1352155 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】
ίί明係ί關室内外換氣技術領域，尤指一種利用太 i驅動 =氣 氣；；管 S 陽能驅動的被動式換氣系：:：=指 =’該葉輪帶動傳動機構，^ 扇，俾將外界空氣吸入進氣管道 =乳風 方向輸送，以進行換氣。 、β #反於對&排氣的 【先前技術】 按^漠地區-般是日照豐富、氣候乾敎，尤 時即，地面與室内溫度甚高， i: ϋ氣進行自然對流的降溫方式，在沙漠地區無 / ι用雖然一十世紀發明了空調，但是在沙漠地居刹田 空调=氣=，卻是極不經濟的，並消耗大量的能源。 成地區’利用綠色能源可持續發展技術達 f j降溫的目的，現實上是―種必要，因為可持續發展 f然的力量，改善生活環境，方能符合經濟原則。 诗絡ΓΙΐ二在沙漠地區，世界各民族最具代表性的可持 ίί^ίί術，當推伊朗的風塔(波斯語badgir)，風塔 =用對流顧’一方面將熱空氣拔出室外，另-方面用 築物屋頂上方溫度較冷的空氣引入室内’狀室 的=乳再拂過一水池，將水汽帶起，達到利用水的汽化 步大量降溫的效果。曰落以後，沙漠地區大氣將 洫，、冷空氣將由風塔下降至室内，但因風塔是由磚 料建成，碑石材料保溫持夂，對由風塔下降至室内的 5 4 15f i工，產生預熱效果，風塔是富有智慧的可持續發展技 術，常見於伊朗、阿拉伯地區。 於風力，在沙漠地區太陽能是更穩定的綠色能 若是利用太陽能加熱空氣，驅動空氣對流，再利用對 驅動換氣裝置’將建築物屋頂上方溫度較冷的空氣 =至内’達到降溫效果，將會產生太陽愈烈，空氣對流 ^ 降溫絲愈好的正面效益。太陽能移動空氣， 丁發電，例如美國第4433544號專利案以及第 號專繼所示。彻太陽驗紐溫是更貼近 ^活的環保技術，更直接有利於生活環境的改盖。 【發明内容】 σ 士,的主要目的，係公開—種顧太陽能驅動的被 換氣系統’其係·太陽能加熱线，推動對流 換乱裝置’將室外新鮮线狀室内，供生活空間利用。 的另—目的，係提供—種對流驅動換氣裝置， :=s空氣對流上升作用力推動葉輪，葉輪轉動時帶 構，傳動機構驅動進氣風扇，向熱空氣對流相反 的方向輸送空氣，藉以達成關換氣的目的。 陽妒係提供—種義於乾熱地區的太 驅^^ 統，其侧社陽能加熱空氣，驅動對流 輔以將水揮發的裝置，吸收汽化熱達成 述之目的’本案所採取之技術手段係提供一 的被動式逆向換氣系統，其包括：對流 亩二‘玆二，氣官道，該對流排氣管道和進氣管道平行垂 而該 氣;ίϊΐ方，ί兩管道之間具有間隙;該對流排 虱吕道上埏為出氣口，與大氣相通，下端為進氣口 1352155 Λ 上=進氣口 ’與大氣相通，下端為出氣口，與 置，及至少"itf進步包括至少一太陽能空氣加熱裝 將室仏置=由對流空氣驅動 口排外形與建築物表面相適配，上端開 相通氣口固接通連，下端開口與大』 Ϊ展覆於建減向陽面，該裝置包括—透光層' 壁、:絕層為一扁曰^下射置；透光層為扁管的上層 =氣裝置，其包括-葉輪、:逆 f輪在對流排氣管道中，進氣風扇在進氣 :: 透;藉由該曰光輻射熱吸收裝置吸收穿透該 葉輪帶動傳'動^並 道向下外料紐過進氣管 si是道==¾¾空氣二'、夕卜 =氣管道垂直設置於建築:以對ϊ=ϊϊ 少-對流駆動逆向換氣裝置，藉由 7 氣管道下端進氛'上鳊開口與對流排 覆蓋於賴物二=ϊί置鋪展 為扁管的下層壁，絕熱層固覆陽‘壁，絕熱層 置，其包括-葉輪、換氣裝 ，觸在w道 3接，该對流驅動逆向換氣裝置，其 專動= =、-進氣風扇，一上結構框架、」下%構^、.;傳動 道ΐ構對流‘轉換氣裝置，分隔在兩_心空1管 摘錢麵中，外環管道與崎道的圓形分 定在i動ϋ、ϊ構’葉輪固定在傳動機構上，進氣風扇固 ί的承分別固定於兩結構框架的外環管道與3 固宏壁上，當葉輪轉動時，傳動機構跟著轉動， 管道的進氣風扇，亦跟著轉動，進氣風 輪扇葉推力方向相反，當葉輪排氣 今液ίίϊί統之進錄道下端設有—液態水蒸發裝置’ 括一儲水槽及一潮濕空氣管道，該潮 二，道充滿毛細多孔材質，該多孔材質一端浸於儲水 ，另一端固接於進氣管道出氣口内周圓，因毛細作 #更毛細多孔材質由儲水槽吸水而飽含水分，外界乾熱空 乳通過進氣管道出氣口時，穿過飽含水分的多孔材質、、笈 1352155 水分蒸發，吸收汽化熱而對空氣降溫與加渴。 