能源运用及环境

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1、第五章家庭能源節約及熱傳控制三種熱能傳遞的方式傳導(ThermalConduction)-需固體的傳導介質對流(ThermalConvection)-液態對流介質輻射(ThermalRadiation)-無須介質，即能傳遞熱能有效的房間設計、適當的材料選擇可較傳統設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，僅加以適當地改建(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、採用太陽能設施亦有助於降低能源的消耗量B.建築材料金屬材料：若

2、是電的良導體，則通常亦是熱的良導體。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絕緣物質通常是一個好的熱阻傳導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。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。不同衣料和結構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熱輻射(ThermalRadiation)-材料

3、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亮表面的物體來得好。淺色物質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裡，其保冷時間比放在深灰色盤子裡久。炎熱陽光充足的天氣裡，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，應先加奶精還是後加好？圖5.1如果想要享受最香醇最熱的咖啡，你應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

4、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。圖5.2熱水瓶截面圖真空：可防止熱傳導和對流的發生鍍銀表面：減低熱輻射的損失不良導體的瓶塞：如絕緣玻璃、軟木或塑膠製瓶塞C.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濟的有效方法之一。可達50%的效率R＝/k值越高，材料的絕緣性質越佳表5.1美國聯邦住屋局最低絕緣推薦值以前～1978現在天花板R-19R-38(12"玻璃纖維)牆壁R-11R-19(6"玻璃纖維)地板R-11R-22(7"玻璃

5、纖維)表5.2一些平常建築物材料的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」保護層1"8.0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木質底板0.7813"0.98硬木地板

6、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木質牆板(加絕緣)0.5"0.81*資料來源：美國加熱冷凍空調工程師協會(ASHRAE)，“HandbookofFundamentals”,1991。†公制系統中R單位為m2-˚C/W；R值(公制)=R值(英制)0.57圖5.3相同R值(22ft2-h-˚F/Btu)之各種材質對應的厚度。採用超絕緣的加拿大多倫多辦公室建築，無暖氣爐。利用來自機器、照明及人員所產生的熱能，將之儲

7、存起來並予流通。南向窗戶採用絕緣玻璃及頂級絕緣。圖5.4考慮具有組合結構的房屋牆壁熱阻之計算。房屋的外壁可以是多種材料的結合組合結構體的總熱阻=各層的熱阻相加之總和Rtotal=R1+R2+R3+….空氣的流動速度對熱阻的影響傳導和對流的組合效應已包括在表5.2的R值計算中但對流的熱阻力大小主要取決於沿著表面運動的空氣速度表5.2中的R值係假設建築外部空氣層的風速為10mph時的計算值，若風速增加到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，可保護房屋避免受到嚴冬風害

8、，並減少因熱傳遞對流所造成的熱損失。(a)如圖所佈置的短防熱窗簾布，則允許空氣自由地經由窗戶流動，使得窗戶內部自然對流，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，可以阻止對流產生緊密的遮陽窗簾或襯料可減低熱損(其與窗戶間構成一空氣層之故)，而襯料本身亦提供絕緣。空氣滲透造成的熱流損失速率為式中，體積(V)、室內外的溫差(ΔT)、空氣的體積熱容量(0.018Btu/ft3-˚F)及每小時空氣改變次數(K)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