儀器設備

乾球溫度（2）平均輻射溫度（3）相對溼度（4）空氣流動（5）活動量

（6）衣著量。其中（1）~（4）項皆屬於環境因子，必須依靠物理性測 定測量其實際範圍，以判定是否達到熱舒適的要求，也可以藉由測量到 的環境因子參數計算ET*、PMV 以及 PPD，以進行進一步的舒適度分析。

對於物理性測定的儀器要求，ASHRAE Standard 55 與 ISO Standard 7726 都有詳細的規定，其中對於熱舒適研究中物理測量儀器的規定節錄於表 2-1。

表2-1 ISO 7726 測量室內環境熱舒適參數所需儀器標準

參數 測定範圍 準確度 反應時間

（90％）^a 空氣溫度 10~30℃ 需求：±0.5℃ 理想：±0.2℃

準確度在｜tr-ta｜≦10℃時有效 必須即時回應^b 平均

輻射溫度 10~40℃

需求：±2℃ 理想：±0.2℃

這一個準確度以現今儀器難以達到 其要求，當無法達到時，以實際精

確度為準。

必須即時回應^b

空氣速率 0.05~1 m/s

需求：±｜0.05＋0.05Va｜m/s 理想：±｜0.02＋0.07Va｜m/s 無論風向如何，其準確度應該是肯

定的。

反應時間 為十秒^c

濕球溫度 無建議 無建議 無建議

黑球溫度 無建議 無建議 無建議

a.達到 90％最後數值的時間與階段變化相當於 2.3 次的時間常數。

b.為間隔不變的測量，反應時間必須表現最小的隨時變動，但是能夠快速的正確測量峰值到 峰值間的變化。

c.對氣流或不穩定的空氣之評估其反應時間需要在 0.2 秒的等級以上，一個平均值的平均週 期最少要超過三分鐘。

回顧過去同樣使用現場實測方式的研究調查，現場物理環境因子實 測的方式大致上可分為兩種。第一種是量測所有在計算 SET*、PMV 以 及PPD 時所需的參數，包括黑球溫度、乾球溫度、相對溼度、衣著係數 以及代謝量。所有的物理量測與問卷調查同時進行，但只在一個測量高 度進行測量。相對溼度可用溼球溫度換算或是用溼度計直接測量，風速 必須在 0.1m/s 以上。這種方式可以以測量主要影響舒適度之物理參數的 方式，來評估行為調整所帶來的衝擊以及主觀反應的控制。過去使用這 種方式量測的研究包括1992 年 Busch 對泰國的辦公室環境進行調查，量 測了乾球溫度、相對溼度、黑球溫度以及風速，所有的感測器與記錄器 都裝在一個與標準工具盒類似大小的木盒中，如圖2-3，放置的高度與桌 面高度相同。

1998 年 Kwok 在夏威夷對中學自然通風以及空調教室進行調查，量 測的環境因子有乾球溫度、黑球溫度、風速、溼度、二氧化碳濃度以及 空氣微粒。所有儀器架設於推車上並與記錄器連接，架設情形如圖 2-4 所示。而因儀器的限制並不允許其採取三個實驗高度，所以選取1.1 公尺 當作反應坐姿受測者熱體驗的最適當高度。考慮到所有學生的座位都位 於教室中央且座位相近，所以儀器的測點只選擇一個，也就是教室的中 央。其他使用這種方式的研究還有Wong 在 2002 年對新加坡的中學以電 扇調節室內熱環境的教室進行的研究、2003 年 Kwok 對日本中學學校的

研究以及 2005 年 Mui^（26）對於亞熱帶地區空調辦公室的中性溫度進行的 調查等等。

圖2-3 Busch在泰國所使用之儀器

圖2-4 Kwok在夏威夷所使用之儀器

另一種方式不僅量測所有在計算SET*、PMV以及PPD時所需的參 數，而且所有使用的感測器以及實驗過程都完全符合ASHRAE Standard 55以及ISO 7730的規定。在三種高度進行測量，分別是0.1m、0.6m以及 1.2m。使用這種方式更有助於詳細檢查環境中的差異所造成的影響。1998 年Krzysztof^（27）在澳洲的Kalgoorlie-Boulder對22個機械空調的辦公室環境 進行研究，三個不同的高度所調查的物理環境因子略有不同，大致包括

