Pourquoi les maisons plus anciennes semblent plus chaudes que ne le suggère le thermostat – et que faire à ce sujet ?

Imaginez deux maisons dans la même rue :l'un construit dans les années 1950 et l'autre dans les années 1990.Il n'y a pas d'arbres ni autre ombre.Les climatiseurs sont identiques, récemment remplacés et fonctionnent parfaitement.Des thermostats identiques sont réglés à 82 degrés Fahrenheit (27,8 Celsius).

Lorsqu'il fait 110 F (43,3 C) à l'extérieur, la maison des années 1950 sera probablement au moins 10 F (5,6 C) plus chaude à l'intérieur, même avec la même température de l'air.

Pourquoi?

La réponse est liée à la chaleur rayonnante.La chaleur rayonnante est ce qui vous garde au chaud autour d’un feu de camp lors d’une froide nuit d’hiver.Le feu ne réchauffe pas beaucoup l’air ;plutôt, comme le Soleil, la majeure partie de la chaleur du feu se déplace à travers des vagues invisibles directement du feu de camp vers votre corps.

Dans la chaleur rayonnante du soleil de l'Arizona, la température de surface des plafonds à poteaux et poutres non isolés de ma maison, l'un des 41 000 construits à Tucson après la Seconde Guerre mondiale, peut atteindre plus de 100 F (37,8 C).Les fenêtres en acier à simple vitrage enregistrent 122 F (50 C) et les murs en blocs de béton non isolés ne sont pas beaucoup plus frais.

À l’intérieur de ma maison, les jours à trois chiffres, j’ai l’impression d’être près d’un feu de camp, même avec le climatiseur qui rugit pour maintenir une température de 75 F (23,9 C).Et lorsque le système tombe en panne – comme ce fut le cas pendant la longue canicule de 2023, lorsque Phoenix atteint 110 F (43,3 C) chaque jour pendant des semaines – les températures augmentent dangereusement rapidement.Sans climatisation, les surfaces chaudes et le tourbillon d'air du ventilateur de plafond rendent la maison j'ai l'impression d'être dans une friteuse à air.

Température de l'air :Un indicateur de confort incomplet

Alors que les gens sont habitués à réfléchir à la façon dont les vêtements, le mouvement de l'air, la température et humidité affectent le confort, deux mesures moins connues permettent d’expliquer comment ils ressentent le confort à l’intérieur :

1. Température radiante moyenne. C'est la température moyenne de toutes les surfaces qui nous entourent :plafond, fenêtres, murs, sol.Pour que la chaleur radiante se déplace entre un objet et le corps humain, elle a besoin d'une ligne de vue ininterrompue, de sorte que les plafonds et les fenêtres dégagées ont une influence démesurée sur la température radiante ressentie à un endroit spécifique d'une maison.

2. Température de fonctionnement. Ceci peut être approximé en faisant la moyenne de la température radiante moyenne et de la température moyenne de l’air dans une pièce.D'autres calculs de température de fonctionnement prennent en compte les effets du mouvement de l'air, de l'humidité et de variables supplémentaires.À peu près la moitié de la façon dont vous ressentez le confort est déterminé par l'environnement radieux.

Malheureusement, comme le disait le scientifique du bâtiment Robert Bean (aucun rapport) dit : « toute une industrie de fabricants, de fournisseurs, de constructeurs et d’artisans assimile à tort le confort thermique à la température de l’air ». Le résultat est que la plupart des gens sont complètement inconscients de ce qui rend réellement un espace confortable – ou inconfortablement chaud.

Par une journée chaude et ensoleillée, une bonne isolation et des fenêtres à double vitrage ralentissent suffisamment le transfert de chaleur pour que la climatisation maintienne la température radiante moyenne à l'intérieur du bâtiment à quelques degrés de la température de l'air.

Cependant, dans un bâtiment sous-isolé, comme ma maison, ou dans certains anciens projets de logements sociaux à Phoenix, la température radiante moyenne élevée peut pousser la température de fonctionnement au-dessus de 90 F (32,2 C) – même avec le thermostat réglé à 75 F. (23,9 °C).Lorsque la température de la surface dépasse la température de notre peau, la chaleur commence à rayonner de la surface chaude vers le corps, ce qui un coup de chaleur est plus probable.

Bien que le seuil exact à partir duquel la surchauffe devient dangereuse soit débattu, la plupart des gens conviendraient que 90 F (32,2 C) est beaucoup trop chaud pour être confortable.

