TWM505518U - 排熱對流建築結構 - Google Patents

Description

排熱對流建築結構

本創作有關於一種排熱對流建築結構，尤指一種利用煙囪效應產生自然對流而達到降低建築物內部溫度的排熱對流建築結構。

我國處在低緯度的熱帶或亞熱帶氣候，此類地區陽光往往較為強烈，當建築物被強烈的陽光照射後，容易累積太陽的輻射熱能並升高室內的溫度，因而提高了冷氣等空調設備的使用率，由於採用電器降溫會使能源的消耗加劇，燃燒更多的煤炭或天然氣發電會提高二氧化碳的排放量，進而加重溫室效應使氣候更趨炎熱。有鑑於此，為了在不增加二氧化碳排放量的前提下達到將建築物散熱的效果，常見的方式有：灑水散熱、在建築物中加設隔熱層等。然而目前的隔熱材料雖有隔絕熱傳播之效果，但是在長時間的日照下，熱能不斷累積容易超越隔熱層可負荷的上限，以致於同樣無法抑制室內溫度上升。而灑水降溫除了消耗水資源以外，更須消耗電能以運作灑水系統，習用的散熱方式均不甚理想。

承上，為解決上述問題，公告第M489896新型專利案揭示一種屋頂散熱裝置，其適用於裝設在一建築物之屋頂上，並包含複數散熱單元。每一散熱單元包括一第一熱管、一第二熱管，及複數形成於該第二熱管上之散熱鰭片，該第一、二熱管相互連通形成一散熱空間，並具有一填充於該散熱空間中之工作流體。當該建築物之屋頂受太陽光照射而產生高溫時，鋪設於該屋頂上之第二熱管會藉由其內之工作流體將熱能傳導至該第一熱管中，再藉由該複數散熱鰭片將熱能與外界空氣進行熱交換，使位於該第一熱管中的工作流體冷凝後向下滴落，進而形成一不間斷之蒸發冷凝循環，以降低該建築物之屋頂溫度。

上述新型專利案所提供的技術方案雖可增加散熱效率，但採用水作為流體時因水的比熱大於建築物本身，其熱交換的效率十分有限，若採用液態氮等低溫流體，又會在液態氮溫度上升的過程中逐漸化為氣體而喪失其功能。因此，在不額外消耗能源的前提下，如何長時間且有效地將累積於建築物上的輻射熱排出，實為本領域亟需研究之課題。

本創作之目的，在於解決上述先前技術中習用之屋頂散熱裝置，在不額外消耗能源的前提下，無法有效地將累積於建築屋上的輻射熱排出之問題。

為達上述目的，本創作提供一種排熱對流建築結構，包含有一內部主體、一罩設於該內部主體之外部主體、以及一排熱裝置。該內部主體包含有一第一對流空間，複數環繞該第一對流空間設置之內部牆壁，以及一連接於每一該內部牆壁頂部之內部屋頂。該外部主體包含有一介於該內部主體與該外部主體之間的第二對流空間，複數環繞該第二對流空間設置之外部牆壁，一連接於每一該外部牆壁頂部之外部屋頂，以及複數開設於該外部屋頂之通氣孔。該排熱裝置包含有一自該外部屋頂頂部通過該內部屋頂之排熱管，以及一設置於該第一對流空間內且背向該排熱管呈漸擴設置之通風罩，其中該排熱裝置構成一供冷空氣自該排熱管流入並將熱空氣沿該通風罩側緣擠出之對流通道。

進一步地，該排熱裝置包含有至少一設置於該排熱管遠離該通風罩一端之氣窗。

進一步地，該排熱管係可呈伸縮設置。

進一步地，所述之排熱對流建築結構更包含有一設置於該外部屋頂頂部之散熱裝置，包含有一連通於該散熱裝置頂端之排風扇。

進一步地，該外部牆壁連接於地面處設有一進氣閥門。

進一步地，該外部主體係由烤漆鋼板所構成。

進一步地，該外部牆壁包含有複數個開設於鄰近地面處之外部開口，該內部牆壁包含有複數個開設於鄰近地面處之內部開口，所述之排熱對流建築結構更包含有一自該些外部開口頂端朝該內部開口頂端傾斜設置之通氣格柵。

