TWI554203B - 自然氣流熱阻隔及局部降溫系統及其方法 - Google Patents

Description

自然氣流熱阻隔及局部降溫系統及其方法

一種自然氣流熱阻隔及局部降溫系統及其方法，尤指一種利用自然對流與局部冷卻，以達到降溫之方法及其系統。

近年，因氣候異常的變遷，所以溫室栽種或溫室養殖係逐漸廣為人們所使用。而溫室栽種或溫室養殖係依植物或養殖生物的特性，故會設計出一具有特定型態的溫室，以供種植或養殖。

現有的溫室結構，其具有一房體框架與複數個透光體。該些透光體係設於房體框架，該些透明體為玻璃。該溫室結構中更會一步設置有一空調裝置，以適時提供冷氣給該溫室結構，以控制該溫室結構內部之溫度，以適合種植植物或養殖生物。

然該空調裝置係將冷氣提供給該溫室結構的整體內部，而無法將冷氣侷限於該溫室結構的某設定區域，故該空調裝置會消耗大量的電能，該大量的電能係表示高額的金錢支出，所以現有的溫室結構於使用時，除了會造成大量的金錢支出外，亦不符合節能減碳的需求。

本發明之技術手段在於提供一種自然氣流熱阻隔及局部降溫系統，其包含有：一房體單元，其內部係區分為一對流區與一植栽區，該房體單元的兩側分別具有至少一第一氣窗與至少一第二氣窗，該第一氣窗係相對於該對流區，該第二氣窗係相對於該植栽區，該房體單元的頂端具有至少一頂窗； 一遮蔭單元，其係設於該房體單元中，並且位於該頂窗與該對流區之間；一隔離單元，其係設於該房體單元中，並且位於該對流區與該植栽區之間；至少一出氣噴嘴，其係設於該植栽區中；以及一空調裝置，其係以管線與該出氣噴嘴耦接。

本發明復提供一種自然氣流熱阻隔及局部降溫方法，其步驟包含有：判斷一房體單元的第一次內部溫度是否高於一第一設定溫度之步驟，若為是，則一控制單元啟動至少一第一風扇或至少一第二風扇，或者同時啟動該第一風扇與該第二風扇，該第一風扇係相對於該對流區，該第二風扇係相對於該植栽區；判斷該房體單元的第二次內部溫度是否高於一第一設定溫度，該房體單元的內部係區分為一對流區與一植栽區；若是，則遮蔽該對流區的頂端；判斷該房體單元的第三次內部溫度是否高於該第一設定溫度；若是，則遮蔽該植栽區，而使該對流區形成一熱阻隔區，並提供一降溫氣體給該植栽區。

10‧‧‧房體單元

100‧‧‧對流區

101‧‧‧植栽區

102‧‧‧頂窗

103‧‧‧第一氣窗

104‧‧‧第一風扇

105‧‧‧第二氣窗

106‧‧‧第二風扇

11‧‧‧遮蔭單元

110‧‧‧遮蔭網

12‧‧‧隔離單元

120‧‧‧隔離件

13‧‧‧養殖單元

14‧‧‧出氣噴嘴

15‧‧‧室內溫度偵測單元

16‧‧‧室外溫度偵測單元

17‧‧‧空調裝置

18‧‧‧控制單元

S1~S17‧‧‧步驟

第1圖為本發明之一種自然氣流熱阻隔及局部降溫系統之示意圖。

第2圖為本發明之自然氣流熱阻隔及局部降溫系統之動作示意圖。

第3圖為本發明之自然氣流熱阻隔及局部降溫系統之另一動作示意圖。

第4圖為本發明之一種自然氣流熱阻隔及局部降溫方法之流程示意圖。

第5圖為本發明之自然氣流熱阻隔及局部降溫方法之另一流程示意圖。

第6圖為一植栽區於未具有一降溫氣體之氣溫分佈示意圖。

第7圖為植栽區於具有降溫氣體之氣溫分佈示意圖。

以下係藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，所屬技術領域中具有通常知識者可由本說明書所揭示之內容，輕易地瞭解本發明之其他優點與功效。

