لماذا تبدو المنازل القديمة أكثر دفئًا مما يقترحه منظم الحرارة - وما يجب فعله حيال ذلك

تصور منزلين في نفس الشارع:أحدهما تم تشييده في الخمسينيات والآخر في التسعينيات.لا توجد أشجار أو ظل آخر.وحدات التكييف متطابقة وتم استبدالها مؤخرًا وتعمل بشكل مثالي.يتم ضبط منظمات الحرارة المتطابقة على 82 درجة فهرنهايت (27.8 درجة مئوية).

عندما تكون درجة الحرارة في الخارج 110 فهرنهايت (43.3 درجة مئوية)، فمن المرجح أن يشعر المنزل الذي يعود إلى الخمسينيات بأنه أكثر دفئًا على الأقل 10 فهرنهايت (5.6 درجة مئوية) في الداخل، حتى مع نفس درجة حرارة الهواء.

لماذا؟

الجواب يتعلق بالحرارة المشعة.الحرارة المشعة هي ما يبقيك دافئًا بشكل ممتع في نار المخيم في ليلة شتوية باردة.النار لا تدفئ الهواء كثيرًا؛بدلاً من ذلك، مثل الشمس، تنتقل معظم حرارة النار عبر موجات غير مرئية مباشرة من نار المخيم إلى جسمك.

في الحرارة المشعة لشمس أريزونا، ارتفعت درجة حرارة سطح الأسقف ذات العوارض غير المعزولة في منزلي، وهو أحد تم بناء 41.000 في توكسون خلال حقبة ما بعد الحرب العالمية الثانية، يمكن أن تصل إلى أكثر من 100 فهرنهايت (37.8 درجة مئوية).تسجل النوافذ الفولاذية ذات الزجاج المفرد درجة حرارة 122 درجة فهرنهايت (50 درجة مئوية)، والجدران الخرسانية غير المعزولة ليست أكثر برودة.

داخل منزلي في الأيام المكونة من ثلاثة أرقام، يمكن أن أشعر وكأنني أقف بالقرب من نار المخيم، حتى مع تشغيل مكيف الهواء للحفاظ على درجة حرارة 75 فهرنهايت (23.9 درجة مئوية).وعندما ينهار النظام – كما حدث أثناء موجة حر طويلة الأمد لعام 2023, ، عندما وصلت درجة الحرارة في فينيكس إلى 110 فهرنهايت (43.3 درجة مئوية) يوميًا لمدة أسابيع - ترتفع درجات الحرارة بسرعة خطيرة.بدون مكيف الهواء، فإن الأسطح الساخنة بالإضافة إلى دوامة الهواء الصادرة من مروحة السقف هي التي تصنع المنزل تشعر وكأنها مقلاة الهواء.

درجة حرارة الهواء:مؤشر غير مكتمل للراحة

بينما اعتاد الناس على التفكير في كيفية ارتداء الملابس وحركة الهواء ودرجة الحرارة و رطوبة على الراحة، هناك مقياسان أقل شهرة يساعدان في تفسير كيفية شعورهم بالراحة داخل المنزل:

1. متوسط ​​درجة الحرارة المشعة. هذا هو متوسط ​​درجة الحرارة لجميع الأسطح المحيطة بنا:السقف والنوافذ والجدران والأرضية.لكي تنتقل الحرارة الإشعاعية بين جسم ما وجسم الإنسان، فإنها تحتاج إلى خط رؤية غير منقطع، لذا فإن الأسقف والنوافذ المفتوحة لها تأثير كبير على درجة الحرارة الإشعاعية التي تحدث في مكان معين في المنزل.

2. درجة حرارة التشغيل. ويمكن تقريب ذلك عن طريق حساب متوسط ​​درجة الحرارة المشعة ومتوسط ​​درجة حرارة الهواء في الغرفة.وتأخذ الحسابات الأخرى لدرجة حرارة التشغيل في الاعتبار تأثيرات حركة الهواء والرطوبة والمتغيرات الإضافية.تقريبا نصف كيف تشعر بالراحة يتم تحديده بواسطة البيئة المشعة.

