你有没有注意到,有时你在家里会觉得冷,即使空气温度正是你想要的?这是因为,与我们大多数人的想法相反,空气温度并不是决定人们在建筑物中舒适度的主要因素。
为了说明这一点,让我们从户外开始。当气温为20°C时,我坐在外面可能会很舒服,或者我可能非常不舒服,这取决于很多其他因素——我是在阳光下还是在阴凉处?刮风还是风平浪静?相对湿度是多少?我是站着,还是坐在温暖的东西上,还是冷的东西上?
室外温度可能是室外的标准室温20-21°C,但如果是多云、刮风和潮湿的天气,我想要一件夹克。相反,如果你在3月12°C的一天给我一个遮风的地方,我很快就会穿一件t恤,灼伤我苍白的加拿大手臂。气温本身并不能定义人类的舒适;事实上,考虑到我们给予它的信任,它作为衡量舒适程度的标准是非常不准确的。
根据教育资源网站的工程师罗伯特·宾的说法健康的加热,“身体和空间之间的感热传递主要是辐射传递,而不是基于空气。ASHRAE手册、医学期刊和室内环境人体工程学期刊对此非常清楚,在正常活动水平下,人体与环境之间大约60%的热量传递实际上是辐射的。”
成年人平均辐射约150瓦的能量,但在正常均匀温度的房间里,我们会获得约50瓦的能量,导致净损失约100瓦。你所经历的净损失将根据房子的热性能而有所不同.如果你的墙壁和窗户是冷的,从你身体散发出来的热量会帮助它们变暖,而你的个人舒适则会受到影响。如果你家里的表面温度较高,不管你的恒温器怎么说,你都会觉得更舒服。
除了平均气温和从你家周围表面辐射出来的热量之外,其他环境因素会进一步混淆舒适的定义;这包括空气速度(想想室内的“风寒”因素)、封闭空间的相对湿度、分层(你的脚和头之间的温差)和空气对流(由温差引起的空气运动)。
所有这些因素,甚至还有其他一些因素会影响个人舒适度,包括你的代谢率和你穿了多少衣服。
建筑设计如何影响舒适度:
气温确实会影响人体舒适度;它是你热体验的一部分,但它的主要作用是温暖或冷却你的家的表面。窗户代表着房屋内部最冷的外部表面,这就是为什么通常把热源放在它们下面,实际上是用热量“清洗”它们。这会停止对流引擎,并帮助使它们的表面温度更接近我们身体的温度,因此,我们和环境之间传递的热量更少,所以我们感觉更舒服。
让我们回到户外,这次是在寒冷的夜晚,在篝火旁。你可能非常温暖,甚至热得不舒服,直到有人走到你面前,这时你会立刻感到冷。这与你周围空气的温度无关,这与你身体吸收的火辐射出的热量有关。你在家里对冷热表面的体验是一样的,只是不那么明显,因为玩耍的温度不是那么极端。但在寒冷的夜晚,你一定会注意到双层玻璃和三层玻璃的区别。
尽管我们在买房时投入了大量金钱,也在房子里度过了大量时间,但真正的热舒适甚至不在大多数设计和建造的新房子的考虑范围之内。墙壁只满足建筑规范的最低要求,窗户通常只有双层玻璃,强制空气系统或电散热器预计会根据温度计的读数提供舒适,而温度计只考虑了其中一小部分变量。
好消息是,节能和耐用的房子的特点与真正舒适的房子是一样的-高r值的建筑围护结构,没有热桥,密封防止空气泄漏,三窗格窗户,湿度控制和适当设计的加热、冷却和通风设备,举几个例子。
热舒适=效率和耐久性:
- 通过建筑外壳损失的热量越少,温度就越高,从你身体到墙壁和窗户损失的热量就越少。
- 在冬天,当温暖潮湿的室内空气接触到寒冷的窗户时,它会变冷,其中的水分在窗户上凝结,而较冷、密度较大的空气下降,产生空气流动和穿堂风的感觉。的内表面三层窗玻璃比双层窗玻璃更温暖,因此通风更少(如果有的话),并减少身体的辐射损失,所以靠近它们会更舒服。更暖和也意味着窗框和墙壁组件凝结和受潮损坏的风险更小。
- 漏气引起不舒服的穿堂风但它也会让水分穿过墙壁,凝结在墙壁内部的冷表面上。密闭的房屋更舒适,更耐用,而且运营成本更低。
- 地板是我们和房子之间的接触点,所以当我们的脚将热量传导到冰冷的地板时,额外的身体热量就会损失掉。为了弥补脚冷,人们经常会把恒温器的温度从看起来“不舒服”的室温调高到20-21摄氏度。在一个原本很温暖的房子里,冰冷的地板是绝缘不够的结果;这意味着更大的热损失率和更高的供暖成本。还有导电性的问题——在相同温度下,木地板和混凝土地板的感觉会非常不同,因为混凝土的导热性要好得多,这使得它看起来比相同温度的木地板更热或更冷。
- 重要的是要注意,包括地板内的热量并不是减少隔热的理由——事实上,你应该多隔热。你可能仍然很舒服,但是地板和地面之间的温差会增加热量散失的速度,增加你的取暖费。