請配合參考第1圖所示，本發明係一種自然氣流熱阻隔及局部降溫系統，其具有一房體單元10、一遮蔭單元11、一隔離單元12、至少一養殖單元13、至少一出氣噴嘴14、至少一室內溫度偵測單元15、至少一室外溫度偵測單元16、一空調裝置17與一控制單元18。

房體單元10的內部係區分為一對流區100與一植栽區101。對流區100係位於植栽區101的上方。房體單元10的頂端具有至少一頂窗102。房體單元10的兩側分別具有至少一第一氣窗103、至少一第一風扇104、至少一第二氣窗105與至少一第二風扇106。第一氣窗103與第一風扇104係相對於對流區100。第二氣窗105與第二風扇106係相對於植栽區101。若本發明設於於溫帶、亞熱帶或熱帶環境時，各第一氣窗103或各第二氣窗105與各頂窗102之間面積比例為10~1，即各第一氣窗103或各第二氣窗105的面積係大於等於各頂窗102。若本發明設於寒帶環境時，各第一氣窗103或各第二氣窗105與各頂窗102之間面積比例為1~0.1，即各第一氣窗103或各第二氣窗105的面積係小於等於各頂窗102。該面積比例之多寡係用於決定進入房體單元10內部空氣的量，若該面積比例較大，則流入房體單元10內部空氣的量就較多。反之，若若該面積比例較小，則流入房體單元10內部空氣的量就較少。

請配合參考第2圖所示，遮蔭單元11係設於房體單元10中，並且位於頂窗102與對流區100之間。遮蔭單元11具有一收放組與一遮蔭網110。遮蔭網110係能夠遮蔽對流區100的頂端。收放組係能夠收放遮蔭網110。

請配合參考第3圖所示，隔離單元12係設於房體單元10中， 並且位於對流區100與植栽區101之間。隔離單元12具有一收放組與一隔離件120。隔離件120係能夠遮蔽植栽區101的頂端，而使對流區100形成為一熱阻隔區。收放組係能夠收放隔離件120。

上述之收放組能夠為一馬達與一轉軸之組合，或者為一纜繩與一拉動裝置之組合，或者為一線性軌道與一線性滑塊之組合。

若收放組為馬達與轉軸之組合，當欲使遮蔭網110不再遮蔽對流區100的頂端，或者隔離件120不再遮蔽植栽區101的頂端，則使馬達讓轉軸轉動，以使轉軸收捲遮蔭網110或隔離件120。

若收放組為纜繩與拉動裝置之組合，纜繩係設於遮蔭網110或隔離件120的兩端，或者纜繩係設於遮蔭網110或隔離件120的兩側，拉動裝置係耦接纜繩，當纜繩被拉動裝置所拉動時，遮蔭網110遮蔽對流區100的頂端或不再遮蔽對流區100的頂端，隔離件120遮蔽植栽區101的頂端或不再遮蔽植栽區101的頂端。

若收放組為線性軌道與線性滑塊之組合，線性滑塊係設於遮蔭網110或隔離件120的兩端，線性滑塊係於線性軌道往復滑動，以使遮蔭網110遮蔽對流區100的頂端或不再遮蔽對流區100的頂端，隔離件120遮蔽植栽區101的頂端或不再遮蔽植栽區101的頂端。

養殖單元13係設於植栽區101中，若養殖單元13為多個，養殖單元13係以一列隊排列方式設於植栽區101中。於本實施例中，養殖單元13為一架體，該架體的兩側分別為一多層結構，各層係能用於養殖至少一植物。另外，養殖單元13為一盤床。

