Suhu yang anda rasa pada hari yang panas dan cerah tidak selalu sepadan dengan termostat. Catherine Falls Komersial/Momen melalui Getty Images

Bayangkan dua rumah di jalan yang sama: satu dibina pada tahun 1950-an dan satu lagi pada tahun 1990-an. Tiada pokok atau teduhan lain. Unit penyaman udara adalah sama, baru diganti dan beroperasi dengan sempurna. Termostat yang sama ditetapkan pada 82 darjah Fahrenheit (27.8 Celsius).

Apabila suhu di luar 110 F (43.3 C), rumah tahun 1950-an mungkin akan berasa sekurang-kurangnya 10 F (5.6 C) lebih panas di dalam, walaupun dengan suhu udara yang sama.

Mengapa?

Jawapannya ada kaitan dengan haba sinaran. Haba pancaran adalah apa yang membuatkan anda tetap hangat di api unggun pada malam musim sejuk yang sejuk. Api tidak banyak memanaskan udara; sebaliknya, seperti Matahari, kebanyakan haba api bergerak melalui gelombang yang tidak kelihatan terus dari unggun api ke badan anda.

Dalam sinaran panas matahari Arizona, suhu permukaan siling pasca dan rasuk yang tidak bertebat di rumah saya, salah satu daripada 41,000 dibina di Tucson semasa era pasca Perang Dunia II, boleh mencapai lebih 100 F (37.8 C). Tingkap keluli berlapis tunggal mempunyai suhu 122 F (50 C), dan dinding blok konkrit tidak bertebat tidak lebih sejuk.

Di dalam rumah saya pada hari tiga digit, saya boleh berasa seperti berdiri berhampiran unggun api, walaupun dengan penghawa dingin menderu untuk mengekalkan 75 F (23.9 C). Dan apabila sistem rosak – seperti yang berlaku semasa gelombang haba 2023 jangka panjang, apabila Phoenix mencecah 110 F (43.3 C) setiap hari selama berminggu-minggu – suhu meningkat dengan cepat berbahaya. Tanpa AC, permukaan panas ditambah dengan pusaran udara dari kipas siling menjadikan rumah itu rasa macam air fryer.

Suhu udara: Penunjuk keselesaan yang tidak lengkap

Sedangkan manusia sudah biasa memikirkan bagaimana pakaian, pergerakan udara, suhu dan kelembapan menjejaskan keselesaan, dua langkah yang kurang dikenali membantu menerangkan cara mereka mengalami keselesaan di dalam rumah:

1. Min suhu sinaran. Ini adalah suhu purata semua permukaan yang mengelilingi kita: siling, tingkap, dinding, lantai. Untuk haba sinaran bergerak antara objek dan badan manusia, ia memerlukan garis penglihatan yang tidak terganggu, jadi siling dan tingkap yang tidak terhalang mempunyai pengaruh yang luar biasa pada suhu sinaran yang dialami di tempat tertentu di dalam rumah.

2. Suhu operasi. Ini boleh dianggarkan dengan purata suhu sinaran purata dan suhu udara purata di dalam bilik. Pengiraan suhu operasi lain mengambil kira kesan pergerakan udara, kelembapan dan pembolehubah tambahan. Secara kasarnya separuh daripada cara anda mengalami keselesaan ditentukan oleh persekitaran yang bercahaya.

Malangnya, sebagai ahli sains bangunan Robert Bean (tiada hubungan) berkata, "seluruh industri pengilang, pembekal, pembina dan peniaga salah menyamakan keselesaan terma dengan suhu udara." Hasilnya ialah kebanyakan orang langsung tidak sedar apa yang sebenarnya membuatkan ruang berasa selesa — atau tidak selesa panas.
Suhu permukaan dalaman membuat perbezaan yang besar untuk keselesaan, walaupun udara dalam adalah suhu yang sama. Jonathan Bean, CC BY-ND

Pada hari yang panas dan cerah, penebat yang baik dan tingkap dua anak tetingkap melambatkan pemindahan haba yang cukup untuk penyaman udara untuk mengekalkan purata suhu sinaran di dalam bangunan dalam beberapa darjah suhu udara.

Walau bagaimanapun, dalam bangunan yang kurang penebat, seperti rumah saya, atau dalam beberapa projek perumahan awam yang lebih lama di Phoenix, purata suhu sinaran yang tinggi boleh menolak suhu operasi melebihi 90 F (32.2 C) – walaupun dengan termostat ditetapkan kepada 75 F (23.9 C). Apabila suhu permukaan melebihi suhu kulit kita, haba akan mula memancar dari permukaan panas ke dalam badan, menjadikan strok haba lebih berkemungkinan.

Purata suhu berseri yang tinggi di rumah lama yang kurang penebat menjadikan mereka kurang selesa berbanding rumah baharu atau berpenebat baik. Jonathan Bean, CC BY-ND

Jonathan Bean, CC BY-ND

Walaupun ambang tepat di mana terlalu panas menjadi berbahaya diperdebatkan, kebanyakan orang akan bersetuju bahawa 90 F (32.2 C) terlalu panas untuk keselesaan.