該換，系統之液態水蒸發裝置進一步g括 裝置，該喷霧灑水裝置設於進氣營诸 噴務灑水 管與储水槽相連HJc管中設有驅域’以輸水 築物乳加熱裴置是鋪展覆蓋於建
換氣;工驅動逆向 串聯相通成-整管，首端為進氣，尾，接 架設於地巧處’將ρ的冷空氣5|至地面建S内,級 该換氣系統之建築物為-高塔架構，並/該 進虱管道之進軋口位於咼空，太陽能空氣 蓋於高塔向陽面，進氣管道下端出氣口了與ϋ相通。 該換氣系統之該建築物為高層建築物，太 熱裝置鋪展覆蓋於高層建築物屋頂上， 2底部内庭相通，將高層建築物上方空氣 至向層建築物底部内庭，供應高層建築物内部換氣。适 經由本發明之實施，其具有以下有益效果： 本發明利用太陽能加熱空氣，驅動空氣對流，利用 t的空氣，推動對流逆向換氣裝置，將室外屋頂上方鈕 空氣吸人室内，達到換氣降溫的目的，以自然的力^ 仃破動式強制換氣，不依賴電力達成換氣降溫改盖 = 境的目的。 衣 本發明利用被動式強制換氣，不消耗能源’是一種 持續性發展技術，具環境友好長期經濟效益。 進 本發明利用對流驅動換氣裝置之葉輪、傳動機構、 9 軋管道及進氣風扇，一體化結構容易使用。 ^ 本發明亦能利用工業的回收熱能加熱空氣，驅動熱空 氣對流，達成相同的改善生活環境的目的。 為進一步揭示本案之具體技術内容，首先請參閱圖 式，其中： 圖1為本發明利用太陽能驅動的被動式逆向換氣系 原理示意圖； 圖2a為本發明對流驅動逆向換氣裝置一實施例剖面 圖； 圖2b為圖2a所示對流驅動逆向換氣裝置之頂視圖； 圖3為本發明利用太陽能驅動的被動式逆向換氣系統 對住宅空調降溫實施例示意圖； 古圖4為本發明利用太陽能驅動的被動式逆向換氣系統 將向地冷二氣引導至地面供空調降溫的實施例示意圖； 古圖5為本發明利用太陽能驅動的被動式逆向換氣系統 將雨空冷空氣引導至地面的實施例示意圖 ;以及 圖f為本發明利用太陽能驅動的被動式逆向換氣系統 應用於高層建築實施例示意圖。 【實施方式】 抬aΐ圖1所示’係本發明利用太陽能驅動的被動式逆向 ί乳ί統原理示意圖，住宅1屋頂找有—太陽能換氣系 係在屋頂的向陽面設置一太陽能空氣加熱裝置2， 因對流個力上升，進人—對流驅動逆向 裝置20，通過該對流驅動逆向換氣裝置2〇的排氣管 熱空氣向上排出，推動排氣管道10中的葉輪21， 氣由太陽能加熱裝置之進氣口 11補入，因熱空氣對 ",L上升被推動的葉輪21，帶動傳動機構24驅動進氣風扇 4 23 ’该進氣風屬23將外界空氣由進氣管道3〇的進氣口 31，向下吸入住宅1的室内。 ； 該太陽能加熱裝置2包括一透光層3，一屋頂絕熱層 4,使熱氣不致傳遞至室内，該屋頂絕熱層4上表面具 曰光輻射熱吸收裝置5。該透光層3與屋頂絕熱層4'中間 ^一，氣層，而曰光輕射熱吸收裝置5則吸收太“輕射‘ 能，藉以對空氣層加熱，被加熱的空氣因對流作用力上升、 進入對流驅動逆向換氣裝置20的排氣管道1〇，以便埶 ί過排氣管道10的熱空氣，推動對流馬區 的葉輪21，同時空氣由太陽能加熱裝 11補人’因熱空氣對流上升被推 我 機巧並驅動進氣風扇23,該進氣風扇 =工j進氣管道30的進氣π 31，向下吸人住宅 2施2、2中。