熱舒適性相關理論

現行熱環境指標不下數十種之多，各有其適用領域。基本上，這些指標都是

（Comfort Index）即為溫濕指數 THI（Temperature Humidity Index），係根據天氣 預報的基本資料，經過溫度、濕度等條件與人體熱平衡的關係計算的結果。THI 的計算公式如下：

17.269 exp 237.30

0.55 1 ( 14)

17.269 exp 237.30

d

溫。PMV 是用來評估熱舒適的指標，為目前最常用、也最廣泛被使用的指標，其 函蓋範圍包括各式建築物（如醫院、辦公室、教室等等）、交通工具（如汽車車艙、

船艙等等）。 一、 PMV 指標

PVM 指標（Predicted Mean Vote，PMV），即「預測的平均回答值」，是運用 統計方法得出人體感覺與環境變數的定量函數關係，為 Rohles et al.（1973）於 1980 年初針對 1600 名大專學生進行調查，將溫度、濕度、性別與熱暴露長度與舒適度 之間建立統計相關性。該項調查將冷熱主觀感依3至3劃分成 7 個等級，如表 3-4。

Franger（1989）更進一步將上述舒適度的調查結果與能量平衡關係建立一完 整的理論模式，明確指出人體的熱舒適性受到六個參數的影響，分別是風溫、風 速、空氣濕度、平均輻射溫度、人體活動量以及衣著量的影響，此模式已被國際 標準組織（International Organization for Standardization，ISO）定為熱舒適評估方 式。能量平衡關係如下：

Ld (M W )E_resC_res R_s C_sE_sk （3.26）

其中 Ld 為人體熱負荷，單位為（W / m²），M 為人體新陳代謝率，W 為外部 工作強度，E_res為人體呼吸蒸發熱損失，C_res為人體呼吸熱對流損失，R_s為人體表

面輻射熱損失，C_s為人體表面熱對流損失，E_sk為人體皮膚蒸發熱損失。PMV 建 立於人體只有在與外界的熱量進出達到平衡才會感到舒適，當熱量無法達到平衡 時即形成熱負荷，再根據統計結果與其建立一關係式，PMV 公式如下：

0.036

PMV(0.303e^{ M} 0.028) [( M W ) H E_cC_resE_res] （3.27）

此理論公式（3.26）、（3.27）在經過不斷發展後，由 ISO 7730 規範製定如 下：

0.036 exp 18.6686

100 235

7.50062

TMRT︰平均輻射溫度（C） 指標，Predicted Mean Vote Index(PMVI)，公式如下：

PMVI= （3.29）

其中

n：總共的分析步

利用 PMVI 指標，可以知道當 PMVI 值越大，人體會感到越不舒適。

參、 本研究判斷節能策略效果的方法

即會開啟冷氣，可定義出一耗電量指標，Power Consumption Index (PCI)，公式如 下：

PCI PCI PCI

  _對照組 _實驗組 （3.31）

PI PCI / PCI_對照組 （3.32）

另外，為了瞭解開啟冷氣的時間，則必須計算室內空氣溫度大於 28℃所占的 時間。

表 3-1 臺灣部份城市之參考緯度

（資料來源：丁銘顯，廣義隔熱材料應用於增加室內熱舒適度之數值模擬，(國立 臺灣大學碩士論文，2011）。頁47)

表 3-2 臺灣 2008 年 24 節氣之赤緯 地名 台北 新竹 台中 嘉義 緯度 25°02' 24°48' 24°09' 23°30' 地名 台南 高雄 基隆 花蓮 緯度 23°00' 22°37' 25°08' 23°58'

