TW202219362A - 廠房之散熱結構 - Google Patents

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Abstract

一種廠房之散熱結構，其包括一第一平台，第一平台之第一端連接第一側牆之內牆面，第一平台之第二端與第二側牆的內牆面之間具有一第一間隔；第一平台之上方具有一伸縮平台，伸縮平台之第一端鄰近第一側牆，伸縮平台之第二端鄰近第二側牆，且第二端可相對於第一端收折或展開；第一平台下方之第一側牆下半部具有橫向延伸之至少一進氣口；而第二側牆之下半部具有橫向延伸之至少一排氣口，至少一排氣口之排氣中心高度位置介於至少一進氣口之中心高度與頂端高度位置之間。藉此，即可讓廠房下工作區內之熱空氣向外排出以進行散熱。

Description

廠房之散熱結構
本創作係有關一種廠房之散熱結構，尤指一種可有效排除工廠廠房內之熱氣者。
對於高度在6 m以下的中小型廠房而言，為了加強散熱效果，一般是在廠房之屋頂設有多個自旋扇，以排出熱氣並擋雨；或是在廠房內工作區作業人員的上方懸掛一系列風扇，或在低於人身高度處擺放一系列風扇，以期望能排出熱氣並吹拂人身以進行散熱。而對於大型廠房，例如高15 m、寬50 m、長200 m的廠房而言，其所採用的自然通風，通常是在廠房之上方設有加高之太子樓，太子樓之兩側分別具有開啟之側窗，廠房下方之工作區具有側窗以進氣，且特別將廠房之屋頂拉高，以減小屋頂輻射熱的影響。
然而，傳統散熱方法因為沒有處理流體流動的細節，容易在室內形成大區塊的迴流區與/或低速區，在這些區域的污染物濃度較高；而由於作業員容易有幾乎無風、悶熱的感覺，所以直覺式的會以加大風量或增加風扇數目的方式處理，但是其效果不佳、耗費能源且會增大噪音，且作業員在長時間受到高速氣流的衝擊是不舒服的。再者，由於太子樓側窗或是屋頂自旋扇的開口面積不足或分佈不佳，廠房內之大部份熱氣並無法有效排除，會在廠房內部形成大迴流泡，將上方熱氣捲至下方工作區，造成工作區之溫度上升。此時，廠房外部空氣受到廠房內部熱氣之浮力牽引，在進入廠房下方兩邊側窗之後，由於大迴流泡之影響，即會很快的就轉折向上。因此，除了兩側窗附近短短的距離內，作業人員有一些涼爽感覺之外，廠房內部的大部份區域都是悶熱的。縱然是使用大量的風扇吹拂，也祇是將熱氣從風扇背面吸入，再從風扇前面吹出，仍無法解決因為下方大部份工作區溫度上升，造成作業人員之不舒適感，從而使工作效率下降，甚至產生職業傷害之問題。
因此，如中華民國發明公告第I659145號之「廠房散熱結構」即提出一種解決之方案，其主要係在一具有出氣口的屋頂下方設有四個側牆，並將第一、第二平台設置於廠房內，四個側牆之第一、第二側牆相互平行，第一、第二側牆之下半部分別設有進氣口；第一平台之第一端連接第一側牆，以上、下區隔成第一上迴流區域及第一下工作區；第二平台之第一端連接第二側牆，以上、下區隔成第二上迴流區域及第二下工作區；且第一平台之第二端與第二平台之第二端之間形成一間隔。藉此，即可讓廠房外之空氣分別由相對的兩個進氣口分別進入第一、第二下工作區之中，再經由熱浮力作用讓熱氣通過兩個平台之間的間隔以向上流動，由出氣口向外排出以進行散熱。
惟，在兩個相對平台之間形成間隔，並在兩個相對平台分別連接的兩個側牆之下半部分別設有進氣口的廠房結構，雖然可以在兩個進氣口同時進氣，並經由熱浮力之作用以達到散熱之效果，但此種「雙平台」之結構較為複雜，且由於兩個平台之間的間隔寬度較小，對於大型機具的擺放數量會受到較大的限制；而傳統式以加大風量或增加風扇數目的方式進行廠房內部之散熱處理，不但效果不佳、耗費能源，且會增大噪音。有鑑於此，為了提供一種有別於習用技術之結構，並改善上述之缺點，創作人積多年的經驗及不斷的研發改進，遂有本創作之產生。
