Die Temperatur, die Sie an einem heißen, sonnigen Tag spüren, stimmt nicht immer mit dem Thermostat überein. Catherine Falls-Werbung/Moment über Getty Images

Stellen Sie sich zwei Häuser in derselben Straße vor: eines wurde in den 1950er-Jahren gebaut, das andere in den 1990er-Jahren. Es gibt keine Bäume oder anderen Schatten. Die Klimaanlagen sind identisch, wurden kürzlich ausgetauscht und funktionieren einwandfrei. Identische Thermostate sind auf 82 Grad Celsius eingestellt.

Wenn es draußen 110 °C (43.3 °F) ist, wird sich das Haus aus den 1950er-Jahren selbst bei gleicher Lufttemperatur im Inneren wahrscheinlich mindestens 10 °C (5.6 °F) wärmer anfühlen.

Warum?

Die Antwort liegt in der Strahlungswärme. Strahlungswärme hält Sie in einer kalten Winternacht am Lagerfeuer wohlig warm. Das Feuer erwärmt die Luft nicht sehr; Vielmehr gelangt die Hitze des Feuers, ähnlich wie bei der Sonne, durch unsichtbare Wellen direkt vom Lagerfeuer zu Ihrem Körper.

In der strahlenden Hitze der Sonne Arizonas stieg die Oberflächentemperatur der nicht isolierten Pfosten-Riegel-Decken in meinem Haus an 41,000 gebaut In Tucson kann die Temperatur nach dem Zweiten Weltkrieg über 100 °C (37.8 °F) erreichen. Die einfach verglasten Stahlfenster haben eine Temperatur von 122 °C und die nicht isolierten Betonblockwände sind nicht viel kühler.

An dreistelligen Tagen kann es sich in meinem Haus anfühlen, als stünde ich in der Nähe eines Lagerfeuers, selbst wenn die Klimaanlage brüllt, um die Temperatur auf 75 °C (23.9 °F) aufrechtzuerhalten. Und wenn das System zusammenbricht – wie es während der Zeit der Fall war langanhaltende Hitzewelle 2023, als Phoenix wochenlang jeden Tag 110 F (43.3 C) erreichte – die Temperaturen steigen gefährlich schnell an. Ohne die Klimaanlage machen die heißen Oberflächen und der Luftwirbel des Deckenventilators das Haus kaputt Fühlen Sie sich wie eine Heißluftfritteuse.

Lufttemperatur: Ein unvollständiger Indikator für Komfort

Während die Menschen es gewohnt sind, darüber nachzudenken, wie Kleidung, Luftbewegung, Temperatur usw Luftfeuchtigkeit Obwohl sie den Komfort beeinflussen, helfen zwei weniger bekannte Maßnahmen zu erklären, wie sie Komfort in Innenräumen empfinden:

1. Mittlere Strahlungstemperatur. Dies ist die durchschnittliche Temperatur aller Oberflächen, die uns umgeben: Decke, Fenster, Wände, Boden. Damit sich Strahlungswärme zwischen einem Objekt und dem menschlichen Körper bewegen kann, ist eine ununterbrochene Sichtlinie erforderlich. Daher haben Decken und freie Fenster einen großen Einfluss auf die Strahlungstemperatur, die an einem bestimmten Ort in einem Haus herrscht.

2. Betriebstemperatur. Dies kann durch Mittelung der mittleren Strahlungstemperatur und der durchschnittlichen Lufttemperatur in einem Raum näherungsweise ermittelt werden. Andere Berechnungen der Betriebstemperatur berücksichtigen die Auswirkungen von Luftbewegung, Luftfeuchtigkeit und weiteren Variablen. Grob Die Hälfte davon, wie Sie Komfort empfinden wird bestimmt durch die strahlende Umgebung.

Leider, wie der Bauwissenschaftler Robert Bean (keine Beziehung) sagt: „Eine ganze Branche von Herstellern, Zulieferern, Bauherren und Handwerkern setzt thermische Behaglichkeit fälschlicherweise mit Lufttemperaturen gleich.“ Das Ergebnis ist, dass die meisten Menschen überhaupt nicht wissen, was einen Raum tatsächlich behaglich – oder unangenehm heiß – macht.
Die Temperatur der Innenflächen macht einen großen Unterschied für den Komfort, selbst wenn die Innenluft die gleiche Temperatur hat. Jonathan Bean, CC BY-ND

An einem heißen, sonnigen Tag verlangsamen eine gute Isolierung und Doppelglasfenster die Wärmeübertragung so weit, dass die Klimaanlage die mittlere Strahlungstemperatur im Inneren des Gebäudes innerhalb weniger Grad der Lufttemperatur halten kann.

Allerdings kann in einem unzureichend isolierten Gebäude wie meinem Haus oder in einigen älteren Sozialwohnungsprojekten in Phoenix die hohe mittlere Strahlungstemperatur die Betriebstemperatur auf über 90 F (32.2 C) ansteigen lassen – selbst wenn der Thermostat auf 75 F eingestellt ist (23.9 °C). Wenn die Oberflächentemperatur die Temperatur unserer Haut übersteigt, beginnt Wärme von der heißen Oberfläche in den Körper zu strahlen und dort zu wirken Hitzschlag wahrscheinlicher.

Die hohe mittlere Strahlungstemperatur in alten, unzureichend isolierten Häusern macht sie deutlich unbehaglicher als neue oder gut isolierte Häuser. Jonathan Bean, CC BY-ND

Jonathan Bean, CC BY-ND

Während die genaue Grenze, ab der Überhitzung gefährlich wird, umstritten ist, sind sich die meisten Menschen einig, dass 90 °C (32.2 °F) viel zu warm sind, um sich wohl zu fühlen.

