科普小常識·地暖與氣象學等相關(guān)規(guī)律

科普小常識·地暖與氣象學等相關(guān)規(guī)律地暖通常是在冬季使用，因此氣溫的變化、冬季的寒冷規(guī)律、照進室內(nèi)陽光的熱能的合理利用、何時啟用或關(guān)閉地暖，這些都屬于氣象學相關(guān)內(nèi)容；合理遵從氣象規(guī)律，可以確保采暖舒適度與合理節(jié)能的最佳平衡狀態(tài)。氣象學中，還包括空氣的相對濕度，這個與人體舒適度也有密切的關(guān)系，高溫梅雨季節(jié)，可以利用地暖驅(qū)潮；在南方的冬季，打開地暖，可以有效改善高濕度天氣帶來的陰冷不舒適感。規(guī)律1：掌握全年氣候變動周期，合理利用，減少不必要的能耗（以北京全年氣溫的變化為例）。最冷的時間，也是地暖加熱最多的時候，但畢竟不是每天都最冷，所以不能用平均的眼光看整個采暖期。在剛剛?cè)攵臅r候，氣溫不太低，所以消耗的采暖能耗也不太高，然后到了最冷的12月和1月份，此時屬于最冷的，采暖能耗也是最高的，然后氣溫逐步回暖，在2月份以后的采暖能耗也是逐步減少的。因此，評價采暖的耗電量，不能簡單地取某個任意一天的能耗然后乘以多少天的方法，而應(yīng)該綜合一個采暖季的總能耗與總天數(shù)來看。冬季有寒潮來臨時，氣溫會明顯下降，如圖形中的下拉尖峰所示，此時地暖的運行費用相對較高；平時如果沒有寒潮，則不會感覺到特別寒冷，此時也可以適當降低地暖的運行費用。考慮到氣候變化的規(guī)律，每年冬季都會有最冷的幾天，通常在一周左右；每若干年還會出現(xiàn)一次極端的寒冷天氣、并可能維持最冷天數(shù)長達十天左右。但除此而外，整個冬季氣溫并不總是處于最低溫度點。考慮到建筑物內(nèi)部的鋼筋混凝土有巨大的熱慣性，其蓄熱系數(shù)很大。因此，在剛剛?cè)攵那鞍胫芷冢饨绲睦淇諝饨禍胤忍貏e大，而此時室內(nèi)的地表溫度還能反映出從夏秋季帶來的余溫，所以在此期間，應(yīng)該盡量合理減少開門開窗，盡可能延緩或減少滲入室內(nèi)冷空氣對室內(nèi)造成的加速降溫效應(yīng)。到了冬去春來的后半周期，通常在立春之后，外界空氣的升溫幅度波動特別大，而此時此刻建筑物的巨大蓄熱慣性，反而造成相對滯后的效應(yīng)，從而使得室內(nèi)地表溫度處于較低的溫度，因此，在此以后，提倡在外界空氣暖和的時候，多開門開窗，充分利用外界的熱空氣，讓建筑物室內(nèi)和所有物體吸足熱量，形成自然的快速增溫效應(yīng)，利用這種免費的自然熱能，從而合理減輕采暖消耗的電費負擔。大多數(shù)供暖系統(tǒng)（包括傳統(tǒng)的集中供暖），按冬季的某種平均寒冷程度來設(shè)計產(chǎn)熱能力，避免供熱能力富裕過多而產(chǎn)生設(shè)備投資浪費，其供熱效果在整個冬季的大多數(shù)時間是令人滿意的，甚至有可能在冬季偶爾的氣溫回升的幾天內(nèi)，家里熱得要開窗透氣；但也可能在最冷的那幾天，室內(nèi)溫度有可能不達標，這是允許的，也是能理解的。換句話說，這種由于供熱實用性和投資經(jīng)濟性的矛盾綜合，就允許全年有少數(shù)時間出現(xiàn)達不到室內(nèi)供暖溫度要求的現(xiàn)象。在《采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范GB50019》中提出“冬季采暖室外計算溫度是應(yīng)采用歷年平均不保證5天的日平均溫度”的概念，就是指這種可能出現(xiàn)的極端現(xiàn)象。例如：在傳統(tǒng)集中對流供暖的實踐中，即使在20～30年一遇的最冷年內(nèi)，不保證天數(shù)多一些(10天左右)，在這最冷的幾天內(nèi)，與之相對應(yīng)的室內(nèi)供暖溫度，雖然低于平時的18℃標準，但大部分時間仍可維持在12℃以上，高于人體健康所限定的最低環(huán)境溫度。