TW202210765A - 自然空氣降溫調節系統與室內空氣調節方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供了一種自然空氣降溫調節系統，其係建置於一建築物的一筏基，建築物還具有一房間，上述降溫調節系統包含有一進氣豎道、一第一容室、一第二容室、一第三容室與一第四容室。第一容室用以對其內部空氣進行加濕，第二容室用來讓加濕後的空氣結露，第三容室用來二次降溫空氣，並從第四容室抽取處理過的空氣至上述房間。通過上述降溫循環系統，可有效降低房間內的溫度並保持空氣新鮮，大幅地降低了建築物整體的能耗。

Description

自然空氣降溫調節系統與室內空氣調節方法

本發明係有關於一種自然空氣降溫調節系統，特別是指一種利用筏基來進行降溫的自然空氣降溫調節系統。

台灣地區夏季溫度可達37℃，在都市熱島效應的影響下，地面溫度將再上升3至5℃。為了保持建築物內的溫度能落在台灣地區人體舒適溫度範圍(24至29℃)的範圍內，建築物通常需要開設空調設備。在夏季時，根據經濟部能源局統計，空調設備的用電量可能增至整體建築用電量35%至45%，巨量的用電將造成巨量的碳排放，對於地球的生態環境將造成莫大影響。再者，傳統的空調設備是將室內空氣製冷後，再將製冷後的空氣重新導入室內，在上述空調設備的製冷循環過程中，並沒有大量導入建築物外部新鮮的自然空氣，如此可能造成室內新鮮空氣換氣不足以及室內二氧化碳濃度上升，進而惡化了室內的空氣品質。

另一方面，在部分建築物(例如現有多數的大樓)的建築工法上，會使用筏基(或稱為筏式基礎)的結構來支撐並平均分散大樓的重量，達成避震的效果。筏基是位於大樓的最底層的地下樓層的下方，並且筏基的底面以及環周面都直接和土壤層相接觸。一般來說，筏基的空間通常難以使用，因此在現有大樓的設計上，通常是將筏基的空間用來設置化糞池與廢水處理槽。就發明人所知，在現有大樓的設計上，尚未看到有人將筏基的空間來用作其他用途，造成筏基多數的空間被閒置，因而尚有改善之處。

本發明的其中一個目的乃在於針對現有技術的缺失進行改良，進而提出一種自然空氣降溫調節系統，其可利用建築物的筏基的空間來調節建築物內部的空氣品質，並降低建築物整體的能耗。

緣是，依據本發明所提供的一種自然空氣降溫調節系統，其係建置於一建築物的一筏基，該建築物還具有一房間，該自然空氣降溫調節系統包含有：一進氣豎道、一第一容室、一第二容室、一第三容室與一第四容室。其中，該進氣豎道連通該第一容室，該第一容室具有一第一出氣通道，該第一容室設有一進氣風扇以將該建築物外部的空氣經由該進氣豎道吸進該第一容室內並排向該第一出氣通道，該第一容室還設有一加濕裝置，該加濕裝置可被驅動以加濕流經該第一容室的空氣；該第二容室具有一第二進氣通道、一第二出氣通道與一結露路徑，該第二進氣通道連通該第一出氣通道，結露路徑設有降溫鰭片促使空氣達到露點溫度，該結露路徑的相對二端分別連通該第二進氣通道與該第二出氣通道，用以讓加濕後的空氣於該結露路徑結露；該第三容室具有一第三進氣通道與一第三出氣通道，該第三進氣通道連通該第二出氣通道，該第三容室具有一側壁，側壁鄰接土壤層，該第三容室設有降溫鰭片以持續降低流經該第三容室的空氣的溫度；以及，該第四容室具有一第四進氣通道連通該第三出氣通道，該第四容室還設有至少一第一抽氣風扇與一第二抽氣風扇，該至少一第一抽氣風扇可被驅動而將該第四容室的空氣排放至該房間，該第二抽氣風扇可被驅動而將該第四容室的空氣排放至該建築物外部。

本發明通過建築物的筏基的空間來建置上述自然空氣降溫調節系統，能讓建築物外部新鮮的空氣在系統的溫度調節下，再排放至建築物內部的房間，如此便可以時時補充外部大量的新鮮空氣至建築物內的房間，維持了房間內的空氣品質，並同時維持房間內的溫度於22℃-28℃的範圍內，常態下幾乎不需要開啟空調設備，有效地降低建築物整體的能耗。

在其中一個方面，建築物可能為一般住宅或一棟大樓，並且上述建築物內部的房間可能位於建築物地上的第一樓層(或其他樓層)，或者是其他的地下樓層(例如地下一樓)，而不應以本發明為限。

