Suhu yang Anda rasakan di hari yang panas dan cerah tidak selalu sesuai dengan termostat. Catherine Falls Komersial/Momen melalui Getty Images

Bayangkan dua rumah di jalan yang sama: satu dibangun pada tahun 1950an dan yang lainnya pada tahun 1990an. Tidak ada pohon atau naungan lainnya. Unit pendingin udaranya identik, baru saja diganti, dan beroperasi dengan sempurna. Termostat yang sama disetel pada 82 derajat Fahrenheit (27.8 Celsius).

Saat suhu di luar 110 F (43.3 C), rumah tahun 1950-an kemungkinan akan merasakan setidaknya 10 F (5.6 C) lebih hangat di dalam, bahkan dengan suhu udara yang sama.

Mengapa?

Jawabannya ada hubungannya dengan pancaran panas. Panas terik inilah yang membuat Anda tetap hangat di api unggun pada malam musim dingin. Api tidak terlalu menghangatkan udara; sebaliknya, seperti Matahari, sebagian besar panas api berpindah melalui gelombang tak kasat mata langsung dari api unggun ke tubuh Anda.

Di bawah pancaran panas matahari Arizona, suhu permukaan langit-langit tiang dan balok yang tidak diinsulasi di rumah saya, salah satunya 41,000 dibangun di Tucson selama era pasca-Perang Dunia II, dapat mencapai lebih dari 100 F (37.8 C). Jendela baja berlapis tunggal mendaftarkan 122 F (50 C), dan dinding balok beton yang tidak berinsulasi tidak jauh lebih dingin.

Di dalam rumah saya pada hari-hari tiga digit, saya merasa seperti berdiri di dekat api unggun, bahkan dengan AC yang menderu untuk mempertahankan 75 F (23.9 C). Dan ketika sistem rusak – seperti yang terjadi selama gelombang panas 2023 yang berlangsung lama, ketika Phoenix mencapai 110 F (43.3 C) setiap hari selama berminggu-minggu – suhu naik dengan sangat cepat. Tanpa AC, permukaan yang panas ditambah pusaran udara dari kipas langit-langit membuat rumah menjadi senyap merasa seperti penggorengan udara.

Suhu udara: Indikator kenyamanan yang tidak lengkap

Sementara orang terbiasa memikirkan bagaimana pakaian, pergerakan udara, suhu dan kelembaban mempengaruhi kenyamanan, dua tindakan yang kurang dikenal membantu menjelaskan bagaimana mereka mengalami kenyamanan di dalam ruangan:

1. Suhu radiasi rata-rata. Ini adalah suhu rata-rata semua permukaan yang mengelilingi kita: langit-langit, jendela, dinding, lantai. Agar pancaran panas berpindah antara benda dan tubuh manusia, diperlukan garis pandang yang tidak terputus, sehingga langit-langit dan jendela yang tidak terhalang memiliki pengaruh yang sangat besar terhadap suhu pancaran yang dialami di tempat tertentu di sebuah rumah.

2. Suhu operasional. Ini dapat didekati dengan rata-rata suhu radiasi rata-rata dan suhu udara rata-rata di sebuah ruangan. Perhitungan suhu operasi lainnya memperhitungkan efek pergerakan udara, kelembapan, dan variabel tambahan. Dengan kasar setengah dari bagaimana Anda mengalami kenyamanan ditentukan oleh lingkungan yang bercahaya.

Sayangnya, sebagai ilmuwan bangunan Robert Bean (tidak ada hubungannya) mengatakan, "seluruh industri pabrikan, pemasok, pembangun, dan pedagang salah menyamakan kenyamanan termal dengan suhu udara." Hasilnya adalah kebanyakan orang sama sekali tidak menyadari apa yang sebenarnya membuat suatu ruangan terasa nyaman - atau panas yang tidak nyaman.
Suhu permukaan dalam ruangan membuat perbedaan besar untuk kenyamanan, meskipun udara dalam ruangan memiliki suhu yang sama. Jonatan Bean, CC BY-ND

Pada hari yang panas dan cerah, insulasi yang baik dan jendela panel ganda memperlambat perpindahan panas sehingga AC dapat menjaga suhu radiasi rata-rata di dalam gedung dalam beberapa derajat dari suhu udara.

Namun, di gedung dengan insulasi rendah, seperti rumah saya, atau di beberapa proyek perumahan publik yang lebih tua di Phoenix, suhu pancaran rata-rata yang tinggi dapat mendorong suhu operasi lebih dari 90 F (32.2 C) – bahkan dengan termostat disetel ke 75 F (23.9 C). Ketika suhu permukaan melebihi suhu kulit kita, panas akan mulai memancar dari permukaan yang panas ke dalam tubuh, membuat serangan panas lebih mungkin terjadi.

Suhu rata-rata radiasi yang tinggi di rumah tua yang kurang terisolasi membuat mereka jauh lebih tidak nyaman daripada rumah baru atau yang terisolasi dengan baik. Jonatan Bean, CC BY-ND

Jonatan Bean, CC BY-ND

Meskipun ambang batas pasti dimana panas berlebih menjadi berbahaya masih diperdebatkan, kebanyakan orang akan setuju bahwa suhu 90 F (32.2 C) terlalu hangat untuk kenyamanan.

