日常生活中的能源消耗：练习题

一個額定功率為 $$2000\, \text{W}$$ 的家用電器，如果每天使用 $$0.5$$ 小時，它每天消耗多少電能？

一個家庭將一個傳統的白熾燈泡（額定功率 $$60\, \text{W}$$）更換為一個LED燈泡（額定功率 $$10\, \text{W}$$）。如果兩種燈泡每天都使用 $$4$$ 小時，並且每度電（kWh）的電費為 $$1.2\, \text{HKD}$$，試計算一個月（$$30$$ 天）內可節省多少電費？

以下哪一項最能準確定義家用電器的最終能源效益？

一間房屋的磚牆面積為 \( 15 \text{ m}^2 \)，厚度為 \( 0.3 \text{ m} \)。若磚塊的熱傳導率為 \( 0.6 \text{ W m}^{-1} \text{ K}^{-1} \)，且牆壁兩側的溫差為 \( 10^\circ\text{C} \)，求通過該牆壁的熱傳導速率。

下列關於香港「強制性能源效益標籤計劃」（EELS）中標籤等級的敘述，哪一項是正確的？

一部冷氣機的製冷能力為 \(3.5 \, \text{kW}\)，其性能係數 (COP) 為 \(3.0\)。如果該冷氣機每天平均運作 \(8\) 小時，試計算它在一天內消耗的電能，以千瓦時 (kWh) 為單位。

一個家庭每天使用以下電器：

• 一部電熱水器，功率為 $$3000 \, \text{W}$$，每天使用 $$1$$ 小時。
• 五盞發光二極管 (LED) 燈，每盞功率為 $$8 \, \text{W}$$，每天使用 $$5$$ 小時。
• 一部電視機，功率為 $$100 \, \text{W}$$，每天使用 $$4$$ 小時。

假設所有電器均以其額定功率運作。

(a) 計算該家庭一個月（以 $$30$$ 天計）的總電能消耗，以千瓦時（kWh）為單位。(3分)

(b) 該家庭考慮將其中三盞 LED 燈更換為效能相似的慳電膽 (CFL)，每盞功率為 $$15 \, \text{W}$$。如果每度電的費用為 $$1.30$$ 港元，計算更換後一個月（$$30$$ 天）這三盞燈的電費變化。(3分)

(c) 假設電力主要由燃煤發電廠供應，每生產 $$1 \, \text{kWh}$$ 電力會排放 $$0.8 \, \text{kg}$$ 二氧化碳。解釋為何更換為更低功率的照明設備有助於緩解氣候變化。(2分)

(d) 香港推行「能源效益標籤計劃」。解釋此計劃如何幫助消費者選擇更具能源效益的電器，以及對整體能源消耗的影響。(3分)

某辦公大樓的外牆總面積為 \(250 \, \text{m}^2\)，熱傳遞係數（U值）為 \(1.8 \, \text{W m}^{-2} \, ^\circ\text{C}^{-1}\)。在夏季炎熱的日子裡，室外平均溫度為 \(35^\circ\text{C}\)，而室內空調維持在 \(20^\circ\text{C}\)。

(a) 計算透過該外牆傳導進入室內的平均熱傳遞速率（功率）。(2分)

(b) 假設該辦公室使用性能係數（COP）為 \(3.2\) 的空調系統來移除這部分經外牆傳入的熱量，計算空調系統因這部分熱傳遞而消耗的平均電功率。(2分)

(c) 若該空調系統每天以該平均功率運行 \(12\) 小時，且電費為每度電 \(1.40\) 港元，計算一個月（以 \(30\) 天計）由外牆熱傳遞引起的空調電費。(2分)

(d) 建築物外牆常採用總熱傳送值（OTTV）來評估能源效益。解釋為何在窗戶貼上太陽隔熱膜或使用隔熱材料可以降低 OTTV，從而減少建築物的碳排放。(2分)