لسوء الحظ، كعالم البناء روبرت بين (لا توجد علاقة) يقول: "إن صناعة بأكملها من المصنعين والموردين والبنائين والتجار تساوي بشكل غير صحيح بين الراحة الحرارية ودرجات حرارة الهواء." والنتيجة هي أن معظم الناس غافلون تمامًا عما يجعل المكان مريحًا - أو حارًا بشكل غير مريح.

في يوم حار مشمس، يعمل العزل الجيد والنوافذ ذات الألواح المزدوجة على إبطاء نقل الحرارة بما يكفي لتكييف الهواء للحفاظ على متوسط ​​درجة الحرارة المشعة داخل المبنى ضمن درجات قليلة من درجة حرارة الهواء.

ومع ذلك، في مبنى غير معزول، مثل منزلي، أو في بعض مشاريع الإسكان العامة القديمة في فينيكس، يمكن لمتوسط ​​درجة الحرارة الإشعاعية المرتفعة أن يدفع درجة حرارة التشغيل إلى أكثر من 90 درجة فهرنهايت (32.2 درجة مئوية) - حتى مع ضبط منظم الحرارة على 75 درجة فهرنهايت. (23.9 ج).عندما تتجاوز درجة حرارة السطح درجة حرارة بشرتنا، ستبدأ الحرارة في الإشعاع من السطح الساخن إلى الجسم، مما يجعل ضربة الشمس أكثر احتمالا.

في حين أن الحد الدقيق الذي يصبح فيه ارتفاع درجة الحرارة أمرًا خطيرًا، إلا أن معظم الناس يتفقون على أن 90 درجة فهرنهايت (32.2 درجة مئوية) دافئة للغاية بحيث لا توفر الراحة.

الأسطح الساخنة هي السبب وراء المباني الصغيرة، مثل المنازل المتنقلة، والمنازل الصغيرة، حاويات الشحن غالبًا ما تشعر المرائب والمرائب التي تحولت إلى شقق بعدم الراحة بغض النظر عن إعداد منظم الحرارة.تعرض الهياكل الأصغر الركاب لثلاثة أو أربعة أو حتى ستة أسطح مع تعرض الجزء الخارجي للشمس والهواء الخارجي الساخن.المزيد من الأسطح الدافئة، والمزيد من الانزعاج.

أسطح أكثر برودة، المزيد من الراحة

إذا كنت تعيش في مبنى معزول بشكل جيد ولا تمانع في استخدام المزيد من الكهرباء، فيمكنك ضبط منظم الحرارة على مستوى أقل.ولكن إذا كان متوسط ​​درجة الحرارة المشعة مرتفعًا، فإن انخفاض درجة حرارة الهواء بمقدار 2 فهرنهايت (1.1 درجة مئوية) سيبدو وكأنه 1 فهرنهايت (0.6 درجة مئوية) فقط - وستظل تلك الأسطح الساخنة تجعلك تشعر بعدم الارتياح.

إضافة العزل إلى السقف الخاص بك واستبدال النوافذ ذات الجزء الواحد بوحدات مزدوجة الجزء زجاج منخفض الانبعاث (منخفض E). يمكن أن يساعد في تقليل متوسط ​​درجة الحرارة المشعة وفواتير الطاقة الخاصة بك.إنها تحسينات باهظة الثمن، لكنها فيدرالية جديدة الاعتمادات الضريبية و الحسومات القادمة, ، التي ستدار من قبل الدول الفردية، يمكن أن تساعد.

يمكن للأشجار والمظلات والظلال الخارجية أيضًا أن تقلل من متوسط ​​درجات الحرارة الإشعاعية عن طريق حجب أشعة الشمس المباشرة.لكن، الزجاج عازل رديء, ، لذلك في المناخات الحارة جدًا، يمكن أن تصبح النوافذ ذات الجزء الواحد المحمية تمامًا من الشمس دافئة بشكل غير مريح.

