Lämpötila, jonka tunnet kuumana, aurinkoisena päivänä, ei aina vastaa termostaattia. Catherine Falls kaupallinen / hetki Getty Imagesin kautta

Kuvittele kaksi kotia samalla kadulla: toinen 1950-luvulla ja toinen 1990-luvulla. Siellä ei ole puita tai muuta varjoa. Ilmastointiyksiköt ovat identtisiä, hiljattain vaihdettuja ja toimivat moitteettomasti. Identtiset termostaatit on asetettu 82 asteeseen Fahrenheit (27.8 Celsius).

Kun ulkona on 110 F (43.3 C), 1950-luvun talo tuntuu olevan sisällä vähintään 10 C lämpimämpi, vaikka ilman lämpötila olisi sama.

Miksi?

Vastaus liittyy säteilylämpöön. Säteilevä lämpö pitää sinut lämpimänä nuotion ääressä kylmänä talviyönä. Tuli ei lämmitä ilmaa paljon; pikemminkin, kuten Auringon, suurin osa tulen lämmöstä siirtyy näkymättömien aaltojen kautta suoraan nuotiosta kehoosi.

Arizonan auringon säteilevässä lämmössä taloni eristämättömien pylväs- ja palkkikattojen pintalämpötila, yksi 41,000 rakennettu Tucsonissa toisen maailmansodan jälkeisenä aikana, voi nousta yli 100 F (37.8 C). Yksilasit teräsikkunat rekisteröivät 122 F (50 C), ja eristämättömät betonilohkoseinät eivät ole paljon viileämpiä.

Kolminumeroisina päivinä talossani voi tuntua siltä, ​​että seisoisin lähellä nuotiota, vaikka ilmastointilaite pauhaisi pitämään lämpötilan 75 C. Ja kun järjestelmä hajoaa - kuten se teki aikana pitkään jatkunut vuoden 2023 helleaalto, kun Phoenix iski 110 F (43.3 C) joka päivä viikkojen ajan – lämpötilat nousevat vaarallisen nopeasti. Ilman vaihtovirtaa kuumat pinnat ja kattotuulettimen ilmapyörteet tekevät talosta tuntuu ilmakeittimeltä.

Ilman lämpötila: epätäydellinen mukavuuden osoitin

Samalla kun ihmiset ovat tottuneet ajattelemaan vaatteiden, ilman liikkeen, lämpötilan ja kosteus vaikuttaa mukavuuteen, kaksi vähemmän tunnettua toimenpidettä auttavat selittämään, kuinka he kokevat mukavuuden sisätiloissa:

1. Keskimääräinen säteilylämpötila. Tämä on kaikkien meitä ympäröivien pintojen keskilämpötila: katto, ikkunat, seinät, lattia. Jotta säteilylämpö liikkuisi esineen ja ihmiskehon välillä, se tarvitsee katkeamattoman näköyhteyden, joten katot ja esteettömät ikkunat vaikuttavat huomattavasti talon tietyssä paikassa koettuun säteilylämpötilaan.

2. Toimintalämpötila. Tämä voidaan arvioida laskemalla huoneen keskimääräinen säteilylämpötila ja keskimääräinen ilman lämpötila. Muut käyttölämpötilan laskelmat ottavat huomioon ilman liikkeen, kosteuden ja lisämuuttujien vaikutukset. Karkeasti puolet siitä, kuinka koet mukavuuden määritetään säteilevää ympäristöä.

Valitettavasti rakennustieteilijänä Robert Bean (ei yhteyttä) sanoo, "kokonainen valmistajien, toimittajien, rakentajien ja kauppiaiden teollisuus rinnastaa virheellisesti lämpömukavuuden ilman lämpötiloihin." Tuloksena on, että useimmat ihmiset ovat täysin tietämättömiä siitä, mikä todella saa tilan tuntumaan mukavalta - tai epämiellyttävän kuumalta.
Sisäpintojen lämpötilalla on suuri ero mukavuuden kannalta, vaikka sisäilman lämpötila olisi sama. Jonathan Bean, CC BY-ND

Kuumana aurinkoisena päivänä hyvä eristys ja kaksinkertaiset ikkunat hidastavat lämmönsiirtoa niin paljon, että ilmastointi pitää keskimääräisen säteilylämpötilan rakennuksen sisällä muutaman asteen sisällä ilman lämpötilasta.

Alieristetyssä rakennuksessa, kuten talossani, tai joissakin vanhemmissa julkisissa asuntoprojekteissa Phoenixissa korkea keskimääräinen säteilylämpötila voi kuitenkin nostaa käyttölämpötilan yli 90 C - jopa silloin, kun termostaatti on asetettu 32.2 F:iin. (75 C). Kun pintalämpötila ylittää ihomme lämpötilan, lämpöä alkaa säteilemään kuumalta pinnalta kehoon, jolloin syntyy lämpöhalvaus todennäköisemmin.

Korkea säteilyn keskilämpötila vanhoissa, alieristetyissä kodeissa tekee niistä paljon vähemmän mukavia kuin uusissa tai hyvin eristettyissä kodeissa. Jonathan Bean, CC BY-ND

Jonathan Bean, CC BY-ND

Vaikka tarkasta kynnysarvosta, jossa ylikuumeneminen tulee vaaralliseksi, keskustellaan, useimmat ihmiset ovat yhtä mieltä siitä, että 90 F (32.2 C) on aivan liian lämmin mukavuudelle.