節

氣 立春 雨水 驚蟄 春分 清明 殼雨 立夏 小滿 日

期 2 月 4 日 2 月 19 日 3 月 6 日 3 月 21 日 4 月 5 日 4 月 20 日 5 月 6 日 5 月 21 日 赤

緯 -16°25' -11°30' -5°32' 0°22' 6°12' 11°38' 16°38' 20°15' 節

氣 芒種 夏至 小暑 大暑 立秋 處暑 白露 秋分 日

期 6 月 6 日 6 月 22 日 7 月 7 日 7 月 23 日 8 月 8 日 8 月 23 日 9 月 8 日 9 月 23 日 赤

緯 22°41' 23°26' 22°33' 20°00' 16°23' 11°19' 5°34' -0°12' 節

氣 寒露 霜降 立冬 小雪 大雪 冬至 小寒 大寒 日

期 10 月 8 日 10 月 24 日 11 月 8 日 11 月 23 日 12 月 7 日 12 月 22 日 1 月 6 日 1 月 20 日 赤

表 3-3

THI 指數分級

（資料來源：丁銘顯，廣義隔熱材料應用於增加室內熱舒適度之數值模擬，(國立 臺灣大學碩士論文，2011）。頁 48）

表 3-4

PMV 指標之冷熱等級

等級 主觀感覺

3 熱（hot）

2 溫（warm）

1 微溫（slightly warm）

0 適中（neutral）

1 微涼（slightly cool）

2 涼（cool）

3 冷（cold）

（資料來源：丁銘顯，廣義隔熱材料應用於增加室內熱舒適度之數值模擬，(國立 臺灣大學碩士論文，2011）。頁 48）

THI 指數 10 以下 11~15 16~19 20~26 27~30 31 以上 舒適感 非常寒冷 寒冷 稍有寒意 舒適 悶熱 易中暑

q 圖 3-1 熱流方向示意圖

（資料來源：丁銘顯，廣義隔熱材料應用於增加室內熱舒適度之數值模擬，(國立 臺灣大學碩士論文，2011）。頁 49）

x dx

圖 3-3 平板表面的對流示意圖

（資料來源：丁銘顯，廣義隔熱材料應用於增加室內熱舒適度之數值模擬，(國立 臺灣大學碩士論文，2011）。頁 50）

（a）

（b）

圖 3-4 總熱傳遞係數 U 值計算示意圖

（資料來源：丁銘顯，廣義隔熱材料應用於增加室內熱舒適度之數值模擬，(國立 臺灣大學碩士論文，2011）。頁 50）

（a） U 值計算模型圖 （b） 熱阻網路示意圖

圖 3-5 地球運動示意圖

（資料來源：丁銘顯，廣義隔熱材料應用於增加室內熱舒適度之數值模擬，(國立 臺灣大學碩士論文，2011）。頁 51）

圖 3-7 太陽高度角示意圖

（資料來源：丁銘顯，廣義隔熱材料應用於增加室內熱舒適度之數值模擬，(國立 臺灣大學碩士論文，2011）。頁 52）

圖 3-8 太陽方位角示意圖

（資料來源：丁銘顯，廣義隔熱材料應用於增加室內熱舒適度之數值模擬，(國立 臺灣大學碩士論文，2011）。頁 52）

圖 3-9 赤緯度示意圖

（資料來源：丁銘顯，廣義隔熱材料應用於增加室內熱舒適度之數值模擬，(國立 臺灣大學碩士論文，2011）。頁 53）

4 14 24

( ° )

赤緯(2008)

觀測

計算

圖 3-11 太陽輻射與環境熱交換示意圖

（資料來源：丁銘顯，廣義隔熱材料應用於增加室內熱舒適度之數值模擬，(國立 臺灣大學碩士論文，2011）。頁 54）

圖 3-12 太陽輻射傳至地表示意圖

（資料來源：丁銘顯，廣義隔熱材料應用於增加室內熱舒適度之數值模擬，(國立 臺灣大學碩士論文，2011）。頁 54）

圖 3-13 傾斜面上之太陽輻射量俯視圖

（資料來源：丁銘顯，廣義隔熱材料應用於增加室內熱舒適度之數值模擬，(國立 臺灣大學碩士論文，2011）。頁 55）