本創作之一目的在提供一種廠房之散熱結構，俾能解決習用廠房內大部份工作區之溫度上升，造成作業人員之不舒適感，從而使工作效率下降，甚至產生職業傷害；且由於加大風量或增加風扇數目，使耗費能源及增大噪音之問題，而能提供一種有效之散熱結構，使工作區之溫度大幅下降，讓工作區內之作業人員能在涼爽舒適的環境中作業，從而提高工作效率，避免因高溫環境所產生之職業傷害；讓散熱氣流流動順暢，以節省電力消耗及減少噪音之產生，並提升作業環境品質。
為達上述之目的，本創作之廠房包括一屋頂及設於屋頂下方且依序連續設置之第一側牆、第三側牆、第二側牆及第四側牆，屋頂與各個側牆共同框圍一室內空間，且第一側牆平行第二側牆；而本創作之廠房之散熱結構主要包括一第一平台、一伸縮平台、至少一進氣口以及至少一排氣口。其中之第一平台係位於廠房之室內空間中，第一平台具有第一端及反向於第一端之第二端，第一平台之第一端連接第一側牆之內牆面，供上、下區隔成一上迴流區域及一下工作區，第一平台之第二端與第二側牆的內牆面之間具有一第一間隔；伸縮平台位於第一平台之上方，伸縮平台具有一第一端及反向於第一端之一第二端，第一端鄰近第一側牆之內牆面，第二端鄰近第二側牆之內牆面，且第二端可相對於第一端收折或展開；至少一進氣口以橫向延伸之方式開設於第一平台下方之第一側牆下半部；而至少一排氣口以橫向延伸之方式開設於第二側牆之下半部，且至少一排氣口之排氣中心高度位置介於至少一進氣口之中心高度與頂端高度位置之間，供由至少一進氣口輸入冷空氣，再由至少一排氣口排出熱空氣。
實施時，第一平台具有一第三端及反向於第三端之一第四端，第三端連接第三側牆之內牆面，第四端連接第四側牆之內牆面。
實施時，本創作更包括複數個通風窗，複數個通風窗開設於伸縮平台與屋頂之間，供伸縮平台展開以封閉室內空間時，排出伸縮平台與屋頂之間的熱氣。
實施時，伸縮平台之第一端連接第一側牆之內牆面，伸縮平台展開之後，伸縮平台與第一平台之間具有一上迴流區域。
實施時，伸縮平台之第二端與第二側牆的內牆面之間具有一第二間隔，第二間隔之長度小於第一間隔之長度。
實施時，伸縮平台包括一隔熱片及一連動件，隔熱片連接連動件，連動件固定於第一側牆、第三側牆、第二側牆及第四側牆其中至少一側牆的內牆面上，供收折或展開隔熱片。
為進一步了解本創作，以下舉較佳之實施例，配合圖式、圖號，將本創作之具體構成內容及其所達成的功效詳細說明如下。
請參閱圖1、圖2所示，其為本創作廠房之散熱結構1之較佳實施例，係供安裝於一廠房2之內部及各個牆面上。廠房2包括一屋頂21及設於屋頂21下方且依序連續環繞設置之一第一側牆22、一第三側牆23、一第二側牆24及一第四側牆25，四個側牆框圍成長方形，並與屋頂21共同框圍成一室內空間26。第一側牆22與第二側牆24相互平行，且屋頂21下方具有一伸縮平台4，當伸縮平台4完全展開之後，可以阻絕屋頂21所向下散發的幅射熱，讓伸縮平台4下方之下工作區36下游的溫度不致於上升；而屋頂21與伸縮平台4之間的側牆上更設有複數個通風窗27，藉以在開啟時能排出屋頂21與伸縮平台4之間的熱氣。
本創作廠房之散熱結構1主要包括一第一平台3、一伸縮平台4、複數個進氣口5以及複數個排氣口6。其中之第一平台3係水平懸空於廠房2之室內空間26中，第一平台3具有一第一端31、反向於第一端31之一第二端32、一第三端33及反向於第三端33之一第四端34，第一平台3之第一端31連接第一側牆22之內牆面，第二端32與第二側牆24的內牆面之間具有一第一間隔W1，第三端33連接第三側牆23之內牆面，第四端34連接第四側牆25之內牆面，藉以將部份室內空間26上、下區隔成一上迴流區域35及一下工作區36。
