Por que as casas mais antigas parecem mais quentes do que o termostato sugere e o que fazer a respeito

Imagine duas casas na mesma rua:um construído na década de 1950 e outro na década de 1990.Não há árvores ou outras sombras.Os aparelhos de ar condicionado são idênticos, substituídos recentemente e funcionando perfeitamente.Termostatos idênticos são ajustados para 82 graus Fahrenheit (27,8 Celsius).

Quando estiver 110 F (43,3 C) lá fora, a casa dos anos 1950 provavelmente parecerá pelo menos 10 F (5,6 C) mais quente por dentro, mesmo com a mesma temperatura do ar.

Por que?

A resposta tem a ver com calor radiante.O calor radiante é o que mantém você quentinho em uma fogueira em uma noite fria de inverno.O fogo não aquece muito o ar;em vez disso, como o Sol, a maior parte do calor do fogo se move através de ondas invisíveis diretamente da fogueira para o seu corpo.

No calor radiante do sol do Arizona, a temperatura da superfície dos tetos não isolados de postes e vigas da minha casa, um dos 41.000 construídos em Tucson durante a era pós-Segunda Guerra Mundial, pode atingir mais de 100 F (37,8 C).As janelas de aço com vidro simples registram 50°C (122°F), e as paredes de blocos de concreto não isoladas não são muito mais frias.

Dentro da minha casa, em dias de três dígitos, pode parecer que estou perto de uma fogueira, mesmo com o ar condicionado funcionando para manter 75 F (23,9 C).E quando o sistema quebra – como aconteceu durante o onda de calor de longa duração em 2023, quando Phoenix atingiu 110 F (43,3 C) todos os dias durante semanas – as temperaturas sobem perigosamente rápido.Sem o AC, as superfícies quentes mais o redemoinho de ar do ventilador de teto tornam a casa sinta-se como uma fritadeira de ar.

Temperatura do ar:Um indicador incompleto de conforto

Embora as pessoas estejam acostumadas a pensar em como as roupas, o movimento do ar, a temperatura e o umidade afetam o conforto, duas medidas menos conhecidas ajudam a explicar como eles vivenciam o conforto em ambientes fechados:

1. Temperatura radiante média. Esta é a temperatura média de todas as superfícies que nos rodeiam:teto, janelas, paredes, chão.Para que o calor radiante se mova entre um objeto e o corpo humano, é necessária uma linha de visão ininterrupta, de modo que os tetos e as janelas desobstruídas têm uma influência descomunal na temperatura radiante experimentada em um local específico de uma casa.

2. Temperatura operativa. Isso pode ser aproximado calculando a média da temperatura radiante média e da temperatura média do ar em uma sala.Outros cálculos da temperatura operacional levam em consideração os efeitos do movimento do ar, umidade e variáveis ​​adicionais.Aproximadamente metade de como você experimenta conforto é determinado por o ambiente radiante.

Infelizmente, como o cientista da construção Robert Feijão (sem relação) diz: “toda uma indústria de fabricantes, fornecedores, construtores e comerciantes equiparam incorretamente o conforto térmico à temperatura do ar”. O resultado é que a maioria das pessoas ignora completamente o que realmente faz um espaço parecer confortável – ou desconfortavelmente quente.

Em um dia quente e ensolarado, um bom isolamento e janelas de vidro duplo retardam a transferência de calor o suficiente para que o ar condicionado mantenha a temperatura radiante média dentro do edifício dentro de alguns graus da temperatura do ar.

No entanto, num edifício com isolamento insuficiente, como a minha casa, ou em alguns conjuntos habitacionais públicos mais antigos em Phoenix, a elevada temperatura média radiante pode elevar a temperatura operacional para mais de 90 F (32,2 C) – mesmo com o termostato ajustado para 75 F (23,9ºC).Quando a temperatura da superfície excede a temperatura da nossa pele, o calor começará a irradiar da superfície quente para o corpo, fazendo com que insolação mais provável.

Embora o limite exato onde o superaquecimento se torna perigoso seja debatido, a maioria das pessoas concordaria que 90 F (32,2 C) é quente demais para ser confortável.

