營造熱舒適環境的六要素・炎夏生存指南(一)

臺北的夏天很熱,而且有越來越熱的趨勢。一熱就需要開空調,以至於一旦入夏就時不時會看到供電吃緊的新聞,二〇二一年實際上也輪流停電了,二〇二二年一入夏就針對用電大戶漲了電價

漲電價的目的是促使用戶節能,但再怎麼節能也不會讓夏天的高溫變好受。臺北是個海風吹不進來的盆地,加上水泥柏油蓄熱、空調排出熱氣、樹木植被不足[1],各項因素都使高溫更為難受,最後也只好再開空調,陷入惡性循環。

怎麼辦呢?上網一搜,果然有許多省電法門,一篇篇耐心看下去,確實可以學到一些撇步,但互相衝突的資訊也不少,甚至同一網站就可能提供完全相反的建議,更不用說論壇了,看越多越是不知該怎麼做才對。還有些文章的目的只是要你買東西而已;導購不是不行,但如果提供的資訊不足以讓人做出合理的決策,那就不好。

我從某次限電之後開始研究節能資訊,然後在日常生活中運用,漸漸找到確實可行且道理一貫的方向。實際施行之後,效果相當明顯。首先,需要開冷氣的時間大幅縮短,至少入夜之後就不必開,晚上也不會不好睡。我吹久了冷氣容易頭痛,現在也找到了原因和因應之道。帳面上就看得到的是,家裡的夏季用電量減少了接近二成,電費因而省了三成五。

看似美好,但麻煩的是,實際去營造舒適的環境會發現,其實沒有舉世通用的簡單解法,而是必須根據每一個地方的特性去加以思考才行。如果要為一個房間降溫,也不能只改變這個房間,而是整戶都要做出一些調整。對我有用的做法,你直接照著用可能完全無效或有反效果也說不定。大概也是因為這樣,才會有這麼多衝突的資訊吧。

所以,我這裡想要寫的,是由上而下的解決途徑。先找到一個大方向,理解了之後再針對這些方向來思考實際該怎麼做才真正有效。從底層的道理著手,讓大家都有辦法找出適用於自己的炎夏生存策略。

究竟怎樣才會舒適?

最基本的概念是:人體可以看作是一個熱引擎,食物就是輸入的能量。我們吃東西補充能量,利用這些能量來活動,然後藉由代謝作用把多餘的能量排到環境之中,讓身體不至於過熱,才能順利運作。

體外環境冷的時候,身體自然會流失較多熱量;環境太熱的話,熱量釋放不足,身體必須不斷努力排熱,努力過了頭就是所謂的熱衰竭。太冷太熱都會令人感到不舒服,影響身心工作效率,甚而危害性命。

反過來說,代謝所產生的熱得以散發出去,與周遭環境保持熱平衡,所謂溫度適中就是這麼一回事。在這樣的環境中,人體不必為了禦寒而發抖,也不必為排熱而大冒汗,豈不舒服。

為了營造舒適的熱環境,人類花了非常大的心思,起了建築物、發明窗戶、窗簾、電扇、冷暖氣機等裝置,就是想抵禦太冷太熱的天氣、保持身心舒適。

影響熱舒適的六要素

對於營造舒適環境的產品,生活在消費社會的我們都已經很熟悉了。時間一到,廣告也好、家電賣場的擺設也好,都會提醒我們用這個可以降溫、用那個可以隔熱。

但是,光談產品的用法根本不夠,要是不懂自己的環境哪裡不平衡,不知道該做哪些調整才對,那麼光是照著直覺用產品也不一定用得好。用得不好,要麼耗電,甚至還會造成反效果。這時候還要怪產品沒有效,實在不大公平。

所以,在實際使用產品之前,先了解影響熱舒適的要素更為重要。得先找到問題,再來尋找解方,然後才能判斷解方究竟有沒有效。

要判斷室內舒適與否,其實是有國際標準的。最常見的方法,是P. O. Fanger教授提出的「預測平均投票╱預測不滿百分比方法」(PMV/PPD method)。Fanger教授找出足以影響環境熱舒適程度的六個可控要素,然後讓人投票決定某種設定是否偏冷或偏熱,最後訂出一個預測模型,滿意度達到八十%以上的才算合格。