出氣噴嘴14係設於植栽區101中，並位於養殖單元13的上方。

室內溫度偵測單元15係設於植栽區101中，或者設於對流區100中，或者分別設於對留區100與植栽區101中。

室外溫度偵測單元16係設於房體單元10的外部。該室外溫度偵測單元16係用於偵測外界的溫度，並將該溫度回傳給控制單元18。

空調裝置17係設於房體單元10的外部，並以管線與出氣噴 嘴14耦接。

控制單元18係分別電性連接第一風扇104、第二風扇106、室內溫度偵測單元15、室外溫度偵測單元16、空調裝置17、遮蔭單元11之收放組與隔離單元12之收放組。

請配合參考第4圖與第5圖所示，本發明係一種自然氣流熱阻隔及局部降溫方法，其步驟包含有：

S1，請配合參考第1圖，空氣自第一氣窗103與第二氣窗105流入對流區100與植栽區101，該空氣係由頂窗102流出至房體單元10的外部，以形成一自然氣流的現象。

S2，判斷一房體單元10的第一次內部溫度是否高於第一設定溫度。

室外溫度偵測單元16係偵測房體單元10外部的溫度，並將該外部的溫度傳送給控制單元18，若該外部的溫度高於一設定溫度，則控制單元18判斷室內溫度偵測單元15所偵測房體單元10內部的溫度是否高於一第一設定溫度。該室外溫度偵測單元16所偵測的溫度係能夠忽略。控制單元18係直接依據室內溫度偵測單元15所偵測房體單元10內部的溫度，以判斷該內部的溫度是否高於第一設定溫度。

若為否，房體單元10內部的溫度低於第一設定溫度，則至S3，控制單元18不啟動第一風扇103與第二風扇106。

若為是，房體單元10內部的溫度高於第一設定溫度，則至S4，控制單元18啟動第一風扇103或第二風扇106，或者同時啟動第一風扇103與第二風扇106。

S5，判斷該房體單元10的第二次內部溫度是否高於第一設定溫度。室內溫度偵測單元15持續偵測房體單元10內部的溫度是否高於第一設定溫度。

若為否，則至S6，控制單元18關閉第一風扇103或第二風扇106，或者同時關閉第一風扇103與第二風扇106。

若為是，則至S7，控制單元18啟動遮蔭單元11之收放組，以使遮蔭網110遮蔽對流區100的頂端。如第2圖所示。

S8，判斷該房體單元10的第三次內部溫度是否高於第一設定溫度。室內溫度偵測單元15再持續偵測房體單元10內部的溫度是否高於第一設定溫度。

若為否，則至S9，控制單元18啟動遮蔭單元11之收放組，以使遮蔭網110不再遮蔽對流區100的頂端。

若為是，則至S10，控制單元18啟動隔離單元12之收放組，以使隔離件120係遮蔽植栽區101的頂端，而使對流區100形成為一熱阻隔區。控制單元18更進一步啟動空調裝置17，以使出氣噴嘴14對養殖單元13噴出降溫氣體。第二氣窗105與第二風扇106係呈關閉狀，關閉狀之第二氣窗105與第二風扇106以及隔離件120，其係使得植栽區101形成為一封閉空間。如第3圖所示。該降溫氣體使得該養殖單元周圍的溫度係調降至0~2℃。

S11，判斷該房體單元10的第四次內部溫度是否高於第一設定溫度。室內溫度偵測單元15更持續偵測房體單元10內部的溫度是否高於第一設定溫度。

若為否，則至S12，控制單元18關閉空調裝置17，以停止提供降溫氣體給植栽區。控制單元18係啟動隔離單元12之收放組，以使隔離件120不再遮蔽植栽區101的頂端。第二氣窗105係呈開啟狀。

若為是，則至S13，空調裝置17持續提供降溫氣體給植栽區101。

S14，判斷該房體單元10的第五次內部溫度是否高於第一設定溫度。室內溫度偵測單元15又持續偵測房體單元10內部的溫度是否高於第一設定溫度。

若為是，則回到S10。

若為否，則至S15，控制單元18關閉空調裝置17，以停止提供降溫氣體給植栽區。控制單元18係啟動隔離單元12之收放組，以使隔離件120不再遮蔽植栽區101的頂端。

