Nhiệt bức xạ là gì? Vì sao không khí đã mát nhưng tường và trần nóng vẫn khiến chúng ta thấy oi?

Bạn bước vào một căn phòng hướng Tây vào cuối buổi chiều.

Bật điều hòa.

Sau một thời gian, nhiệt kế cho thấy không khí trong phòng đã xuống khoảng 26°C.

Nhưng cảm giác vẫn chưa thật sự dễ chịu.

Bạn thấy căn phòng vẫn:

Hầm hập – oi – như còn hơi nóng xung quanh.

Điều hòa làm lạnh kém?

Có thể, nhưng chưa chắc.

Một nguyên nhân rất dễ bị bỏ qua là:

Không khí đã mát nhưng tường, trần, kính và các bề mặt xung quanh vẫn còn nóng.

Và cơ thể chúng ta vẫn đang trao đổi nhiệt với những bề mặt đó thông qua bức xạ nhiệt.

Bức xạ nhiệt là gì?

Ở Bài 4, chúng ta đã biết cơ thể trao đổi nhiệt với môi trường bằng bốn cơ chế chính:

Bức xạ – Đối lưu – Bay hơi – Dẫn nhiệt.

Trong đó, bức xạ có một đặc điểm rất thú vị:

Không cần tiếp xúc trực tiếp.

Bạn không cần chạm tay vào một bức tường nóng mới chịu ảnh hưởng của nó.

Cơ thể và bức tường vẫn có thể trao đổi năng lượng nhiệt thông qua bức xạ.

Một ví dụ quen thuộc hơn là đứng gần một đống lửa.

Bạn không chạm vào lửa.

Không khí giữa bạn và ngọn lửa vẫn tồn tại.

Nhưng bạn vẫn cảm nhận rất rõ hơi nóng từ phía trước.

Mặt trời cũng truyền năng lượng tới Trái Đất chủ yếu bằng bức xạ.

Trong căn phòng, mức độ nhỏ hơn rất nhiều, nhưng nguyên lý tương tự vẫn tồn tại:

Cơ thể liên tục trao đổi bức xạ nhiệt với tường, trần, sàn, kính, cửa và các vật thể xung quanh.

Một bức tường nóng có thể ảnh hưởng đến cảm giác của bạn như thế nào?

Hãy tưởng tượng cơ thể và bức tường đều liên tục phát ra bức xạ nhiệt.

Nếu bức tường có nhiệt độ cao hơn, lượng bức xạ mà cơ thể nhận từ phía bức tường sẽ lớn hơn so với khi bức tường đã nguội.

Cơ thể vẫn phát bức xạ về phía tường, nhưng điều chúng ta quan tâm là trao đổi ròng giữa hai bên.

Khi các bề mặt xung quanh nóng, cơ thể khó mất nhiệt bằng bức xạ hơn và trong một số điều kiện có thể nhận thêm nhiệt ròng từ những bề mặt nóng hơn.

Khi các bề mặt xung quanh nguội hơn, cơ thể có điều kiện mất nhiệt qua bức xạ thuận lợi hơn.

Đó là lý do:

Cùng nhiệt độ không khí nhưng nhiệt độ của những bề mặt xung quanh khác nhau → cảm giác của cơ thể có thể khác nhau.

Điều hòa chủ yếu làm mát không khí trước

Khi bật điều hòa, dàn lạnh đưa không khí trong phòng qua dàn trao đổi nhiệt.

Nhiệt được lấy khỏi luồng không khí.

Không khí mát hơn được đưa trở lại phòng.

Vì vậy, nhiệt độ không khí có thể giảm khá nhanh.

Nhưng tường, trần, sàn, kính, giường, tủ và các vật thể trong phòng đều có khối lượng và khả năng tích nhiệt.

Chúng không lập tức thay đổi nhiệt độ cùng tốc độ với không khí.

Một bức tường đã bị mặt trời nung nóng nhiều giờ có thể tiếp tục chứa một lượng nhiệt đáng kể sau khi điều hòa được bật.

Sau đó, nhiệt từ bức tường tiếp tục truyền sang không khí và trao đổi bức xạ với các bề mặt cũng như cơ thể trong phòng.

Vì vậy có thể xuất hiện một giai đoạn:

KHÔNG KHÍ ĐÃ MÁT → NHƯNG CĂN PHÒNG CHƯA THẬT SỰ “NGUỘI”.

Đây là một khác biệt rất quan trọng.

Tại sao nhiệt kế không cho chúng ta biết điều đó?

Một nhiệt kế thông thường chủ yếu giúp chúng ta biết nhiệt độ không khí tại vị trí đo.

Nó không trực tiếp nói cho chúng ta biết toàn bộ trạng thái nhiệt của:

Tường.

Trần.

Cửa kính.

Sàn.

Đồ vật.

Và các bề mặt khác mà cơ thể đang “nhìn thấy” xung quanh.

Do đó, hai căn phòng đều có nhiệt độ không khí 26°C nhưng có thể tạo cảm giác rất khác.

Phòng A có tường, trần và kính đã tương đối nguội.

