Por qué los hogares suelen sentirse más cálidos de lo que sugiere el termostato

ARTÍCULO (LA CONVERSACIÓN) — Imagínese dos casas en la misma calle: una construida en los años 50 y la otra en los 90. No hay árboles ni otra sombra. Las unidades de aire acondicionado son idénticas, recientemente reemplazadas y funcionando perfectamente. Termostatos idénticos están fijados a 82 grados Fahrenheit (27,8 Celsius).

Cuando hace 110 F (43,3 C) afuera, la casa de la década de 1950 probablemente se sentirá al menos 10 F (5,6 C) más cálida en el interior, incluso con la misma temperatura del aire.

¿Por qué?

La respuesta tiene que ver con el calor radiante. El calor radiante es lo que te mantiene calentito junto a una fogata en una fría noche de invierno. El fuego no calienta mucho el aire; más bien, como el Sol, la mayor parte del calor del fuego se mueve a través de ondas invisibles directamente desde la fogata hasta tu cuerpo.

Bajo el calor radiante del sol de Arizona, la temperatura de la superficie de los techos de postes y vigas sin aislamiento de mi casa, una de las 41.000 construidas en Tucson durante la era posterior a la Segunda Guerra Mundial, puede alcanzar más de 100 F (37,8 C). Las ventanas de acero de un solo acristalamiento registran 122 F (50 C) y las paredes de bloques de concreto sin aislamiento no son mucho más frías.

Dentro de mi casa, en días de tres dígitos, puedo sentirme como si estuviera parado cerca de una fogata, incluso con el aire acondicionado rugiendo para mantener 75 F (23,9 C). Y cuando el sistema falla, como sucedió durante la prolongada ola de calor de 2023, cuando Phoenix alcanzó 110 F (43,3 C) todos los días durante semanas, las temperaturas aumentan peligrosamente rápido. Sin aire acondicionado, las superficies calientes más el remolino de aire del ventilador de techo hacen que la casa se sienta como una freidora.

Temperatura del aire: un indicador incompleto del confort

Si bien las personas están acostumbradas a pensar en cómo la ropa, el movimiento del aire, la temperatura y la humedad afectan la comodidad, dos medidas menos conocidas ayudan a explicar cómo experimentan la comodidad en el interior:

Temperatura radiante media. Esta es la temperatura media de todas las superficies que nos rodean: techo, ventanas, paredes, suelo. Para que el calor radiante se mueva entre un objeto y el cuerpo humano, se necesita una línea de visión ininterrumpida, por lo que los techos y las ventanas sin obstáculos tienen una influencia enorme en la temperatura radiante que se experimenta en un lugar específico de una casa.

Temperatura operativa. Esto se puede aproximar promediando la temperatura radiante media y la temperatura promedio del aire en una habitación. Otros cálculos de la temperatura operativa tienen en cuenta los efectos del movimiento del aire, la humedad y variables adicionales. Aproximadamente la mitad de cómo experimentas el confort está determinado por el ambiente radiante.

Desafortunadamente, como dice el científico de la construcción Robert Bean (sin relación), “toda una industria de fabricantes, proveedores, constructores y comerciantes equipara incorrectamente el confort térmico con la temperatura del aire”. El resultado es que la mayoría de las personas ignoran por completo lo que realmente hace que un espacio se sienta cómodo o incómodamente caluroso.

En un día caluroso y soleado, un buen aislamiento y ventanas de doble panel reducen la transferencia de calor lo suficiente como para que el aire acondicionado mantenga la temperatura radiante media dentro del edificio a unos pocos grados de la temperatura del aire.

Sin embargo, en un edificio con aislamiento insuficiente, como mi casa, o en algunos proyectos de vivienda pública más antiguos en Phoenix, la alta temperatura radiante promedio puede elevar la temperatura operativa por encima de los 90 F (32,2 C), incluso con el termostato configurado en 75 F. (23,9ºC). Cuando la temperatura de la superficie excede la temperatura de nuestra piel, el calor comenzará a irradiarse desde la superficie caliente hacia el cuerpo, lo que aumentará la probabilidad de sufrir un golpe de calor.

Si bien se debate cuál es el umbral exacto en el que el sobrecalentamiento se vuelve peligroso, la mayoría de la gente estaría de acuerdo en que 90 F (32,2 C) es demasiado cálido para sentirse cómodo.