，該排氣管道與進氣管道3Q㈣設有-絕熱 圖，區動逆向換氣裝置一實施例說明 驅動逆向換氣裝置2〇包括一 風扇23、一傳動機構24、一上結 ;研、-進氣 架26 ;該結構框架25、 二 ^ 一下結構框 分隔成兩個同心1 f严1L驅動逆向換氣褒置20， 管道是進^道是线對流管道，内 23則在内管道中/外㈣道中，而進氣風扇 熱結構22。該苹輪的圓形分隔壁具有絕 23固定在傳動機構24上，進氣風扇 各有-推力27、2 4傳動機構24上下面 結構框架25、26的外产轴承27、28分別固定於 當葉輪21轉動時，傳内管道的圓形分隔壁上。 動機構24跟著轉動，使固定在傳動 1352155 機構24内管道侧的進氣風扇23亦跟著轉動，但是進氣風 扇23扇葉推力方向與葉輪21扇葉推力方向相反，合葉 21排氣時，進氣風扇23為進氣。其中，該進氣風扇23的 轴心可加設軸心滾動轴承29。 如圖2a所示，僅揭露本發明對流驅動逆向換氣妒置的 -種實施例，然而在實際之運用上，該葉輪21及進^風扇 23可非倡限於同心結構，亦即該葉輪21及進氣風扇”可 以分置於兩個分離的管道中；而傳動機構24亦可利用螺 桿、皮帶、齒輪等熟悉技術來實施。圖2a所示之流驅動逆 向換氣裝置，是用以展示本發明對流驅動逆向換氣裝置技 術構巧的一個實施例而不是一種限制，而2b為2a之頂視 圖，藉以揭露該葉輪21、進氣風扇23的形狀，並顯示進 氣與排氣方向相反。 ‘ 圖3a為本發明利用太陽能驅動的被動式逆向換氣系 統對住宅空調降溫實施例說明圖，住宅彳屋頂上向陽面設 置一太陽能加熱裝置2，太陽能加熱裝置2包括一透光層 3、一屋頂絕熱層4，使熱氣不致傳遞至室内，該透光層3 •與屋頂絕熱層4中間為一空氣層，該屋頂絕熱層4上^面 具有一日光輻射熱吸收裝置5，該日光輻射熱吸收裝置5 吸^太陽輻射熱能，俾對透光層3與屋頂絕熱層4中間之 空氣層加熱，被太陽輻射熱能加熱的空氣，因對流作用力 上升:藉以推動對流驅動逆向換氣裝置2〇的葉輪，將 熱空氣通過排氣風管10的下段12與上段13f並向上由出 口 14排出，同時空氣由進氣口 u補入，因熱空氣對流上 =被推動的排氣風扇21，通過傳動機構24驅動進氣風扇 ，將外界空氣由進氣口 31吸入，通過進氣風管3〇的上 又32、中段33與下段34，進入一水蒸發裝置4〇，該水 12 1352155 * 蒸發裝置40主體是一種用毛細多孔材質構成的潮濕空氣 管道41,潮濕空氣管道41因毛細作用由儲水槽42吸水而 飽含水分’外界乾熱空氣通過此一潮濕空氣管道41時，因 帶走的水分吸收汽化熱而降溫，進入住宅1室内的空氣是 已經降溫的濕潤新鮮空氣，該潮濕空氣管道4彳十增加設置 喷霧灑水裝置(圖中未予顯示），可以加強降溫的效果，^發 明被動式強制換氣系統及對流驅動換氣裝置，完成了對住 宅j空調降溫的目的。如圖3a中，箭頭15維持風管方向 的最佳化，而圖3b為圖3a中潮濕空氣管道41的〇_〇頂 視剖面圖。 ' >圖4為本發明利用太陽能驅動的被動式逆向換氣系統 將高地冷空氣引導至地面供空調降溫的實施例說明圖，於 正常狀態，近地表大氣溫度，隨著海拔高度而降溫，平均 每1GGG公尺降溫攝氏6.5度，如果地表域溫度為攝氏 40度^寺，1000公尺的高山上只有攝氏33 5度，2〇〇〇公 尺的咼山上溫度只有攝氏27度，因此只要能將上空的空氣 引下，再輔以水蒸發降溫裝置，不需任何電力驅動的冷卻 • 降溫設施，就能達到空調降溫的目的。本發明利用太陽能 驅動的被動式逆向換氣系統，將高地冷空氣引導至地面^ ，，空間空調降溫，便是根據上述近地表大氣溫度狀態而 設計，對大型建築物及城鎮社區降溫將產生效益。 