在另一個方面，可以將第二容室或第三容室的側壁與底板都鄰接土壤層，利用土壤層絕佳的蓄熱、蓄冷能力以做為熱力學上的冷源或熱源，對流經第二容室或第三容室的空氣的溫度進行有效地調節。

在另一個方面，為了更佳地調節輸送至房間內的空氣品質，還可以在第四容室內增設一個殺菌裝置(例如紫外燈)，藉以對流經第四容室的空氣進行殺菌。再者，也可以在第四容室設置活性碳與吸濕材，達成淨味與調節濕氣的效果。

在另一個方面，降溫調節系統還設有一水池及水牆植栽區(種植有遮蔭的植物)，並且植栽區連通建築物的進氣豎道與第一容室，進氣風扇是經由上述植栽區而抽取建築物外部的空氣。通過上述區域，可預先調節進入筏基內的空氣的溫度。

另外，本發明還提供了一種室內空氣的調節方法，其係應用於一建築物的一房間，該室內空氣的調節方法的步驟包含有：於該建築物的一筏基進行隔間以形成依序相連通的一第一容室、一第二容室、一第三容室與一第四容室；抽取該建築物外部之空氣至該第一容室內，加濕該第一容室內的空氣；使加濕後的空氣於該第二容室內結露；於該第三容室內降低結露後的空氣的溫度；抽取該第四容室內結露且降溫後的空氣至該房間。

以下藉由所列舉的若干實施例配合圖式，詳細說明本發明的技術內容及特徵，本說明書內容所提及的“上”、“下”、“內”、“外”、“頂”、“底”等方向性形容用語，只是以正常使用方向為基準的例示描述用語，並非作為限制主張範圍的用意。

為了詳細說明本發明的技術特點所在，茲舉以下的實施例並配合圖式說明如後，其中：

如圖1所示，本實施例所提供的一種自然空氣降溫調節系統1，係建置於一建築物8的一筏基81。於本實施例中，建築物8為地上一層樓(以下稱第一樓層82)與地下一層樓(以下稱地下樓層83)的結構，地下樓層83的正下方設有一筏基81。第一樓層82設有一第一房間821與一浮力煙囪84，地下樓層83設有一第二房間831，第一房間821與第二房間831均與散熱煙囪84相連通，以將熱氣經由浮力煙囪84而逸散出建築物8外部。筏基81位於地下樓層83的正下方，並且筏基81的底面與環周面都與土壤層S接觸，筏基81通過部分的地下樓層83的空間而與建築物8的外部相連通。此外，建築物8內部還設有一氣體通道85，氣體通道85連通第一房間821、第二房間831與筏基81(具體而言是指筏基81的第四房間40，將於後續段落做說明)，氣體通道85設有二個抽氣風扇86a,86b，以分別抽取筏基81內的空氣並排放至第一房間821與第二房間831。

請參考圖2。自然空氣降溫調節系統1包含有依序相連通的一第一容室10、一第二容室20、一第三容室30、一第四容室40，以及一植栽區50與一其他容室60。其中植栽區50連通建築物8的外部以及第一容室10，植栽區50種植有遮蔭的植物。其他容室60位於植栽區50的一側。

一進氣豎道5，用以初步淨化空氣塵埃與降低熱輻射吸收。

第一容室10具有一第一出氣通道12，第一容室10設有一進氣風扇13，進氣風扇13通過植栽區50而將建築物8外部的空氣經由進氣豎道5吸進第一容室10內並排向第一出氣通道12。此外，第一容室10還設有一加濕裝置14與一溫度濕度傳感器15，加濕裝置14於本實施例中為一滴水器，滴水器設於第一容室10與植栽區50之間的壁面，加濕裝置14可被驅動以加濕流經第一容室10的空氣。溫度濕度傳感器15用以偵測第一容室10內的空氣的溫度與濕度。在夏季時，為了降低筏基81內的空氣溫度，會驅動加濕裝置14以對流經第一容室10的空氣加濕；在冬季時，由於不需要對筏基81內的空氣降溫，便不會驅動加濕裝置14。

