat az 1990-es években építették. Nincsenek fák vagy egyéb árnyék. A klímák egyformák, nemrég lettek cserélve, tökéletesen működnek. Az azonos termosztátok 82 Fahrenheit-fokra (27.8 Celsius) vannak beállítva.

Ha kint 110 F (43.3 C) van, az 1950-es évekbeli házban valószínűleg legalább 10 C-kal melegebb lesz bent, még azonos levegő hőmérséklet mellett is.

Miért?

A válasz a sugárzó hővel kapcsolatos. A sugárzó hő az, ami kellemesen melegen tartja a tábortűz mellett egy hideg téli éjszakán. A tűz nem nagyon melegíti fel a levegőt; inkább a Naphoz hasonlóan a tűz hőjének nagy része láthatatlan hullámokon keresztül közvetlenül a tábortűzről a testedre áramlik.

Az arizonai nap sugárzó melegében a házam szigeteletlen oszlopos-gerendás mennyezeteinek felületi hőmérséklete, az egyik 41,000 épült Tucsonban a második világháború utáni időszakban, elérheti a 100 F (37.8 C) feletti hőmérsékletet. Az együveges acél ablakok 122 F (50 C) hőmérsékletet mutatnak, és a szigeteletlen betonblokk falak sem sokkal hűvösebbek.

A három számjegyű napokon a házamban olyan érzés lehet, mintha tábortűz közelében állnék, még akkor is, ha a légkondicionáló dübörög, hogy fenntartsa a 75 F (23.9 C) hőmérsékletet. És amikor a rendszer tönkremegy – ahogy az alatt is történt hosszan tartó 2023-as hőhullám, amikor a Phoenix hetekig minden nap elérte a 110 F (43.3 C) hőmérsékletet – a hőmérséklet veszélyesen gyorsan emelkedik. Klímaberendezés nélkül a forró felületek és a mennyezeti ventilátor légörvénye teszi a házat légsütőnek érzi magát.

Levegő hőmérséklet: A komfortérzet hiányos mutatója

Míg az emberek megszokták, hogy a ruházat, a légmozgás, a hőmérséklet és a nedvesség Ha a komfortérzetet befolyásolja, két kevésbé ismert intézkedés segít megmagyarázni, hogyan élik meg a kényelmet a beltérben:

1. Átlagos sugárzási hőmérséklet. Ez a minket körülvevő felületek átlaghőmérséklete: mennyezet, ablakok, falak, padló. Ahhoz, hogy a sugárzó hő mozoghasson egy tárgy és az emberi test között, megszakítás nélküli rálátásra van szüksége, így a mennyezet és az akadálymentes ablakok nagymértékben befolyásolják a ház egy adott helyén tapasztalható sugárzási hőmérsékletet.

2. Működési hőmérséklet. Ez a helyiség átlagos sugárzási hőmérsékletének és átlagos levegőhőmérsékletének átlagolásával közelíthető meg. Az üzemi hőmérséklet egyéb számításai a légmozgás, a páratartalom és a további változók hatásait veszik figyelembe. Nagyjából fele annak, ahogyan megéli a kényelmet határozza meg a sugárzó környezet.

Sajnos épülettudósként Robert Bean (nincs kapcsolat) azt mondja: "A gyártók, beszállítók, építők és kereskedők egész iparága helytelenül egyenlőségjelet tesz a hőkomfort és a levegő hőmérséklete között." Az eredmény az, hogy a legtöbb ember teljesen megfeledkezik arról, hogy valójában mitől érzi jól magát egy térben – vagy éppen mitől lesz kellemetlenül meleg.
A beltéri felületek hőmérséklete nagy különbséget jelent a kényelem szempontjából, még akkor is, ha a belső levegő hőmérséklete azonos. Jonathan Bean, CC BY-ND

Forró, napsütéses napon a jó hőszigetelés és a dupla üvegezésű ablakok kellően lelassítják a hőátadást ahhoz, hogy a légkondicionálás az épületen belüli átlagos sugárzási hőmérsékletet a levegő hőmérsékletéhez képest néhány fokon belül tartsa.

Azonban egy alulszigetelt épületben, például az én házamban, vagy néhány régebbi Phoenix-i lakásépítési projektben a magas átlagos sugárzási hőmérséklet 90 C fölé emelheti az üzemi hőmérsékletet – még akkor is, ha a termosztát 32.2 F-ra van állítva. (75 C). Amikor a felszíni hőmérséklet meghaladja a bőrünk hőmérsékletét, a forró felületről hő kezd kisugározni a testbe, így keletkezik hőguta valószínűbb.

A magas sugárzási középhőmérséklet a régi, alulszigetelt házakban sokkal kevésbé kényelmessé teszi őket, mint az új vagy jól szigetelt otthonokat. Jonathan Bean, CC BY-ND

Jonathan Bean, CC BY-ND

Miközben vita tárgyát képezi a pontos küszöb, ahol a túlmelegedés veszélyessé válik, a legtöbben egyetértenek abban, hogy a 90 F (32.2 C) túl meleg a kényelemhez.