يمكن أن تساعد إضافة ستارة بالداخل - وإبقائها مغلقة - في تقليل متوسط ​​درجة الحرارة المشعة لأن الستارة ستكون أقرب إلى درجة حرارة الهواء من الزجاج.

ماذا عن المستأجرين في المباني القديمة؟

غالبًا ما يكون المستأجرون في المباني القديمة غير المعزولة أقل قدرة على تحمل فواتير الطاقة الكبيرة، وقد يكون الملاك غير قادرين أو غير راغبين في إجراء تحسينات باهظة الثمن.ومما يزيد الطين بلة، تستخدم أنظمة تكييف الهواء القديمة ضعفين إلى ثلاثة أضعاف الطاقة كوحدات أحدث لتقديم نفس كمية التبريد.

نظرًا لأن إنشاء درجة حرارة تشغيلية مريحة يتطلب ضبط منظم الحرارة على مستوى أقل، فإن نظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) في مبنى غير معزول يجب أن يعمل لفترة أطول وبجهد أكبر، باستخدام المزيد من الطاقة وزيادة التكلفة.وتكاليف الانزعاج ليست مالية فقط:المباني الساخنة لديها أيضا آثار سلبية على الصحة والإنتاجية.

الملايين من الأميركيين يعيشون الآن في أماكن حيث التبريد هو الشيء الوحيد الذي يمنع وقوع إصابات جماعية.في فينيكس، يتطلب رمز المدينة وحدات تأجير يتم تبريدها بواسطة تكييف الهواء للحفاظ على درجة حرارة لا تزيد عن 82 فهرنهايت (27.8 درجة مئوية)، بقياس 3 أقدام فوق الأرض في وسط الغرفة.لسوء الحظ، لا يحدد الكود ما إذا كانت 82 فهرنهايت هي درجة حرارة التشغيل أم درجة حرارة الهواء.

تلك الكلمة الواحدة تصنع عالماً من الاختلاف.

في مبنى قديم غير معزول يشبه منزلي - أو، في أسوأ السيناريوهات، وحدة جنوبية غربية محروقة بالشمس في الطابق العلوي من مبنى شاهق خرساني غير معزول - تبدو درجة حرارة الهواء الآمنة 82 درجة مئوية. يمكن أن تخفي F بسهولة درجات حرارة التشغيل الخطيرة التي تبلغ 96 درجة فهرنهايت (35.6 درجة مئوية) أو أعلى.

المفتاح لتصميم أفضل

كأستاذ في الهندسة المعمارية وعلوم البناء, أعتقد أن قوانين البناء البيزنطية وقواعد الإيجار اليوم يمكن تحسينها بشكل كبير من أجل الراحة تنظيم متوسط ​​درجة الحرارة المشعة بدلا من درجة حرارة الهواء.يمكن التخلص من أجزاء كبيرة من التعليمات البرمجية من خلال اشتراط وجود أسطح داخلية يسهل قياسها بتكلفة زهيدة ميزان الحرارة بالأشعة تحت الحمراء, ، يجب الاحتفاظ بها ضمن نطاق راحة أعلى من 60 فهرنهايت (15.6 درجة مئوية) وأقل من 85 فهرنهايت (29.4 درجة مئوية).

للحصول على مباني أكثر راحة، يمكن للمهندسين المعماريين والمهندسين التقديم مبادئ بسيطة وراسخة, مثل التهوية الطبيعية والتظليل والعزل المناسب والنوافذ المناسبة للمناخ.إن إبقاء الحرارة خارجًا في المقام الأول يعني أننا لا نضطر إلى إنفاق الكثير من الطاقة للتبريد.تظهر الأبحاث أن هذه التدابير يمكن أن تجعلنا أكثر أمانًا أيضًا الحفاظ على برودة المباني لفترة أطول في انقطاع التيار الكهربائي في الصيف.

النتيجة السعيدة:المنازل والمباني الأخرى التي ليست مريحة فحسب، بل هي أيضًا أكثر أمانًا وبأسعار معقولة للتشغيل.