厂房散热结构的制作方法

1.本实用新型涉及一种厂房散热结构，尤指一种可有效排除工厂厂房内的热气。


背景技术：

2.对于高度在6m以下的中小型厂房而言，为了加强散热效果，一般是在厂房的屋顶设有多个自旋扇，以排出热气并挡雨；或是在厂房内工作区作业人员的上方悬挂一系列风扇，或在低于人身高度处摆放一系列风扇，以期望能排出热气并吹拂人身以进行散热。而对于大型厂房，例如高15m、宽50m、长200m的厂房而言，其所采用的自然通风，通常是在厂房的上方设有加高的太子楼，太子楼的两侧分别具有开启的侧窗，厂房下方的工作区具有侧窗以进气，且特别将厂房的屋顶拉高，以减小屋顶辐射热的影响。
3.然而，传统散热方法因为没有处理流体流动的细节，容易在室内形成大区块的回流区与/或低速区，在这些区域的污染物浓度较高；而由于作业员容易有几乎无风、闷热的感觉，所以直觉式的会以加大风量或增加风扇数目的方式处理，但是其效果不佳、耗费能源且会增大噪音，且作业员在长时间受到高速气流的冲击是不舒服的。再者，由于太子楼侧窗或是屋顶自旋扇的开口面积不足或分布不佳，厂房内的大部份热气并无法有效排除，会在厂房内部形成大回流泡，将上方热气卷至下方工作区，造成工作区的温度上升。此时，厂房外部空气受到厂房内部热气的浮力牵引，在进入厂房下方两边侧窗之后，由于大回流泡的影响，即会很快的就转折向上。因此，除了两侧窗附近短短的距离内，作业人员有一些凉爽感觉之外，厂房内部的大部份区域都是闷热的。纵然是使用大量的风扇吹拂，也祇是将热气从风扇背面吸入，再从风扇前面吹出，仍无法解决因为下方大部份工作区温度上升，造成作业人员的不舒适感，从而使工作效率下降，甚至产生职业伤害的问题。
4.因此，如中国台湾发明公告第i659145号的「厂房散热结构」即提出一种解决的方案，其主要是在一具有出气口的屋顶下方设有四个侧墙，并将第一、第二平台设置于厂房内，四个侧墙的第一、第二侧墙相互平行，第一、第二侧墙的下半部分别设有进气口；第一平台的第一端连接第一侧墙，以上、下区隔成第一上回流区域及第一下工作区；第二平台的第一端连接第二侧墙，以上、下区隔成第二上回流区域及第二下工作区；且第一平台的第二端与第二平台的第二端之间形成一间隔。借此，即可让厂房外的空气分别由相对的两个进气口分别进入第一、第二下工作区之中，再经由热浮力作用让热气通过两个平台之间的间隔以向上流动，由出气口向外排出以进行散热。


技术实现要素：

5.在两个相对平台之间形成间隔，并在两个相对平台分别连接的两个侧墙的下半部分别设有进气口的厂房结构，虽然可以在两个进气口同时进气，并经由热浮力的作用以达到散热的效果，但此种「双平台」的结构较为复杂，且由于两个平台之间的间隔宽度较小，对于大型机具的摆放数量会受到较大的限制；而传统式以加大风量或增加风扇数目的方式进行厂房内部的散热处理，不但效果不佳、耗费能源，且会增大噪音。有鉴于此，为了提供一种
有别于习用技术的结构，并改善上述的缺点，发明人积多年的经验及不断的研发改进，遂有本实用新型的产生。
6.本实用新型的目的是在于提供一种厂房散热结构，以能解决习用厂房内大部份工作区的温度上升，造成作业人员的不舒适感，从而使工作效率下降，甚至产生职业伤害；且由于加大风量或增加风扇数目，使耗费能源及增大噪音的问题，而能提供一种有效的散热结构，使工作区的温度大幅下降，让工作区内的作业人员能在凉爽舒适的环境中作业，从而提高工作效率，避免因高温环境所产生的职业伤害；让散热气流流动顺畅，以节省电力消耗及减少噪音的产生，并提升作业环境质量。
7.本实用新型的目的是这样实现的，本实用新型提供一种厂房散热结构，该厂房包括一屋顶及设于该屋顶下方且依序连续设置的一第一侧墙、一第三侧墙、一第二侧墙及一第四侧墙，该屋顶、该第一侧墙、该第三侧墙、该第二侧墙及该第四侧墙共同框围一室内空间，且该第一侧墙平行该第二侧墙；其特征在于，该厂房散热结构包括：
8.一第一平台，其位于该厂房的室内空间中，该第一平台具有一第一端及反向于该第一端的一第二端，该第一平台的该第一端连接该第一侧墙的内墙面，供上、下区隔成一上回流区域及一下工作区，该第一平台的该第二端与该第二侧墙的内墙面之间具有一第一间隔；