空氣溫度、黑球溫度、風速、露點溫度以及相對溼度，所使用的儀器如 圖2-5。

2005年Wang^（28）量測了哈爾濱居住建築的熱舒適，量測的因子包括 空氣溫度、相對溼度、不對稱輻射溫度以及風速。空氣溫度以及風速在 三個高度量測，分別是0.1m、0.6m以及1.1m；相對溼度於1.1m處量測；

不對稱輻射溫度於0.6m處量測，所使用的儀器照片如圖2-6。其他使用這 種方式的研究還有De Dear在1998年對香港空調辦公大樓所進行的調查以 及Kwok在2001年在拉斯維加斯針對老年人的熱舒適需求所進行的調查 等。

圖2-5 Krzysztof在澳洲所使用之儀器

圖2-6 Wang在哈爾濱進行實驗所用儀器

從以上研究可知雖然所測量的環境因子略有差異，可是某些因子如 乾球溫度、黑球溫度、相對溼度或濕球溫度以及風速是每個研究中固定 量測的參數。本研究參考過去的文獻，也選擇空氣溫度、溼度、風速、

輻射溫度以及二氧化碳濃度作為量測的環境因子。

本研究因病患大多都是平躺於床上，很少有其他活動，所以測量高 度只採取一個高度，也就是與病患躺在病床上的高度大約相同。現場測 量系統基於機動性考量，放置在手推車上，所有的感測器都安裝在推車 上，並與推車底部的數據紀錄器組成一套室內氣候採擷系統，如圖2-7所 示。它可以記錄空氣溫度、溼度、風速、輻射溫度以及二氧化碳濃度等 病房內的室內氣候參數，平均輻射溫度是由黑球溫度換算而得的，其換 算公式如下：

(

)

( )

r g a g a

t =⎡⎢⎣ t + + × ×v t −t ⎤⎥⎦ − （2-1）

tr：平均輻射溫度 t_g：黑球溫度 v_a：風速 t_a：乾球溫度

圖2-7 現場測量用之室內氣候採擷系統

選用的感測器都符合 ASHRAE Standard 55 與 ISO Standards 7730 對 熱評估儀器設備的要求。受訪者無法從這套系統得知室內熱環境狀況，

以免影響其主觀感覺。儀器所擺設的位置緊鄰病床邊，量測病房背景值 時則將儀器推車推至病房中央。

本研究中所使用的溫度計類型為 K-type 熱偶型溫度計，量測範圍 0℃

～500℃，準確度在±0.6℃之間，用以量測乾球溫度、黑球溫度以及濕球 溫度。黑球的直徑為 15 公分，溫度計從用以密封開口的橡膠塞開孔中插 入至球心以量測黑球溫度，黑球溫度可用以換算成平均輻射溫度。量測 濕球溫度時，以濕紗布包覆溫度計前端，紗布末端浸入水中以保持可因 毛細現象而維持濕潤，並注意不能使水直接接觸溫度計，所量測到的濕 球溫度可以用來換算成相對濕度。用來量測風速的風速計為定風向微風 速計，量測範圍為 0~2.5m/s，測量時必須對準氣流方向才能量測到準確

的結果。用來量測二氧化碳的監測器為可以量測溫度、濕度以及二氧化 碳濃度複合型直讀式感測計，但在本研究中僅用於量測二氧化碳濃度，

其量測範圍為0~9999 ppm。所有的感測器都與記錄器連接以即時記錄實 驗數據，數據每分鐘登錄一次，其值為一分鐘內每秒數據的平均值。

本研究在評估病房內熱環境舒適度時，使用 ET*、PMV（Predicted Mean Vote ， 預 測 平 均 投 票 數 ） 以 及 PPD （ Predicted Percentage of Dissatisfied，預測不滿意度百分比）作為評估的指標。

熱環境指標（ thermal environment index）即是用以評估人體在不同 溫度下配合其他環境因素的冷熱感覺或生理反應。將數個影響冷熱感覺 或生理反應的參數綜合於一變數，此變數即為指標。早期 Houghten 與 Yaglou^（29）曾提出一純經驗的有效溫度（effective temperature, ET）指標，

考慮溫度、濕度與風速等的綜合效應。Gagge et al.^（30）則提出一新的有效 溫度指標 ET*，其定義為：當環境相對濕度為 50% 時，與真實環境中 具相同皮膚散熱的溫度。ASHRAE所建議的舒適區（comfort zone）即以 ET*配合相對濕度與絕對濕度而定義。雖然 ET* 與舒適區的應用相當廣 泛，可用以反映在一般辦公室或居家環境中的冷熱舒適度，但其適用範 圍仍受限於人體的活動量、衣著量、風速與輻射熱效應。其計算公式如 下：