Superfícies quentes são a razão pela qual edifícios menores, como casas móveis, pequenas casas, contêineres de transporte e garagens transformadas em apartamentos, muitas vezes são desconfortáveis, independentemente da configuração do termostato.Estruturas menores expõem os ocupantes a três, quatro ou até seis superfícies com o exterior exposto ao sol e ao ar quente externo.Mais superfícies quentes, mais desconforto.

Superfícies mais frescas, mais conforto

Se você mora em um prédio com isolamento insuficiente e não se importa em usar mais eletricidade, pode ajustar o termostato para um nível mais baixo.Mas se a temperatura radiante média for alta, uma queda de 2 F (1,1 C) na temperatura do ar parecerá apenas 1 F (0,6 C) – e essas superfícies quentes ainda farão você se sentir desconfortável.

Adicionando isolamento ao seu telhado e substituindo janelas de painel único por unidades de painel duplo com vidro de baixa emissividade (low-E) pode ajudar a reduzir a temperatura média radiante e as suas contas de energia.São melhorias caras, mas novas medidas federais créditos fiscais e próximos descontos, a ser administrado por estados individuais, pode ajudar.

Árvores, toldos e sombras exteriores também podem reduzir as temperaturas médias radiantes, bloqueando a luz solar direta.No entanto, o vidro é um péssimo isolante, portanto, em climas muito quentes, as janelas de painel único completamente protegidas do sol ainda podem ficar desconfortavelmente quentes.

Adicionar uma cortina no interior – e mantê-la fechada – pode ajudar a diminuir a temperatura radiante média porque a cortina estará mais próxima da temperatura do ar do que o vidro.

E quanto aos locatários de prédios antigos?

Os inquilinos de edifícios mais antigos e com isolamento insuficiente têm muitas vezes menos capacidade para pagar grandes contas de energia e os proprietários podem não conseguir ou não querer fazer melhorias dispendiosas.Para piorar as coisas, sistemas de ar condicionado mais antigos usam duas a três vezes mais energia como unidades mais novas para fornecer a mesma quantidade de resfriamento.

Uma vez que a criação de uma temperatura operacional confortável requer a regulação do termóstato para um nível mais baixo, um sistema HVAC num edifício com isolamento insuficiente deve funcionar durante mais tempo e com maior intensidade, utilizando mais energia e aumentando ainda mais os custos.E os custos do desconforto não são apenas financeiros:Edifícios quentes também têm impactos adversos na saúde e produtividade.

Milhões de americanos vivem agora em lugares onde o resfriamento é a única coisa que impede um evento com vítimas em massa.Em Fênix, código da cidade exige unidades de aluguel resfriadas por ar condicionado manter uma temperatura não superior a 82 F (27,8 C), medida 3 pés acima do chão, no centro da sala.Infelizmente, o código não especifica se 82 F é a temperatura operacional ou a temperatura do ar.

Essa única palavra faz uma grande diferença.

Em um prédio antigo e com pouco isolamento, semelhante à minha casa - ou, no que poderia ser o pior cenário, uma unidade sudoeste frita pelo sol no último andar de um arranha-céu de concreto não isolado - uma temperatura do ar aparentemente segura de 82 F pode facilmente mascarar temperaturas operacionais perigosas de 96 F (35,6 C) ou superiores.

A chave para um design melhor

Como professor de arquitetura e ciência da construção, Acredito que os códigos de construção bizantinos e as regras de aluguel de hoje poderiam ser muito melhorados em termos de conforto, regulando a temperatura média radiante em vez da temperatura do ar.Vastas seções de código poderiam ser descartadas, exigindo que as superfícies internas, que são fáceis de medir com um equipamento barato termômetro infravermelho, seja mantido dentro de uma faixa de conforto acima de 60 F (15,6 C) e abaixo de 85 F (29,4 C).

Para edifícios mais confortáveis, arquitetos e engenheiros podem aplicar princípios simples e estabelecidos, como ventilação natural, sombreamento e isolamento e janelas adequados ao clima.Manter o calor do lado de fora significa que não precisamos gastar tanto em energia para resfriamento.A investigação mostra que estas medidas também podem tornar-nos mais seguros, ao mantendo os edifícios mais frescos por mais tempo em cortes de energia no verão.

O feliz resultado:casas e outros edifícios que não sejam apenas confortáveis, mas também mais seguros e acessíveis para operar.