Phòng B vừa chịu nắng nhiều giờ, các bề mặt vẫn còn nóng.

Nhiệt kế có thể cùng chỉ:

26°C.

Nhưng cơ thể không chỉ “nhìn” nhiệt kế.

Cơ thể đang trao đổi nhiệt với toàn bộ căn phòng.

Đây là lý do phòng hướng Tây có thể rất khó chịu vào cuối chiều

Một bức tường hướng Tây có thể nhận bức xạ mặt trời mạnh trong nhiều giờ vào buổi chiều.

Năng lượng đó làm bề mặt và khối vật liệu của tường nóng lên.

Một phần nhiệt tiếp tục truyền vào phía trong công trình.

Khi bạn về nhà lúc cuối chiều và bật điều hòa, nguồn nắng có thể đã yếu dần nhưng lượng nhiệt tích trong kết cấu chưa biến mất ngay.

Điều hòa lúc này phải xử lý không chỉ nhiệt trong không khí.

Nó còn phải đối mặt với nhiệt tiếp tục đi từ tường, trần, kính và các vật thể vào không gian phòng.

Đây cũng là lý do trong Chùm 4, khi nói về phòng hướng Tây, KSDM không dùng công thức cứng:

“Hướng Tây cứ cộng X% công suất.”

Vấn đề thực sự là tải nhiệt của căn phòng.

Còn ở Chùm 11, chúng ta đang nhìn thêm một lớp nữa:

Những bề mặt nóng đó còn tác động trực tiếp tới cảm giác của cơ thể thông qua bức xạ.

Cửa kính cũng có thể tạo cảm giác nóng rất rõ

Kính có một vai trò đặc biệt.

Bức xạ mặt trời có thể đi qua cửa kính và làm nóng các bề mặt bên trong phòng.

Bản thân kính cũng có thể nóng lên tùy cấu tạo và điều kiện nắng.

Vì vậy, một người ngồi gần cửa kính nhận nắng có thể cảm thấy nóng hơn người ngồi ở vị trí khác dù nhiệt độ không khí xung quanh không chênh lệch quá lớn.

Đây là lý do xử lý nắng qua kính không chỉ giúp giảm tải cho điều hòa.

Nó còn có thể cải thiện trực tiếp môi trường bức xạ quanh cơ thể.

Vậy rèm có giúp không?

Có thể giúp, nhưng hiệu quả phụ thuộc cách xử lý.

Rèm trong nhà có thể hạn chế một phần bức xạ tới người và giảm việc ánh nắng trực tiếp chiếu lên các bề mặt trong phòng.

Nhưng khi năng lượng mặt trời đã đi qua kính và bị hấp thụ bên trong, một phần nhiệt vẫn đã đi vào không gian.

Về nguyên lý, giải pháp ngăn hoặc giảm bức xạ mặt trời trước khi nó đi sâu vào công trình thường có lợi thế hơn so với chỉ xử lý sau khi nhiệt đã vào bên trong.

Tùy công trình, giải pháp có thể liên quan đến mái che, lam chắn nắng, rèm phù hợp, kính có đặc tính kiểm soát năng lượng mặt trời hoặc các biện pháp cách nhiệt khác.

Nhưng không có một giải pháp duy nhất phù hợp cho mọi ngôi nhà.

Điều quan trọng là hiểu mục tiêu:

GIẢM LƯỢNG NHIỆT ĐI VÀO CĂN PHÒNG TRƯỚC KHI BẮT ĐIỀU HÒA PHẢI ĐƯA NÓ RA NGOÀI.

Trần nóng cũng quan trọng không kém tường

Những căn phòng nằm ngay dưới mái có thể nhận lượng nhiệt đáng kể từ phần mái và trần.

Nếu mái hấp thụ nhiều bức xạ mặt trời và khả năng cách nhiệt hạn chế, nhiệt có thể truyền dần xuống không gian bên dưới.

Khi trần có nhiệt độ cao, nó không chỉ làm tăng tải nhiệt của căn phòng.

Cơ thể còn trao đổi bức xạ với một bề mặt lớn ngay phía trên.

Vì vậy, một căn phòng tầng áp mái có thể tạo cảm giác khó chịu khác hẳn căn phòng cùng diện tích ở tầng giữa.

Đây cũng là lý do khi xử lý một căn phòng quá nóng, đôi khi chỉ tăng công suất điều hòa chưa chắc là giải pháp duy nhất đáng xem xét.

Giảm nhiệt đi vào qua mái và kết cấu có thể giải quyết vấn đề ngay từ nguồn.

Tại sao tối rồi phòng vẫn còn nóng?

Mặt trời đã lặn nhưng bức tường không có nút:

“Tắt nắng → nguội ngay.”

Vật liệu đã hấp thụ nhiệt trong nhiều giờ cần thời gian để truyền và thải lượng nhiệt đó ra môi trường.

Do đó, sau khi nắng trực tiếp kết thúc, tường, mái và các bề mặt vẫn có thể tiếp tục truyền nhiệt.

Đây chính là lý do căn phòng hướng Tây đôi khi vẫn hầm hập vào đầu buổi tối.

