La température que vous ressentez lors d'une journée chaude et ensoleillée ne correspond pas toujours au thermostat. Catherine Falls Commercial / Moment via Getty Images

Imaginez deux maisons dans la même rue : l’une construite dans les années 1950 et l’autre dans les années 1990. Il n'y a pas d'arbres ni autre ombre. Les climatiseurs sont identiques, récemment remplacés et fonctionnent parfaitement. Des thermostats identiques sont réglés à 82 degrés Fahrenheit (27.8 Celsius).

Lorsqu'il fait 110 F (43.3 C) à l'extérieur, la maison des années 1950 sera probablement au moins 10 F (5.6 C) plus chaude à l'intérieur, même avec la même température de l'air.

Pourquoi ?

La réponse est liée à la chaleur rayonnante. La chaleur rayonnante est ce qui vous garde au chaud autour d’un feu de camp lors d’une froide nuit d’hiver. Le feu ne réchauffe pas beaucoup l'air ; plutôt, comme le Soleil, la majeure partie de la chaleur du feu se déplace à travers des vagues invisibles directement du feu de camp vers votre corps.

Dans la chaleur rayonnante du soleil de l'Arizona, la température de surface des plafonds à poteaux et poutres non isolés de ma maison, l'une des 41,000 construit à Tucson pendant l'après-Seconde Guerre mondiale, peut atteindre plus de 100 F (37.8 C). Les fenêtres en acier à simple vitrage enregistrent 122 F (50 C) et les murs en blocs de béton non isolés ne sont pas beaucoup plus frais.

À l'intérieur de ma maison, les jours à trois chiffres, j'ai l'impression d'être près d'un feu de camp, même avec le climatiseur qui rugit pour maintenir 75 F (23.9 C). Et lorsque le système s'effondre - comme il l'a fait pendant la longue canicule de 2023, lorsque Phoenix a atteint 110 F (43.3 C) tous les jours pendant des semaines - les températures augmentent dangereusement rapidement. Sans le courant alternatif, les surfaces chaudes et le tourbillon d'air du ventilateur de plafond rendent la maison se sentir comme une friteuse à air.

Température de l’air : un indicateur de confort incomplet

Alors que les gens sont habitués à penser à la façon dont les vêtements, le mouvement de l'air, la température et humidité affectent le confort, deux mesures moins connues aident à expliquer comment ils ressentent le confort à l'intérieur :

1. Température radiante moyenne. C'est la température moyenne de toutes les surfaces qui nous entourent : plafond, fenêtres, murs, sol. Pour que la chaleur radiante se déplace entre un objet et le corps humain, elle a besoin d'une ligne de vue ininterrompue, de sorte que les plafonds et les fenêtres dégagées ont une influence démesurée sur la température radiante ressentie à un endroit spécifique d'une maison.

2. Température de fonctionnement. Cela peut être approximé en faisant la moyenne de la température radiante moyenne et de la température moyenne de l'air dans une pièce. D'autres calculs de la température opératoire tiennent compte des effets du mouvement de l'air, de l'humidité et de variables supplémentaires. À peu près la moitié de votre expérience de confort est déterminé par l'ambiance rayonnante.

Malheureusement, en tant que scientifique du bâtiment Robert Haricot (aucun rapport) dit, "toute une industrie de fabricants, de fournisseurs, de constructeurs et de commerçants assimile à tort le confort thermique aux températures de l'air". Le résultat est que la plupart des gens sont complètement inconscients de ce qui rend un espace confortable ou inconfortablement chaud.
La température des surfaces intérieures fait une grande différence pour le confort, même lorsque l'air intérieur est à la même température. Jonathan Haricot, CC BY-ND

Par une journée chaude et ensoleillée, une bonne isolation et des fenêtres à double vitrage ralentissent suffisamment le transfert de chaleur pour que la climatisation maintienne la température radiante moyenne à l’intérieur du bâtiment à quelques degrés de la température de l’air.

Cependant, dans un bâtiment sous-isolé, comme ma maison, ou dans certains anciens projets de logements sociaux à Phoenix, la température radiante moyenne élevée peut pousser la température de fonctionnement à plus de 90 F (32.2 C) - même avec le thermostat réglé sur 75 F (23.9 °C). Lorsque la température de surface dépasse la température de notre peau, la chaleur commence à rayonner de la surface chaude dans le corps, ce qui rend coup de chaleur plus probable.

La température moyenne radiante élevée des maisons anciennes et sous-isolées les rend beaucoup moins confortables que les maisons neuves ou bien isolées. Jonathan Haricot, CC BY-ND

Jonathan Haricot, CC BY-ND

Bien que le seuil exact à partir duquel la surchauffe devient dangereuse soit débattu, la plupart des gens conviendraient que 90 F (32.2 C) est beaucoup trop chaud pour le confort.

