如何设计家中的热舒适性

B站影视 2024-11-29 07:26 4

摘要:你有没有注意到,有时你会觉得家里很冷,即使气温正是你喜欢保持的水平?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建筑物中人类舒适度的主要因素。

你有没有注意到,有时你会觉得家里很冷,即使气温正是你喜欢保持的水平?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建筑物中人类舒适度的主要因素。

为了说明一个观点,让我们从户外开始。当温度达到 20°C 时,我可能坐在外面很舒服,或者我可能会非常不舒服,这取决于许多其他因素 - 我是在阳光下还是在阴凉处?是刮风还是平静?什么是相对湿度水平?我是站着,还是坐在温暖的东西上,或者是冷的东西上?

室外温度可能相当于室外 20-21°C 的标准室温,但如果多云、多风和潮湿,我会想要一件夹克。相反,如果你在三月的 12°C 的天气里给我一个阳光下的避风处,我很快就会穿上一件 T 恤,烧伤我苍白的加拿大手臂。空气温度本身并不能定义人类的舒适度;事实上,考虑到我们给予它的赞誉,它作为衡量舒适度的指标是非常不准确的。

根据 Healthy Heating 的工程师 Robert Bean 的说法,“身体和空间之间的显热传递主要是辐射传递,而不是基于空气的。ASHRAE 手册、医学期刊和室内环境人体工程学期刊都非常清楚地表明,在正常活动水平下,人体与环境之间的热量传递中大约 60% 实际上是辐射的。

普通成年人辐射约 150 W 的能量,但当在正常均匀温度下的房间中时,我们可返回约 50 W 的能量,导致约 100 W 的净损失。您经历的净损失将根据房屋的热性能而有所不同如果你的墙壁和窗户很冷,从你身体散发的热量会以牺牲你自己的个人舒适度为代价来帮助它们变暖。如果您家中表面的温度较高,那么无论您的恒温器怎么说,您都会感觉更舒适。

除了平均空气温度和辐射到您家周围表面的热量之外,其他环境因素将进一步使定义舒适度的水变得浑浊;这包括空气速度(想想室内的“风寒”系数)、封闭空间内的相对湿度、分层(脚和头部之间的温差)和空气对流(由温差引起的空气流动)。

所有这些因素,甚至其他一些因素都会影响个人舒适度,包括您的新陈代谢率和您穿的衣服数量。

空气温度确实会影响人体舒适度;它是您热体验的一部分,但其主要作用是加热或冷却您家的表面。窗户是房屋内部最冷的外表面,这就是为什么通常将热源放置在窗户下方,以有效地用热量“清洗”窗户。这会停止对流引擎,并有助于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,因此我们感觉更舒适。

让我们回到外面一会儿 - 这一次是在寒冷的夜晚的篝火旁。你可能非常温暖,甚至热得令人不舒服,直到有人走到你面前,这时你会立即感到寒冷。这与你周围空气的温度无关,这完全是关于你的身体吸收的火散发的热量。您在家中使用热表面和冷表面的体验与此相同,只是没有那么明显,因为工作的温度并不那么极端。但是,在非常寒冷的夜晚,您肯定会注意到双层玻璃窗和三层玻璃窗之间的区别。

尽管我们为买房付出了金钱投资,并在其中花费了大量时间,但真正的热舒适性甚至不在大多数正在设计和建造的新房的雷达上。墙壁刚好满足建筑规范的最低要求,窗户通常只是双层玻璃,强制通风系统或电散热器有望根据温度计的读数提供舒适感,而温度计只考虑了一小部分起作用的变量。

好消息是,节能耐用的房屋的特性与真正舒适的房屋的特性大致相同 - 高 R 值建筑围护结构、无热桥、密封防止漏气、三层窗户、湿度控制以及设计合理设计的供暖、制冷和通风设备,仅举几例。

