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1. 我們為什麼會感覺到冷
或許很多人會對這個問題嗤之以鼻,認為它太簡單以至於不屑回答。冷的感覺來源於神經對體表熱量流失的反應,而冷的程度取決於體表熱量流失的速度。當你的雙手浸泡過冷水以後,立即摸高於水溫的物體,會有一種溫暖的感覺,哪怕那個物體的溫度遠遠低於你的體溫。想必很多人都有過這樣的經歷,也就是説,你的感覺並非那麼“忠誠”地反應外界的環境,偶爾也會“欺騙”你一下。冷熱反應的是熱量的流向問題,而不是絕對溫度。你的溫暖錯覺實際上來源於你的局部溫度(雙手)與物體的溫度差異,而不是你的體溫與氣溫的溫差。
2. “冷”的程度是由溫度獨自決定的嗎
在認同了上文那個常識之後,很多人又會陷入到另外一個誤區,感性地認為人體直接接觸到的東西的溫度越低,我們就會感覺到越冷。因為在他們看來,較大的溫差顯然會使得熱量流動得更迅速,人體理所當然會感到更冷。這種觀點是不完全準確的,因為在人體表面積恒定的情況下,決定熱傳導速率q的還有兩個量,溫度梯度(溫差在法向量上的偏導),也就是外界溫度與我們人體溫度之間的差異大小,只是其中的一個;還有一個是介質的導熱系數k。熱傳導速率與這兩個因子的乘積成正比。換句話説,就是導熱系數和溫度梯度在影響熱傳導速率時的地位是同等的。
3. 南方影響熱傳導速率的因素是什麼
大家在討論南北冬天的體感時,提得最多的是南北濕度的差異,這説明他們已經隱約感覺到濕度對體溫流失的影響。當然,大部分人只是説出自己的感覺,或者只是根據自己多年的經驗,憑直覺認為是濕度影響了我們體溫的流失。現實情況正是如此,南方潮濕的空氣大大增加了南方空氣(應該説所有物體)的導熱系數。那麼潮濕空氣與乾燥空氣的導熱系數有多大差異呢?水的導熱系數是0.5815W/m·K,而靜止空氣的導熱系數只有0.0233 W/m·K,相差二十多倍。南方的濕度大決不僅僅是水蒸氣含量大的問題。雖然不能説我們是直接生活在水裏,但也差不多了,基本上衣物就沒有一件幹爽的。這時候這些衣物的導熱性雖然無法與剛洗過沒擰幹的衣服相比,但和那些剛從摔幹桶裏拿出來的衣服已經沒有太大區別了。無論是空氣還是衣物,其導熱系數,南方的絕對要比北方的大得多。
4. 氣溫和濕度,誰對體感溫度更有影響力
雖然大多數人承認濕度對體感溫度的影響,但也有北方人堅持認為,溫度是主導因素,他們的理由很直觀:湖南現在只有零下四度,再怎麼冷也不可能把人體溫度降到零下五度;而北方已經是零下十幾度了,人體溫度的下降空間顯然要大得多。
實際上,讓我們感覺到冷,根本就不要到那麼低的溫度,當體表溫度大約12度時,80%就會感覺到很冷,其餘的20%大多也會有冷的感覺。我們之所以在氣溫還是12度時不感到冷,只是因為我們或多或少做了一些防護罷了。也就是説,無論是湖南的零下四度(實際上湘北一帶的冬季平均溫度一般在四度左右),還是北方的零下十幾度,對於人體來説都已經足夠低了。人體要不感到冷,就是要在周邊環境的各要素的影響下,將體表溫度維持在12度之上,甚至是舒適溫度25度以上。而氣溫和濕度只不過是阻止我們達到這個目的的兩個等同的因素,沒有哪個有絕對影響力。
5. 南方的房子為什麼不建得像北方一樣保暖
很多北方人詫異:既然南方這麼冷,為什麼在建造房子的時候不參照北方方位的結構?這裡有多方面的原因。北方房屋的一個顯著的特點是墻厚。但這個厚是有講究的,並非是一味地壘磚。北方的墻實際上有兩層,中間有個空氣層,實際上其隔熱作用的就是這個空氣層。建材大多是良好的導熱體,實體墻面是沒有多大的隔熱作用的。而且,中間的那個空氣層還可以與炕連接在一起,像*在陜北住的房子一樣,做成“暖墻”。
第二個特點是嚴實。相比較而言,北方房屋比南方房屋裹得嚴實多了。由於常年少雨,房屋多是平頂,用空心板封死了屋頂。四面墻體不留下任何多於的縫隙。窗戶也造得嚴實,冬天幾乎不開,玻璃是雙層的,中間同樣留了一個氣層隔熱。
第三個特點是避風。北方的風向相對於南方單一,冬天風基本是從西北偏北方向吹來,所以他們的房子基本都背對着北風吹來的方向。有了這些特點,房子想不保暖都不行。不過很可惜,這樣的方案卻不能在我們南方照單全抄。
