造霧享清涼 節能有新招

文、圖：鶯歌國中  蔡長益 張俊峰

    台灣夏季高溫紀錄年年屢創新高，各地的校園裡也是燠熱難耐，因此全市各校無不想方設法要讓校園降溫，為莘莘學子創造適溫的學習環境。雖然新北市政府體恤學子，自107學年起已開始推動全市九年級學生教室安裝冷氣，然而若採取每間教室安裝冷氣的方法，雖可立即達到顯著的降溫效果，但這個做法對於長期推動綠色校園、智慧節能的學校，不僅首先要支付高昂的安裝經費，接下來還會面臨耗電量大幅攀升，節能目標反向而行的困境，不禁令人感到踟躕難行。

    所幸自去年4月起，新北市政府教育局補助本校開始進行校園造霧降溫計畫，在校內特定幾棟建築物的前後方3樓天花板高度之處，安裝高壓水管線，管線上每隔1公尺就有一個精密陶瓷噴頭，以定時定量的自動控制方式，噴出大量超細微水霧往1樓沉降(圖1)，希望藉此方法來達到校園全面降溫的目的。

    由於坊間經常可見使用噴霧設備，為開放式展場、賣場等環境降溫，強調降溫效果顯著，但細究該裝置真正能降溫的幅度、影響的範圍大小、是否有特定環境因素會導致降溫效果打折等，往往解釋籠統或甚至沒有根據、說法莫衷一是。所以趁此機會，把本校校園當成實驗場，讓學生們詳實記錄環境的溫、濕度變化，來驗證噴霧降溫設備的真正功力吧！

圖1.高壓噴霧開啟

    這次實驗記錄橫跨了一年中氣溫最高的6~9月，其中更包含數天高達34℃以上的氣溫條件！且為了收集對照實驗數據，亦挑選幾天有高溫但未開噴霧來進行紀錄，以期讓這次的紀錄實驗得以更完整。紀錄完成之後，再針對不同建築物、不同樓層、不同氣候條件等因素，進行個別分析比較降溫差異的結果。而為了數據的客觀與精確，我們採用距離本校只有數百公尺之遙的中央氣象局鶯歌測站的公開數據，做為校內溫、濕度比較的基準。 我們觀察6棟建築(3棟有裝設噴霧設備，3棟則無裝設)的1~3樓，記錄了27個整天，獲得2076筆數據之後，歸納得到以下的結果：

 一、使用噴霧裝置確實可在校園產生降溫效果：

     當天高溫達28℃以上且未開噴霧，全部建築都曾出現高於標準氣溫的情形，其中高於1℃有288筆(佔42%)，高於2℃有126筆(佔18%)，高於3℃有20筆(佔3%)，記錄中出現最高溫度達37.6℃ (當時標準氣溫為35.2℃)，由此可知校園環境的氣溫確實明顯偏高。 開啟噴霧後，有安裝噴霧的建築，降溫達1℃的記錄有256筆(佔33%)，低於2℃有153筆(佔20%)，低於3℃的有67筆(佔9%)，而在記錄中降溫最多甚至可達4.9℃！  

    再從平均數字來看，有裝噴霧與未裝噴霧的兩類建築，在開啟噴霧後皆會出現降溫效果(圖2)，而前者更呈現低於標準氣溫0.48℃的涼爽。

二、環境相對濕度(RH)影響噴霧降溫效果：

    由於噴霧降溫是應用水的蒸發冷卻原理，細霧水滴吸收環境熱能變成水蒸氣後，就能減少環境熱能，產生降溫效果。因此會影響水滴蒸發快慢的條件，就屬環境中的相對濕度(RH)了。我們將相對濕度分成3個區間【<60%，60~80%，>80%】，再進一步分析不同區間下，有噴霧建築的降溫變化結果。

    結果發現相對濕度較低時，降溫效果較明顯(圖3)。而RH>80%時，在新明樓反而產生溫度偏高的結果。   

三、風速大小影響噴霧降溫效果：

    當環境風大時，我們發現噴出的水霧無法順利沉降，有時是被風吹散而遠離建築物，有時是被強風吹得更高而散逸至高空中。

    我們以每秒3公尺的風速作為分界，分析有噴霧的2棟建築記錄發現，當風速小於3公尺/秒時，【至善樓】的降溫明顯(可達1.04℃)；但若風速超過3公尺/秒，降溫效果則會受到影響(圖4)

四、結語

    目前每間教室安裝兩部冷氣機 (一部每小時平均耗電約2度)，一天使用4小時，總共40部，一天冷氣的用電量就高達320度電！

    而高壓水霧若以一天開啟8小時來計算，真正耗電時間只有一半約4小時，一天用電量大約30度電，用水量大約僅9度！

    使用高壓水霧降溫，在鶯歌國中校園所呈現的效果可以說是十分顯著，且所耗費的電量與資源並不高，可見造霧降溫系統是更聰明且節能的新選擇！