第二容室20具有一第二進氣通道21、一第二出氣通道22與一結露路徑23。第二進氣通道21連通第一出氣通道12。第二容室20還具有一側壁24，側壁24直接鄰接土壤層S。一般而言，地面5公尺下的土壤層S約為20℃至24℃常溫，土壤層S具有絕佳的蓄熱蓄冷能力，可做為熱力學上的冷源或熱源，並對筏基81內的空氣(特別是第二容室20內的空氣)進行冷、熱輻射。結露路徑23的相對二端分別連通第二進氣通道21與第二出氣通道22，結露路徑23設有複數個降溫鰭片26，用以將空氣降溫至適當的露點溫度(通常情況下結露溫差需要低於外氣乾球溫度6.5℃~7℃，使空氣達至露點，較能夠在第二容室內完整地結露)，讓加濕後的空氣的溫度能在土壤層S的冷輻射的作用下，下降至露點以下，使得上述加濕後的空氣能在結露路徑23內(例如結露路徑23的壁面)結露，藉由適當風速對流與壁體摩擦傳導，藉以帶走空氣中的熱量，並降低第二容室20內的空氣的溫度與濕度。以建築物8外部的空氣溫度35℃(或稱外氣溫度)為例，在第二容室20內的空氣的溫度大致上會降低至22~27℃。第一容室10與第二容室20的地板都鋪設有吸濕材與排水管線，第二容室20還設有三層捲狀鐵絲25，藉以讓空氣通過並增加結露效果，而且還能防止動物或昆蟲通過。

第三容室30具有一第三進氣通道31與一第三出氣通道32，第三進氣通道31連通第二出氣通道22。第三容室30具有三個側壁33a-33c，三個側壁33a-33c都直接鄰接土壤層S。第三容室30設有複數個降溫鰭片34以降低流經第三容室30的空氣的溫度。於本實施例中，降溫鰭片34是鋁金屬鰭片，該等鋁金屬鰭片是鋪設於上述三個側壁33a-33c，藉由土壤層S的冷輻射與傳導的作用，通過該等鋁金屬鰭片，能夠讓流經第三容室30的空氣的溫度再下降0.5℃至1℃。此時，第三容室30的空氣的溫度是受到第二次的降溫，並且濕度也比較低。

第四容室40具有一第四進氣通道41，第四進氣通道41連通第三出氣通道32，第四容室40還設有二組第一抽氣風扇42a,42b(共四座)、一第二抽氣風扇43、一殺菌裝置44。上述二組一第一抽氣風扇42a,42b是可被驅動而分別將第四容室40的空氣經由氣體通道85而排放至第一房間821與第二房間831。第二抽氣風扇43是可被驅動而將第四容室40的空氣排放至建築物8外部。殺菌裝置44於本實施例中為一紫外線燈或高氧化光觸媒複合材，藉以對流經第四容室40的空氣與壁體殺菌。此外，為了調節第一房間821與第二房間831的空氣品質，第四容室40的地板與牆面還鋪設有多孔隙吸濕材，多孔隙吸濕材用以調節濕度與淨味。

請參考圖3。通過上述降溫循環系統1的設計，當使用者想要使用第一房間821(第二房間831亦若是)，使用者可以打開進氣風扇13與第一抽氣風扇42a,42b並且關閉第二抽氣風扇43，使建築物8外部的自然空氣依序經由植栽區50、第一至第四容室10203040並最後排放至第一房間821。在上述降溫循環系統1的作用下，空氣將被降溫二次，並可調節濕度，並做適度的殺菌與淨味，讓使用者在第一房間821時可以享用降溫、淨味與殺菌後的自然空氣。由於降溫後的空氣已經相當接近人體舒適的溫度(24℃~28℃)，因此在使用第一房間821時，幾乎不需要再開啟空調設備，大幅縮短了大部分開啟空調的時間以達到節能效果。當使用者不使用第一房間821時，使用者可以打開第二抽氣風扇43並且關閉進氣風扇13與第一抽氣風扇42a,42b，使位於筏基81內的空氣能被排放至建築物8外部，避免筏基81內的空氣的品質惡化，並避免壁體潮濕與長黴的情況發生。

在只使用低能耗的風扇13,42a,42b,43與加濕裝置14的情況下，本實施例的降溫循環系統1確實能幫助建築物8大幅降低其整體能耗，明顯具有節能的效果。在炎熱或寒冷的季節裡，本實施例的自然空氣降溫調節系統1能穩定地提供舒適溫度與高品質的自然空氣，並達成良好的溫濕調節與通風效果。另外，相較於一般空調設備，本實施例的降溫循環系統1的維護成本相當低，並能達到友善生態環境真正落實低碳建築，以上皆為本實施例的特點所在。

申請人實際做過模擬測試，請參考圖4，在未使用植栽區50的情況下，房間821,831內最大降溫幅度約4.7℃，有效地降低了房間821,831的溫度；當包含使用植栽區50遮蔽以及第一容室10的加濕裝置14時，房間821,831內降溫幅度更可達6至8℃。