S16，判斷該房體單元10的第六次內部溫度是否高於第一設定溫度。室內溫度偵測單元15再次偵測房體單元10內部的溫度 是否高於第一設定溫度。

若為否，則至S17，控制單元18不做動。

若為是，則回到S4。

綜合上述，若將本發明之房體單元10視為一溫室，但不限制，當房體單元10內部之溫度未超過第一設定溫度時，即房體單元10內部之熱負荷尚微，全開或微開第一氣窗103或第二氣窗104與頂窗102之間的自然對流，如第1圖所示，即可達到降溫的效果。

若上述之熱負荷持續增加中，自然對流已無法達到降溫的效果時，遮蔭單元11係遮蔽對流區100的頂端，以阻隔熱能進入房體單元10的內部，進而達到降溫的效果。

若上述之熱負荷再持續增加中，即房體單元10內部之溫度超過第一設定溫度時，隔離單元12係遮蔽植栽區101的頂端，而使對流區100形成為一熱阻隔區，並同時關閉第二氣窗104，以及提供一降溫氣體給植栽區101。該熱阻隔區係藉由流通於第一氣窗103與頂窗102之間的自然對流，而形成一熱阻隔介質，並同時移除植栽區101上方之熱堆積的現象。而降溫氣體僅提供給植栽區101，其係能夠被視為一局部空調的降溫技術。藉由前述之熱阻隔介質與局部空調的降溫技術，以有效地利用自然對流的方式降溫，並能節省大量的降溫成本。

舉例而言，若上述之房體單元10為一溫室結構，並且養殖單元13種植有蕃茄，而種植的蕃茄最適合的溫度，晝溫為20~40℃，夜溫為15~20℃，然若將蕃茄種植於溫帶、亞熱帶或熱帶環境時，該些環境的溫度則不適於蕃茄的成長，若使用本發明則可將晝溫或夜溫控制於有利於蕃茄成長的溫度。

同樣地，種植高經濟植物的草莓之最適合溫度為10~20℃，若將草莓種植於熱帶環境中，該環境係不利於草苺生長，而本發明係能夠將溫度控制有利於草苺生長的溫度。

請配合參考第6圖所示，其係顯示一養殖單元13於未提供一降溫氣體，以及植栽區101仍未被隔絕單元12所隔絕的情況下，如圖所示，於一室溫的情況下，養殖單元13周圍的溫度已高達31 ℃，若於此環境下，種植草苺或蕃茄，可以想像地，草莓或蕃茄應無法種植。

請配合參考第7圖所示，當養殖單元13被提供一降溫氣體，以及植栽區101仍被隔絕單元12所隔絕的情況下，養殖單元13周圍的溫度係調降0~2℃，該溫度係本發明所展示的較佳地降溫效果，然於實際使用時，其會依實際狀況進一步調整。

綜合上述，本發明係使用自然對流，以達到降溫的效果，若仍無法達到降溫效果，則使用遮蔭單元11遮蔽對流區100的頂端，以阻隔熱熱能進入房體單元10的內部。假若，再無法達到降溫效果，則進一步使用隔離單元12係遮蔽植栽區101的頂端，且使對流區100形成為一熱阻隔區，並以自然對流方式降溫。該植栽區101係呈一封閉狀，所以降溫氣體僅需提供給該植栽區101，而非整體的房體單元10，故本發明係結合自然對流的方式降溫與局部空調的降溫技術，而達到節省降溫成本的效果。

以上所述之具體實施例，僅係用於例釋本發明之特點及功效，而非用於限定本發明之可實施範疇，於未脫離本發明上揭之精神與技術範疇下，任何運用本發明所揭示內容而完成之等效改變及修飾，均仍應為下述之申請專利範圍所涵蓋。

10‧‧‧房體單元

100‧‧‧對流區

101‧‧‧植栽區

102‧‧‧頂窗

103‧‧‧第一氣窗

104‧‧‧第一風扇

105‧‧‧第二氣窗

106‧‧‧第二風扇

11‧‧‧遮蔭單元

12‧‧‧隔離單元

13‧‧‧養殖單元

14‧‧‧出氣噴嘴

15‧‧‧室內溫度偵測單元

16‧‧‧室外溫度偵測單元

17‧‧‧空調裝置

18‧‧‧控制單元

Claims (20)