Permukaan panas adalah sebab bangunan yang lebih kecil, seperti rumah mudah alih, rumah kecil, bekas perkapalan dan garaj bertukar menjadi pangsapuri, sering berasa tidak selesa tanpa mengira tetapan termostat. Struktur yang lebih kecil mendedahkan penghuni kepada tiga, empat atau enam permukaan dengan bahagian luar terdedah kepada matahari dan udara luar yang panas. Lebih banyak permukaan hangat, lebih banyak ketidakselesaan.

Permukaan yang lebih sejuk, lebih selesa

Jika anda tinggal di bangunan yang kurang penebat dan tidak kisah menggunakan lebih banyak elektrik, anda boleh menetapkan termostat lebih rendah. Tetapi jika purata suhu sinaran adalah tinggi, penurunan 2 F (1.1 C) dalam suhu udara akan terasa seperti hanya 1 F (0.6 C) — dan permukaan panas tersebut masih akan membuatkan anda berasa tidak selesa.

Menambah penebat pada bumbung anda dan menggantikan tingkap anak tetingkap tunggal dengan unit anak tetingkap dua dengan kaca beremisi rendah (rendah-E). boleh membantu mengurangkan purata suhu sinaran dan bil tenaga anda. Ia adalah peningkatan yang mahal, tetapi persekutuan baharu kredit cukai and rebat yang akan datang, yang akan ditadbir oleh setiap negeri, boleh membantu.

Pokok, awning dan warna luaran juga boleh mengurangkan purata suhu sinaran dengan menghalang cahaya matahari langsung. Walau bagaimanapun, kaca adalah penebat yang buruk, jadi dalam iklim yang sangat panas, tingkap satu anak tetingkap yang dilindungi sepenuhnya daripada matahari masih boleh menjadi tidak selesa panas.

Menambah langsir di dalam — dan memastikannya tertutup — boleh membantu mengurangkan purata suhu sinar kerana langsir akan lebih dekat dengan suhu udara berbanding kaca.

Bagaimana pula dengan penyewa di bangunan lama?

Penyewa di bangunan yang lebih lama dan kurang terlindung selalunya kurang mampu untuk membayar bil tenaga yang besar, dan tuan tanah mungkin tidak dapat atau tidak mahu membuat penambahbaikan yang mahal. Memburukkan keadaan, sistem penyaman udara lama menggunakan dua hingga tiga kali lebih banyak tenaga sebagai unit yang lebih baharu untuk menyampaikan jumlah penyejukan yang sama.

Memandangkan mencipta suhu operasi yang selesa memerlukan penetapan termostat lebih rendah, sistem HVAC dalam bangunan yang kurang penebat mesti berfungsi lebih lama dan lebih keras, menggunakan lebih banyak tenaga dan meningkatkan lagi kos. Dan kos ketidakselesaan bukan sahaja kewangan: Bangunan panas juga ada kesan buruk kepada kesihatan dan produktiviti.

Berjuta-juta rakyat Amerika kini tinggal di tempat-tempat di mana penyejukan adalah satu-satunya perkara yang menghalang kejadian mangsa besar-besaran. Di Phoenix, kod bandar memerlukan unit sewa yang disejukkan dengan penghawa dingin untuk mengekalkan suhu tidak lebih daripada 82 F (27.8 C), diukur 3 kaki di atas lantai di tengah-tengah bilik. Malangnya, kod itu tidak menyatakan sama ada 82 F ialah suhu operasi atau suhu udara.

Satu perkataan itu membuat dunia berbeza.

Dalam bangunan yang lebih tua dan kurang penebat serupa dengan rumah saya — atau, dalam senario terburuk, unit barat daya yang digoreng matahari di tingkat atas konkrit bertingkat tinggi tanpa penebat — suhu udara yang kelihatan selamat 82 F boleh menutup dengan mudah suhu operasi berbahaya 96 F (35.6 C) atau lebih tinggi.

Kunci kepada reka bentuk yang lebih baik

Sebagai seorang profesor seni bina dan sains bangunan, saya percaya kod bangunan dan peraturan penyewaan byzantine hari ini boleh dipertingkatkan dengan baik untuk keselesaan oleh mengawal suhu sinaran min bukannya suhu udara. Bahagian besar kod boleh dibuang dengan memerlukan permukaan dalaman, yang mudah diukur dengan harga yang murah. termometer inframerah, disimpan dalam julat keselesaan melebihi 60 F (15.6 C) dan di bawah 85 F (29.4 C).

Untuk bangunan yang lebih selesa, arkitek dan jurutera boleh memohon prinsip yang mudah dan mantap, seperti pengudaraan semula jadi, teduhan dan penebat dan tingkap yang betul untuk iklim. Mengekalkan haba di tempat pertama bermakna kita tidak perlu membelanjakan begitu banyak tenaga untuk menyejukkan. Penyelidikan menunjukkan bahawa langkah-langkah ini juga boleh menjadikan kita lebih selamat dengan mengekalkan bangunan lebih sejuk lebih lama dalam gangguan bekalan elektrik musim panas.

Hasil yang menggembirakan: rumah dan bangunan lain yang bukan sahaja selesa, tetapi juga lebih selamat dan lebih berpatutan untuk beroperasi.

Tentang Pengarang

Jonathan Bean, Profesor Madya Seni Bina, Persekitaran Binaan Mampan dan Pemasaran, Universiti Arizona

Artikel ini diterbitkan semula daripada Perbualan di bawah lesen Creative Commons. Membaca artikel asal.