9.至少一进气口，是以横向延伸的方式开设于该第一平台下方的该第一侧墙下半部，总开窗比为该至少一进气口的总开口面积/该第一侧墙面积，该总开窗比介于20％～100％之间；以及
10.至少一排气口，是以横向延伸的方式开设于该第二侧墙的下半部，且该至少一排气口的排气中心高度位置介于该至少一进气口的中心高度与顶端高度位置之间，供由该至少一进气口输入冷空气，再由该至少一排气口排出热空气。
11.所述的厂房散热结构，其中：该第一平台具有一第三端及反向于该第三端的一第四端，该第三端连接该第三侧墙的内墙面，该第四端连接该第四侧墙的内墙面。
12.所述的厂房散热结构，其中：还包括一隔板，该隔板定位于该屋顶与该第一平台之间，该总开窗比为该至少一进气口的总开口面积/该隔板下方的该第一侧墙面积。
13.所述的厂房散热结构，其中：还包括复数个通风口，该复数个通风口开设于该隔板与该屋顶之间，供排出该隔板与该屋顶之间的热气。
14.所述的厂房散热结构，其中：还包括一第二平台，该第二平台具有一第一端及反向于该第一端的一第二端，该第二平台的该第一端连接该第一侧墙的内墙面，该第二平台位于该第一平台的上方，且该第二平台与该第一平台之间具有一中间回流区域；该第二平台的该第二端与该第二侧墙的内墙面之间具有一第二间隔，该第二间隔的长度小于该第一间隔的长度。
15.所述的厂房散热结构，其中：该总开窗比为该至少一进气口的总开口面积/该第二平台下方的该第一侧墙面积。
16.所述的厂房散热结构，其中：该第二平台具有一第三端及反向于该第三端的一第四端，该第三端连接该第三侧墙的内墙面，该第四端连接该第四侧墙的内墙面。
17.所述的厂房散热结构，其中：该总开窗比是介于30％～100％之间。
18.所述的厂房散热结构，其中：该第二平台的长度/该第一侧墙与该第二侧墙之间的
长度》1/2。
19.本实用新型具有以下的优点：
20.1、本实用新型可以经由和缓顺畅的气流以阻挡厂房上方的热气下卷至下工作区，让下工作区的温度大幅下降，因此，不但能降低排气风扇的转速以节省电力的消耗、减少噪音的产生以提升作业环境质量，且能使下工作区内的作业人员在凉爽舒适的环境中作业，以提高工作效率，并避免因高温环境所产生的职业伤害。
21.2、本实用新型可在第一间隔或/及第二间隔的开放空间内容纳并放置较高的大型机器，因此，能在进行有效散热的前提下，有效增加可利用的空间。
22.为进一步了解本实用新型，以下列举较佳的实施例，配合附图，将本实用新型的具体构成内容及其所达成的功效详细说明如下。
附图说明
23.图1为本实用新型的第一实施例的立体外观示意图。
24.图2为图1的侧剖面图。
25.图3为本实用新型的第一实施例的总开窗比(rw)与从进气口吸入的空气流量(q
w,t
)的相关曲线图。
26.图4为本实用新型的第一实施例的使用状态图。
27.图5为本实用新型的第一实施例以cfd计算机程序分析计算结果，在x-z截面的速度向量、流线与温度分布图。
28.图6为本实用新型的第二实施例的立体外观示意图。
29.图7为图6的侧剖面图。
30.图8为本实用新型的第二实施例的使用状态图。
31.图9为本实用新型的第二实施例以cfd计算机程序分析计算结果，在x-z截面的速度向量、流线与温度分布图。
32.附图标号说明：厂房散热结构1；厂房2；屋顶21；第一侧墙22；第三侧墙23；第二侧墙24；第四侧墙25；室内空间26；隔板27；通风口28；第一平台3；第一端31、61；第二端32、62；第三端33、63；第四端34、64；第一间隔w1；上回流区域35；下工作区36；进气口4；开窗比rw；从进气口吸入的空气流量q
w,t；
排气口5；排气中心高度h1；进气口中心高度h2；进气口顶端高度h3；高速区s1；低速区s2；混合层s3；第二平台6；第二间隔w2；中间回流区域65。
具体实施方式
33.请参阅图1、图2所示，其为本实用新型厂房散热结构1的第一实施例，是供安装于一厂房2的内部及各个墙面上。厂房2包括一屋顶21及设于屋顶21下方且依序连续环绕设置的一第一侧墙22、一第三侧墙23、一第二侧墙24及一第四侧墙25，四个侧墙框围成长方形，并与屋顶21共同框围成一室内空间26。第一侧墙22与第二侧墙24相互平行，且屋顶21下方具有一隔板27，隔板27为具有高隔热系数的天花板，借以阻绝屋顶21所向下散发的幅射热，让隔板27下方的下工作区36下游的温度不致于上升；而屋顶21与隔板27之间的侧墙上更开设有复数个通风口28，借以排出屋顶21与隔板27之间的热气。