然而,PMV方法只適用有機械空調的環境,沒有把人體對於室外溫度的適應能力考慮進去,所以後來又有「自適應舒適模型」(Adaptive comfort model)來針對自然通風的室內環境,也納入了標準之中。

既然是投票,就個人來說,這個預測模型只是參考。舒適與否是每個人的主觀感受,就算身處同一個空間,你覺得熱的時候我可能覺得還好,但模型的好處在於列出了影響熱舒適的六項要素,我們想要調整的時候至少知道可以從哪些方面著手。

那麼,影響熱舒適的要素就是以下六項:

一、代謝率

代謝率屬於個人因素,就是我們自己產生的熱。大致又可以細分為三項:

  1. 活動量:活動量越大,產生的能量就越多。產生的能量越多,為了不過熱,須要排到環境中的熱就越多。
  2. 飲食:飲食就是把能量輸入到體內,吃越多就越熱。身體消化食物的時候也會發熱。
  3. 身材:身材纖瘦的人散熱容易,比較受得了高溫。

二、衣著

衣著當然也是個人因素,差異在於衣服的隔熱程度。穿的件數多容易熱,穿太少容易冷。覆蓋身體表面多就容易熱,所以長袖比短袖要保暖。厚的衣料比薄的要熱。衣料是否透氣也有影響。

三、室溫

室溫就是身體週遭空氣的溫度,屬於環境因素。這是最直覺的一個要素,也是一般空調要處理的主要範疇。舒適的熱環境不能不看室溫,但只看室溫是絕對不夠的。

四、輻射溫度

簡單說就是身邊的東西所散發出來的熱。就一般工作場所來說,電腦當然會發熱,但其實用來幫忙散熱的電風扇也會發熱。牆壁、桌面、窗戶如果被陽光照到了就會蓄熱,自然也會把熱傳給人。太陽會發熱,盛夏的豔陽直射身體的話,很熱。

五、氣流速度

氣流就是風,風的影響非常大。風的溫度如果比室溫低,人也會隨之降溫。就算是跟室溫一樣的風也會帶走熱,風大的時候,帶走的熱就會比較多。相反,沒有風的時候,散熱就很困難。

六、相對溼度

水遇熱蒸發到環境中就成了溼氣,而相對溼度就是「目前空氣中的水氣」與「空氣最大含水量」的比例。

人靠排汗來散熱,當相對溼度高於八十%的時候,空氣沒辦法再容納更多水,於是汗難以蒸發,我們就會覺得溫度好像比實際要來的高。這也是為什麼光看室溫不足以判斷熱舒適與否的主因。

除了環境溼度,衣物跟皮膚之間的溼度也是關鍵。如果流了汗,穿的衣服透氣性又差,那麼衣服內的溼度就會高得讓人熱到受不了。

現在常常可以看到氣象報告提供叫作「體感溫度」的東西,就是把相對溼度一起計算在內,比起光看氣溫更直覺一些。


以上就是影響熱環境舒適與否的六大要素。知道是六項,我們企圖理解熱環境的時候,才有個想頭。

假設今天覺得開了冷氣還是很悶熱,那麼可以做的事情就不是只有把設定溫度調低而已,還可以看看溼度是不是偏高、要不要開個電風扇或循環扇來加點風、熱氣是不是其實堆積在衣服裡、午餐是不是吃太多了……

藉由別的方法來讓自己舒服,不必把所有的工作都丟給最耗電的冷氣去做,這樣自然而然會省到電。

寫到這裡,篇幅又比預想的長太多啦。可以談的事情還有很多,之後再陸續寫下來吧。

明天就用得上的小知識

  • 熱舒適程度可以利用柏克萊加州大學提供的免費工具來計算,PMV方法與自適應模型都有。
  • 美國海洋大氣總署採用的「酷熱指數」考慮了氣溫和相對溼度。臺灣中央氣象局採用的「體感溫度」同時考慮了氣溫、相對溼度、風速。

【炎夏生存指南】


  1. Urban heat island - Wikipedia ↩︎