伸縮平台4位於第一平台3之上方，伸縮平台4包括一隔熱片41及一連動件42，隔熱片41為具有高隔熱係數之四方形帆布，隔熱片41具有一第一端411及反向於第一端411之一第二端412、一第三端413及反向於第三端413之一第四端414，展開時之隔熱片41的第一端411鄰近第一側牆22之內牆面，第二端412鄰近第二側牆24之內牆面，第三端413鄰近第三側牆23之內牆面，第四端414鄰近第四側牆25之內牆面；當隔熱片41展開之後，上迴流區域35位於伸縮平台4的底面與第一平台3的頂面之間。而連動件42包括複數個支撐桿421與一組軌道(422,423)，其中之複數個支撐桿421分別連接隔熱片41，而該組軌道(422,423)分別固定於第三側牆23及第四側牆25之內牆面上，隔熱片41的第三端413與第四端414分別限位於該組軌道(422,423)內，藉以讓隔熱片41之第二端412可以相對於第一端411收折或展開。
實施時，該組軌道(422,423)亦可以不同方式固定於第一側牆22、第三側牆23、第二側牆24及第四側牆25其中至少一側牆的內牆面上，例如：該組軌道(422,423)之四個端點分別抵壓並固定於第一側牆22與第二側牆24之內牆面上。而連動件42亦可為複數個相互交叉之連動桿所組成，且連動件42之一端連接第一側牆22之內牆面，藉以在複數個連動桿推拉隔熱片41之第二端412時，可以讓隔熱片41收折或展開。伸縮平台4之隔熱片41亦可為複數個具有隔熱功能之長條形板所組成，而連動件42包括該組軌道(422,423)與一電動轉軸，藉以讓隔熱片41捲繞成圓筒狀以進行收折，或是讓隔熱片41完全展開。
複數個進氣口5係以矩形陣列狀橫向延伸開設於第一平台3下方之第一側牆22下半部，進氣口5係為可開啟之窗，藉以使廠房2外之空氣進入廠房2的下工作區36中。實施時，進氣口5亦可為單一橫向窗或是上下雙排的橫向窗，同樣可以讓廠房2外之空氣進入廠房2的室內空間26中。而複數個排氣口6係以橫向延伸開設於第二側牆24之下半部，排氣口6係為風扇，實施時，排氣口6亦可為連接抽氣裝備之橫向出風口，複數個排氣口6之排氣中心高度H1位置介於複數個進氣口5之中心高度H2與頂端高度H3位置之間，亦即，複數個排氣口6之排氣中心高度H1位置必需高於複數個進氣口5之中心高度H2位置，同時要低於複數個進氣口5之頂端高度H3位置。
藉此，如圖3所示，當作業人員或是會發熱之機器分佈於下工作區36，且伸縮平台4完全展開以封閉第一平台3上方的室內空間26，並將複數個通風窗27打開之後，即可以排出屋頂21與伸縮平台4之間的熱氣，並阻絕屋頂21所向下散發的幅射熱，讓伸縮平台4下方之下工作區36下游的溫度不致於上升；而當廠房2外之冷空氣經由複數個進氣口5輸入室內空間26內，並帶動室內空間26內的熱空氣由複數個排氣口6向外排出時，由於第一平台3下方之下工作區36中所產生之空氣流動速度大於第一平台3頂面之上迴流區域35的流動速度，即會分別形成一高速區S1及一低速區S2，高速區S1與低速區S2之分界處形成扇形擴大之一混合層S3，此混合層S3經由第一平台3之阻隔，可以讓第一平台3上方之熱氣在上迴流區域35形成迴流泡，且大部份限制在上迴流區域35內；第一平台3上方之小部份熱氣與下工作區36內之大部份熱氣經由高速區S1內的空氣快速流動，由第一側牆22朝向第二側牆24之方向排出廠房2外部，以降低下工作區36之溫度。