規(guī)律2：了解每天的氣溫變化，合理運用，有利于地暖合理節(jié)能。白天的空氣自然溫度，一般比夜間最低溫度高5℃～10℃左右，所以白天不覺得特別冷，正常白天的氣溫總會在下午2點左右達到最大值。因此，如果白天上班而家里暫時無人居住，則可以關(guān)閉地暖或適當降低地暖溫度。太陽光輻射有約一半的能量是可見光，約一半的能量是熱量。所以只要陽光照進室內(nèi)，則室內(nèi)熱舒適度將大幅度提高。在冬季不特別冷的時候，室內(nèi)從上午9點鐘到下午3點鐘左右，即使將地暖關(guān)閉，只要配合適當?shù)拇┮轮b，其環(huán)境溫度也是在人體正常可承受范圍內(nèi)的，因為此階段的人體，屬于中醫(yī)上所說的陽氣上升，抗寒能力也通常處于較佳狀態(tài)。規(guī)律3：關(guān)于空氣潮濕度與地暖梅雨季節(jié)，由于地面溫度常常比室內(nèi)空氣溫度低2℃左右，而室內(nèi)溫度往往又比室外空氣溫度略低，所以，當外界高溫高濕空氣的氣流，經(jīng)過室內(nèi)，接觸到地表面時，一下子就到了露點溫度，會很容易在低溫地表面結(jié)露，形成一層水膜。水泥面、水磨石、瓷磚面、水泥花磚面，由于導熱快，地表溫度略低，又因為材料表面密實，不容易吸收地表面的凝結(jié)水，因此地表面顯得十分潮濕。在梅雨季節(jié)，如果打開地暖，使地面發(fā)熱，地表溫度提高幾度，始終高于空氣的露點溫度，即可達到驅(qū)潮的效果。梅雨季節(jié)，當?shù)嘏訜釙r，門窗可以開放透氣，但地面是熱的，對日常生活沒有太大影響，反而感到干爽。在沿海地區(qū)、或山區(qū)、盆地高濕地區(qū)，也可參照此方法，改善人居舒適度，消除陰冷潮濕的不舒服感。一般而言，空氣中的含水量，其相對濕度的日變化，與氣溫的日變化相反；相對濕度的最大值出現(xiàn)在清晨日出前后，最小值出現(xiàn)在下午2時左右。所以，早晨是最容易感覺到潮濕的，此時可以將地暖通電發(fā)熱驅(qū)潮。例如：韓國屬于明顯的海洋氣候，空氣潮濕度較大，因此，即使在8月、9月、10月，雖然不冷，但很多韓國家庭在早上也把地暖打開運行一下，起到驅(qū)潮的作用。南方的冬季，空氣相對濕度大、氣溫低，在這樣的低溫潮濕天氣中，空氣中的水蒸氣，通過紅外輻射的方式，強烈吸收人體的熱，使人體感到陰冷。人體的紅外線輻射頻譜圖與水蒸汽的紅外線吸收頻譜圖，剛好有一部分吻合重疊區(qū)。因此，在陰冷潮濕或下雨的南方冬季，當水蒸氣選擇并強烈吸收了人體發(fā)射的紅外線中的很寬頻譜部分的能量時，人體丟失的熱量較多，自然就感覺陰冷。同時，濕空氣的導熱性比干燥空氣要高10倍，所以在潮濕的冬天，衣服的導熱系數(shù)增大，潮濕的空氣傳熱更快，人體熱量流失增多，更容易感覺到冷。考慮上述綜合因素對人體的影響，可以看出：在冬季自然環(huán)境中，當空氣中的相對濕度，每上升1％時，則人的體感溫度下降0.2℃。因此，根據(jù)上述規(guī)律，在空氣濕度高的南方冬季，將地暖通電發(fā)熱后，可提升室內(nèi)地表溫度和空氣溫度，能大幅度減少人體對外界的散熱量，抵消了一部分因為空氣水份而導致的人體熱量流失，消除了陰冷的不舒服感，整體上改善了人體的舒適度。規(guī)律4：每日室外空氣溫度與室內(nèi)地表溫度的聯(lián)系與規(guī)律每天的室外自然空氣溫度變化，上下波幅會比較大，夜間溫度最低值通常在凌晨的日出之前的數(shù)小時，最大值出現(xiàn)在午后數(shù)小時。在建筑物室內(nèi)，由于建筑物自身的蓄熱特性，所以其自身的自然地表溫度變化的波幅很平緩，通常地表溫度在一晝夜之間只有±１℃的自然波幅變化，且地表溫度的自然數(shù)值，通常等于室外自然空氣的最高值與最低值之間的中間平均值，同時，根據(jù)觀察統(tǒng)計規(guī)律