是以，本創作較先前技術具有以下有益功效：

本創作相較於先前技術的有益功效在於，在不需額外消耗能源的前提下，藉由建築結構所設置之對流空間並配合排熱裝置將冷熱空氣對流的原理應用於此，以長時間有效地將太陽產生的輻射熱以及建築物內的熱空氣自建築物排出，使得屋內的溫度適宜。此外，排熱裝置中的排熱管系呈伸縮裝置，可依據室內的溫度高低，將排熱裝置作上下移位，以更有效地導入冷空氣並擠壓熱空氣排出。

茲就本申請案的技術特徵暨操作方式舉數個較佳實施態樣，並配合圖示說明謹述於后，俾提供審查參閱。再者，本創作中之圖式，為便於說明其比例未必按實際比例繪製，圖式中之比例並不用以限制本創作所欲請求保護之範圍。

關於本創作之技術，請參閱第1-1圖及第1-2圖所示，本創作排熱對流建築結構100可為工廠、農舍或一般住宅等，且該排熱對流建築結構100可達到將建築物內外部空氣交換並降溫之功能。本創作排熱對流建築結構100包含有一內部主體1、一罩設於該內部主體1之外部主體2、以及一貫穿該內部主體1與該外部主體2之排熱裝置3。

更詳言之，該內部主體1包含有一第一對流空間10，複數環繞該第一對流空間10設置之內部牆壁11，以及一連接於每一該內部牆壁11頂部之內部屋頂12。該外部主體2包含有一介於該內部主體1與該外部主體2之間的第二對流空間20，複數環繞該第二對流空間20設置之外部牆壁21，一連接於每一該外部牆壁21頂部之外部屋頂22，以及複數開設於該外部屋頂22之通氣孔221。該外部主體2是由混凝土、烤漆鋼板等具有較佳吸熱及熱傳導效果之建材建造而成並罩覆該內部主體1，而該內部主體1除混凝土、烤漆鋼板等吸熱材質外，亦可為夾層設有如玻璃纖維、石棉板材之隔熱建材，使陽光不會直接照射在內部主體1上，並快速地將熱源分佈至較廣的面積以提高該第二對流空間20中的溫度，於一較佳實施態樣中，每一該通氣孔221係開設於該外部屋頂22頂端處，並透過煙囪效應使該第二對流空間20中的冷熱空氣交換速度更快。該排熱裝置3包含有一自該外部屋頂22頂部通過該內部屋頂12之排熱管30，以及一設置於該第一對流空間10內且背向該排熱管30呈漸擴設置之通風罩31，其中該排熱裝置3構成一對流通道32，當冷空氣自該排熱管30靠進屋頂處的開口流入時，會經過該排熱管30進入該第一對流空間10，此時原本在該第一對流空間10中的熱空氣會受冷空氣擠壓而向上浮升，並沿該通風罩31之側緣擠出該第一對流空間10之外。於本實施態樣中，該排熱裝置3包含有至少一設置於該排熱管30遠離該通風罩31一端之氣窗33。

以下就本創作排熱對流建築結構100進行排熱時空氣的流動方式做進一步的說明，參照第1-3圖所示，當太陽輻射熱照射於該排熱對流建築結構100時會提高該外部主體2的溫度，進而加熱該第二對流空間20內的空氣，使夾帶有熱能的空氣自每一該通氣孔221逸出，並牽引底部較冷的空氣向上填補，而經過輻射熱加溫後的冷空氣會再次由每一該通氣孔221逸出，使累積在該外部主體2上的熱能不斷地逸散，於一實施態樣中，該外部牆壁21連接於地面處設有一進氣閥門211，以不斷地將接近地面較冷的空氣導入該第二對流空間20，使空間內冷熱空氣持續不斷地流動，達到太陽發出的輻射熱無法累積在該外部主體2上，可避免該排熱對流建築結構100逐漸升溫。

