分享本文至 E-mail 信箱
學術引用格式
MLA
APA
EndNote(.enw)

熱死了!冷氣怎麼開最舒服省電?

本文由工業研究院委託,泛科學企劃執行

你能想像不開冷氣在這樣的天氣辦公嗎?平均溫度幾乎天天飆破攝氏 37 度的夏日,冷氣成為人人必需品,但一邊開冷氣、一邊收帳單任誰都會手軟,夏日用電高峰期間,也讓人更想要找出自己的一套省錢方案。有人喝冰涼飲品帶走身上的熱;有人冷氣電風扇雙管齊下,擴大冷氣效益;也有人乾脆全身塗滿清涼劑,希望藉此解身體的熱。花招百出都是想在舒適、省電與省錢間取得最佳平衡。

前陣子網路上出現「冷氣開除濕較省電」的說法,提到如果同時考慮相對濕度,「維持溫度在 30 度、相對濕度 55% 以下」,或是「維持溫度在 32 度、相對濕度 50% 以下」,舒適度應該在可接受的範圍,根本不需要開冷氣。但真的是這樣嗎?影響人們感覺「舒適」的因素到底有哪些?

我們帶著問題找到工研院綠能所研究員江旭政博士,想要一探究竟,到底「舒適」和「省電」間有沒有可能平衡?

節電1

photo via bark@flickr, CC License

在討論網路說法之前,我們要先了解兩個重點。

重點一:不只溫度和濕度會影響「舒適度」

影響人體舒適環境的條件可分為外在的「環境影響參數」與自身的「人體影響因素」兩大類,前者包含空氣溫度、平均輻射溫度、風速與濕度;後者則分為活動量 MET(Metabolism)與衣著量 CLO(Clothing Value)。

活動量:又稱人體的新陳代謝率,單位為 Met,1 Met = 58.15 W/m2(身體表面積)。成人的平均表面積約為 1.7 m2,因此 1 Met 的新陳代謝率會驅使約 100 W 的熱量散發於體外,運動狀態中最高可達 10 Met、睡眠狀態通常只有 0.8 Met,坐姿工作則約 1 Met。

衣著量:1 Clo = 0.155 m2 ℃/W,夏季輕裝約為  0.5、一般冬裝約 1.2。

以上因素皆會影響人體對環境感覺舒適的程度。

PMV / PPD 則是常見用來衡量溫度舒適度的指標,PMV 即預測平均表決(Predicted Mean Vote),表示人體對環境冷、熱的感受;PPD 則代表預測不滿意百分率(Predicted Percentage of Dissatisfied),指此狀況下有多少百分比的人會感到不舒適。

節電2

重點二:約從 28℃ 起,人體開始以「排汗」為散熱機制

你或許學過,人體散熱機制有三種:對流(佔約 30 – 40%)、熱輻射(30%)與蒸散(30%)。

仔細點解釋,假設熱輻射先不考慮,低溫時,我們主要以「對流」散熱,將熱度從較高溫的人體對流至較低溫的空氣中;當外界溫度高時,則會透過發汗與呼吸「蒸散」體內熱度。而蒸散的速度又與「相對濕度」有關,相對濕度越高,發汗速度就越慢,也更容易覺得熱。

了解以上兩個重點之後,我們來看這張美國冷凍空調學會(ASHRAE)提出的舒適範圍表格(Thermal comfort chart):橫軸為溫度、縱軸是絕對濕度(每公斤空氣中有幾克水),圖中曲線代表相對濕度,深灰色區域則是人們能感到舒適的範圍。

節電3

舒適範圍圖表。圖/HPAC

顯然 30-32℃ 並沒有落在舒適區,而人體在此溫度下也以「蒸散」——也就是以流汗的方式——為主要散熱機制,想嘗試此方式的人恐怕得考慮到這點。「將相對濕度控制在 50% 以下」這件事,的確有助於汗液的蒸散,但是台灣是海島性氣候、經年較潮濕,要用一般的空調系統將相對濕度降低至 50% 以下是相當困難的;這樣的高溫下,恐需搭配 1 m/s 以上的風速(於戶外或採自然通風建築較尋常),才能達到舒適性。

當你把冷氣調成「除濕」……

回到冷氣該怎麼開的問題。既然相對溼度是影響舒適度的因素之一,那我們使用「除濕」功能,應該能舒服又省電吧?