首先,中國北方的大部分地區的土層都很厚實,支撐力很強,有能力支撐厚重的墻體。但南方的表層地質比北方複雜,表層土壤中往往存在多種不同的土質,這使得該處土地的支撐力很難琢磨;而且這些成分複雜的土壤在水分的浸泡下會變得很軟、很“活躍”,甚至會運動,容易造成房屋的形變。顯然,這種作用對越重的房屋影響越大。如果我們不下足功夫打地基最有效的方法就是把地基裏原來的土都挖去,換上石頭和混凝土結構就冒然建北方那種厚重的房屋,甚至會有整個房屋下沉或坍塌的危險。
其次,南方的房屋不可能建得北方那麼嚴實,除非我們不為其他季節考慮。南方最大的特點就是潮濕,這點在每個季節都很顯著。房子作為一個相對封閉的結構,水蒸氣進到屋內就很難排出去,特別是夏天刮“水南風”的時候,大量的水蒸氣就會在室內凝結成水。如果這時候我們住的是那種特別嚴實的房屋,水氣就很難從房頂的瓦隙排出去,這樣就會讓室內過於濕潤,不但使人感到憋悶,而且對室內器物也不好。
第三,冬天的南方處於冷暖空氣交匯的地方,兩鋒常常勢均力敵,在加上地形多變,不似北方平坦,風向遠不如北方容易琢磨。所以南方房屋的朝向一般根據屋主的經驗和地基處的地形決定,很難看出明顯的規律,也許唯一可以確定的是,朝向北方、西方的很少,不過那也更多是考慮採光的問題。
除去這些原因不説,即便南方也如北方一般建造房屋,保暖能力也相當有限。就城市來説,南北方城市的房屋基本慢慢朝向趨同發展,至少很難在南方城市中發現瓦房;為了增加高樓的堅固性,墻體也是相當厚的;由於高樓林立,避風功能也不會弱於北方城市的建築。但是冬天的南方城市建築裏照樣寒冷,這還是因為潮濕的空氣無孔不入造成的。南方為什麼不裝暖氣
“南方不裝暖氣”常常也是備受指責的問題之一。南方人指責政府厚此薄彼,為什麼北方裝得,南方卻裝不得?而北方人認為南方人自做自受,不會未雨綢繆,受點苦頭着實應該。其實,雙方就這個問題存在很大的誤解。北方的暖氣不能完全算社會福利,民眾是要掏錢的;南方也不是想裝就裝的,暖氣畢竟是一種集體消費行為,若是達不到一定用戶,或者使用周期不長,暖氣供應者鐵定賠本。從根本上説,暖氣消費還是一項市場行為,政府只在其中起到倡導、監督作用。現在的暖氣設施分為水暖系統和氣暖系統,由於水暖系統方向性好,供熱持續時間長,所以比氣暖系統更常用。不管哪種方式,暖氣都是要經過長途管道輸送的,為了保證熱量不在中途過多的流失,對管道的保溫、隔熱是必須的。
由於北方氣候乾燥,而乾燥空氣的隔熱能力和熱容量都小,所以北方的管道的熱量流失主要集中在管道的熱輻射,只要解決了這個問題,南方的暖氣運送效率是相當高的。防止熱輻射主要採用隔熱材料中的熱反射材料,如具有很高的反射系數的鎳、鋁箔或鍍金屬的聚酯、聚酰亞胺薄膜等材料,在管道的內外面鍍上或包裹一層就行了。簡單方便,效果良好。
但在潮濕的南方就不同了,除了熱輻射可以帶走管道的熱量之外,通過熱傳導流失的熱量更多。如前所述,潮濕的空氣是優良的導熱體,它們會以遠大於乾燥空氣的導熱速度將管道的熱量轉移走。除此之外,潮濕空氣還有遠大於乾燥空氣的熱容量,它們吸收的熱量並不能明顯地反映在升高自身溫度上。因此,南方如果破費安裝暖氣,其效果肯定也大不如北方。
如果有對此心存疑義的朋友,不妨問問那些居住在湖北、安徽的裝有暖氣的準南方朋友,他們的暖氣到底起到了多大的作用。有時候即便暖氣片表面溫度還算熱,但室內溫度就是提不上來。原因在於,一方面,由於南方空氣濕度大,熱容量大,室內空氣熱得慢,升溫需要很長時間;另一方面,為了節約管道,暖氣片安裝在靠近外墻的地方;再加上前面所説的濕潤地方的房屋建得並不嚴實,諸多因素共同作用,使得等室內空氣將熱時,大部分的熱量已經流失到室外了。
無需多少管道的炕在南方農村也是不適合。炕中多灰塵,在南方潮濕空氣中很容易富集病菌;為了防止墻體驟冷驟熱,火墻一般採用偏向於土質、保溫效果好(熱傳導能力差)的建材,而這種建材在南方顯得極不結實,早在很多年前就淘汰了。
綜上所述,不是南方人不想裝暖氣,而是實在沒有這個條件。當然,這都是過去時,現代科學技術的進步,已經較好地解決了南方採暖的不利因素,比如獨立供暖,分室控溫,溫度梯度變化小、熱惰性強、熱穩定性好的常規地暖以及特別適合南方建築和氣候特點的、不佔空間、降低荷載同時熱得快的薄型地暖等。