1. 一種自然氣流熱阻隔及局部降溫系統，其包含有：一房體單元，其內部係區分為一對流區與一植栽區，該房體單元的兩側分別具有至少一第一氣窗與至少一第二氣窗，該第一氣窗係相對於該對流區，該第二氣窗係相對於該植栽區，該房體單元的頂端具有至少一頂窗；一遮蔭單元，其係設於該房體單元中，並且位於該頂窗與該對流區之間；一隔離單元，其係設於該房體單元中，並且位於該對流區與該植栽區之間，該隔離單元係遮蔽該植栽區的頂端，而使該對流區形成為一熱阻隔區，並使該植栽區形成為一封閉空間；至少一出氣噴嘴，其係設於該植栽區中；以及一空調裝置，其係以管線與該出氣噴嘴耦接，該空調裝置係提供一降溫氣體，並由該出氣噴嘴噴出至該封閉空間。
2. 如申請專利範圍第1項所述之自然氣流熱阻隔及局部降溫系統，其中該隔離單元具有一收放組與一隔離件，該隔離件係遮蔽該植栽區的頂端，該收放組係收放該隔離件；該遮蔭單元具有一收放組與一遮蔭網，該遮蔭網係遮蔽該對流區的頂端，該收放組係收放該遮蔭網。
3. 如申請專利範圍第2項所述之自然氣流熱阻隔及局部降溫系統，其中該收放組能夠為一馬達與一轉軸之組合，或者為一纜繩與一拉動裝置之組合，或者為一線性軌道與一線性滑塊之組合。
4. 如申請專利範圍第1項所述之自然氣流熱阻隔及局部降溫系統，其更具有一控制單元，該控制單元係分別電性連接該空調裝置、該遮蔭單元與該隔離單元。
5. 如申請專利範圍第4項所述之自然氣流熱阻隔及局部降溫系統，其中該房體單元更具有至少一第一風扇，該第一風扇係相對於該對流區，且電性連接該控制單元。
6. 如申請專利範圍第4項所述之自然氣流熱阻隔及局部降溫系 統，其中該房體單元更具有至少一第二風扇，該第二風扇係相對於該植栽區，且電性連接該控制單元。
7. 如申請專利範圍第4項所述之自然氣流熱阻隔及局部降溫系統，其更具有至少一室內溫度偵測單元，該室內溫度偵測單元係設於該房體單元中，且電性連接該控制單元。
8. 如申請專利範圍第4項所述之自然氣流熱阻隔及局部降溫系統，其更具有至少一室外溫度偵測單元，該室外溫度偵測單元係設於該房體單元的外部，且電性連接該控制單元。
9. 如申請專利範圍第4項所述之自然氣流熱阻隔及局部降溫系統，其更具有至少一養殖單元，該養殖單元係設於該植栽區中，且位於該出氣噴嘴的下方。
10. 如申請專利範圍第9項所述之自然氣流熱阻隔及局部降溫系統，其中該養殖單元為一架體，該架體的兩側分別為一多層結構，或者該養殖單元為一盤床。
11. 一種自然氣流熱阻隔及局部降溫方法，其步驟包含有：判斷一房體單元的第一次內部溫度是否高於一第一設定溫度之步驟，若為是，則一控制單元啟動至少一第一風扇或至少一第二風扇，或者同時啟動該第一風扇與該第二風扇，該房體單元的內部係區分為一對流區與一植栽區，該第一風扇係相對於該對流區，該第二風扇係相對於該植栽區；判斷該房體單元的第二次內部溫度是否高於該第一設定溫度；若是，則遮蔽該對流區的頂端；判斷該房體單元的第三次內部溫度是否高於該第一設定溫度；若是，則遮蔽該植栽區，而使該對流區形成一熱阻隔區，並提供一降溫氣體給該植栽區；其中，該房體單元具有一遮蔭單元與一遮蔽單元；該遮蔭單元係設於該房體單元中，並且位於該頂窗與該對流區之間，以遮蔽該對流區的頂端；該隔離單元係設於該對流區與該植栽區之間，該隔離單元係遮蔽該植栽區的頂端，而使該對流區形成為一熱阻隔區，並使該植栽區形成為一封閉空間，該降溫氣體係位 於該封閉空間。