請參考圖2、圖5與圖6。本發明另提供一室內空氣的調節方法，其係應用於一建築物8的一房間，上述室內空氣的調節方法包含有以下的步驟：

步驟S1：於建築物8的一筏基81進行隔間以形成依序相連通的一第一容室10、一第二容室20、一第三容室30與一第四容室40。其中，第二容室20的相對二端只連通第一容室10與第三容室30，第三容室30的相對二端只連通第二容室20與第四容室40。另外，為了加強土壤層S的冷、熱輻射效果，還可選擇令第二容室20鄰接土壤層S，並令第三容室30鄰接土壤層S。

步驟S2：判斷是否使用房間?若判斷結果為是，執行步驟S3以及後續的步驟S4至步驟S6，並且結束所有步驟；否則，執行步驟S7，並結束所有的步驟。

步驟S3：抽取建築物8外部之空氣至第一容室10內，並加濕第一容室10內的空氣。請配合參考圖2，於本實施例中，是通過進氣風扇13而將建築物8外部的空氣抽進第一容室10，並通過加濕裝置14(本實施例為滴水器)而加濕流經第一容室10的空氣。

步驟S4：使加濕後的空氣於第二容室20內結露。於本實施例中，是讓加濕後的空氣流經第二容室20的結露路徑23。通過土壤層S的冷輻射效應，可加裝多個降溫鰭片26，使加濕後的空氣在第二容室20內結露，以帶走空氣中的熱量(第一次降溫)。

步驟S5：於第三容室30內降低結露後的空氣的溫度(第二次降溫)。於本實施例，是通過在第三容室30的側壁33a-33c上設置多數的降溫鰭片34(於本實施例中為鋁金屬鰭片)，利用土壤層S的冷輻射效應，使流經第三容室30的空氣進行第二次降溫。此時，第三容室30內的空氣的溫度已經依序於步驟S4與步驟S5分別降溫一次，並且第三容室30內的濕度也已經降低。

步驟S6：抽取第四容室40內結露後且降溫後的空氣至房間。於本實施例中，步驟S6還包含有子步驟S6.1至步驟S6.3(請參考圖6)。

其中，在步驟S6.1中，對流經第四容室40內的空氣進行殺菌，避免空氣中的有害細菌滋生。於本實施例中，是通過紫外線燈或高氧化光觸媒複合塗佈來達成壁體滅菌與空氣中殺菌的步驟。

步驟S6.2：對流經第四容室40的空氣進行除臭或除濕，或者是同時除臭或調節溼氣。於本實施例中，是通過在第四容室40鋪設活性碳與吸濕材來達成除臭與調節濕氣的效果。須說明的是，步驟S6.1與步驟S6.2的步驟順序可對調或可同時進行。

步驟S6.3：抽取第四容室40內結露後、降溫後、殺菌後與除臭(或除溼後)的空氣至房間。於本實施例中，是通過第一抽氣風扇42a,42b抽取第四容室40內的空氣並將之排放至房間內，最後進入結束的步驟。

步驟S7：停止加濕流經第一容室10的空氣，並且抽取第四容室40內的空氣至建築物8外部。於本實施例中，是通過關閉第一容室10內的加濕裝置14來停止加濕空氣的動作。另外，本實施例是通過第四容室40內的第二抽氣風扇43而將第四容室40內的空氣排放至建築物8外部，避免第四容室40內的空氣發生潮濕、孳生細菌或異味的情況。最後進入結束的步驟。

最後，必須再次說明的是，本發明於前述實施例中所揭露方法及構成元件僅為舉例說明，並非用來限制本發明的專利範圍，舉凡未超脫本發明精神所作的簡易結構潤飾或變化，或與其他等效元件的更替，仍應屬於本發明申請專利範圍涵蓋的範疇。

1:降溫調節系統 5:進氣豎道 10:第一容室 12:第一出氣通道 13:進氣風扇 14:加濕裝置 15:傳感器 20:第二容室 21:第二進氣通道 22:第二出氣通道 23:結露路徑 24:側壁 25:捲狀鐵絲 26:降溫鰭片 30:第三容室 31:第三進氣通道 32:第三出氣通道 33a-33c:側壁 34:降溫鰭片 40:第四容室 41:第四進氣通道 42a,42b:第一抽氣風扇 43:第二抽氣風扇 44:殺菌裝置 50:植栽區 60:其他容室 8:建築物 81:筏基 82:第一樓層 821:第一房間 83:地下樓層 831:第二房間 84:浮力煙囪 85:氣體通道 86a,86b:抽氣風扇 S:土壤層