事實上,這和冷氣的鰭管(fin tube)設計與空氣流速有關。

一般來說,開啟「除濕」功能時,冷氣的風速會變慢,好讓空氣更緩慢地流經被冷卻的鰭管(也因此出風口的空氣溫度會更低),充分的交換熱量確保有更大量的水氣被冷凝為水珠,更能降低室內濕度。如用下方空氣性質圖來說明,就是空氣被冷卻後離開鰭管的溫度(cc)越靠近 100% 飽和線的露點(cadp),則除濕量越多。

節電4

空氣性質圖。圖/ASHRAE Journal

然而,冷氣的鰭管有其限制,圖中也可看到,低溫處的曲線平坦、斜率較小,意思是要降低更多溫度才能再調低濕度,這時冷氣的出風溫度也會變得太冷。越冷的空氣沉降速度越快,加上風速慢,不利於室內空氣均勻分布,可能更容易產生「離冷氣近的人冷得穿外套,離冷氣遠的人熱得搧風」的情形,對於提升整體舒適度不見得有利。

為什麼開 26-28℃ 最省電?

冷氣透過壓縮機將熱氣排出,因此室外與室內溫差越小,用在消耗降溫的電力就越少。而再次請出「舒適範圍表格」,在冷氣可以達到的最低相對濕度 50% 下,又符合舒適區條件的最高溫度就是 26℃ – 28℃。

不過,粗略量化人體感受溫度的舒適指數,過程仍有許多假設和簡化,終究只能作為「參考值」,到底準不準,可能還是得回歸各人對溫度的感受最直接真實。聊到這,江旭政博士笑說網路上也有 PMV / PPD和舒適度量表,只要輸入溫度、活動量、衣著量等數值,就可測出這樣的因素組合到底是否舒適,大家不妨自己玩玩看囉!

炎熱的夏天不外乎想在舒適的環境下又能減少用電,不論是冷氣或是其他家庭節電手法,歡迎至節約能源園區做進一步的了解。


PMV / PPD 和舒適度量表範例:

進入舒適度計算網站:CBE Thermal Comfort Tool,原來預設參數:風速 0.1 m/s, Met = 1.1,在 26℃ 時仍會在舒適區域內。

節電5

若其他條件不變,將溫度調至 28℃ 時,則會偏離舒適區域。

節電6

示範預設參數:提高風速至 0.3 m/s,可以在 28℃ 時拉回舒適區域!這也回應用個小風扇可以讓空調環境既節能又舒適。

節電7

 

資料來源:

  1. Robert Bean(2013), Formulas For Success, HPAC.
  2. S.A. Sherif(2002), Overview of Psychrometrics, ASHRAE Journal.
  3. 舒適度計算網站:CBE Thermal Comfort Tool

你的行動知識好友泛讀已全面上線

每天有成千上百則內容透過社群與通訊軟體朝你湧來,要從混雜著偽科學、假消息、純八卦的資訊中過濾出一瓢知識解渴,在這時代似乎變得越來越難?

為了滿足更多跟我們一樣熱愛知識與學習的夥伴,現在我們很害羞也很驕傲地宣布,手機閱讀平台——泛讀 PanRead iOS 版和「泛讀」Android 版都上架啦!使用後有任何心得或建議,都歡迎與我們分享喔

立即下載 優質知識不漏接

 

 

 

關於作者

PanSci

PanSci的管理者通用帳號,也會用來發表投稿文章跟活動訊息喔。