Поддержание комфортной температуры в помещениях важно не только для нашего здоровья и благополучия, но и для экономии энергии. Современные комнатные термостаты измеряют только температуру воздуха, но это не даёт полной картины того, насколько нам тепло или прохладно. Всё потому, что мы также ощущаем тепло, исходящее от стен, потолка, пола и мебели вокруг нас. Это называется средней радиационной температурой, которая показывает, сколько тепла излучают окружающие нас поверхности. До сих пор не существовало простого и доступного способа её измерения. Однако новое исследование, с которым можно ознакомиться [здесь], нашло способ сделать это с помощью простых и недорогих датчиков. Их прорыв может изменить подход к обеспечению комфорта и использованию энергии в наших домах и офисах.
Доктор Фатих Эврен из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории разработал этот новый метод. Его работа была опубликована в научном журнале Nature Communications.
Он использовал недорогие тепловые датчики — небольшие устройства, которые определяют температуру путём регистрации инфракрасного излучения, — и разработал способ преобразования показаний в чёткую картину распределения температуры по комнате.
Новый метод был протестирован в различных реальных помещениях и доказал свою надёжность и точность. Он предлагает более простое и доступное решение по сравнению со старыми, более сложными инструментами.
Доктор Эврен провёл тесты в разных комнатах, включая спальни и офисы, в различных условиях отопления. Метод смог измерить тепло, которое люди ощущают от поверхностей, с очень малой погрешностью.
В отличие от традиционных инструментов, таких как датчики с чёрным шаром — круглые устройства, используемые для оценки лучистого тепла, но известные своей медленной реакцией и дороговизной, — этот новый подход хорошо работал, даже когда использовалось всего один или два датчика. Это делает его особенно полезным для бытовых помещений, таких как дома.
Ключевая идея проста: крошечные тепловые датчики размещаются на стенах комнаты для снятия показаний температуры. Затем эти показания преобразуются в тепловую карту — визуальное представление, показывающее, как распределяется тепло в пространстве и насколько тёплыми или холодными являются поверхности в комнате. На основе этого можно определить среднюю радиационную температуру.
Как объяснил доктор Эврен: «Метод согласуется с эталонными измерениями в пределах небольшой погрешности и превосходит традиционные датчики с чёрным шаром». Он добавил: «Это устраняет необходимость в механизмах панорамирования и наклона и другом вспомогательном оборудовании, без движущихся частей или дополнительного оборудования, что делает его пригодным для интеграции в стандартные термостаты».
Метод хорошо зарекомендовал себя в различных типах помещений и ситуациях — независимо от того, пустовала ли комната или была заполнена мебелью, находилась ли она на солнечной стороне или в тени, или использовались ли разные виды отопления. Он мог улавливать даже небольшие различия в температуре по всему помещению, что часто упускали старые методы.
«Результаты показывают, что разница между измерением с помощью чёрного шара и эталонным значением увеличивается с увеличением поступающей солнечной радиации», — пояснил доктор Эврен. Это показывает, как новый метод обеспечивает более высокую производительность в помещениях, которые получают много солнечного света.
Это нововведение может привести к созданию более интеллектуальных систем отопления и охлаждения. Предоставив термостатам возможность «ощущать» то же тепло, которое мы испытываем от близлежащих поверхностей, эти системы смогут более точно и эффективно регулировать температуру.
Как объясняет доктор Эврен: «Возможность точно измерять тепловой комфорт без прямого контакта открывает новые возможности в проектировании зданий, их обслуживании и взаимодействии жильцов с окружающей средой». Это может помочь сэкономить энергию, сделав наши дома и офисы более комфортными.
Ссылка на статью в журнале
Evren F., Biswas S., Graves R. «Measuring mean radiant temperature for indoor comfort assessment using low-resolution optical sensors». Nature Communications, 2025; 16:1215. DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-024-55122-z
О создателе
Фатих Эврен — учёный-исследователь в группе строительных систем Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (PNNL). Его исследования включают системы оболочек, энергоэффективные строительные технологии, качество внутренней среды и тепловой комфорт, начиная от экспериментальных исследований и заканчивая разработкой инновационных измерительных инструментов.