Las superficies calientes son la razón por la que los edificios más pequeños, como casas móviles, casas pequeñas, contenedores de envío y garajes convertidos en apartamentos, a menudo se sienten incómodos independientemente de la configuración del termostato. Las estructuras más pequeñas exponen a los ocupantes a tres, cuatro o incluso seis superficies con el exterior expuesto al sol y al aire caliente del exterior. Más superficies cálidas, más malestar.

Superficies más frescas, más comodidad

Si vive en un edificio con aislamiento insuficiente y no le importa usar más electricidad, puede ajustar el termostato a un nivel más bajo. Pero si la temperatura radiante media es alta, una caída de 1,1 C (2 F) en la temperatura del aire se sentirá como sólo 0,6 C (1 F) y esas superficies calientes seguirán haciéndolo sentir incómodo.

Agregar aislamiento a su techo y reemplazar las ventanas de un solo panel con unidades de doble panel con vidrio de baja emisividad (low-E) puede ayudar a reducir la temperatura radiante media y sus facturas de energía. Son mejoras costosas, pero los nuevos créditos fiscales federales y los próximos reembolsos, que serán administrados por estados individuales, pueden ayudar.

Los árboles, los toldos y las sombras exteriores también pueden reducir las temperaturas radiantes medias al bloquear la luz solar directa. Sin embargo, el vidrio es un pésimo aislante, por lo que en climas muy cálidos, las ventanas de un solo panel completamente protegidas del sol pueden llegar a calentarse de manera incómoda.

Agregar una cortina en el interior (y mantenerla cerrada) puede ayudar a disminuir la temperatura radiante media porque la cortina estará más cerca de la temperatura del aire que el vidrio.

¿Qué pasa con los inquilinos en edificios antiguos?

Los inquilinos de edificios más antiguos y con aislamiento insuficiente suelen tener menos posibilidades de afrontar grandes facturas de energía, y es posible que los propietarios no puedan o no quieran realizar mejoras costosas. Para empeorar las cosas, los sistemas de aire acondicionado más antiguos utilizan entre dos y tres veces más energía que las unidades más nuevas para ofrecer la misma cantidad de refrigeración.

Dado que para crear una temperatura operativa cómoda es necesario ajustar el termostato a un nivel más bajo, un sistema HVAC en un edificio con aislamiento insuficiente debe trabajar más tiempo y más, utilizando más energía y aumentando aún más el costo. Y los costos del malestar no son sólo financieros: los edificios calientes también tienen impactos adversos sobre la salud y la productividad.

Millones de estadounidenses viven ahora en lugares donde el enfriamiento es lo único que previene un evento con víctimas masivas. En Phoenix, el código de la ciudad requiere que las unidades de alquiler enfriadas por aire acondicionado mantengan una temperatura de no más de 82 F (27,8 C), medida a 3 pies sobre el piso en el centro de la habitación. Desafortunadamente, el código no especifica si 82 ​​F es la temperatura operativa o la temperatura del aire.

Esa sola palabra hace una gran diferencia.

En un edificio antiguo y con aislamiento deficiente similar a mi casa (o, en lo que podría ser el peor de los casos, una unidad del último piso frita al sol en el suroeste de un edificio alto de concreto sin aislamiento), una temperatura del aire aparentemente segura de 82 F podría fácilmente enmascarar temperaturas operativas peligrosas de 96 F (35,6 C) o más.

La clave para un mejor diseño

Como profesor de arquitectura y ciencias de la construcción, creo que los bizantinos códigos de construcción y las normas de alquiler actuales podrían mejorarse enormemente en términos de comodidad regulando la temperatura radiante media en lugar de la temperatura del aire. Se podrían descartar grandes secciones del código exigiendo que las superficies interiores, que son fáciles de medir con un termómetro infrarrojo económico, se mantengan dentro de un rango de comodidad superior a 60 F (15,6 C) y por debajo de 85 F (29,4 C).

Para lograr edificios más confortables, los arquitectos e ingenieros pueden aplicar principios simples y establecidos, como ventilación natural, sombra y el aislamiento y las ventanas adecuados al clima. En primer lugar, mantener el calor afuera significa que no tenemos que gastar tanta energía para enfriar. Las investigaciones muestran que estas medidas también pueden hacernos más seguros al mantener los edificios más frescos durante más tiempo durante los cortes de energía del verano.

El feliz resultado: viviendas y otros edificios que no sólo son cómodos, sino también más seguros y más asequibles de operar.

Escrito por JONATHAN BEAN, Universidad de Arizona.

Este artículo se vuelve a publicar desde The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lee el artículo original aquí.

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