Perché le case più vecchie sembrano più calde di quanto suggerisce il termostato e cosa fare al riguardo

Immagina due case sulla stessa strada:uno costruito negli anni '50 e l'altro negli anni '90.Non ci sono alberi o altra ombra.Gli impianti di climatizzazione sono identici, recentemente sostituiti e perfettamente funzionanti.Termostati identici sono impostati a 82 gradi Fahrenheit (27,8 Celsius).

Quando fuori ci sono 43,3 C (110 F), la casa degli anni '50 probabilmente sembrerà almeno 5,6 C (10 F) più calda all'interno, anche con la stessa temperatura dell'aria.

Perché?

La risposta ha a che fare con il calore radiante.Il calore radiante è ciò che ti mantiene caldo accanto a un falò in una fredda notte invernale.Il fuoco non riscalda molto l’aria;piuttosto, come il Sole, la maggior parte del calore del fuoco si muove attraverso onde invisibili direttamente dal fuoco al tuo corpo.

Nel calore radiante del sole dell'Arizona, la temperatura superficiale dei soffitti con travi e montanti non isolati di casa mia, uno dei 41.000 costruiti a Tucson durante il secondo dopoguerra, può raggiungere oltre 100 F (37,8 C).Le finestre in acciaio a vetro singolo registrano 122 F (50 C) e le pareti in blocchi di cemento non isolate non sono molto più fresche.

All'interno della mia casa nei giorni a tre cifre, può sembrare di stare vicino a un fuoco da campo, anche con il condizionatore d'aria che ruggisce per mantenere 75 F (23,9 C).E quando il sistema si rompe, come è successo durante il ondata di caldo di lunga durata del 2023, quando Phoenix ha raggiunto i 43,3 C (110 F) ogni giorno per settimane, le temperature aumentano pericolosamente velocemente.Senza l'aria condizionata, la casa è formata dalle superfici calde e dal vortice d'aria del ventilatore da soffitto mi sento come una friggitrice ad aria.

Temperatura dell'aria:Un indicatore incompleto di comfort

Mentre le persone sono abituate a pensare a come vestirsi, movimento dell'aria, temperatura e umidità influenzano il comfort, due misure meno conosciute aiutano a spiegare come vivono il comfort all’interno:

1. Temperatura radiante media. Questa è la temperatura media di tutte le superfici che ci circondano:soffitto, finestre, pareti, pavimento.Affinché il calore radiante possa spostarsi tra un oggetto e il corpo umano, è necessaria una linea di vista ininterrotta, quindi i soffitti e le finestre non ostruite hanno un'influenza enorme sulla temperatura radiante sperimentata in un luogo specifico della casa.

2. Temperatura operativa. Questo può essere approssimato facendo la media della temperatura radiante media e della temperatura media dell'aria in una stanza.Altri calcoli della temperatura operativa tengono conto degli effetti del movimento dell'aria, dell'umidità e di altre variabili.All'incirca metà di come provi il comfort è determinato da l'ambiente radiante.

Sfortunatamente, come scienziato edile Roberto Bean (nessuna relazione) afferma che “un intero settore di produttori, fornitori, costruttori e commercianti identifica erroneamente il comfort termico con la temperatura dell’aria”. Il risultato è che la maggior parte delle persone è completamente ignara di ciò che rende effettivamente confortevole uno spazio o fastidiosamente caldo.

In una giornata calda e soleggiata, un buon isolamento e finestre con doppi vetri rallentano il trasferimento di calore abbastanza da consentire all'aria condizionata di mantenere la temperatura radiante media all'interno dell'edificio entro pochi gradi dalla temperatura dell'aria.

Tuttavia, in un edificio scarsamente isolato, come casa mia, o in alcuni vecchi progetti di edilizia residenziale pubblica a Phoenix, l’elevata temperatura media radiante può spingere la temperatura operativa oltre 90 F (32,2 C) – anche con il termostato impostato su 75 F. (23,9 C).Quando la temperatura superficiale supera la temperatura della nostra pelle, il calore inizierà a irradiarsi dalla superficie calda nel corpo, creando colpo di calore più probabile.

Mentre si discute sulla soglia esatta alla quale il surriscaldamento diventa pericoloso, la maggior parte delle persone concorderebbe sul fatto che 90 F (32,2 C) sono troppo caldi per il comfort.