Heiße Oberflächen sind der Grund dafür, dass kleinere Gebäude, wie Wohnmobile, Tiny Homes, Fracht Container und in Wohnungen umgewandelte Garagen fühlen sich unabhängig von der Thermostateinstellung oft unwohl an. Bei kleineren Gebäuden stehen den Bewohnern drei, vier oder sogar sechs Oberflächen zur Verfügung, wobei die Außenseite der Sonne und der heißen Außenluft ausgesetzt ist. Mehr warme Oberflächen, mehr Unbehagen.

Kühlere Oberflächen, mehr Komfort

Wenn Sie in einem unzureichend isolierten Gebäude wohnen und kein Problem damit haben, mehr Strom zu verbrauchen, können Sie den Thermostat niedriger einstellen. Wenn die mittlere Strahlungstemperatur jedoch hoch ist, fühlt sich ein Abfall der Lufttemperatur um 2 °C (1.1 °F) wie nur 1 °C (0.6 °F) an – und Sie fühlen sich aufgrund der heißen Oberflächen immer noch unwohl.

Isolieren Sie Ihr Dach und ersetzen Sie Einscheibenfenster durch Doppelscheibeneinheiten Glas mit niedrigem Emissionsgrad (Low-E). kann dazu beitragen, die mittlere Strahlungstemperatur und Ihre Energiekosten zu senken. Es sind teure Verbesserungen, aber neue Bundesreformen Steuergutschriften und bevorstehende Rabatte, die von einzelnen Staaten verwaltet werden soll, kann helfen.

Bäume, Markisen und Außenbeschattungen können auch die mittlere Strahlungstemperatur senken, indem sie direkte Sonneneinstrahlung blockieren. Jedoch, Glas ist ein schlechter IsolatorDaher kann es in sehr heißen Klimazonen auch bei völlig sonnengeschützten Einscheibenfenstern dennoch unangenehm warm werden.

Das Anbringen eines Vorhangs im Inneren – und das geschlossene Halten des Vorhangs – kann dazu beitragen, die mittlere Strahlungstemperatur zu senken, da der Vorhang näher an der Lufttemperatur liegt als das Glas.

Was ist mit Mietern in Altbauten?

Mieter in älteren, unzureichend isolierten Gebäuden sind oft nicht in der Lage, hohe Energierechnungen zu bezahlen, und Vermieter sind möglicherweise nicht in der Lage oder nicht willens, kostspielige Sanierungen vorzunehmen. Was die Sache noch schlimmer macht, Ältere Klimaanlagen verbrauchen zwei- bis dreimal so viel Energie als neuere Geräte, um die gleiche Menge an Kühlung zu liefern.

Da die Schaffung einer angenehmen Betriebstemperatur eine niedrigere Einstellung des Thermostats erfordert, muss ein HVAC-System in einem unzureichend isolierten Gebäude länger und härter arbeiten, verbraucht mehr Energie und erhöht die Kosten weiter. Und die Kosten für Unannehmlichkeiten sind nicht nur finanzieller Natur: Heiße Gebäude verursachen auch Kosten negative Auswirkungen auf die Gesundheit und Produktivität.

Millionen Amerikaner leben heute an Orten, an denen Kühlung ist das Einzige, was ein Massenunfallereignis verhindern kann. In Phoenix, Die städtischen Vorschriften verlangen, dass Mieteinheiten durch eine Klimaanlage gekühlt werden um eine Temperatur von nicht mehr als 82 F (27.8 C) aufrechtzuerhalten, gemessen 3 Fuß über dem Boden in der Mitte des Raumes. Leider gibt der Code nicht an, ob 82 F die Betriebstemperatur oder die Lufttemperatur ist.

Dieses eine Wort macht einen großen Unterschied.

In einem älteren, unzureichend isolierten Gebäude, das meinem Haus ähnelt – oder, was im schlimmsten Fall der Fall sein könnte, einem sonnengetrockneten südwestlichen Teil des obersten Stockwerks eines nicht isolierten Betonhochhauses – herrscht eine scheinbar sichere Lufttemperatur von 82 °C F kann leicht gefährliche Betriebstemperaturen von 96 F (35.6 C) oder mehr verdecken.

Der Schlüssel zu besserem Design

Als Professor von Architektur und BauwissenschaftIch glaube, dass die heutigen byzantinischen Bauvorschriften und Mietregeln im Hinblick auf den Komfort erheblich verbessert werden könnten Regulierung der mittleren Strahlungstemperatur statt der Lufttemperatur. Große Teile des Codes könnten über Bord geworfen werden, wenn Innenflächen gefordert würden, die einfach und kostengünstig zu messen sind Infrarot Thermometer, in einem Komfortbereich über 60 °C (15.6 °F) und 85 °C (29.4 °F) gehalten werden.

Für komfortablere Gebäude können sich Architekten und Ingenieure bewerben einfache, etablierte Prinzipien, wie natürliche Belüftung, Beschattung und die richtige Isolierung und Fenster für das Klima. Wenn wir die Wärme von vornherein draußen halten, müssen wir nicht so viel Energie für die Kühlung aufwenden. Untersuchungen zeigen, dass diese Maßnahmen uns auch sicherer machen können Hält Gebäude länger kühl bei sommerlichen Stromausfällen.

Das erfreuliche Ergebnis: Häuser und andere Gebäude, die nicht nur komfortabler, sondern auch sicherer und kostengünstiger im Betrieb sind.

Über den Autor

Jonathan Bean, außerordentlicher Professor für Architektur, nachhaltige Bauumgebungen und Marketing, University of Arizona

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