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熱死了!冷氣怎麼開最舒服省電?

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2016/08/30 ・2474字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 536 ・七年級

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?

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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。

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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。

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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。

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。

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若其他條件不變,將溫度調至 28℃ 時,則會偏離舒適區域。

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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。

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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

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今年夏天絕不能錯過——「搞笑諾貝爾獎世界展」首度登台!

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/05/17 ・1966字 ・閱讀時間約 4 分鐘

你一定知道諾貝爾獎,但你知道世界上竟然還有搞笑諾貝爾獎(Ig Nobel Prize)嗎?搞笑諾貝爾獎是對諾貝爾獎的有趣模仿,甚至還會邀請真正的諾貝爾獎得主來參加!

搞笑諾貝爾獎由美國的科學雜誌《不可思議研究年報》的主編馬克·亞伯拉罕斯發起,每一屆都號稱「第一屆」,每次都會頒發十座獎盃給各領域中「無法被複製」或「荒唐到不應該再來一次」的研究者,頒獎要旨是希望讓大家能夠"先大笑,再思考"。臺灣也有多位學者共襄盛舉,並曾六度獲獎,臺灣立法院更曾拿下和平獎,其中原因竟然是因為他們以打架替代戰爭!典禮現場更是充滿歡笑,讓人佩服科學家怎麼一本搞笑做研究!

搞笑諾貝爾獎頒獎現場超搞怪!

  • 量身打造獎盃,每年都以當年獲獎的研究為靈感,製作不同主題的獎盃!
  • 不值錢獎金,得獎者會獲得比壁紙還不值錢的高額辛巴威幣作為獎金。
  • 甜便便小姐,得獎者只有 60 秒的時間能發表感言,只要一超時,年幼的「甜便便小姐」就會大叫:「請停下來吧!煩死人了!」直到得獎者下台。
  • 全場亂飛的紙飛機,頒獎典禮中會安排一名背著一個紅色靶心的人,讓台下觀眾將手中紙飛機射向台上的靶心。
2009 年的得獎者們。

今年夏天搞笑諾貝爾獎世界展將首次登台!廢到笑的研究與發人省思的成果,一次集結歷屆讓人目瞪口呆的得獎研究及五大互動體驗,讓你一本正經的捧腹大笑!展區內充滿更多腦洞無極限的幽默科學得獎,一定要揪朋友一起來漲知識。

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ㄎㄧㄤ到爆獎項搶先看

搞笑諾貝爾獎世界展將集結眾多搞笑諾貝爾獎的獲獎研究,其中有許多讓人會心一笑的內容,像是鴿子也懂藝術?日本學者就曾做過實驗,證明鴿子可以分得出畢卡索和莫內的畫;在野外遇到熊怎麼辦?只要穿上防熊裝就不用怕;指甲刮黑板的聲音經研究證實為世界上最讓人痛苦的聲音!

曾有科學家發明出可迅速變身防毒口罩的胸罩,並成功獲得搞笑諾貝爾獎的公共衛生獎,其發明聽起來很荒謬,但背後原因是胸罩是會隨身穿戴的物品,能夠在緊急時刻變成防毒口罩保護他人,符合了搞笑諾貝爾獎頒獎要旨「先大笑,再思考」,另外還曾有一年的「獸醫學獎」頒給發現幫乳牛取名字,就能夠增加產乳量的專家學者!以及最經典的貓貓是液體嗎?也都存在於搞笑諾貝爾獎的得獎研究裡!

  1. 鴿子也懂藝術?|連鴿子都分得出畢卡索和莫內的畫!
  2. 野外遇到熊了怎麼辦?|穿上防熊裝,再也不怕!
  3. 動物也吃重口味!?|綠頭鴨也有戀屍癖!?
  4. 用「屁」交流!|看看鲱魚怎麼用放「屁」溝通!
  5. 逃跑鬧鐘|還想賴床按鬧鐘嗎?鬧鐘本人跑起來給你追!
  6. 最討厭的聲音!|指甲刮黑板太邪惡了!
  7. 如何增加乳牛的產乳量?|不妨給牠取個名字吧!
  8. 胸罩變口罩|在突發的緊急狀況時胸罩變防護口罩!?  
  9. 恐龍走路長甚麼樣子?|在雞的屁股裝上一根棒子就知道!
  10. 貓是液體嗎?|喵星人的貓體力學大解密!

五大互動體驗,只有實驗了才知道

展區現場將規劃五種關於搞笑諾貝爾獎得獎研究的實際互動體驗,讓你能夠化身為小小研究學者,一起來實際試試看、探討世界上經典的搞笑研究!

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 圖/歷屆得獎者授獎畫面
圖/日本展出現場照

展覽資訊

  • 展覽名稱:搞笑諾貝爾獎世界展
  • 展覽日期:2022 年 6 月 25 日(六)至 2022 年 9 月 11 日(日)
  • 展覽地點:國立臺灣科學教育館 七樓南側特展區(臺北市士林區士商路 189 號)
  • 展覽時間:平日9:00-17:00/週末、國定假日、暑假 9:00-18:00
    (閉展前 30 分鐘停止售票及入場)
  • 休展日:6/27(一)、9/5(一)
  • 主辦單位:寬宏藝術經紀股份有限公司、三貝多股份有限公司
  • 企劃單位:株式会社ドリームスタジオ(Dream Studio Company)
  • 授權單位:IMPROBABLE RESEARCH, INC.

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