第五章家庭能源節(jié)約及熱傳控制/sundae_meng三種熱能傳遞的方式傳導(dǎo)(ThermalConduction)-需固體的傳導(dǎo)介質(zhì)對流(ThermalConvection)-液態(tài)對流介質(zhì)輻射(ThermalRadiation)-無須介質(zhì)，即能傳遞熱能/sundae_meng有效的房間設(shè)計、適當(dāng)?shù)牟牧线x擇可較傳統(tǒng)設(shè)計的方式減少大半的能源消耗舊有房屋不需大幅度改建或翻新，僅加以適當(dāng)?shù)馗慕?Retrofitting)或處理，即可大幅降低房屋之加熱或冷卻所需的成本。多使用有效率的家電用品、采用太陽能設(shè)施亦有助于降低能源的消耗量/sundae_mengB.建筑材料金屬材料：若是電的良導(dǎo)體，則通常亦是熱的良導(dǎo)體。但陶瓷材料則不然，可以是電的絕佳絕緣體，雖不一定是好的熱導(dǎo)體，但卻可能是好的熱儲存體。熱阻：阻礙熱能從一個物體流動到另一個物體的性質(zhì)絕緣物質(zhì)通常是一個好的熱阻傳導(dǎo)材料空氣也是一良好的絕緣體，特別是空氣靜止不動時，可防止對流的熱傳導(dǎo)。具多孔性的材料因孔隙中充滿空氣，如玻璃纖維，所以可提供熱流動一個很好的阻擋效應(yīng)。不同衣料和結(jié)構(gòu)得以減少或增加身體的熱損失，如冷天穿著羊毛織衣物比穿聚酯衣物來得暖和，即因毛織品具多孔性/sundae_meng熱輻射(ThermalRadiation)

-材料的顏色會影響熱輻射黑色物體的反射及吸收效果均比白色或具發(fā)亮表面的物體來得好。淺色物質(zhì)通常為不良的輻射吸收器一個對輻射是好的反射體，則亦是好的吸收體。冰水放在銀白色盤子里，其保冷時間比放在深灰色盤子里久。炎熱陽光充足的天氣里，大家喜歡穿著淺色衣物。太陽能吸收器通常漆成灰色，以增加它的吸收效果。喝咖啡時若欲延長保溫效果，應(yīng)先加奶精還是后加好？/sundae_meng圖5.1

如果想要享受最香醇最熱的咖啡，你應(yīng)該在最初就加入奶精，而不是在想要喝之前才加入。因奶精的加入可使咖啡的顏色變淺，因此可使熱輻射變得緩慢些。此外，奶精的加入可使咖啡的溫度降低，因此熱輻射和熱對流的

T變小，故使得熱傳速率降低。

/sundae_meng圖5.2

熱水瓶截面圖真空：可防止熱傳導(dǎo)和對流的發(fā)生鍍銀表面：減低熱輻射的損失不良導(dǎo)體的瓶塞：如絕緣玻璃、軟木或塑料制瓶塞/sundae_mengC.房屋絕緣及加熱計算增加房屋的絕緣性，是大幅減少房屋能源消耗的最簡單且最經(jīng)濟(jì)的有效方法之一?？蛇_(dá)50%的效率R＝

/k

值越高，材料的絕緣性質(zhì)越佳/sundae_meng表5.1美國聯(lián)邦住屋局最低絕緣推薦值以前～1978現(xiàn)在天花板R-19R-38(12"玻璃纖維)墻壁R-11R-19(6"玻璃纖維)地板R-11R-22(7"玻璃纖維)/sundae_meng表5.2一些平常建筑物材料的R值*材料厚度R值(ft2-h-?F/Btu)?硬木(橡樹、柚木)1"0.91軟木(針葉樹材)1"1.25夾板0.5"0.62混凝土塊8"1.04混凝土磚1"0.20石膏板0.5"0.45玻璃纖維絕緣3.5"10.9玻璃纖維絕緣6"19.0延伸的聚苯乙烯板1"4.0延伸的聚苯乙烯板1"6.3纖維絕緣1"3.7「高R」保護(hù)層1"8.0/sundae_meng平面玻璃0.125"0.88絕緣玻璃0.25"(氣隙)1.54絕緣玻璃0.5"(氣隙)1.72木質(zhì)底板0.7813"0.98硬木地板0.75"0.68尼龍地毯1"2.0磁磚0.05瀝青屋頂板0.44石棉板0.21鋼筋1"0.0032銅1"0.0004木質(zhì)墻板(加絕緣)0.5"0.81*數(shù)據(jù)源：美國加熱冷凍空調(diào)工程師協(xié)會(ASHRAE)，“HandbookofFundamentals”,1991。?公制系統(tǒng)中R單位為m2-?C/W；R值(公制)=R值(英制)

0.57/sundae_meng圖5.3相同R值(22ft2-h-?F/Btu)之各種材質(zhì)對應(yīng)的厚度。

/sundae_meng采用超絕緣的加拿大多倫多辦公室建筑，無暖氣爐。利用來自機(jī)器、照明及人員所產(chǎn)生的熱能，將之儲存起來并予流通。南向窗戶采用絕緣玻璃及頂級絕緣。/sundae_meng圖5.4

