サーモスタットが示すよりも家が暖かく感じることが多いのはなぜですか

Aug 30, 2023

アリゾナ大学、建築、持続可能な建築環境、マーケティングの准教授

ジョナサン・ビーンは、アリゾナ大学のアリゾナ・レジリエンス研究所内のエネルギー・ソリューション研究所の共同所長であり、フィウス・アライアンスの理事でもあります。

アリゾナ大学は、The Conversation US のメンバーとして資金を提供しています。

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同じ通りにある 2 つの家を想像してください。1 つは 1950 年代に建てられ、もう 1 つは 1990 年代に建てられました。 木やその他の日陰はありません。 エアコンユニットは同じもので、最近交換され、完全に動作しています。 同じサーモスタットは華氏 82 度 (摂氏 27.8 度) に設定されています。

外気温が 110 °F (43.3 度) の場合、1950 年代の家は、同じ気温であっても屋内では少なくとも 10 度 (5.6 度) 暖かく感じるでしょう。

なぜ？

答えは輻射熱に関係しています。 輻射熱のおかげで、寒い冬の夜にキャンプファイヤーで暖かく過ごせます。 火は空気をあまり暖めません。 むしろ、太陽のように、火の熱のほとんどは目に見えない波を通ってキャンプファイヤーから直接体に伝わります。

アリゾナの太陽の輻射熱の中で、第二次世界大戦後にツーソンに建てられた 41,000 戸のうちの 1 つである私の家の断熱されていない柱梁天井の表面温度は、100 華氏 (37.8 度) を超えることがあります。 単層ガラスのスチール窓は 122 °F (50 °C) を記録し、断熱されていないコンクリート ブロック壁はそれほど涼しくありません。

3桁の日の家の中では、75°F（23.9℃）を維持するためにエアコンが爆音を立てているにもかかわらず、キャンプファイヤーの近くに立っているように感じることがあります。 そして、フェニックスが何週間も毎日110°F（43.3度）に達した2023年の長期にわたる熱波のときのように、システムが壊れると、気温が危険なほど急速に上昇します。 エアコンがないと、表面が熱くなり、天井ファンからの空気の渦が家の中をフライヤーのように感じさせます。

人々は衣服、空気の動き、温度、湿度が快適さにどのように影響するかを考えることに慣れていますが、屋内でどのように快適さを感じるかを説明するのに、あまり知られていない 2 つの尺度が役立ちます。

平均放射温度。これは、天井、窓、壁、床など、私たちを取り巻くすべての表面の平均温度です。 輻射熱が物体と人体の間を移動するには、遮るもののない視線が必要であるため、天井や遮るもののない窓は、家の特定の場所で経験する輻射温度に大きな影響を与えます。

動作温度。これは、室内の平均輻射温度と平均気温を平均することで近似できます。 動作温度のその他の計算では、空気の動き、湿度、その他の変数の影響が考慮されます。 体感する快適さのおよそ半分は、放射環境によって決まります。

残念なことに、建築科学者のロバート・ビーン氏（関係はありません）が言うように、「メーカー、サプライヤー、建設業者、商人からなる業界全体が、温熱快適性を気温と誤って同一視している」のです。 その結果、ほとんどの人は実際に空間を快適に感じる原因、つまり不快に感じる暑さの原因にまったく気づいていません。

晴れた暑い日には、断熱効果が高く、二重窓があるため、空調の熱伝達が遅くなり、建物内の平均放射温度が気温の数度以内に保たれます。

しかし、私の家のような断熱が不十分な建物や、フェニックスの一部の古い公共住宅プロジェクトでは、サーモスタットを 75 °F に設定していても、平均輻射温度が高いため、動作温度が 90 °F (32.2 °C) を超えることがあります。 (23.9℃)。 表面温度が皮膚の温度を超えると、熱い表面から体内に熱が放射され始め、熱中症が発生しやすくなります。

過熱が危険になる正確な基準については議論がありますが、ほとんどの人は 90 °F (32.2 ℃) では快適にするには暖かすぎることに同意するでしょう。

トレーラーハウス、小さな家、輸送用コンテナやガレージをアパートに改造したような小さな建物は、サーモスタットの設定に関係なく、表面が高温になるため不快に感じることがよくあります。 小規模な構造物では、居住者は 3 面、4 面、さらには 6 面にさらされ、外側は太陽と熱い外気にさらされます。 表面が暖かくなると、不快感も大きくなります。