Permukaan yang panas adalah alasan mengapa bangunan yang lebih kecil, seperti rumah mobil, rumah mungil, kontainer pengiriman dan garasi berubah menjadi apartemen, seringkali terasa tidak nyaman terlepas dari pengaturan termostat. Struktur yang lebih kecil memaparkan penghuni ke tiga, empat, atau bahkan enam permukaan dengan bagian luar yang terpapar sinar matahari dan udara luar yang panas. Permukaan yang lebih hangat, lebih tidak nyaman.

Permukaan lebih dingin, lebih nyaman

Jika Anda tinggal di gedung dengan insulasi rendah dan tidak keberatan menggunakan lebih banyak listrik, Anda dapat menyetel termostat lebih rendah. Namun jika suhu radiasi rata-rata tinggi, penurunan suhu udara sebesar 2 F (1.1 C) akan terasa seperti hanya 1 F (0.6 C) — dan permukaan yang panas tersebut masih akan membuat Anda merasa tidak nyaman.

Menambahkan insulasi ke atap Anda dan mengganti jendela panel tunggal dengan unit panel ganda kaca dengan emisivitas rendah (low-E). dapat membantu mengurangi suhu pancaran rata-rata dan tagihan energi Anda. Itu perbaikan mahal, tapi federal baru kredit pajak dan rabat yang akan datang, untuk dikelola oleh masing-masing negara bagian, dapat membantu.

Pepohonan, awning, dan naungan eksterior juga dapat mengurangi suhu radiasi rata-rata dengan menghalangi sinar matahari langsung. Namun, kaca adalah isolator yang buruk, jadi di iklim yang sangat panas, jendela panel tunggal yang sepenuhnya terlindung dari sinar matahari masih bisa menjadi hangat dan tidak nyaman.

Menambahkan tirai di dalam — dan menjaganya tetap tertutup — dapat membantu menurunkan suhu radiasi rata-rata karena suhu tirai akan lebih dekat dengan suhu udara daripada kaca.

Bagaimana dengan penyewa gedung tua?

Penyewa di gedung yang lebih tua dan kurang terisolasi seringkali kurang mampu membayar tagihan energi yang besar, dan tuan tanah mungkin tidak mampu atau tidak mau melakukan perbaikan yang mahal. Memperparah keadaan, sistem pendingin udara yang lebih tua menggunakan energi dua hingga tiga kali lebih banyak sebagai unit yang lebih baru untuk memberikan jumlah pendinginan yang sama.

Karena menciptakan suhu pengoperasian yang nyaman memerlukan pengaturan termostat lebih rendah, sistem HVAC di gedung dengan insulasi rendah harus bekerja lebih lama dan lebih keras, menggunakan lebih banyak energi dan semakin meningkatkan biaya. Dan biaya ketidaknyamanan tidak hanya finansial: bangunan panas juga ada dampak buruk bagi kesehatan dan produktivitas.

Jutaan orang Amerika sekarang tinggal di tempat-tempat di mana pendinginan adalah satu-satunya hal yang mencegah peristiwa korban massal. Di Phoenix, kode kota membutuhkan unit sewa yang didinginkan dengan AC untuk mempertahankan suhu tidak lebih dari 82 F (27.8 C), diukur 3 kaki di atas lantai di tengah ruangan. Sayangnya, kode tersebut tidak menentukan apakah 82 F adalah suhu operasi atau suhu udara.

Satu kata itu membuat perbedaan besar.

Di sebuah bangunan tua yang kurang terisolasi yang mirip dengan rumah saya - atau, dalam skenario terburuk, unit barat daya yang dijemur di lantai atas gedung bertingkat beton yang tidak berinsulasi - suhu udara yang tampaknya aman sebesar 82 F dapat dengan mudah menutupi suhu pengoperasian yang berbahaya yaitu 96 F (35.6 C) atau lebih tinggi.

Kunci untuk desain yang lebih baik

Sebagai profesor ilmu arsitektur dan bangunan, Saya percaya kode bangunan Bizantium dan aturan persewaan saat ini dapat ditingkatkan secara signifikan untuk kenyamanan mengatur suhu radiasi rata-rata ketimbang suhu udara. Sebagian besar kode dapat dibuang dengan meminta permukaan interior, yang mudah diukur dengan harga murah termometer inframerah, disimpan dalam kisaran kenyamanan di atas 60 F (15.6 C) dan di bawah 85 F (29.4 C).

Untuk bangunan yang lebih nyaman, arsitek dan insinyur dapat melamar sederhana, prinsip-prinsip mapan, seperti ventilasi alami, naungan dan insulasi serta jendela yang tepat untuk iklim. Menahan panas sejak awal berarti kita tidak perlu menghabiskan begitu banyak energi untuk pendinginan. Penelitian menunjukkan bahwa langkah-langkah ini juga dapat membuat kita lebih aman menjaga bangunan lebih dingin lebih lama di musim panas pemadaman listrik.

Hasil yang menggembirakan: rumah dan bangunan lain yang tidak hanya nyaman, tetapi juga lebih aman dan terjangkau untuk dioperasikan.

Tentang Penulis

Jonatan Bean, Associate Professor Arsitektur, Lingkungan Binaan Berkelanjutan dan Pemasaran, University of Arizona

Artikel ini diterbitkan kembali dari Percakapan di bawah lisensi Creative Commons. Membaca Artikel asli.