基於上述較佳實施例之結構，並將伸縮平台4完全展開，本創作在高6 m、寬50 m、長75 m之一般高度廠房內以下列參數進行模擬測試，並以Computational Fluid Dynamics (CFD) 的電腦程式分析計算。 窗戶(進氣口)總數：80個、2列 窗戶(複數個進氣口)上緣與下緣之間的距離：1.8 m 窗戶(進氣口)入口風速：2.6 m/s 第一平台長度：8 m 風扇(排氣口)總數：55個、1列 單個風扇(排氣口)風量：363 CMM 單個風扇(排氣口)出口軸向風速：7.0 m/s 複數個風扇(排氣口)總風量：19974 CMM
經CFD電腦程式分析計算結果，速度向量、流線與溫度分佈圖係如圖4在 x- z截面中所示。其中箭頭代表速度向量，沿著速度向量切線方向的黑色曲線代表流線；彩色部分代表溫度的高低，屋頂21指定一個溫度60 oC，紅色為最高溫(屋頂內側溫度指定為60 oC)，依次為棕、黃、淺綠、艷綠、淺藍至深藍(深藍色的溫度為大氣的溫度，指定為29 oC)。下工作區36的速度向量與流線顯示從左到右幾乎是平行流，沒有產生迴流區或低速區；彩色溫度分佈顯示：在下游區，離地板3公尺高以下，氣流的溫度頂多比大氣溫度高約0.1 ~ 0.2 oC，在下工作區36內則維持幾乎大氣溫度(深藍色)，顯示上方的高溫空氣不會被捲至下工作區36，確實可以有效降低下工作區36之溫度。
請參閱圖5~圖7所示，當複數個通風窗27關閉，且伸縮平台4部分展開，並讓伸縮平台4之第二端412與第二側牆24的內牆面之間具有一第二間隔W2，第二間隔W2之長度小於第一間隔W1之長度時，本創作在高9 m、寬50 m、長75 m之挑高廠房內以下列參數進行模擬測試，並以Computational Fluid Dynamics (CFD) 的電腦程式分析計算。 窗戶(進氣口)總數：80個、2列 窗戶(複數個進氣口)上緣與下緣之間的距離：1.8 m 窗戶(進氣口)入口風速：2.6 m/s 第一平台長度：6 m 風扇(排氣口)總數：55個、1列 單個風扇(排氣口)風量：363 CMM 單個風扇(排氣口)出口軸向風速：7.0 m/s 複數個風扇(排氣口)總風量：19974 CMM
經CFD電腦程式分析計算結果，速度向量、流線與溫度分佈圖係如圖8在 x- z截面中所示。其中箭頭代表速度向量，沿著速度向量切線方向的黑色曲線代表流線；彩色部分代表溫度的高低，屋頂21指定一個溫度60 oC，紅色為最高溫(屋頂內側溫度指定為60 oC)，依次為棕、黃、淺綠、艷綠、淺藍至深藍(深藍色的溫度為大氣的溫度，指定為29 oC)。第一平台3與伸縮平台4之間形成一個扁平的迴流區，但不會下垂至下工作區36。下工作區36的速度向量與流線顯示從左到右幾乎是平行流，沒有產生迴流區或低速區；彩色溫度分佈顯示：在下游區，離地板3公尺高以下，氣流的溫度維持幾乎大氣溫度(深藍色)，顯示上方的高溫空氣不會被捲至下工作區36，確實可以有效降低下工作區36之溫度。
因此，本創作具有以下之優點： 1、本創作可以經由和緩順暢的氣流以阻擋廠房上方之熱氣下捲至下工作區，讓下工作區之溫度大幅下降，因此，不但能降低排氣風扇之轉速以節省電力之消耗、減少噪音之產生以提升作業環境品質，且能使下工作區內之作業人員在涼爽舒適的環境中作業，以提高工作效率，並避免因高溫環境所產生之職業傷害。 2、本創作可以依需要收折或是彈性調整伸縮平台之展開長度，因此，在無需進行散熱的情況之下，可以讓整體的室內空間更寬敞；而在伸縮平台部分展開時，第一間隔或/及第二間隔之開放空間內，可以容納並放置較高的大型機器，進而在進行有效散熱的前提下，能有效增加可利用之空間。
綜上所述，依上文所揭示之內容，本創作確可達到預期之目的，提供一種可有效降低機器與人員作業之工作區溫度、節省電力、減少噪音及有效利用空間之廠房之散熱結構，極具產業上利用之價值，爰依法提出發明專利申請。