通过建筑围护结构损失的热量越少,它就会越暖和,从身体散失到墙壁和窗户的热量就越少。当温暖潮湿的室内空气在冬天与寒冷的窗户接触时,它会冷却,其中的水分凝结在窗户上,较凉爽、更稠密的空气落下,产生空气流动和气流的感觉。三层玻璃窗的内表面比双层玻璃窗更暖和,因此气流较小(如果有),并且减少了您身体的辐射损失,因此它们靠近时更舒适。更暖和还意味着窗框和墙体组件发生冷凝和受潮损坏的风险较小。漏气会导致不舒服的气流,但它也会让水分穿过墙壁并凝结在墙壁内的寒冷表面上。气密房屋的热舒适性更高、更耐用,运营成本更低。地板是我们和房子之间的接触点,因此当我们的脚将热量传导到寒冷的地板时,额外的体热会损失掉。为了补偿脚冷,人们通常会将恒温器从看似“不舒服”的 20-21°C 室温调高。 原本温暖的房子里地板冰冷是绝缘不足的结果;这意味着更高的热损失率和更高的供暖成本。还有导电性的问题 - 相同温度下的木地板和混凝土地板感觉会非常不同,因为混凝土的导热性要好得多,使其看起来比相同温度的木地板更暖或更冷。重要的是要注意,包括地板内供暖并不是减少隔热的理由 - 事实上,您应该增加隔热量。您可能仍然足够舒适,但地板和下方地面之间的温差更大会增加热量损失的速度和您的取暖费。

为了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),这是一种表示表面温度对居住者舒适度影响的指标。

衡量建筑物热舒适度的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。我从未在家中见过这样的设备,但显然它们可以在市场上买到。

新建房屋缺乏真正的热舒适性很容易归结为一个关键问题 - 我们负责设计的人。即使是高尚的总承包商也经常说服客户讨论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会从中获得最大收益。这还可能包括出于善意的“省钱”建议,从三层玻璃窗降级为仅双层玻璃窗,并将地下室板的保温材料减少到尽可能少的程度。

在供暖、制冷和通风方面,系统设计和选型通常留给安装人员,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全面的舒适家庭输送系统的培训,他们只接受过如何安装系统的培训。不要让您的工程师安装系统,也不要让您的安装人员工程师设计系统。

将供暖系统设计交给安装人员会产生一个非常一致的结果 - 系统对于其空间来说过大。这确保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,房主将从无法以最有效速度运行的系统中获得强大的热空气和冷空气冲击,因为它们正在调节比其设计用途小得多的空间。

同样,这可能是出于善意,但并不符合您的最佳利益。超大加热设备的购买成本更高,而且启动和停止的频率更高,而不是以最佳速度运行更长的时间。这会导致系统磨损增加、舒适度降低和运营成本增加。这类似于在汽车中从红灯到红灯比赛时增加的汽油和刹车磨损,而不是以均匀的速度行驶并获得所有绿灯。

专门从事该学科的工程师将根据您的特定气候、建筑围护结构、气密性计算您的热负荷,然后设计一个系统来满足这些需求。

在绿色建筑界,关于辐射热(特别是地板)的舒适优势,似乎存在着无休止的争论。墙壁和天花板同样可以加热和冷却,只是这种情况不太常见。研究似乎表明,尽管理论上应该有,但使用加热地板的家庭并没有节省很多能源。

地板辐射热温度 © Uponor

使用加热地板时,地面(人们所在的地方)的空气温度更高,而不是热量聚集在我们头顶上方的天花板周围(人们不在的地方),这是大多数主要目的是加热空气的供暖系统所发生的情况。

据报道,具有地板内供暖的房屋没有节能报告,这可能是人们将恒温器留在他们一直拥有的地方,只是沐浴在温暖的地板和平衡的热量带来的更大舒适感中。如果他们没有节省能源和金钱,那么至少他们可能会更快乐,这也是一件好事。如果建筑设计优先考虑居住者的热舒适度,我们很可能会看到更多的辐射供暖,当然也会看到更好的建筑围护结构。

如果你正在定制建造一个新家,你获得舒适和高效的最终产品的最佳机会是聘请一位倾向于高性能的设计师(有被动房实践经验者优先),并选择一位不会与你的设计师发生冲突的总承包商,并试图说服你进入他们自己喜欢的实践。让设计师设计,让建筑商建造。

来源:陈讲运清洁能源

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