第三章 國內外隔熱材料之規範及標準
第四節 材料隔熱與蓄熱性能探討
U≦0.4 U≦0.7
注：
1.D<2.0的輕質屋頂和東西牆，還應滿足現行國家標準《民用建築熱工 設計規範》GB50176所規定的隔熱要求。
2.外牆傳熱係數K和熱惰性指標D要求中，2.0<K≦2.5，D≧3.0這一檔僅 適用於南區。
資料來源：夏熱冬暖地區居住建築節能設計標準JGJ75-2012)
第四節 材料隔熱與蓄熱性能探討
第三章 國內外隔熱材料之規範及標準
牆體的隔熱能力是指阻止或減緩熱量通過牆體的能力。牆體或 材料的隔熱能力是以熱阻 R 值來衡量測量。R 值為熱傳導率(U 值) 的倒數，其計算式為：
蓄熱係數：材料的蓄熱係數是指在一定週期性的熱作用下，當 牆體表面溫度的波幅為 1℃時，消耗在加熱無限大之厚度牆體材料 的熱流波振幅，亦可代表：在周期性熱作用下，物體表面溫度升高 或降低 1℃時，在 1h 內，1 ㎡表面積貯存或釋放的熱量，材料的蓄 熱係數可以表示材料的穩定性。材料蓄熱係數的單位為 W/㎡ K，計 算公式如下：
式中ρ為材料的密度(kg/m3)；c 為材料的比熱(KJ/kg-K)；k 為材料 的導熱係數(W/m-K)；w 為溫度的波動週期(秒)，一般取 86,400 秒 (24 小時)為週期。
在熱惰性指標中熱阻反映介質或介質間的傳熱能力的大小，蓄 熱係數表達吸收和釋放熱能的能力。因此，熱惰性指標表達了牆體 對於溫度變化和傳熱變化的抵抗能力；熱惰性指標越大，牆體越不 易改變其溫度。
w ck
S ck
51 . 2 0
k
L
R U 1
為了探討材料的熱學性質，本研究以水、木材、鋼材、混凝土、
磚、石材進行熱學性質的計算和探討（計算結果詳表3.10），其中 和物體蓄熱隔熱性質有關的材料參數包括比熱容、密度、熱導係數 和厚度，本分析假設各材料之厚度都是1單位。其中：
熱導係數又稱為熱傳導率，定義為單位截面、長度的材料在單 位溫差下和單位時間內直接傳導的熱量
熱質量（Thermal Mass）：定義為一個物體儲存能量的能力或 一個物體蓄熱的能力。熱質量=比熱×密度，因此以水而言，熱質量 為4200 kJ/m3K，其意義代表每立方公尺的水上升或下降一攝氏度需 要吸收或會釋放出一千焦耳的能量。木材的熱質量為800 kJ/m3K，
鋼則為3510 kJ/m3K，這表示讓1立方公尺的鋼上升或下降一攝氏度 需要吸收或會釋放出的能量比木材高。當然，熱質量並不考慮時間 因素，而是評估固定體積的材料所能吸收或釋放的熱量，因此與密 度相關。雖然鋼材比熱比木材小，但是鋼材密度遠大於木材，所以 單位體積所能吸收或釋放的熱比木材多。
蓄熱係數：當某一足夠厚度單一材料層一側受到諧波熱作用時，
表面溫度將按同一周期波動。通過表面的熱流波幅與表面溫度波幅 的比值。是材料在周期性熱作用下得出的一個熱物理量。對於一個 有一定厚度的均質材料層來說，如果一次的空氣溫度作週期性波動，
那麼，材料層表面的溫度和熱流也要隨著作同樣皺起的波動，此時，
用表面上的熱流波幅與表面波幅之比表示材料蓄熱能力的大小，稱 為材料的蓄熱係數。換言之，當某一勻質半無限大物體一側收到簡 諧熱作用時，迎波面上接受的熱流振幅與該表面溫度波動的振幅比。
通俗的講就是材料儲存熱量的能力，亦即，在周期性熱作用下，物 體表面溫度升高或降低1℃時，在1h內，1㎡表面積貯存或釋放的熱
第三章 國內外隔熱材料之規範及標準
量，牆體材料的蓄熱係數愈大，則對室內環境的影響也就愈大，因 為蓄熱係數反應材料在單位時間內吸收和釋放熱能的能力。
經計算鋼材的蓄熱係數遠遠大於木材，表示在單位時間內讓 鋼材面溫度升高或降低1℃，1㎡表面所需積貯存或釋放的熱量比木 材高。這是因為鋼材的熱質量比木材高，且熱導係數（單位截面、
長度的材料在單位溫差下和單位時間內直接傳導的熱量）比木材高，
換言之，鋼材熱質量大且傳導的量也大，因此吸收和釋放熱能的能 力較大，也因此對於環境熱負荷影響較大。不過，由於鋼材可以在 短時間吸收大量的熱能，但也同時間釋放大量的熱能，因此對於室 內熱能的時間延遲(Time lag)與強度衰減(Decrement factor)效應 並不明顯，而混凝土材料的蓄熱係數約大於木材的6倍，但約是鋼材 的6分之1，因此熱量在混凝土材料的表面和內部之間的傳遞速率，
和建築物熱量的日/夜間交替循環的速率較為一致，換言之，混凝土 在白天蓄熱，對於室內熱負荷有遲滯和強度衰減的作用，但是到了 晚上，混凝土逐漸將所蓄之熱能釋放出來，造成成為都市熱島效應 的原因之一。
另外一個和蓄熱相關的指標為熱惰性指標，中國大陸的建築屋 頂和外牆的節能設計標準已經同時納入熱傳透係數(U)和熱情性指 標(D) ，以同時考量蓄熱和隔熱特性。熱情性指標是外殼結構抵抗 溫度波和熱流波在材料層傳播的指標，換言之，熱惰性指標表達了 牆體對於溫度變化和傳熱變化的抵抗能力；熱惰性指標越大，牆體 越不易改變其溫度。經計算（均假設厚度為一公分），鋼材的蓄熱 係數遠大於木材，但是熱惰性指標遠小於木材，主要因素是因為鋼 材的熱阻（1/k）極小所致，鋼材熱惰性指標小表示對於溫度變化和
傳熱變化的抵抗能力較弱，而透過增加材料厚度（L），可使熱惰性
第三章 國內外隔熱材料之規範及標準