1:廠房之散熱結構 2:廠房 21:屋頂 22:第一側牆 23:第三側牆 24:第二側牆 25:第四側牆 26:室內空間 27:通風窗 3:第一平台 31,411:第一端 32,412:第二端 33,413:第三端 34,414:第四端 W1:第一間隔 W2:第二間隔 35:上迴流區域 36:下工作區 4:伸縮平台 41:隔熱片 42:連動件 421:支撐桿 422,423:軌道 5:進氣口 6:排氣口 H1:排氣口之排氣中心高度 H2:進氣口之中心高度 H3:進氣口之頂端高度 S1:高速區 S2:低速區 S3:混合層
﹝圖1﹞係為本創作之較佳實施例之立體外觀示意圖。 ﹝圖2﹞係為圖1之側剖面圖。 ﹝圖3﹞係為本創作之較佳實施例之伸縮平台完全展開時之使用狀態圖。 ﹝圖4﹞係為本創作之較佳實施例之伸縮平台完全展開時，以CFD電腦程式分析計算結果，在x-z截面之速度向量、流線與溫度分佈圖。 ﹝圖5﹞係為本創作之伸縮平台部分展開時之立體外觀示意圖。 ﹝圖6﹞係為圖5之側剖面圖。 ﹝圖7﹞係為本創作之伸縮平台部分展開時之使用狀態圖。 ﹝圖8﹞係為本創作之伸縮平台部分展開時，以CFD電腦程式分析計算結果，在x-z截面之速度向量、流線與溫度分佈圖。
2:廠房
21:屋頂
22:第一側牆
24:第二側牆
26:室內空間
27:通風窗
3:第一平台
35:上迴流區域
36:下工作區
4:伸縮平台
5:進氣口
6:排氣口
S1:高速區
S2:低速區
S3:混合層

Claims (6)

  1. 一種廠房之散熱結構，該廠房包括一屋頂及設於該屋頂下方且依序連續設置之一第一側牆、一第三側牆、一第二側牆及一第四側牆，該屋頂、該第一側牆、該第三側牆、該第二側牆及該第四側牆共同框圍一室內空間，且該第一側牆平行該第二側牆；該廠房之散熱結構包括： 一第一平台，其位於該廠房之室內空間中，該第一平台具有一第一端及反向於該第一端之一第二端，該第一平台之該第一端連接該第一側牆之內牆面，供上、下區隔成一上迴流區域及一下工作區，該第一平台之該第二端與該第二側牆的內牆面之間具有一第一間隔； 一伸縮平台，其位於該第一平台之上方，該伸縮平台具有一第一端及反向於該第一端之一第二端，該第一端鄰近該第一側牆之內牆面，該第二端鄰近該第二側牆之內牆面，且該第二端可相對於該第一端收折或展開； 至少一進氣口，係以橫向延伸之方式開設於該第一平台下方之該第一側牆下半部；以及 至少一排氣口，係以橫向延伸之方式開設於該第二側牆之下半部，且該至少一排氣口之排氣中心高度位置介於該至少一進氣口之中心高度與頂端高度位置之間，供由該至少一進氣口輸入冷空氣，再由該至少一排氣口排出熱空氣。
  2. 如請求項1之廠房之散熱結構，其中，該第一平台具有一第三端及反向於該第三端之一第四端，該第三端連接該第三側牆之內牆面，該第四端連接該第四側牆之內牆面。
  3. 如請求項1之廠房之散熱結構，其更包括複數個通風窗，該複數個通風窗開設於該伸縮平台與該屋頂之間，供該伸縮平台展開以封閉該室內空間時，排出該伸縮平台與該屋頂之間的熱氣。
  4. 如請求項1之廠房之散熱結構，其中，該伸縮平台之該第一端連接該第一側牆之內牆面，且該伸縮平台展開之後，該伸縮平台與該第一平台之間具有一上迴流區域。
  5. 如請求項4之廠房之散熱結構，其中，該伸縮平台之該第二端與該第二側牆的內牆面之間具有一第二間隔，該第二間隔之長度小於該第一間隔之長度。
  6. 如請求項1之廠房之散熱結構，其中，該伸縮平台包括一隔熱片及一連動件，該隔熱片連接該連動件，且該連動件固定於該第一側牆、該第三側牆、該第二側牆及該第四側牆其中至少一側牆的內牆面上，供收折或展開該隔熱片。
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