此外，當人類在該排熱對流建築結構100內進行有熱能產生的活動，例如在廠房從事機器的運作時便會提高該第一對流空間10內的溫度，產生室內的空氣較室外更熱的溫差，使夾帶有熱能的空氣浮升並自該氣窗33逸出，同時，外部較冷的空氣進入該氣窗33及該排熱管30，並透過該通風罩31擴散至該第一對流空間10，使該第一對流空間10內之熱空氣受到擠壓進而依循該通風罩31側緣向上浮升再次由該氣窗33逸出，使累積在該內部主體1內的熱能不斷地逸散，以達到空氣持續交換之功能。其中，透過該通風罩31呈漸擴設置，該通風罩31之通道截面積大於該排熱管30之通道截面積，可產生降低空氣流動阻抗之物理特性，使得自該排熱管30進入的冷空氣能更順利的進入該第一對流空間10，增加整體的空氣流動率。此外，當該排熱對流建築結構100整體高度越高時，其煙囪效應產生的對流作用更為強烈，亦可利用此物理特性達到更高效率的空氣流動之效果。

請再參照第1-3圖所示，於一實施態樣中，該排熱管30係可呈伸縮設置，如採用尼龍布、聚氯乙烯等材料及具撓性之金屬製成通風管線，在此不予限制。當流通於該通風罩31與室外的空氣之間溫差較小時，對流現象會趨於緩慢甚至停滯，此時可藉由伸長該通風罩31趨近於地面，降低自該排熱管30與地面之間的空氣流動阻抗，使冷空氣更容易進入該第一對流空間10並擠壓熱空氣，使熱空氣更有效率地排出該排熱對流建築結構100。

請參照第2-1圖至第2-2圖所示，此為本創作之排熱對流建築結構100第二實施態樣，該排熱對流建築結構100更包含有一設置於該外部屋頂22頂部之散熱裝置4，如自然通風球等，具體而言該外部屋頂22開設有一散熱開孔222，該散熱裝置4包含有一環設於散熱開孔222外部之球狀葉片組40，以及一連動於該球狀葉片組40並對應該排熱管30設置之葉輪41，在不需額外消耗能源的前提下，該散熱裝置4可透過風力吹動該球狀葉片組40旋轉，並牽引該葉輪41轉動產生室內外的氣壓差，以加快該排熱對流建築結構100內的冷熱空氣交換速率，進而降低熱空氣自該氣窗33逸散影響冷空氣的流入，提升該排熱裝置3之排熱效率並減少擾流作用。

另參照第2-3圖所示，該外部牆壁21包含有複數個開設於鄰近地面處之外部開口23，該內部牆壁11包含有複數個開設於鄰近地面處之內部開口13，本創作之排熱對流建築結構100更包含有一自該些外部開口23頂端朝該內部開口13頂端傾斜設置之通氣格柵5，於本實施態樣中，該外部主體2受太陽照射產生熱能時，其溫度會提升並間接加熱該第二對流空間20內的空氣之使其朝該通氣孔221方向逸出，此時空氣流失所產生的負壓會將鄰近於該些外部開口23的冷空氣吸入，並通過該通氣格柵5的縫隙進入該第二對流空間20產生循環對流，達到不斷將該排熱對流建築結構100的熱量釋出的效果。

另參照第3圖所示，本創作之排熱對流建築結構100可應用於如第3圖中類似八角樓之型態，藉此該排熱對流建築結構100可自四面八方取得冷空氣之來源，而不需對做建築物額外的進出氣設計。