Les surfaces chaudes sont la raison pour laquelle les petits bâtiments, tels que les maisons mobiles, les petites maisons, des conteneurs d'expédition et les garages transformés en appartements, se sentent souvent mal à l'aise quel que soit le réglage du thermostat. Les petites structures exposent les occupants à trois, quatre ou même six surfaces avec l'extérieur exposé au soleil et à l'air extérieur chaud. Plus de surfaces chaudes, plus d'inconfort.

Des surfaces plus fraîches, plus de confort

Si vous vivez dans un bâtiment sous-isolé et que cela ne vous dérange pas de consommer plus d'électricité, vous pouvez régler le thermostat plus bas. Mais si la température radiante moyenne est élevée, une baisse de 2 F (1.1 C) de la température de l’air équivaudra à seulement 1 F (0.6 C) – et ces surfaces chaudes vous mettront toujours mal à l’aise.

Ajouter de l'isolation à votre toit et remplacer les fenêtres à simple vitrage par des unités à double vitrage avec verre à faible émissivité (low-E) peut aider à réduire la température radiante moyenne et vos factures d'énergie. Ce sont des améliorations coûteuses, mais de nouvelles les crédits d'impôt ainsi que remises à venir, à administrer par les différents États, peut aider.

Les arbres, les auvents et les stores extérieurs peuvent également réduire les températures radiantes moyennes en bloquant la lumière directe du soleil. Cependant, le verre est un mauvais isolant, ainsi, dans les climats très chauds, les fenêtres à simple vitrage complètement protégées du soleil peuvent encore devenir inconfortablement chaudes.

L’ajout d’un rideau à l’intérieur – et le garder fermé – peut aider à réduire la température radiante moyenne, car le rideau sera plus proche de la température de l’air que le verre.

Qu’en est-il des locataires des immeubles anciens ?

Les locataires de bâtiments plus anciens et sous-isolés sont souvent moins en mesure de payer de grosses factures d'énergie, et les propriétaires peuvent être incapables ou peu disposés à apporter des améliorations coûteuses. Pire les choses, les anciens systèmes de climatisation consomment deux à trois fois plus d'énergie comme des unités plus récentes pour fournir la même quantité de refroidissement.

Étant donné que la création d'une température de fonctionnement confortable nécessite de régler le thermostat plus bas, un système CVC dans un bâtiment sous-isolé doit fonctionner plus longtemps et plus dur, en utilisant plus d'énergie et en augmentant encore le coût. Et les coûts de l'inconfort ne sont pas que financiers : les bâtiments chauds ont aussi effets néfastes sur la santé et la productivité.

Des millions d'Américains vivent maintenant dans des endroits où le refroidissement est la seule chose qui empêche un événement faisant de nombreuses victimes. A Phénix, le code de la ville exige des unités de location refroidies par la climatisation pour maintenir une température ne dépassant pas 82 F (27.8 C), mesurée à 3 pieds au-dessus du sol au centre de la pièce. Malheureusement, le code ne précise pas si 82 ​​F est la température de fonctionnement ou la température de l'air.

Ce seul mot fait toute la différence.

Dans un bâtiment plus ancien et sous-isolé semblable à ma maison – ou, dans le pire des cas, une unité sud-ouest grillée par le soleil au dernier étage d'un immeuble en béton non isolé – une température de l'air apparemment sûre de 82 F pourrait facilement masquer des températures de fonctionnement dangereuses de 96 F (35.6 C) ou plus.

La clé d’une meilleure conception

En tant que professeur de architecture et sciences du bâtiment, je crois que les codes de construction byzantins d'aujourd'hui et les règles de location pourraient être grandement améliorés pour le confort en régulation de la température radiante moyenne plutôt que la température de l'air. De vastes sections de code pourraient être abandonnées en exigeant que les surfaces intérieures, qui sont faciles à mesurer avec un outil peu coûteux thermomètre infrarouge, être maintenu dans une plage de confort supérieure à 60 F (15.6 C) et inférieure à 85 F (29.4 C).

Pour des bâtiments plus confortables, les architectes et ingénieurs peuvent postuler des principes simples et établis, comme la ventilation naturelle, l'ombrage et l'isolation et les fenêtres adaptées au climat. Garder la chaleur à l'extérieur signifie en premier lieu que nous n'avons pas à dépenser autant d'énergie pour le refroidissement. La recherche montre que ces mesures peuvent également nous rendre plus sûrs en garder les bâtiments au frais plus longtemps lors des coupures de courant estivales.

L'heureux résultat : des maisons et autres bâtiments qui sont non seulement confortables, mais aussi plus sûrs et plus abordables à exploiter.

A propos de l'auteur

Jonathan Haricot, professeur agrégé d'architecture, d'environnements bâtis durables et de marketing, Université de l'Arizona

Cet article est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lis le article original.