Температура, которую вы чувствуете в жаркий солнечный день, не всегда соответствует термостату. Кэтрин Фоллс, реклама / момент через Getty Images

Представьте себе два дома на одной улице: один построен в 1950-х, другой в 1990-х годах. Здесь нет деревьев или другой тени. Кондиционеры идентичны, недавно заменены и работают отлично. Идентичные термостаты установлены на 82 градуса по Фаренгейту (27.8 по Цельсию).

Когда на улице температура 110 F (43.3 C), в доме 1950-х годов, вероятно, будет как минимум на 10 F (5.6 C) теплее, даже при той же температуре воздуха.

Почему?

Ответ связан с лучистым теплом. Лучистое тепло — это то, что согревает вас у костра холодной зимней ночью. Огонь не сильно согревает воздух; скорее, как и Солнце, большая часть тепла огня передается невидимыми волнами прямо от костра к вашему телу.

В сияющем тепле аризонского солнца температура поверхности неизолированных стоечно-балочных потолков в моем доме, одном из 41,000 построен в Тусоне в эпоху после Второй мировой войны может достигать более 100 F (37.8 C). Стальные окна с одинарным остеклением регистрируют 122 F (50 C), а стены из неизолированных бетонных блоков не намного холоднее.

Внутри моего дома в трехзначные дни может показаться, что я стою у костра, даже когда кондиционер ревет, чтобы поддерживать 75 F (23.9 C). А когда система ломается – как это было во времена затяжная жара 2023 г., когда Феникс достигает 110 F (43.3 C) каждый день в течение нескольких недель — температура поднимается опасно быстро. Без кондиционера горячие поверхности плюс вихри воздуха от потолочного вентилятора делают дом почувствуй себя аэрофритюрницей.

Температура воздуха: неполный показатель комфорта

В то время как люди привыкли думать о том, как одежда, движение воздуха, температура и влажность влияют на комфорт, две менее известные меры помогают объяснить, как они ощущают комфорт в помещении:

1. Средняя лучистая температура. Это средняя температура всех поверхностей, которые нас окружают: потолка, окон, стен, пола. Чтобы лучистое тепло перемещалось между объектом и человеческим телом, ему нужна непрерывная линия обзора, поэтому потолки и окна без препятствий оказывают огромное влияние на лучистую температуру в определенном месте дома.

2. Рабочая температура. Это можно приблизительно определить, усредняя среднюю температуру излучения и среднюю температуру воздуха в помещении. Другие расчеты рабочей температуры учитывают влияние движения воздуха, влажности и дополнительных переменных. Грубо половина того, как вы испытываете комфорт определяется сияющая среда.

К сожалению, как отмечает ученый-строитель Роберт Бин (не имеет отношения) говорит: «Вся индустрия производителей, поставщиков, строителей и торговцев неправильно приравнивает тепловой комфорт к температуре воздуха». В результате большинство людей совершенно не обращают внимания на то, что на самом деле делает пространство комфортным — или некомфортно жарким.
Температура внутренних поверхностей имеет большое значение для комфорта, даже если воздух в помещении имеет одинаковую температуру. Джонатан Бин, CC BY-ND

В жаркий солнечный день хорошая изоляция и окна с двойным остеклением замедляют передачу тепла настолько, что кондиционирование воздуха позволяет поддерживать среднюю лучистую температуру внутри здания в пределах нескольких градусов от температуры воздуха.

Однако в здании с недостаточной теплоизоляцией, таком как мой дом, или в некоторых старых проектах государственного жилья в Фениксе, высокая средняя температура излучения может поднять рабочую температуру выше 90 F (32.2 C) — даже если термостат настроен на 75 F. (23.9 С). Когда температура поверхности превышает температуру нашей кожи, тепло начинает излучаться от горячей поверхности в тело, делая тепловой удар более вероятен.

Высокая средняя температура излучения в старых домах с недостаточной изоляцией делает их гораздо менее комфортными, чем новые или хорошо изолированные дома. Джонатан Бин, CC BY-ND

Джонатан Бин, CC BY-ND

Хотя точный порог, при котором перегрев становится опасным, обсуждается, большинство людей согласятся, что температура 90 F (32.2 C) слишком высокая для комфорта.

