Почему в старых домах теплее, чем предполагает термостат, и что с этим делать

Представьте себе два дома на одной улице:один построен в 1950-х годах, другой - в 1990-х.Здесь нет деревьев или другой тени.Кондиционеры идентичны, недавно заменены и работают отлично.Идентичные термостаты установлены на 82 градуса по Фаренгейту (27,8 по Цельсию).

Когда на улице температура 110 F (43,3 C), в доме 1950-х годов, вероятно, будет как минимум на 10 F (5,6 C) теплее, даже при той же температуре воздуха.

Почему?

Ответ связан с лучистым теплом.Лучистое тепло — это то, что согревает вас у костра холодной зимней ночью.Огонь не сильно согревает воздух;скорее, как и в случае с Солнцем, большая часть тепла огня передается невидимыми волнами прямо от костра к вашему телу.

Под палящим жаром аризонского солнца температура поверхности неизолированных стоечно-балочных потолков в моем доме, одном из построено 41 000 в Тусоне после Второй мировой войны температура может достигать более 100 F (37,8 C).В стальных окнах с одинарным остеклением температура составляет 122 F (50 C), а неизолированные стены из бетонных блоков не намного прохладнее.

В моем доме в трехзначные дни может возникнуть ощущение, будто я стою возле костра, даже когда кондиционер ревет, поддерживая температуру 75 F (23,9 C).А когда система ломается – как это было во времена затяжная жара 2023 года, когда в Фениксе температура поднималась до 110 F (43,3 C) каждый день в течение нескольких недель – температура поднималась опасно быстро.Без кондиционера горячие поверхности плюс вихрь воздуха от потолочного вентилятора делают дом чувствую себя аэрофритюрницей.

Температура воздуха:Неполный показатель комфорта

В то время как люди привыкли думать о том, как одежда, движение воздуха, температура и влажность влияют на комфорт, два менее известных показателя помогают объяснить, как они ощущают комфорт в помещении:

1. Средняя лучистая температура. Это средняя температура всех поверхностей, которые нас окружают:потолок, окна, стены, пол.Чтобы лучистое тепло могло перемещаться между объектом и телом человека, ему необходима непрерывная прямая видимость, поэтому потолки и открытые окна оказывают огромное влияние на температуру излучения, испытываемую в конкретном месте дома.

2. Рабочая температура. Это можно приблизительно определить путем усреднения средней температуры излучения и средней температуры воздуха в помещении.Другие расчеты рабочей температуры учитывают влияние движения воздуха, влажности и дополнительных переменных.Грубо половина того, как вы ощущаете комфорт определяется сияющая окружающая среда.

К сожалению, как учёный-строитель Роберт Бин (никакое родство) говорит: «Целая индустрия производителей, поставщиков, строителей и торговцев неправильно приравнивает тепловой комфорт к температуре воздуха». В результате большинство людей совершенно не обращают внимания на то, что на самом деле делает пространство комфортным или некомфортно жарким.

В жаркий солнечный день хорошая изоляция и окна с двойным остеклением замедляют передачу тепла настолько, что кондиционирование воздуха позволяет поддерживать среднюю лучистую температуру внутри здания в пределах нескольких градусов от температуры воздуха.

Однако в здании с недостаточной изоляцией, таком как мой дом, или в некоторых старых проектах общественного жилищного строительства в Финиксе, высокая средняя температура излучения может привести к тому, что рабочая температура превысит 90 F (32,2 C) – даже если термостат установлен на 75 F. (23,9 С).Когда температура поверхности превысит температуру нашей кожи, тепло начнет излучаться от горячей поверхности в тело, создавая тепловой удар более вероятен.

Хотя точный порог, при котором перегрев становится опасным, обсуждается, большинство людей согласятся, что температура 90 F (32,2 C) слишком высокая для комфорта.

Горячие поверхности являются причиной того, что небольшие здания, такие как передвижные дома, крошечные дома, транспортные контейнеры и гаражи, превращенные в квартиры, зачастую чувствуют себя некомфортно независимо от настройки термостата.Конструкции меньшего размера подвергают пассажиров воздействию трех, четырех или даже шести поверхностей, а внешняя часть подвергается воздействию солнца и горячего наружного воздуха.Больше теплых поверхностей, больше дискомфорта.