綜上所述，本創作之排熱對流建築結構藉由空氣對流的原理，而改善先前技術中採用灑水裝置須額外消耗能源及隔熱材料未能長時間抑制室內溫度上升之問題。此外，本創作之排熱裝置可作高低落差之移動，可增強空氣之對流作用，進而增加空氣交換效率的功效。

100‧‧‧排熱對流建築結構
1‧‧‧內部主體
10‧‧‧第一對流空間
11‧‧‧內部牆壁
12‧‧‧內部屋頂
13‧‧‧內部開口
2‧‧‧外部主體
20‧‧‧第二對流空間
21‧‧‧外部牆壁
211‧‧‧進氣閥門
22‧‧‧外部屋頂
221‧‧‧通氣孔
222‧‧‧散熱開孔
23‧‧‧外部開口
3‧‧‧排熱裝置
30‧‧‧排熱管
31‧‧‧通風罩
32‧‧‧對流通道
33‧‧‧氣窗
4‧‧‧散熱裝置
40‧‧‧球狀葉片組
41‧‧‧葉輪
5‧‧‧通氣格柵

第1-1圖：為本創作之第一實施態樣立體圖。 第1-2圖：為第1-1圖在A-A位置之剖面示意圖。 第1-3圖：為本創作之第一實施態樣空氣對流示意圖。 第2-1圖：為本創作之第二實施態樣立體圖。 第2-2圖：為第2-1圖之局部放大剖視圖。 第2-3圖：為第2-1圖在B-B位置之局部放大剖視圖。 第3圖：為本創作之第三實施態樣立體圖。

100‧‧‧排熱對流建築結構

1‧‧‧內部主體

10‧‧‧第一對流空間

11‧‧‧內部牆壁

12‧‧‧內部屋頂

2‧‧‧外部主體

20‧‧‧第二對流空間

21‧‧‧外部牆壁

211‧‧‧進氣閥門

22‧‧‧外部屋頂

221‧‧‧通氣孔

3‧‧‧排熱裝置

30‧‧‧排熱管

31‧‧‧通風罩

32‧‧‧對流通道

33‧‧‧氣窗

Claims (7)

1. 一種排熱對流建築結構，包含有： 一內部主體，包含有一第一對流空間，複數環繞該第一對流空間設置之內部牆壁，以及一連接於每一該內部牆壁頂部之內部屋頂； 一罩設於該內部主體之外部主體，包含有一介於該內部主體與該外部主體之間的第二對流空間，複數環繞該第二對流空間設置之外部牆壁，一連接於每一該外部牆壁頂部之外部屋頂，以及複數開設於該外部屋頂之通氣孔；以及 一排熱裝置，包含有一自該外部屋頂頂部通過該內部屋頂之排熱管，以及一設置於該第一對流空間內且背向該排熱管呈漸擴設置之通風罩，其中該排熱裝置構成一供冷空氣自該排熱管流入並將熱空氣沿該通風罩側緣擠出之對流通道。
2. 如申請專利範圍第1項所述之排熱對流建築結構，其中該排熱裝置包含有至少一設置於該排熱管遠離該通風罩一端之氣窗。
3. 如申請專利範圍第1項所述之排熱對流建築結構，其中該排熱管係可呈伸縮設置。
4. 如申請專利範圍第1項所述之排熱對流建築結構，更包含有一設置於該外部屋頂頂部之散熱裝置，包含有一連通於該散熱裝置頂端之排風扇。
5. 如申請專利範圍第1項所述之排熱對流建築結構，其中該外部牆壁連接於地面處設有一進氣閥門。
6. 如申請專利範圍第1項所述之排熱對流建築結構，其中該外部主體係由烤漆鋼板所構成。
7. 如申請專利範圍第1項所述之排熱對流建築結構，其中該外部牆壁包含有複數個開設於鄰近地面處之外部開口，該內部牆壁包含有複數個開設於鄰近地面處之內部開口，所述之排熱對流建築結構更包含有一自該些外部開口頂端朝該內部開口頂端傾斜設置之通氣格柵。