34.本实用新型厂房散热结构1主要包括一第一平台3、复数个进气口4以及复数个排
气口5。其中的第一平台3是水平悬空于厂房2的室内空间26中，第一平台3具有一第一端31、反向于第一端31的一第二端32、一第三端33及反向于第三端33的一第四端34，第一平台3的第一端31连接第一侧墙22的内墙面，第二端32与第二侧墙24的内墙面之间具有一第一间隔w1，第三端33连接第三侧墙23的内墙面，第四端34连接第四侧墙25的内墙面，借以将部份室内空间26上、下区隔成一上回流区域35及一下工作区36，上回流区域35位于隔板27的底面与第一平台3的顶面之间。
35.复数个进气口4是以矩形数组状横向延伸开设于第一平台3下方的第一侧墙22下半部，进气口4为可开启的窗，借以使厂房2外的空气进入厂房2的下工作区36中。实施时，进气口4亦可为单一横向窗或是上下双排的横向窗，同样可以让厂房2外的空气进入厂房2的室内空间26中。而对于从进气口4被吸入厂房2内的空气流量(q
w,t
)而言，其与总开窗比(rw)的大小具有相关。
36.如图3所示，在本实施例中，其总开窗比(rw)＝复数个进气口4的总开口面积/隔板27下方的第一侧墙22面积；而当不具有隔板27时，其总开窗比(rw)＝复数个进气口4的总开口面积/屋顶21下方的第一侧墙22面积。总开窗比(rw)是介于20％～100％之间，实施时，总开窗比(rw)更佳的是介于30％～100％之间。当总开窗比(rw)大于20％以上时，总开窗比(rw)是愈大愈好；例如：当rw》30％时，从窗户被吸入厂房2内的空气流量(q
w,t
)将趋近最大的定值。亦即表示窗户开口的压损系数在rw》30％以上时，接近较小的饱和值。反之，当总开窗比(rw)在20％以下，甚至于在10％以下时，将会使得室内产生回流区，而无法让室内空间26内的热空气有效的由复数个排气口5向外排出。
37.复数个排气口5是以横向延伸开设于第二侧墙24的下半部，排气口5为风扇，实施时，排气口5亦可为连接抽气装备的横向出风口，复数个排气口5的排气中心高度h1位置介于复数个进气口4的中心高度h2与顶端高度h3位置之间，亦即，复数个排气口5的排气中心高度h1位置必需高于复数个进气口4的中心高度h2位置，同时要低于复数个进气口4的顶端高度h3位置。
38.借此，如图4所示，当作业人员或是会发热的机器分布于下工作区36时，厂房2外的冷空气经由复数个进气口4输入室内空间26内，并带动室内空间26内的热空气由复数个排气口5向外排出，由于第一平台3下方的下工作区36中所产生的空气流动速度大于第一平台3顶面的上回流区域35的流动速度，即会分别形成一高速区s1及一低速区s2，而高速区s1与低速区s2的分界处则会形成扇形扩大的一混合层s3，此混合层s3经由第一平台3的阻隔，可以让第一平台3上方的热气在上回流区域35形成回流泡，且大部份限制在上回流区域35内；而第一平台3上方的小部份热气与下工作区36内的大部份热气则会经由高速区s1内的空气快速流动，由第一侧墙22朝向第二侧墙24的方向排出厂房2外部，以降低下工作区36的温度。
39.基于上述第一实施例的结构，本实用新型在高6m、宽50m、长75m的一般高度厂房内以下列参数进行模拟测试，并以computational fluid dynamics(cfd)的计算机程序分析计算。
40.窗户(进气口)总数：80个、2列
41.窗户(复数个进气口)上缘与下缘之间的距离：1.8m
42.窗户(进气口)入口风速：2.6m/s
43.第一平台长度：8m
44.风扇(排气口)总数：55个、1列
45.单个风扇(排气口)风量：363cmm
46.单个风扇(排气口)出口轴向风速：7.0m/s
47.复数个风扇(排气口)总风量：19974cmm