Более прохладные поверхности, больше комфорта

Если вы живете в доме с недостаточной изоляцией и не против использовать больше электроэнергии, вы можете установить термостат ниже.Но если средняя температура излучения высока, падение температуры воздуха на 2 F (1,1 C) будет ощущаться всего лишь как 1 F (0,6 C) — и эти горячие поверхности все равно заставят вас чувствовать себя некомфортно.

Утепление крыши и замена однокамерных окон на двухкамерные. низкоэмиссионное (low-E) стекло может помочь снизить среднюю температуру излучения и ваши счета за электроэнергию.Это дорогостоящие улучшения, но новые федеральные налоговые льготы и предстоящие скидки, который будет осуществляться отдельными штатами, может помочь.

Деревья, навесы и наружные шторы также могут снизить среднюю температуру излучения, блокируя прямой солнечный свет.Однако, стекло — плохой изолятор, поэтому в очень жарком климате однокамерные окна, полностью защищенные от солнца, все равно могут нагреваться до дискомфорта.

Добавление занавески внутрь и сохранение ее закрытой может помочь снизить среднюю температуру излучения, поскольку температура занавески будет ближе к температуре воздуха, чем стекла.

А как насчет арендаторов в старых зданиях?

Арендаторы старых зданий с недостаточной изоляцией часто не могут позволить себе крупные счета за электроэнергию, а арендодатели могут быть неспособны или не хотят проводить дорогостоящие улучшения.Что еще хуже, старые системы кондиционирования потребляют в два-три раза больше энергии как и более новые агрегаты, обеспечивающие такое же количество охлаждения.

Поскольку для создания комфортной рабочей температуры требуется установка термостата на более низкое значение, система HVAC в недостаточно изолированном здании должна работать дольше и интенсивнее, потребляя больше энергии и еще больше увеличивая стоимость.И цена дискомфорта не только финансовая:Горячие здания также имеют неблагоприятное воздействие на здоровье и производительность.

Миллионы американцев сейчас живут в местах, где охлаждение - единственное, что предотвращает событие с массовыми жертвами.В Финиксе, Кодекс города требует арендуемых квартир с кондиционером поддерживать температуру не выше 82 F (27,8 C) на высоте 3 футов над полом в центре комнаты.К сожалению, в кодексе не указано, является ли 82 F рабочей температурой или температурой воздуха.

Одно это слово имеет огромное значение.

В старом, недостаточно утепленном здании, похожем на мой дом, или, в худшем случае, в прожаренной на солнце юго-западной части верхнего этажа неутепленного бетонного высотного здания, кажущаяся безопасной температура воздуха составляет 82 градуса. F может легко маскировать опасные рабочие температуры 96 F (35,6 C) или выше.

Ключ к лучшему дизайну

Будучи профессором архитектура и строительная наука, Я считаю, что сегодняшние византийские строительные нормы и правила аренды можно было бы значительно улучшить с точки зрения комфорта, если регулирование средней температуры излучения а не температура воздуха.Обширные разделы кода можно было бы исключить, потребовав, чтобы внутренние поверхности, которые легко измерить с помощью недорогого инфракрасный термометр, температура должна находиться в пределах комфортного диапазона выше 60 F (15,6 C) и ниже 85 F (29,4 C).

Для создания более комфортабельных зданий архитекторы и инженеры могут подать заявку простые, устоявшиеся принципы, такие как естественная вентиляция, затенение, а также правильная изоляция и окна в соответствии с климатом.Удержание тепла в первую очередь означает, что нам не нужно тратить так много энергии на охлаждение.Исследования показывают, что эти меры также могут сделать нас безопаснее за счет сохранение прохлады в зданиях дольше при летних отключениях электроэнергии.

Счастливый результат:дома и другие постройки, которые не только удобны, но и безопаснее и доступнее в эксплуатации.