隨著氣候變遷的影響日益明顯,每個家庭的舒適度需求也變得愈加重要。白天的高溫和夜晚的低溫造成的溫差,讓如何維持居住空間恰當的氣候變成了一項工程挑戰。熱質量的概念在這當中扮演了重要的角色,它涉及建築物材料的熱容量和熱能存儲能力,這一能力直接影響了我們在不同時間內的居住體驗。
熱質量是建築物的物質特性,要求熱流動才能改變溫度。
熱質量通常被視為熱容量的同義詞,熱容量是指一個物體儲存熱能的能力。但學者對這個概念的定義並不一致。根據麻省理工學院的學者克里斯多夫·賴因哈特(Christoph Reinhart),熱質量被描述為體積與其體積熱容量的乘積;而其他學者則認為熱質量取決於特定熱容量、密度、厚度和材料的導熱性質。由於這一缺乏一致性的定義,許多專家對熱質量在建築設計中的用途表示懷疑,認為其具有一定的伪科學性。
在建築中,熱容量影響著內部環境的舒適性,尤其是在外部日間溫度波動頻繁時。克里斯多夫·賴因哈特指出,當外部的日夜溫差經常圍繞一個理想的平衡溫度時,增加熱質量可能會增加舒適度的有效時數。
增加熱質量可能會提升在特定時間內的舒適時數。
然而,若空間僅偶爾使用,熱質量的優勢可能轉變為劣勢。當熱流通過建築物外殼的方向長時間保持不變時,熱質量的效用幾乎可忽略不計。即使如此,許多建築設計還是未能充分考慮這一因素。
在北美,熱容量的計算並不是建築工程的普遍做法。根據《空調承包商協會手冊J》(Manual J)的規定,供暖和冷卻設備的尺寸必須根據建築物的尺寸、建設材料、隔熱性、氣密性、特點以及居住人數進行仔細測量。但手冊中一般不會考慮到熱容量的影響。
設備根據手冊J的建設標準進行設計,以保持在特定的極端氣溫下的舒適。
整體來看,儘管手冊中假設了建築物具有一定的熱容量以維持短暫的極端溫度波動下的舒適性,如何精確評估和利用熱質量來改善居住環境的舒適度仍然是個亟待解決的問題。
隨著技術的進步,建築設計行業可能會越來越多地關注熱質量的實際應用。能否有效地利用熱質量來平衡居住空間的舒適度,將取決於對材料性質的深入研究和理解。或許,未來的建築設計不僅僅是在關注節能,還需要在人體舒適性和環境相互作用的長期效應上取得更大的進展。
在這個快速變化的社會中,建築物如何能同時實現高效利用與居民的舒適度?