在我國存在一種錯誤的偏見,即建筑絕熱的作用知識增加圍護結構的熱阻,使得其傳熱系數減小、房間的能耗降低;還有人認為。外墻外保溫只適用于我國寒冷的北方。其實這是錯誤的觀點。
許多人都有如下的一些體會:當您站在房間冰冷的外墻內側時,即使這面墻沒有設置窗戶,您仍會感覺到有一股冷風從您的衣領頸子處沿著脊椎下沉(俗稱“穿堂風”);有很多人在安裝了采暖系統后感覺房間不暖和,總認為是設計的問題、是設備的問題或者是安裝的問題,而測量所得的房間中心溫度為20℃,埋怨到:‘房間溫度應該達到25℃,我才不感到冷’,因此業主在安裝了后說仍然感到腳冷。
1、穿堂風的形成
一個建筑構件的表面溫度,例如墻面或窗玻璃的表面溫度,尤其依賴于內側室內空氣溫度、室外溫度和建筑構建的傳熱系數。熱的室內空氣在冷的外墻和窗戶內側處變涼,因此變重和下沉。墻體絕熱越差時,墻體附近的空氣冷卻就越厲害,其下降速度則越大。室內的空氣是在運動的。在一定的溫度時,當空氣速度超過某一定量,人體感覺就不舒適了。在夏季,對電風扇的高速空氣流和在自行車上感受到的迎面風,人體感覺是很舒服的。在空氣溫度低的時候,有一點空氣流動的干擾就覺得不舒服了。
保健專家確定,在20℃——22℃的空氣溫度時,人還能忍受的空氣速度是0.15至0.2m/s。氣流的感覺嚴重地干擾了舒適性。從熱工學角度看,窗戶是所有房屋構建環節中最薄弱的。
2、“冷湖”與腳冷
變涼的空氣下沉后,分布在地面附近,這個冷的空氣層不但形成了導致腳冷的“冷湖”,而且也形成了對散熱器的空氣流動(即使空氣溫度問26℃,”冷湖“使人感覺也不舒適)。之所以將這個冷的空氣層稱為”冷湖“,是因為冷空氣沉在那里成為一個層面,并能像水一樣在地面流動。
如果增加空氣源熱泵地暖加熱管的密度(即增加其長度),一方面增加管材的消耗量,另一方面增加了水的容積;如果提高水溫,一方面使人體感覺不舒適,另一方面也會使PE加熱管的壽命縮短。
3、人體的熱平衡和房間空氣的溫度與圍護結構內表面的溫差
我們人體在進行理想的新陳代謝的作用時,在變化的外部影響下試圖保持其體溫的恒定。所以,我們必須在體內產生熱量、在過剩時也排出熱量。這個事實對于創造一個舒適的環境有著重要的意義。因為人們感覺供熱舒適的地方,當然是既不加速也不妨礙體溫調節的地方。
如果我們假設現在您在閱讀本文,您周圍的空氣溫度是21℃。空氣幾乎沒有流動,您是普通的穿著。那么在這種情況下,您發出的熱量大約相當于兩個60W普通白熾燈泡所放出的熱量。
這個熱量的一部分,約三分之一,通過人體熱的皮膚放出、直接熱輻射到圍護結構的面上和家具上。
您第二個三分之一的熱量通過對流損失掉,即通過熱傳輸散發到室內空氣,以及通過身體與其他物體表面的接觸發生的熱傳導散發熱量。
通過水的汽化,即通過呼吸和出汗,將您剩下的三分之一熱量散發到周圍環境中。
經科學試驗發現,當房間采暖的空氣溫度與圍護結構內表面的溫差≤3℃時,人體向外輻射的熱量與接受圍護結構與家居輻射的熱量基本達到平衡。而檔期溫度>3℃時,這個熱平衡就被破壞掉,或者人體輻射的熱量大于或小于圍護結構與家具輻射的熱量,前者環境下感覺冷,后者環境感覺熱,人體感覺就不舒適。
如果通過提高采暖系統熱水的溫度來提高空氣的溫度,去抵消因冷的圍護結構表面引起的舒適性的干擾,會增加較大的能耗。這是我國目前絕大多數家庭和公共建筑所采用的不得要領的措施。
因此,這個人體熱平衡過程對于熱舒適性的設計有著重要的意義:
人們感覺供熱舒適的地方,必然是既沒有加速、也沒有妨礙身體溫度的自然調節。
人們感覺不舒適的地方,一定是由于外部的意外狀況大大的加速或降低了身體熱量正常的散發,干擾了熱平衡。
