为什么空调的 26℃ 比室外的 26℃ 更凉快?

作者 / 瞻云


根本原因是环境细节存在差异巨大,人体在 26℃空调房会流失大量热量,在 26℃室外反而可能吸收热量。

首先,人体如何感觉冷和热?

当人体流出热量高于流入,且皮肤温度低于 33℃,你会感觉到冷。反之,则感觉到热。

  • 皮肤温度为 33℃时,同时激活冷觉和热觉感受器,人体对热量流入流出极为敏感。

我们假设一个人在 26℃的室内,无风,感觉不冷不热,体表温度在 33℃附近。

人在静息状态的热功率大约为 100W 左右,那么他的身体同时通过热辐射、自然对流、蒸发散热、呼吸散热等方式,向环境外释放了 100W 的热功率。

  • 也即:人体产热 = 人体散热。

这个时候,他选择进入 26℃的空调房。

假如空调开的小风,他也没正对着空调,遭遇的余风风速仅为 0.2m/s,身上的自然对流散热转变成强迫对流散热。

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自然对流散热(左)与强迫对流散热(右)

强迫对流换热系数有经验公式 [1]:

B,经验系数,风直吹区域可取 B=18.3。 n,速度指数,一般取为 0.5~0.6

计算可得,此时受风面的强迫对流换热系数:

非受风面自然对流系数 [2]:

已知人体表面积大约 1.5-2.0m^2,如果 1/3 面积受风。

额外损失热功率为:

损失的热功率,已经接近人体静息功率的 1/4,皮肤温度开始降低,人体开始感觉到冷。

尤其是受风面的热量流失,已经接近皮肤热功率,体感温度会明显降低。

通过热辐射公式,可大致推出,受风面皮肤温度会降低 3~4℃。

如果此时立即站到空调风口下,把风速调到 5m/s,即便出风口还是 26℃,热量流失速度可达到 161W,远远超出人体静息功率,在这一瞬间,皮肤温度会迅速下降。

由于皮肤温度下降的速度,比起之前快了 7 倍,这个时候也会觉得皮肤冷得多(加上风速带来的蒸发速度,其实瞬间的寒冷感受不止七倍)。

不过,随着皮肤温度接近 26℃,温差减小,热量流失也会减小。人体的寒冷感受也会减轻。但由于皮肤温度低至 27℃附近(远低于 33℃的舒适温度,激活大量冷觉感受器),会持续感受到寒冷。

如果此时出风口的温度还低了好几度,例如只有 18℃,你顶着吹,瞬间的热功率损失可达 278W,寒冷程度增加近一倍。

在这一瞬间,足以让你寒颤,吹出鸡皮疙瘩。

除此之外,空调还会降低空气湿度,空气湿度越低,湿度蒸发散热越快,也就越凉爽。虽然 26℃室外,一般不会有太高湿度,但还是比空调室更高。

虽然吹一会儿,你的寒冷感受会降低,但这样一直对着吹,最终皮肤温度会降低到 20℃以下,足以造成人体失温(前提是皮肤大面积裸露对着吹,衣服足够厚的情况下并不会)。

这也是为什么,有人吹低温空调,会不知不知吹生病了。

其实对于大多数人来说,26℃的空调温度还是太低了。

总的来说,根据你在空调房的吹风状态,比起无风室内,你的体感温度可能低 3~6℃。

因为冷得不行后,这个时候你走出了户外。

户外没有什么风,但正好是正午,太阳在头顶直射。假设天气预报晴朗,温度是 26℃,大概率还是春天,正午太阳直射角偏南。

已知太阳常数是 1367W/S^2,由于照射角度偏斜,取个 70%,人体倾斜照射面积约 0.4m^2,假设衣物通过遮挡、反射、吸收的热量也为 80%。

那么人体额外接受的热功率为:

1367×0.7×0.4×(1-0.8)=76.55W

这个热功率已经接近人体静息功率。

这个功率,会让人体体表平均温度升高 3℃左右,人会感觉到热。

而被太阳直射的皮肤,温度可在短时间超过 40℃,让人感觉到烫。

在室外,即便是太阳被云层遮挡,其实也有一部分太阳辐射会被人体吸收,从而提升热量。

所以,即便是无风的阴天,也是比室内体感温度更高的。当然,如果有风,则可能和空调房差异不大。

当体表处在 33℃的适宜温度附近,对冷热也会十分的敏感。

最后可以得出结论,从空调房走到室外,体感温度最低提升 0℃(空调低速、阴天有风),最高可达 10℃(空调高速近风口,晴天无风),如果情况随机,一般都会有几度的体感差异。


来源:知乎

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