衡量和设计一个舒适的家:
要保持舒适的室内环境,比空气温度更准确的读数是MRT(平均辐射温度),这是一种表示地表温度对居住者舒适度影响的测量方法。
衡量建筑热舒适的一个更实用的指标是工作温度,它考虑了空气温度、平均辐射温度和空气速度。我从来没有在家里见过这样的设备,但显然它们在商业上是可以买到的。
新建住宅缺乏真正的热舒适可以很容易地追溯到一个关键问题——我们负责设计的人。即使是意图高尚的总承包商也经常说服客户采用他们最熟悉的不太理想的建筑围护结构,或者不那么高尚地认为他们将从中获益最大。这可能还包括出于好意的“省钱”建议,比如把三层玻璃窗户降级为双层玻璃窗户,以及尽可能减少地下室的隔热材料。
在加热,冷却和通风方面,系统设计和尺寸通常留给安装人员,而不是受过该学科培训的工程师。安装人员没有接受过如何设计一个全面的家庭舒适交付系统的培训,他们只接受过如何安装它们的培训。不要让你的工程师安装一个系统,也不要让你的安装工程师安装一个系统。
将供暖系统设计交给安装人员会产生一个相当一致的结果-系统相对于他们的空间是超大的。这保证了一件非常重要的事情(至少对安装承包商来说)——他们不会接到愤怒的客户抱怨暖气不足的电话。相反,房主将从无法以最高效率运行的系统中获得强大的冷热空气,因为它们调节的空间比设计的要小得多。
同样,这可能是出于好意,但这不是你的最佳利益。超大的加热设备购买成本更高,而且它启动和停止的频率更频繁,而不是以最佳速率运行更长的时间。这增加了系统的磨损,降低了舒适性,提高了运行成本。这将类似于汽车在红灯和红灯之间行驶时增加的汽油消耗和刹车磨损,而不是以均匀的速度行驶并获得所有的绿灯。
这方面的专业工程师会根据你的特定气候、建筑围护结构、气密性来计算你的热负荷,然后设计一个系统来满足这些需求。
辐射供暖:
在绿色建筑的圈子里似乎有无休止的争论辐射热带来的舒适感特别是楼层。墙壁和天花板同样可以加热和冷却,只是不太常见。研究似乎表明,有加热地板的家庭并没有节省很多能源,尽管理论上应该有。
有了加热地板,地面(有人的地方)的空气温度更高,而不是我们头顶上方天花板周围的热量聚集(没有人的地方),这就是大多数供暖系统的情况,主要目的是加热空气。
据报道,有地暖的房子没有节能,这可能是因为人们把恒温器放在了原来的地方,只是在温暖的地板和平衡的热量中晒太阳。如果他们不节省能源和金钱,那么至少他们可能更快乐,这也是一件好事。如果建筑设计优先考虑居住者的热舒适,我们很可能会看到更多的辐射采暖,当然也会有更好的建筑围护结构。
如果你是自定义建造一个新家,你最好的机会,一个舒适和高效的最终产品将来自于雇用一个倾向于高性能的设计师(经验丰富)被动的房子实践是一种奖励),选择一个不会与你的设计师冲突的总承包商,并试图说服你采用他们自己最喜欢的实践。让设计师去设计,让建造者去建造。
奇妙的文章一个新的构建。有什么办法可以改造强制空气系统吗?
谢谢马丁,
我不确定我完全理解了这个问题——如果你的意思是从强制空气转换到某种形式的辐射供暖,是的,你可以,它的价格和价值取决于很多事情,主要是如果你已经计划进行一些翻修。如果你的意思是切换到一个更合适的系统,这也是可能的,但只有在它已经接近替换的年龄时才有意义。留下更多关于你希望做什么的细节。问候,迈克
嗨,迈克,
你说得对。我正在寻找替代品,将强制空气转换(或修改)为辐射热,而不打破银行(使用3年的地板)。到目前为止,我的调查没有成功。花3万美元是我舒适的唯一选择吗?
马丁
不幸的是,当你把这些数字加起来时,这个数字可能是正确的,这取决于大小。你可以做一个电辐射地板,用瓷砖覆盖它,这不会是一个便宜的安装(拆除现有的地板,安装电线,铺设瓷砖),但同样值得考虑的是运营成本——如果你在安大略省或电价高的地方,你会花很多钱来运行它,例如魁北克,你会花更少的钱。
安装一个用燃气锅炉加热的液体循环辐射地板也是可行的(在平板地板上更可行),辐射地板的价格约为每平方英尺5美元或6美元,但你要支付浇筑和整理混凝土的费用。此外,你要么会失去几英寸的头部空间,要么也会产生移除现有混凝土的成本。我希望我能提供更多的帮助,但这在很大程度上取决于你房子的大小,你所在的位置,它的隔热性能,窗户质量,密封性等等。你在第一个评论中提到了这一点,在建造新建筑时,热舒适是很好的考虑因素,但回去做改变要困难得多。对不起,我没有更好的选择,也许有其他读者有更实惠的建议。迈克