考慮具有組合結(jié)構(gòu)的房屋墻壁熱阻之計算。

房屋的外壁可以是多種材料的結(jié)合組合結(jié)構(gòu)體的總熱阻=各層的熱阻相加之總和Rtotal=R1+R2+R3+…./sundae_meng空氣的流動速度對熱阻的影響傳導(dǎo)和對流的組合效應(yīng)已包括在表5.2的R值計算中但對流的熱阻力大小主要取決于沿著表面運(yùn)動的空氣速度表5.2中的R值系假設(shè)建筑外部空氣層的風(fēng)速為10mph時的計算值，若風(fēng)速增加到15mph，則空氣層的R值將會減少至50%。故靠近房屋處種植樹木和灌木，可保護(hù)房屋避免受到嚴(yán)冬風(fēng)害，并減少因熱傳遞對流所造成的熱損失。/sundae_meng(a)如圖所布置的短防熱窗簾布，則允許空氣自由地經(jīng)由窗戶流動，使得窗戶內(nèi)部自然對流，故容易造成熱損，而非減低；(b)垂地長窗簾布提供與窗戶間多一層空氣保護(hù)，可以阻止對流產(chǎn)生/sundae_meng緊密的遮陽窗簾或襯料可減低熱損(其與窗戶間構(gòu)成一空氣層之故)，而襯料本身亦提供絕緣。

/sundae_meng空氣滲透造成的熱流損失速率為式中，體積(V)、室內(nèi)外的溫差(ΔT)、空氣的體積熱容量(0.018Btu/ft3-?F)及每小時空氣改變次數(shù)(K)/sundae_meng圖5.6全屋加熱所需的50%能源是因空氣滲透的緣故，只要有任何地方出現(xiàn)漏洞，空氣將無所不在，如若有風(fēng)將更加速滲透速率。/sundae_meng圖5.7

為防阻風(fēng)雨而附裝之門窗蓋縫條或是填隙工程，將大幅減低空氣滲透。/sundae_meng仔細(xì)將房屋地基填隙以降低空氣滲透。

/sundae_meng所謂的度-日(DD)是將該天的最高及最低溫度兩者的平均值以65?F減之，度-日(DD)=65?F

T平均值/sundae_meng使用度-日的觀念，全年因傳導(dǎo)產(chǎn)生的損失所需的加熱總能可以寫作

式中

S

已包括所有外部的表面積。度-日(DayDegree,DD)：是將該天的最高及最低溫度兩者的平均值以65?F減之，度-日(DD)=65?F

T平均值/sundae_meng圖5.8美國各地年加熱度-日

/sundae_meng圖5.9于山丘背風(fēng)方向植樹可以有效地阻擋強(qiáng)風(fēng)，草木或墻壁可以阻擋或是使得氣流轉(zhuǎn)向，減低對流引起的熱損。/sundae_meng表5.3節(jié)約能源測量的重要性*年加熱需量(MBtu/y)城市度-日基準(zhǔn)恒溫器調(diào)整節(jié)省%增加絕緣總節(jié)省%波士頓563054.646.615%2652%丹佛628056.147.615%2752%納斯維爾358034.728.418%1460%墻壁天花板地下室窗戶滲透基準(zhǔn)情況：R-11R-19未絕緣雙層0.7空氣交換/小時節(jié)約情況：(恒溫器于夜間調(diào)降8?F)R-19R-30R-10三層0.5空氣交換/小時*數(shù)據(jù)源：參考圖5.10/sundae_meng圖5.10典型1500ft2大小的房屋在不同的三種氣候下，于空間加熱方面使用不同能源節(jié)約方法的效果比較。/sundae_meng圖5.11被動式太陽能冷卻技術(shù)，其使用自然對流方式及將大地作為熱槽。/sundae_meng圖5.12閣樓上方之輻射屏蔽物可以減少熱增益。/sundae_meng住家用的熱泵。/sundae_meng圖5.13空調(diào)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)圖。/sundae_meng圖5.14熱泵系統(tǒng)簡單構(gòu)成要素。/sundae_meng熱泵的性能指數(shù)(coefficientofperformance,C.O.P.)以電功率計算，C.O.P.可以定義成轉(zhuǎn)移至屋內(nèi)(或屋外)的能源與冷凝器軸功兩者的比率。/sundae_meng季節(jié)性能因子

(seasonalperformancefactor,SPF)定義為SPF值通常較廠家提供的C.O.P.值為小。/sundae_meng圖5.15標(biāo)準(zhǔn)熱泵的性能(C.O.P.)曲線。/sundae_meng圖5.16不同加熱燃料的相對成本比較。使用熱泵成本的計算方式：自x軸找出機(jī)組的電力成本，垂畫畫線與對應(yīng)的熱泵C.O.P.直線相交；然后水平畫線與y軸相交獲知每百萬Btu的運(yùn)轉(zhuǎn)成本。找出此值的天然氣或石油直線的對應(yīng)點，然后讀出x軸對應(yīng)的成本。例如，圖中虛線部分，使用一臺熱泵(C.O.P.=2.0，電力成本為$0.05/kWh)等效于使用天然氣0.52/therm，或使用石油$0.67/gal(火爐的效率如圖示)/sundae_meng表5.4

房屋改建──節(jié)約能源之道1.任何孔穴或裂縫應(yīng)細(xì)心加以填隙或加上縫條2.絕緣(包括未加熱空間上的地板)3.將熱水管絕緣；將加熱裝置絕緣4.加裝御寒的外層門窗(考慮塑料材質(zhì))5.窗戶安裝絕緣遮光物、窗板或布簾6.閣樓及管道間保持通風(fēng)7.執(zhí)行一般性修補(bǔ)降低空氣滲透8.暖氣爐上安裝時鐘恒溫器9