如圖4中，日光通過一大型太陽能空氣加熱褒置1〇〇 的透光屋頂103對太陽能加熱裝置彳00内的空^加熱日 光幸田射熱吸收裝置105提高加熱效率，被加熱的空氣 推動對流驅動逆向換氣裝置12〇的葉輪^，將熱命 氣通過排氣風管110，而由排氣口 114向外排出，同>時= 氣由進氣口 111補入，因熱空氣對流上升被推動的葉^ 13 1352155 121 ’帶動進氣風扇123 ’對進氣風管134產生吸力，將 外界空氣由進氣口 231吸入，通過進氣風管134對建築物 101，例如體育場，供應由高山上引下的冷空氣，可達到空 調降溫的目的。由於距離可能很遠，在進氣風管彳34沿途 可加設太陽能驅動逆向換氣系統200，並將其進氣風管串 接’如圖4中所串接的進氣風管231、234、131、134， 藉以增加輸送能力，而喷霧灑水裝置彳41能提供進一步降 溫和加濕效果，該喷霧灑水裝置141對空氣中的灰塵也有 ，化的作用。與美國第3,894,393號專利案，第5,284,628 號專利案所示的利用喷霧灑水將空氣向下引導的技術比 較，本發明之太陽能換氣系統及對流驅動逆向換氣裝置， 更可罪並且容易使用。 在日照不足的地方，使用本發明對流驅動逆向換氣裝 置，亦可用於工業的回收熱源，例如垃圾焚化廠產生的熱， 加熱空氣，驅動熱空氣對流，達成相同於利用太陽輻射熱 能加熱空氣的被動式空調降溫的目的，太陽能加熱和工^ 回收熱源加熱也能共構使用。 ” 一圖5為，發明利用太陽能驅動的被動式逆向換氣系統 將高空冷空氣引導至地面的實施例說明圖，鐵塔架構5〇 將，氣1〇的排氣口 14，進氣風管3〇的進氣p 31， 抬尚至較高位置，較高位置風速比較大，有利於熱空氣擴 散，離炙熱的地面較遠也有利於吸入較低溫空氣。 、 相同的理由，本發明利用太陽能驅動的被動式逆 向換氣^統，很適合装設於高層建築樓頂，圖6為本發明 利用太陽能驅動的被動式逆向換氣系統應用於高層建築 巧例說，圖，利用太陽能輻射熱，驅動至少一個對流驅動 逆向換氣裝置20 ’將⑧樓頂的新鮮空餘制料至高樓内 14 2二;«灑水裝置141能提供進一步降溫和 =财裝置141對空氣中的灰塵也有淨化的作用f 更武ίί所揭示者，乃較佳實施例之一種，舉凡局部之變 易而源於本案之技術思想而為熟習該項技藝之人所 =推知者’俱不脫本案之專利權 【圖式簡單說明】 為本發明_太陽能驅躺被動式逆向換氣系統原理 小思圖。 • ^ 為本發明對流驅動逆向換氣裝置一實施例剖面圖。 圖b為圖2a所示對流驅動逆向換氣裝置之頂視圖。 ，3為本發明利用太陽能驅動的被動式逆向換氣系統 毛二調降溫實施例示意圖。 圖4為本發明利用太陽能驅動的被動式逆向換氣系統將高 地冷空氣引導至地面供空調降溫的實施例示意圖。、同 圖5為本發明利用太陽能驅動的被動式逆向換氣系統將古 空冷空氣引導至地面的實施例示意圖。 、、阿 圖6為本發明利用太陽能驅動的被動式逆向換氣系統應用 φ 於高層建築實施例示意圖。 、〜' 【圖式元件標號說明】 住宅1 透光層3 曰光輻射熱吸收裝置5 進氣口 11 上段13 對流驅動逆向換氣裝置20 絕熱設施22 傳動機構24 太陽能空氣加熱裝置2 屋頂絕熱層4 排氣管道10 下段12 出口 14 葉輪21 進氣風扇23 上結構框架25 15 1352155 下結構框架26 軸心滾動軸承29 進氣口 31 中段33 水蒸發裝置40 儲水槽42 太陽能空氣加熱裳置1〇〇 透光屋頂103 排氣風管110 排氣口 114 葉輪121 推力軸承27、28 進氣管道30 上段32 下段34 潮濕空氣管道41 鐵塔架構50 建築物101 曰光輻射熱吸收裝置105 進氣口 111 對流驅動逆向換氣裝置120 進氣風扇123 進氣風管131、134 喷霧灑水裝置141 太陽能驅動逆向換氣系統200進氣口 231、234
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