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節能衫材料技術研發計畫

2016/07/05 經濟部能源局 點閱人次: 546

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撰文/ 施陽平(紡織產業綜合研究所副主任)、王立主(紡織產業綜合研究所研究員) 圖片提供/紡織產業綜合研究所

面對極端氣候的愈趨頻繁,嚴寒與酷暑現象將會持續在亞熱帶地區的臺灣出現。甫進入2016年6月的第1天,臺北市就已經創下38.7℃高溫,打破中央氣象局臺北站設站120年來6月高溫歷史紀錄!政府多年來推動「夏日輕衫」活動,希望藉由舒適衣著達到降低空調用電的目的,「節能衫材料技術研發計畫」即應運而生。

中央氣象局預報中心主任鄭明典在5月20日表示,最近已連續11個月,月平均氣溫創新高,這是從有現代分析儀器的137年以來,從沒有發生過的持續高溫創紀錄的現象。「擋不住的增溫趨勢」,將帶來什麼樣的衝擊?

高溫的直接衝擊就是冷氣空調用電造成的尖峰負載居高不下。多年來,政府持續推動「夏日輕衫」等活動,提倡不穿西裝、不打領帶,呼籲空調溫度維持26〜28℃。根據工研院進行穿著舒適度之研究顯示,不穿著西裝不打領帶,空調舒適溫度平均可提高1.6℃,若改穿夏季節能衫,冷氣調高1℃(適溫26〜28℃),並穿著涼感輕衫,生活品質不變還可節省6%空調用電,全國住商部門並可節約10億度電。1年就可減少62萬噸的CO2排放量,對於節能環保、舒適省錢有極大的幫助。根據台灣綠色生產力基金會辦公大樓能源查核統計分析,主要耗能設備全年用電量所占比例,空調占40%以上。

如果能不穿西裝,改穿輕便節能衫,就能節省冷氣又穿著舒適。因此經濟部能源局委託「紡織產業綜合研究所」,針對夏季上班用正式服飾,進行節能衫材料及評估技術等研發。

節能衫材料技術研發

「節能衫材料技術研發計畫」對室內辦公族群,透過節能紗線開發、織物結構設計與節能服飾與穿著系統開發,依據符合國際標準或規範之人體熱舒適評估與驗證分析技術,發展滿足辦公族群穿著舒適之節能服飾(見圖)。

因應國內節能減碳政策落實推動下,這項計畫藉研究場域與環境控制室穿著體驗方式,一方面引導國內優質之機能性紡織產業,積極投入節能紡織品新興市場,另一方面則藉由企業推廣,鼓吹國內工商團體將住商節能與節能服飾列入企業社會責任(CSR),期許達成產業雙效目標。

熱舒適性評估與材料開發的關聯

不管從事什麼活動,服飾穿對了,會讓身體感覺舒適而工作事半功倍,在尋求舒適服裝過程中,最重要的是瞭解「人體─服裝─環境」的相互影響,我們的身體因活動產生的超額熱量必須散出,才能維持「舒適」,人體溫度的變化成為布料材質研發的參考數值之一。

人體就像一支大型溫度計,四周環境過冷或過熱都會自動拉警報,提醒你該添加或脫掉衣服。人體擁有溫度自動調節系統,可以感應到外在的環境變化及身體需求;當人的體溫超過37℃或低於34℃,身體就會啟動防護系統,以免體溫過高或過低。人體感覺溫暖時,身體的冷卻動作有2個方式,首先是血管開始擴張,主要是增加面積讓血液流經皮膚散熱;再來是身體開始發汗,流汗是人體用來冷卻溫度的重要調節系統,汗水蒸發所排放的能量主要來自於皮膚。研究發現,人體核心體溫只要上升數十分之一度就會啟動身體的流汗機制,同時身體的體熱散發速度會比平常快上4倍。而人體感覺寒冷時,身體也會產生2項動作,1是血管產生收縮,以減少血液流經皮膚減少散熱面積;2是身體肌肉會透過打顫來增加身體熱度。

熱舒適(Thermal Comfort)就是人體感覺不冷也不熱, 也就是所謂的熱平衡(Thermal Neutrality),這個時候,人體最感舒服。讓身體感覺到熱舒適的基本條件有2種平衡關係,1是熱平衡─皮膚溫度與身體的核心溫度達到平衡;2是身體能量平衡─身體因為新陳代謝分解產生的熱量等於身體損失的總熱量。

新陳代謝的量測單位是Met,1 Met 等於58.15W/m2(身體表面積),成人的身體表面積約為1.7m2,所以一個人在身體舒適的情況下,1Met大約可以消耗身體100W的能量。通常我們在睡覺時新陳代謝最低,大約只消耗0.8Met,最激烈的運動則可能會高達10Met,而一般辦公室工作的消耗大約為1.2Met。

服裝以clo(Clothing Value)做為絕緣值(Insulation Value)的單位,簡單地說,1clo = 0.155 m2℃/w。當一個人裸體時,clo值就是零,穿著上班的正式西裝時,clo值為1。clo值可以利用查表來得知,如果想要精確量測,就必須利用發熱假人(Heated Manikin)實際測試。服裝在人體與環境間扮演著熱平衡交換的角色,如果讓「衣服內微氣候」的溫濕度維持在32±1℃、50±10% RH的穩定範圍內,就會讓穿著者感到舒適。

貢獻與展望

在臺灣夏季高溫的熱環境下,對工作空調環境設定溫度26〜28℃的上班正式服裝,這項計畫研發高撚度、低毛羽的輕薄織物,使其具備接觸皮膚有清涼感、快速導熱、吸濕排汗速乾、透氣性佳等性質,以適用於節能衫材料。在研發過程中,選擇假人、流汗軀幹等生理舒適性儀器做為評估節能衫材料的篩選與改善工具,最後以真人在模擬的類似情境下進行穿著試驗,驗證穿著舒適性,並將技術轉移至業界,推廣應用於市場上,讓工作者能夠穿著舒適涼感的節能衫,企業界與公部門亦不致因空調溫度提升而影響工作效率,共同達到節能減碳的目標。


關鍵字:熱舒適,節能衫,新陳代謝,衣服內微氣候

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