A forró felületek miatt a kisebb épületek, például mobilházak, apró házak, szállító konténerek és lakásokká alakított garázsok gyakran kényelmetlenül érzik magukat a termosztát beállításától függetlenül. A kisebb szerkezetek három, négy vagy akár hat felületnek teszik ki az utasokat, míg a külső napfénynek és forró külső levegőnek van kitéve. Több meleg felület, nagyobb kényelmetlenség.

Hűvösebb felületek, nagyobb kényelem

Ha alulszigetelt épületben él, és nem bánja, hogy több áramot fogyaszt, a termosztátot lejjebb állíthatja. De ha az átlagos sugárzási hőmérséklet magas, a levegő hőmérsékletének 2 C-os csökkenése csak 1.1 C-nak tűnik – és ezek a forró felületek továbbra is kényelmetlenül érzik magukat.

A tető szigetelése és az egytáblás ablakok cseréje kétrétegű egységekre alacsony emissziós (alacsony E) üveg segíthet csökkenteni az átlagos sugárzási hőmérsékletet és az energiaszámlákat. Ezek drága fejlesztések, de új szövetségi adójóváírás és a közelgő árengedmények, az egyes államok által kezelendő, segíthet.

A fák, napellenzők és külső árnyékolók szintén csökkenthetik a sugárzási átlaghőmérsékletet azáltal, hogy blokkolják a közvetlen napfényt. Azonban, az üveg egy rossz szigetelő, így nagyon meleg éghajlaton a naptól teljesen védett egyrétegű ablakok még mindig kellemetlenül felmelegedhetnek.

A függöny behelyezése – és zárva tartása – segíthet csökkenteni az átlagos sugárzási hőmérsékletet, mivel a függöny közelebb kerül a levegő hőmérsékletéhez, mint az üveg.

Mi a helyzet a régi épületek bérlőivel?

A régebbi, alulszigetelt épületek bérlői gyakran kevésbé engedhetik meg maguknak a nagy energiaszámlákat, és előfordulhat, hogy a bérbeadók nem tudnak vagy nem akarnak költséges fejlesztéseket végrehajtani. Tovább rontja a helyzetet, a régebbi klímaberendezések kétszer-háromszor annyi energiát fogyasztanak mint újabb egységek, hogy ugyanannyi hűtést biztosítsanak.

Mivel a kényelmes üzemi hőmérséklet megteremtéséhez alacsonyabbra kell állítani a termosztátot, az alulszigetelt épületben a HVAC rendszernek tovább és keményebben kell működnie, több energiát használva és tovább növelve a költségeket. És a kényelmetlenség költségei nem csak pénzügyiek: a forró épületek is egészségre gyakorolt ​​káros hatások és a termelékenység.

Amerikaiak milliói élnek most olyan helyeken, ahol A hűtés az egyetlen dolog, ami megakadályozza a tömeges balesetet. Főnixben, város kódja légkondicionálással hűtött bérelhető egységeket igényel 82 C-nál nem magasabb hőmérséklet fenntartására, a padlótól 27.8 láb magasságban a szoba közepén. Sajnos a kód nem határozza meg, hogy 3 F az üzemi hőmérséklet vagy a levegő hőmérséklete.

Ez az egyetlen szó a világot megváltoztatja.

A házamhoz hasonló régebbi, alulszigetelt épületben – vagy a legrosszabb forgatókönyv szerint egy szigeteletlen beton toronyház legfelső emeletének napsütötte délnyugati egységében – a biztonságosnak tűnő 82 fokos levegő hőmérséklete F könnyen elfedheti a 96 F (35.6 C) vagy magasabb veszélyes üzemi hőmérsékletet.

A jobb tervezés kulcsa

Mint a professzor építészet és épülettudomány, Úgy gondolom, hogy a mai bizánci építési szabályzatok és bérleti szabályok nagymértékben javíthatók a kényelem érdekében az átlagos sugárzási hőmérséklet szabályozása a levegő hőmérséklete helyett. Hatalmas kódrészleteket ki lehetne iktatni, ha megkövetelik a belső felületeket, amelyek könnyen mérhetők olcsón infravörös hőmérő60 F (15.6 C) és 85 F (29.4 C) alatti hőmérsékleten belül kell tartani.

Kényelmesebb épületekre építészek, mérnökök jelentkezhetnek egyszerű, megalapozott elvek, mint például a természetes szellőzés, az árnyékolás és az éghajlatnak megfelelő szigetelés és ablakok. A hő távoltartása elsősorban azt jelenti, hogy nem kell annyi energiát költenünk a hűtésre. A kutatások azt mutatják, hogy ezek az intézkedések nagyobb biztonságot is jelenthetnek hosszabb ideig hűvösen tartja az épületeket nyári áramszünetben.

A boldog eredmény: otthonok és egyéb épületek, amelyek nemcsak kényelmesek, hanem biztonságosabbak és megfizethetőbbek is.

A szerzőről

Jonathan Bean, az építészet docense, a fenntartható épített környezet és a marketing, University of Arizona

Ezt a cikket újra kiadják A beszélgetés Creative Commons licenc alatt. Olvassa el a eredeti cikk.