12. 如申請專利範圍第11項所述之自然氣流熱阻隔及局部降溫方法，其中於該判斷該房體單元的第二次內部溫度是否高於該第一設定溫度之步驟中，若為否，則該控制單元關閉該第一風扇或該第二風扇，或者同時關閉該第一風扇與該第二風扇。
13. 如申請專利範圍第12項所述之自然氣流熱阻隔及局部降溫方法，其中於該判斷該房體單元的第三次內部溫度是否高於該第一設定溫度之步驟中，若為否，則不再遮蔽該對流區的頂端；若於該判斷該房體單元的第三次內部溫度是否高於該第一設定溫度之步驟中為是，至少一第二氣窗與該第二風扇係呈關閉狀，關閉狀之該第二氣窗與該第二風扇以及該隔離單元，其係使得該植栽區形成為該封閉空間，該房體單元的兩側具有至少一該第二氣窗，該第二氣窗係相對於該植栽區。
14. 如申請專利範圍第13項所述之自然氣流熱阻隔及局部降溫方法，其中一控制單元更進一步啟動一空調裝置，以使至少一出氣噴嘴提供該降溫氣體該植栽區。
15. 如申請專利範圍第13項所述之自然氣流熱阻隔及局部降溫方法，其更包含一判斷房體單元的第四次內部溫度是否高於該第一設定溫度，若為是，則持續提供該降溫氣體給該植栽區；若為否，停止提供該降溫氣體給該植栽區，且不再遮蔽該植栽區的頂端。
16. 如申請專利範圍第15項所述之自然氣流熱阻隔及局部降溫方法，其更包含有一判斷該房體單元的第五次內部溫度是否高於該第一設定溫度之步驟；若為是，再次遮蔽該植栽區的頂端，並提供該降溫氣體給該植栽區；若為否，停止提供該降溫氣體給該植栽區，且不再遮蔽該植栽區的頂端。
17. 如申請專利範圍第16項所述之自然氣流熱阻隔及局部降溫方法，其更包含有一判斷該房體單元的第六次內部溫度是否高於該第一設定溫度之步驟；若為是，則啟動於該判斷該房體單元的第二次內部溫度是否高於該第一設定溫度之步驟或於該判斷該房體單元的第三次內部溫度是否高於該第一設定溫度之步驟所關閉之 該第一風扇或該第二風扇，或者同時啟動該第一風扇與該第二風扇，若開啟該第二風扇，則開啟關閉之該第二氣窗。
18. 如申請專利範圍第11項所述之自然氣流熱阻隔及局部降溫方法，其更包含有一空氣自一第一氣窗與一第二氣窗流入該對流區與該植栽區之步驟，該步驟係於判斷該房體單元的第一次內部溫度是否高於該第一設定溫度之步驟之前，該空氣係由至少一頂窗流出至該房體單元的外部，該房體單元的兩側具有至少一該第一氣窗與至少一該第二氣窗，該第一氣窗係相對於該對流區，該第二氣窗係相對於該植栽區。
19. 如申請專利範圍第18項所述之自然氣流熱阻隔及局部降溫方法，其中於該判斷該房體單元的第三次內部溫度是否高於該第一設定溫度之步驟中，若高於該第一設定溫度時，關閉該第二氣窗，以及提供該降溫氣體給該植栽區。
20. 如申請專利範圍第19項所述之自然氣流熱阻隔及局部降溫方法，其中該降溫氣體使得一養殖單元周圍的溫度係調降0~2℃，該養殖單元係位於該植栽區。