48.依据以上设计的窗户，其总开窗比(rw)》60％。经cfd计算机程序分析计算结果，速度向量、流线与温度分布图是如图5在x-z截面中所示。其中箭头代表速度向量，沿着速度向量切线方向的黑色区线代表流线；彩色部分代表温度的高低，屋顶指定一个温度60℃，红色为最高温(屋顶内侧温度指定为60℃)，依次为棕、黄、浅绿、艳绿、浅蓝至深蓝(深蓝色的温度为大气的温度，指定为29℃)。经由总开窗比(rw)的窗户大小控制，下工作区的速度向量与流线显示从左到右几乎是平行流，没有产生回流区或低速区；彩色温度分布显示：在下游区，离地板3公尺高以下，气流的温度顶多比大气温度高约0.1～0.2℃，在下工作区内则维持几乎大气温度(深蓝色)，显示上方的高温空气不会被卷至下工作区，确实可以有效降低下工作区36的温度。
49.请参阅图6、图7所示，其为本实用新型厂房散热结构1的第二实施例，其与第一实施例不同之处在于：本实用新型更包括一第二平台6，第二平台6为一平板，第二平台6具有一第一端61及反向于第一端61的一第二端62、一第三端63及反向于第三端63的一第四端64，第二平台6的第一端61连接第一侧墙22的内墙面，第二平台6的第二端62与第二侧墙24的内墙面之间具有一第二间隔w2，第三端63连接第三侧墙23的内墙面，第四端64连接第四侧墙25的内墙面。第二平台6位于第一平台3的上方，第二平台6与第一平台3之间具有一中间回流区域65，且第二间隔w2的长度小于第一间隔w1的长度。第二平台6的长度设为l
plate
，第一侧墙22与第二侧墙24之间的长度设为l，l
plate
/l》1/2，更佳的是l
plate
/l≥3/4，借此，即可有效避免第二平台6的上、下方气流产生热交换现象，防止第二平台6上方的热气下卷至下工作区36内。另，第二平台6为具有高隔热系数的材料或结构，借以防止第二平台6上方的热气将第二平台6加温，让第二平台6的辐射热向下影响而提高中间回流区域65的空气温度，而总开窗比(rw)＝复数个进气口4的总开口面积/第二平台6下方的第一侧墙22面积。
50.借此，如图8所示，对于6m以上的挑高厂房而言，经由第二平台6的设置，除了可以透过第二间隔w2的开放空间以容纳并放置较高的大型机器之外，更可以有效避免第二平台6上方的热空气与中间回流区域65的空气气流产生交换现象，防止上方热气下卷至下工作区36内，而能维持下工作区36的通风散热效果。
51.基于上述第二实施例的结构，本实用新型在高9m、宽50m、长75m的挑高厂房内以下列参数进行模拟测试，并以computational fluid dynamics(cfd)的计算机程序分析计算。
52.窗户(进气口)总数：80个、2列
53.窗户(复数个进气口)上缘与下缘之间的距离：1.8m
54.窗户(进气口)入口风速：2.6m/s
55.第一平台长度：6m
56.风扇(排气口)总数：55个、1列
57.单个风扇(排气口)风量：363cmm
58.单个风扇(排气口)出口轴向风速：7.0m/s
59.复数个风扇(排气口)总风量：19974cmm
60.经cfd计算机程序分析计算结果，速度向量、流线与温度分布图是如图9在x-z截面中所示。其中箭头代表速度向量，沿着速度向量切线方向的黑色区线代表流线；彩色部分代表温度的高低，屋顶指定一个温度60℃，红色为最高温(屋顶内侧温度指定为60℃)，依次为棕、黄、浅绿、艳绿、浅蓝至深蓝(深蓝色的温度为大气的温度，指定为29℃)。第一平台与第二平台之间形成一个扁平的回流区，但不会下垂至下工作区。下工作区的速度向量与流线显示从左到右几乎是平行流，没有产生回流区或低速区；彩色温度分布显示：在下游区，离地板3公尺高以下，气流的温度维持几乎大气温度(深蓝色)，显示上方的高温空气不会被卷至下工作区，确实可以有效降低下工作区36的温度。
61.因此，本实用新型具有以下的优点：
62.1、本实用新型可以经由和缓顺畅的气流以阻挡厂房上方的热气下卷至下工作区，让下工作区的温度大幅下降，因此，不但能降低排气风扇的转速以节省电力的消耗、减少噪音的产生以提升作业环境质量，且能使下工作区内的作业人员在凉爽舒适的环境中作业，以提高工作效率，并避免因高温环境所产生的职业伤害。
63.2、本实用新型可在第一间隔或/及第二间隔的开放空间内容纳并放置较高的大型机器，因此，能在进行有效散热的前提下，有效增加可利用的空间。
64.综上所述，依上文所公开的内容，本实用新型确可达到预期的目的，提供一种可有效降低机器与人员作业的工作区温度、节省电力、减少噪音及有效利用空间的厂房散热结构，极具产业上利用的价值。