Và đây sẽ là nội dung chính của Bài 6 – Chùm 11: Vì sao phòng hướng Tây tối rồi vẫn còn nóng?

Có nên hạ điều hòa thật thấp để “thắng” nhiệt bức xạ?

Đây là phản ứng rất tự nhiên.

Tường nóng → người vẫn nóng → hạ từ 26 xuống 23°C.

Khi không khí lạnh hơn, cơ thể có thể thải nhiệt qua đối lưu thuận lợi hơn và cảm thấy mát hơn.

Nhưng lúc này chúng ta đang dùng không khí lạnh hơn để bù lại một môi trường bức xạ nóng.

Điều đó có thể tạo ra một trải nghiệm không lý tưởng:

Phần cơ thể chịu luồng gió điều hòa thấy lạnh.

Nhưng phía gần tường hoặc kính vẫn có cảm giác nóng.

Một bên:

lạnh vì gió.

Một bên:

nóng vì bức xạ.

Cảm giác tổng thể vẫn không thật sự dễ chịu.

Vì vậy, trong những không gian có tải bức xạ lớn, giải pháp tốt hơn thường là kết hợp:

Điều hòa phù hợp + phân phối gió hợp lý + giảm nguồn nhiệt bức xạ khi có thể.

Người dùng có thể làm gì trong thực tế?

Nếu một căn phòng thường xuyên nóng vào những thời điểm có nắng mạnh, trước tiên hãy xác định nhiệt đang đi vào từ đâu.

Tường hướng Tây?

Mái?

Cửa kính lớn?

Nắng chiếu trực tiếp vào trong phòng?

Không khí nóng lọt vào qua cửa?

Sau đó mới cân nhắc giải pháp phù hợp.

Có thể là che nắng.

Có thể là cải thiện cách nhiệt.

Có thể là xử lý kính.

Có thể là thay đổi vị trí sử dụng trong phòng.

Có thể là chọn điều hòa phù hợp hơn với tải nhiệt.

Và trong nhiều trường hợp, hiệu quả nhất là kết hợp nhiều biện pháp.

Nguyên tắc quan trọng là:

Đừng chỉ tăng khả năng “bơm nhiệt ra ngoài”. Hãy xem có thể giảm lượng nhiệt đi vào ngay từ đầu hay không.

Một căn phòng dễ làm mát sẽ giúp điều hòa làm việc dễ dàng hơn

Điều này kết nối rất rõ với kiến thức chúng ta đã học ở Chùm 4 và Chùm 10.

Nếu cùng một chiếc điều hòa:

Một căn phòng nhận ít bức xạ mặt trời, mái cách nhiệt tốt và cửa kính được xử lý phù hợp.

Một căn phòng khác có tường Tây, mái nóng và kính nhận nắng trực tiếp.

Chiếc máy sẽ phải đối mặt với hai mức tải hoàn toàn khác nhau.

Không chỉ điện năng khác nhau.

Không chỉ thời gian làm lạnh khác nhau.

Trải nghiệm nhiệt của con người cũng khác nhau.

Vì vậy, một hệ thống điều hòa tốt không chỉ là:

Một chiếc máy tốt.

Nó còn liên quan tới:

Một căn phòng tạo điều kiện để chiếc máy làm tốt công việc của mình.

Chỉ cần nhớ

Cơ thể không chỉ trao đổi nhiệt với không khí.

Nó còn trao đổi nhiệt bằng bức xạ với:

TƯỜNG + TRẦN + KÍNH + SÀN + CÁC BỀ MẶT XUNG QUANH.

Vì vậy:

Không khí 26°C ≠ toàn bộ môi trường quanh cơ thể đều 26°C.

Một căn phòng có:

Không khí mát + tường/trần/kính nóng

có thể tạo cảm giác khác hẳn:

Không khí mát + các bề mặt xung quanh cũng đã nguội.

Đó là lý do đôi khi:

Điều hòa đã chạy → nhiệt kế đã xuống → nhưng bạn vẫn chưa thật sự thấy dễ chịu.

Khi đó, đừng chỉ nghĩ:

“Hạ thêm vài độ.”

Hãy nghĩ thêm:

“Những bề mặt xung quanh tôi đang nóng đến mức nào – và nhiệt đó đến từ đâu?”

Bởi muốn căn phòng thực sự dễ chịu, đôi khi giải pháp tốt nhất không phải làm không khí lạnh hơn.

Mà là:

GIẢM LƯỢNG NHIỆT ĐANG ĐI VÀO CĂN PHÒNG.

TÌM HIỂU THÊM

→ Cơ thể trao đổi nhiệt với căn phòng như thế nào?

→ Cùng 26°C, tại sao có lúc thấy nóng, có lúc lại thấy lạnh? 

→ Phòng hướng Tây, tầng áp mái, nhiều kính nên chọn điều hòa như thế nào?

→ Tại sao cùng diện tích nhưng hai căn phòng có thể cần công suất điều hòa khác nhau? 

→ Vì sao phòng hướng Tây tối rồi vẫn còn nóng? 

→ Muốn dễ chịu hơn, nên hạ thêm nhiệt độ hay thay đổi môi trường xung quanh?