有關自然空氣降溫調節系統的詳細構造、特點、以及室內空氣調節方法的特點將於以下的實施例予以說明，然而，應能理解的是，以下將說明的實施例以及圖式僅只作為示例性地說明，其不應用來限制本發明的申請專利範圍，其中：

圖1係實施例建築物的縱向剖視圖； 圖2係實施例的筏基的橫向剖視圖； 圖3係類似於圖2，用以說明自然空氣循環系統內部的空氣流向； 圖4係實施例的自然空氣循環系統所進行模擬的溫度的時間的關係圖； 圖5係實施例的室內空氣調節方法的步驟流程圖；以及 圖6係實施例的室內空氣調節方法的步驟S6的詳細步驟。

13:進氣風扇

8:建築物

81:筏基

82:第一樓層

821:第一房間

83:地下樓層

831:第二房間

84:浮力煙囪

85:氣體通道

86a,86b:抽氣風扇

S:土壤層

Claims (13)

1. 一種自然空氣降溫調節系統，係建置於一建築物的一筏基，該建築物還具有一房間，該自然空氣降溫調節系統包含有： 一進氣豎道； 一第一容室，具有一第一出氣通道，該第一容室設有一進氣風扇以將該建築物外部的空氣經由該進氣豎道吸進該第一容室內並排向該第一出氣通道，該第一容室還設有一加濕裝置，該加濕裝置可被驅動而加濕流經該第一容室的空氣； 一第二容室，具有一第二進氣通道、一第二出氣通道與一結露路徑，該第二進氣通道連通該第一出氣通道，該結露路徑的相對二端分別連通該第二進氣通道與該第二出氣通道，該結露路徑設有複數個降溫鰭片，用以讓加濕後的空氣於該結露路徑結露； 一第三容室，具有一第三進氣通道與一第三出氣通道，該第三進氣通道連通該第二出氣通道，該第三容室具有一側壁，該側壁鄰接土壤層，該第三容室設有複數個降溫鰭片以降低流經該第三容室的空氣的溫度；以及 一第四容室，具有一第四進氣通道連通該第三出氣通道，該第四容室還設有至少一第一抽氣風扇與一第二抽氣風扇，該至少一第一抽氣風扇可被驅動而將該第四容室的空氣排放至該房間，該第二抽氣風扇可被驅動而將該第四容室的空氣排放至該建築物外部。
2. 如請求項1所述的自然空氣降溫調節系統，其中該第二容室還設有一側壁，該側壁鄰接土壤層。
3. 如請求項1或2所述的自然空氣降溫調節系統，其中該等降溫鰭片是鋪設於該第三容室的該側壁。
4. 如請求項1所述的自然空氣降溫調節系統，其中該第四容室更設有一殺菌裝置。
5. 如請求項1所述的自然空氣降溫調節系統，其中該第四容室還設有多孔隙調溼材。
6. 如請求項1或4或5所述的自然空氣降溫調節系統，其中該第四容室的地板還鋪設有複數個吸濕材。
7. 如請求項1所述的自然空氣降溫調節系統，其中該降溫調節系統還設有一植栽區，該植栽區連通該建築物的外部與該第一容室，該進氣風扇是經由該植栽區而抽取該建築物外部的空氣。
8. 一種室內空氣的調節方法，係應用於一建築物的一房間，該室內空氣的調節方法的步驟包含有： 於該建築物的一筏基進行隔間以形成依序相連通的一第一容室、一第二容室、一第三容室與一第四容室； 抽取該建築物外部之空氣至該第一容室內，加濕該第一容室內的空氣； 使加濕後的空氣於該第二容室內結露； 於該第三容室內降低結露後的空氣的溫度； 抽取該第四容室內結露後且降溫後的空氣至該房間。
9. 如請求項8所述的室內空氣的調節方法，更包含有一步驟：判斷是否使用該房間，若判斷結果為是，執行使加濕後的空氣結露、降低結露後的空氣的溫度，以及抽取結露後且降溫後的空氣至該房間的步驟；否則，停止加濕該第一容室內的空氣，並且抽取該第四容室內的空氣至該建築物外部。
10. 如請求項8所述的室內空氣的調節方法，更包含有一步驟：對該第四容室內結露後且降溫後的空氣與壁體進行殺菌。
11. 如請求項8至10任一項所述的室內空氣的調節方法，更包含有一步驟：對該第四容室內結露後且降溫後的空氣進行淨味或調節溼氣。
12. 如請求項8所述的室內空氣的調節方法，其中，在該建築物的該筏基進行隔間的步驟中，更包含有：令該第二容室鄰接土壤層。
13. 如請求項12所述的室內空氣的調節方法，其中，還令該第三容室鄰接土壤層。

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