Горячие поверхности — вот почему небольшие здания, такие как передвижные дома, крошечные дома, транспортные контейнеры и гаражи, превращенные в квартиры, часто чувствуют себя некомфортно вне зависимости от настройки термостата. Меньшие конструкции подвергают пассажиров воздействию трех, четырех или даже шести поверхностей, а внешняя сторона подвергается воздействию солнца и горячего наружного воздуха. Больше теплых поверхностей, больше дискомфорта.

Более прохладные поверхности, больше комфорта

Если вы живете в доме с недостаточной изоляцией и не против использовать больше электроэнергии, вы можете установить термостат ниже. Но если средняя температура излучения высока, падение температуры воздуха на 2 F (1.1 C) будет ощущаться всего лишь как 1 F (0.6 C) — и эти горячие поверхности все равно заставят вас чувствовать себя некомфортно.

Утепление крыши и замена однокамерных окон на двухкамерные с низкоэмиссионное (low-E) стекло может помочь снизить среднюю температуру излучения и ваши счета за электроэнергию. Это дорогие улучшения, но новые федеральные налоговые льготы и предстоящие скидки, которым будут управлять отдельные штаты, может помочь.

Деревья, навесы и наружные шторы также могут снижать среднюю лучистую температуру, блокируя прямой солнечный свет. Однако, стекло плохой изолятор, поэтому в очень жарком климате однокамерные окна, полностью защищенные от солнца, могут стать неприятно теплыми.

Добавление внутрь занавески и сохранение ее закрытой может помочь снизить среднюю температуру излучения, поскольку температура занавески будет ближе к температуре воздуха, чем стекла.

А как насчет арендаторов в старых домах?

Арендаторы старых домов с недостаточной теплоизоляцией часто менее способны позволить себе большие счета за электроэнергию, а домовладельцы могут быть не в состоянии или не хотят делать дорогостоящие улучшения. Усугубляя положение, старые системы кондиционирования воздуха потребляют в два-три раза больше энергии как новые устройства, чтобы обеспечить такое же количество охлаждения.

Поскольку для создания комфортной рабочей температуры требуется более низкая установка термостата, система ОВКВ в здании с недостаточной теплоизоляцией должна работать дольше и интенсивнее, потребляя больше энергии и еще больше увеличивая стоимость. И издержки дискомфорта не только финансовые: Горячие здания тоже имеют неблагоприятное воздействие на здоровье и производительность.

Миллионы американцев сейчас живут в местах, где охлаждение - единственное, что предотвращает массовые жертвы. В Фениксе, Кодекс города требует сдачи в аренду единиц, охлаждаемых кондиционером поддерживать температуру не выше 82 F (27.8 C) на высоте 3 фута над полом в центре комнаты. К сожалению, код не указывает, является ли 82 F рабочей температурой или температурой воздуха.

Одно это слово имеет огромное значение.

В старом, недостаточно утепленном здании, похожем на мой дом, или, в худшем случае, в прожаренной на солнце юго-западной части верхнего этажа неутепленного бетонного многоэтажного дома, кажущаяся безопасной температура воздуха составляет 82 градуса. F может легко маскировать опасные рабочие температуры 96 F (35.6 C) или выше.

Ключ к лучшему дизайну

Как профессор архитектура и строительная наука, я считаю, что сегодняшние византийские строительные нормы и правила аренды могут быть значительно улучшены для комфорта за счет регулирование средней лучистой температуры а не температура воздуха. Обширные разделы кода можно было бы выбросить за борт, потребовав, чтобы внутренние поверхности, которые легко измерить с помощью недорогого прибора. инфракрасный термометр, поддерживаться в пределах комфортного диапазона выше 60 F (15.6 C) и ниже 85 F (29.4 C).

Для более комфортных построек архитекторы и инженеры могут применять простые, проверенные принципы, такие как естественная вентиляция, затенение и правильная изоляция и окна для климата. Сохранение тепла в первую очередь означает, что нам не нужно тратить так много энергии на охлаждение. Исследования показывают, что эти меры также могут сделать нас более безопасными за счет сохранение прохлады в зданиях дольше при отключении электроэнергии летом.

Счастливый результат: дома и другие здания, которые не только удобны, но и более безопасны и доступны в эксплуатации.

Об авторе

Джонатан Бин, доцент кафедры архитектуры, устойчивой застроенной среды и маркетинга, Университет штата Аризона

Эта статья переиздана из Беседа под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.