Les surfaces chaudes expliquent pourquoi les petits bâtiments, comme les maisons mobiles, les mini-maisons, conteneurs maritimes et les garages transformés en appartements, sont souvent inconfortables quel que soit le réglage du thermostat.Les structures plus petites exposent les occupants à trois, quatre ou même six surfaces, l'extérieur étant exposé au soleil et à l'air chaud extérieur.Des surfaces plus chaudes, plus d’inconfort.

Des surfaces plus fraîches, plus de confort

Si vous vivez dans un bâtiment sous-isolé et que cela ne vous dérange pas d’utiliser plus d’électricité, vous pouvez régler le thermostat plus bas.Mais si la température radiante moyenne est élevée, une baisse de 2 F (1,1 C) de la température de l’air équivaudra à seulement 1 F (0,6 C) – et ces surfaces chaudes vous mettront toujours mal à l’aise.

Ajouter de l'isolation à votre toiture et remplacer les fenêtres à simple vitrage par des unités à double vitrage avec verre à faible émissivité (low-E) peut aider à réduire la température radiante moyenne et vos factures d’énergie.Ce sont des améliorations coûteuses, mais de nouvelles mesures fédérales crédits d'impôt et rabais à venir, qui doit être administré par les États individuels, peut aider.

Les arbres, les auvents et les stores extérieurs peuvent également réduire les températures moyennes de rayonnement en bloquant la lumière directe du soleil.Cependant, le verre est un mauvais isolant, Ainsi, dans les climats très chauds, des fenêtres à simple vitrage entièrement protégées du soleil peuvent néanmoins devenir inconfortablement chaudes.

L’ajout d’un rideau à l’intérieur – et le garder fermé – peut aider à réduire la température radiante moyenne, car le rideau sera plus proche de la température de l’air que le verre.

Qu’en est-il des locataires des immeubles anciens ?

Les locataires d'immeubles plus anciens et sous-isolés sont souvent moins en mesure de faire face à des factures d'énergie élevées, et les propriétaires peuvent ne pas être en mesure ou ne pas vouloir apporter des améliorations coûteuses.Pire encore les choses, les systèmes de climatisation plus anciens consomment deux à trois fois plus d'énergie que les unités plus récentes pour fournir la même quantité de refroidissement.

Étant donné que la création d'une température de fonctionnement confortable nécessite de régler le thermostat plus bas, un système CVC dans un bâtiment sous-isolé doit fonctionner plus longtemps et plus fort, consommant plus d'énergie et augmentant encore les coûts.Et les coûts de l’inconfort ne sont pas seulement financiers :Les bâtiments chauds ont également effets néfastes sur la santé et la productivité.

Des millions d'Américains vivent désormais dans des endroits où le refroidissement est la seule chose qui empêche un événement faisant de nombreuses victimes.À Phénix, le code de la ville exige des unités de location refroidies par la climatisation maintenir une température ne dépassant pas 82 F (27,8 C), mesurée à 3 pieds au-dessus du sol au centre de la pièce.Malheureusement, le code ne précise pas si 82 ​​F est la température de fonctionnement ou la température de l'air.

Ce seul mot fait toute la différence.

Dans un bâtiment plus ancien et sous-isolé semblable à ma maison – ou, dans le pire des cas, une unité sud-ouest grillée par le soleil au dernier étage d'un immeuble en béton non isolé – une température de l'air apparemment sûre de 82 F pourrait facilement masquer des températures de fonctionnement dangereuses de 96 F (35,6 C) ou plus.

La clé d’une meilleure conception

En tant que professeur de architecture et sciences du bâtiment, je crois que les codes de construction et les règles de location byzantins d’aujourd’hui pourraient être grandement améliorés pour le confort en régulation de la température radiante moyenne plutôt que la température de l’air.De vastes sections de code pourraient être abandonnées en exigeant que les surfaces intérieures, faciles à mesurer avec un outil peu coûteux, soient thermomètre infrarouge, être maintenu dans une plage de confort supérieure à 60 F (15,6 C) et inférieure à 85 F (29,4 C).

Pour des bâtiments plus confortables, les architectes et les ingénieurs peuvent postuler des principes simples et établis, comme la ventilation naturelle, l'ombrage et une isolation et des fenêtres adaptées au climat.En premier lieu, empêcher la chaleur d’entrer signifie que nous n’avons pas à dépenser autant d’énergie pour le refroidissement.La recherche montre que ces mesures peuvent également nous rendre plus sûrs en garder les bâtiments plus frais plus longtemps lors des pannes de courant en été.

L'heureux résultat :des maisons et autres bâtiments qui sont non seulement confortables, mais aussi plus sûrs et plus abordables à exploiter.