Kuumien pintojen takia pienemmät rakennukset, kuten asuntovaunut, pienet kodit, kuljetuskontit ja autotallit, jotka on muutettu asunnoiksi, tuntuvat usein epämukavalta termostaatin asetuksista riippumatta. Pienemmät rakenteet altistavat asukkaat kolmelle, neljälle tai jopa kuudelle pinnalle, jolloin ulkopuoli on alttiina auringolle ja kuumalle ulkoilmalle. Enemmän lämpimiä pintoja, enemmän epämukavuutta.

Viileämmät pinnat, enemmän mukavuutta

Jos asut alieristetyssä rakennuksessa etkä halua käyttää enemmän sähköä, voit säätää termostaatin alemmaksi. Mutta jos keskimääräinen säteilylämpötila on korkea, 2 F (1.1 C) ilman lämpötilan lasku tuntuu vain 1 F (0.6 C) - ja nuo kuumat pinnat saavat sinut silti tuntemaan olosi epämukavaksi.

Katon eristäminen ja yksiruutuisten ikkunoiden vaihtaminen kaksinkertaisiin ikkunoihin matalan emissiivisuuden (low-E) lasi voi auttaa alentamaan keskimääräistä säteilylämpötilaa ja energialaskujasi. Ne ovat kalliita parannuksia, mutta uusia liittovaltion verohyvitykset ja tulevat alennukset, joita yksittäiset valtiot hallinnoivat, voivat auttaa.

Puut, markiisit ja ulkovarjostimet voivat myös alentaa keskimääräisiä säteilylämpötiloja estämällä suoran auringonvalon. Kuitenkin, lasi on surkea eriste, joten erittäin kuumassa ilmastossa auringolta täysin suojatut yksiruutuiset ikkunat voivat silti lämmetä epämiellyttävästi.

Verhon lisääminen sisälle - ja sen pitäminen suljettuna - voi auttaa laskemaan keskimääräistä säteilylämpötilaa, koska verho on lähempänä ilman lämpötilaa kuin lasi.

Entä vanhojen rakennusten vuokralaiset?

Vanhojen, alieristettyjen rakennusten vuokralaisilla on usein vähemmän varaa suuriin energialaskuihin, ja vuokranantajat eivät ehkä pysty tai halua tehdä kalliita parannuksia. Pahentaa asiaa, Vanhemmat ilmastointijärjestelmät kuluttavat kaksi tai kolme kertaa enemmän energiaa uudempina yksiköinä tuottamaan saman määrän jäähdytystä.

Koska mukavan käyttölämpötilan luominen vaatii termostaatin asettamista alhaisemmaksi, alieristetyn rakennuksen LVI-järjestelmän on toimittava pidempään ja kovemmin, kuluttamalla enemmän energiaa ja nostaen kustannuksia entisestään. Epämukavuuden kustannukset eivät ole vain taloudellisia: niitä on myös kuumissa rakennuksissa haitallisia vaikutuksia terveyteen ja tuottavuutta.

Miljoonat amerikkalaiset asuvat nyt paikoissa, joissa jäähdytys on ainoa asia, joka estää joukkoonnettomuuden. Phoenixissa, kaupunkikoodi edellyttää ilmastoinnilla jäähdytettyjä vuokrayksiköitä säilyttää lämpötila enintään 82 F (27.8 C), mitattuna 3 jalkaa lattian yläpuolella huoneen keskellä. Valitettavasti koodi ei täsmennä, onko 82 F käyttölämpötila vai ilman lämpötila.

Tuo yksi sana tekee maailmasta eron.

Vanhassa, alieristetyssä taloni kaltaisessa rakennuksessa – tai pahimmassa tapauksessa auringonpaisteessa eristämättömän betonikerrostalon ylimmän kerroksen lounaisyksikössä – näennäisen turvallisen ilman lämpötila 82 astetta. F voi helposti peittää vaaralliset käyttölämpötilat, jotka ovat 96 F (35.6 C) tai korkeammat.

Avain parempaan suunnitteluun

Professorina arkkitehtuuri ja rakennustiedeUskon, että nykypäivän bysanttilaisia ​​rakennusmääräyksiä ja vuokrasääntöjä voitaisiin parantaa huomattavasti mukavuuden kannalta säätelee keskimääräistä säteilylämpötilaa ilman lämpötilan sijaan. Valtavia koodin osia voitaisiin jättää pois edellyttämällä, että sisäpinnat, jotka on helppo mitata halvalla infrapuna-lämpömittari, säilytettävä mukavuusalueella yli 60 C (15.6 F) ja alle 85 F (29.4 C).

Viihtyisämpiä rakennuksia varten arkkitehdit ja insinöörit voivat hakea yksinkertaiset, vakiintuneet periaatteet, kuten luonnollisen ilmanvaihdon, varjostuksen sekä ilmastoon sopivan eristyksen ja ikkunat. Lämmön pitäminen poissa tarkoittaa sitä, että meidän ei tarvitse kuluttaa niin paljon energiaa jäähdytykseen. Tutkimukset osoittavat, että nämä toimenpiteet voivat myös parantaa turvallisuuttamme pitää rakennukset viileänä pidempään kesän sähkökatkoissa.

Onnellinen tulos: kodit ja muut rakennukset, jotka eivät ole vain mukavia, vaan myös turvallisempia ja edullisempia käyttää.

Author

Jonathan Bean, arkkitehtuurin apulaisprofessori, kestävät rakennetut ympäristöt ja markkinointi, University of Arizona

Tämä artikkeli julkaistaan ​​uudelleen Conversation Creative Commons -lisenssin alla. Lue alkuperäinen artikkeli.