Le superfici calde sono il motivo per cui gli edifici più piccoli, come case mobili, case minuscole, contenitori di spedizione e i garage trasformati in appartamenti, spesso si sentono a disagio indipendentemente dall’impostazione del termostato.Le strutture più piccole espongono gli occupanti su tre, quattro o anche sei superfici con l'esterno esposto al sole e all'aria calda esterna.Più superfici calde, più disagio.

Superfici più fresche, più comfort

Se vivi in ​​un edificio poco isolato e non ti dispiace consumare più elettricità, puoi impostare il termostato su un valore più basso.Ma se la temperatura media radiante è alta, un calo di 2 F (1,1 C) nella temperatura dell’aria sembrerà solo 1 F (0,6 C) – e quelle superfici calde ti faranno comunque sentire a disagio.

Aggiunta di isolamento al tetto e sostituzione di finestre a vetro singolo con unità a doppio vetro con vetro a bassa emissività (low-E). può aiutare a ridurre la temperatura radiante media e le bollette energetiche.Sono miglioramenti costosi, ma nuovi federali crediti d'imposta E prossimi sconti, che deve essere amministrato dai singoli Stati, può aiutare.

Alberi, tende da sole e tende esterne possono anche ridurre le temperature radianti medie bloccando la luce solare diretta.Tuttavia, il vetro è un pessimo isolante, quindi nei climi molto caldi, le finestre a vetro singolo completamente protette dal sole possono ancora diventare fastidiosamente calde.

Aggiungere una tenda all’interno – e tenerla chiusa – può aiutare a ridurre la temperatura radiante media perché la tenda sarà più vicina alla temperatura dell’aria rispetto al vetro.

E gli affittuari nei vecchi edifici?

Gli affittuari di edifici più vecchi e scarsamente isolati sono spesso meno in grado di permettersi bollette energetiche elevate, e i proprietari potrebbero non essere in grado o non voler apportare miglioramenti costosi.A peggiorare le cose, i vecchi sistemi di climatizzazione consumano da due a tre volte più energia come unità più recenti per fornire la stessa quantità di raffreddamento.

Poiché per creare una temperatura operativa confortevole è necessario impostare il termostato su un valore più basso, un sistema HVAC in un edificio sottoisolato deve lavorare più a lungo e con maggiore impegno, utilizzando più energia e aumentando ulteriormente i costi.E i costi del disagio non sono solo economici:Anche gli edifici caldi hanno impatti negativi sulla salute e produttività.

Milioni di americani ora vivono in luoghi dove il raffreddamento è l’unica cosa che impedisce un evento con vittime di massa.A Fenice, il codice della città richiede unità a noleggio raffreddate con aria condizionata mantenere una temperatura non superiore a 82 F (27,8 C), misurata a 3 piedi sopra il pavimento al centro della stanza.Sfortunatamente, il codice non specifica se 82 F è la temperatura operativa o la temperatura dell'aria.

Quella parola fa un mondo di differenza.

In un edificio più vecchio e sottoisolato simile a casa mia - o, in quello che potrebbe essere lo scenario peggiore, un'unità sud-ovest fritta dal sole dell'ultimo piano di un grattacielo di cemento non isolato - una temperatura dell'aria apparentemente sicura di 82 F potrebbe facilmente mascherare temperature operative pericolose di 96 F (35,6 C) o superiori.

La chiave per una progettazione migliore

In qualità di professore di architettura e scienza delle costruzioni, Credo che i codici edilizi bizantini di oggi e le regole di noleggio potrebbero essere notevolmente migliorati per il comfort regolazione della temperatura media radiante piuttosto che la temperatura dell'aria.Vaste sezioni di codice potrebbero essere eliminate richiedendo che le superfici interne siano facili da misurare con un metodo poco costoso termometro a infrarossi, essere mantenuti entro un intervallo di comfort superiore a 60 F (15,6 C) e inferiore a 85 F (29,4 C).

Per edifici più confortevoli possono presentare domanda architetti e ingegneri principi semplici e consolidati, come la ventilazione naturale, l'ombreggiamento e il giusto isolamento e finestre per il clima.Mantenere il calore fuori significa in primo luogo che non dobbiamo spendere così tanto in energia per il raffreddamento.La ricerca mostra che queste misure possono anche renderci più sicuri mantenere gli edifici più freschi più a lungo nelle interruzioni di corrente estive.

Il felice risultato:case e altri edifici che non solo siano confortevoli, ma anche più sicuri e più convenienti da gestire.