（T_o－ET*）＋（wh_e’/h’）（P_a－0.5P_sET*）＝0 （2-2）

其中 w＝E_sk/E_max＝[H_sk－h’（T_sk－T_o）]/[h_e’（P_ssk－P_sdp）] （2-3）

T_o：操作溫度 w：發汗率 h_e’：蒸發熱傳係數 h’：熱傳係數 P_sET*：50％RH的飽和蒸氣壓 H_sk：表面熱量 T_sk：表面溫度 P_ssk：皮膚之飽和蒸氣壓 P_sdp：露點溫度的飽和蒸氣壓

在 PMV 以及 PPD 的部份，根據 ISO 7730 的定義，熱環境的舒適為

「當人的下意識對所處的熱環境表示滿意時的狀況」。人體對熱環境感到 滿意的基本條件，是人體與環境維持熱平衡。而人體與環境的熱平衡，

受到人體的活動量（activity）和衣著量（clothing），以及環境的參數包括 溫度、平均輻射溫度（mean radiation temperature, MRT）、風速和濕度的 影響。若能測得室內環境中的各項參數，則可根據ISO 7730 計算出用來 表示室內熱環境舒適度的PMV 與 PPD 指標，其關係如圖 2-8。

圖2-8 PMV、PPD 與熱感尺度之關係示意圖

PMV 是建立在人體保持熱平衡的條件下，當人體保持熱平衡時，體 內的新陳代謝熱會與人體的散熱量保持平衡。在一般熱環境中，人體主 要是靠皮膚以及呼吸來調整體內溫度，以保持熱平衡。根據Fanger 在 1972

年對1300 個受測者的實驗結果，所得的 PMV 計算公式如下：

PMV＝（0.303e^-0.036M＋0.028）×{（M－W）-3.05×10^-3

× [5733-6.99 ×（M－W）－P_a]－0.42[（M－W）－58.15]

＋1.7×10^-5M（5867－P_a）-0.0014M ×（34－t_a）－3.96×10^-8f_cl ×[（t_cl＋273）⁴－（t_r＋273）⁴]＋f_clh_c（t_cl±t_a）} （2-4）

其中

t_cl＝35.7－0.028 ×（M－W）－I_cl×{3.96×10^-8f_cl

×[（t_cl＋273）⁴－（t_r＋273）⁴]＋f_clh_c（t_cl－t_a）} （2-5）

h_c＝2.38 ×（t_cl－t_a）^0.25 or h_c＝12.1v^0.5 （2-6）

f_cl＝1.00＋1.29I_cl for I_cl＜0≦0.78m²kW^-1 （2-7）

or f_cl＝1.05＋0.645I_cl for I_cl＞0.78m²kW^-1 （2-8）

ISO 7730 亦建議公式（1）的適用範圍如下：

-2＜PMV＜2

M＝46 W/m² to 232 W/m²（0.8 met to 4 met）

I_cl＝0 m℃/W to 0.310 m℃/W（0 clo to 2 clo）

T_a＝10℃ to 30℃

T_r＝10℃ to 40℃

V_ar＝0 m/s to 1 m/s P_a＝0 pa to 2700 pa

RH＝30％ to 70％

PMV 指標是預測群體的平均反應，但是每個人的感覺雖然在平均值 附近，卻不一定相同。所以有需要去了解有多少人對環境感到不滿意。

PPD 指標就是一種用來量化七種熱感指標（-3＝寒冷、-2＝涼爽、-1＝微 涼、0＝剛好、1＝微暖、2＝溫暖、3＝炎熱）下，對熱環境感到不滿意 人數的指標，以實驗調查所得到的平均舒適度不滿意百分比值PPD 可用 來預測感覺太熱或太冷的人數。PMV 與 PPD 之間的關係如下：

PPD＝100.0－95e^-n （2-9）

n＝0.035353PMV⁴＋0.2179PMV² （2-10）

ISO 7730 所推薦的熱舒適範圍為-0.5＜PPD＜0.5，也就是讓 90％以 上的室內居住者對其所處的熱環境感到滿意。當數值等於 0 時，代表絕 大多數的人都會感到滿意。

計算新有效溫度（ET*）、預測平均投票數（PMV）和預測不滿意度 百分比（PPD）等熱舒適指標所需的受訪者的新陳代謝率則採用相當於斜

計算新有效溫度（ET*）、預測平均投票數（PMV）和預測不滿意度 百分比（PPD）等熱舒適指標所需的受訪者的新陳代謝率則採用相當於斜