2008年能源与科技论坛 - 机械与自动化工程.doc

浪板屋頂隔熱之研究 呂振益 許燦輝 國立高雄應用科技大學機械與精密工程系 摘要 本研究以電腦模擬整體浪板結構分析將討論屋頂與屋內構成之空間，在受到太陽垂直照射後，上方浪板與室內空間產生一定溫差後，結構內空氣流場與熱場變化，探討本設計之隔熱成效。以3D的速度向量圖和溫度分佈圖顯示產生的數值，這可發現室內浪板之間確實存在浮力誘導循環，即使屋頂面處於高熱情況，室內還是能保持較低的溫度，這種浪板可以作為一個隔熱屏有效的減少熱傳導，由此可斷定此改良式浪板屋頂可以提供我們更舒適的空間。 關鍵字：浪板、、。 ，，，，，流場的主要以穩態和RNG k-ε紊流模式的流場假設為主，同時使用前面所敘述之其他自然對流流場假設後，其邊界再使用下述的設置內容：流場中固體邊界皆為非滑移(non-slip)牆邊界。流場中其餘非固體邊界，即為環境流場與大氣接觸之虛線邊界均給予錶壓力為零、溫度為環境溫度300K之條件。 開孔處之邊界使用壓降方程式求解流場，但其邊界本身的介質不具任何熱傳導性質，且上下開孔邊界均設為一致的開孔率條件。 由三維溫度分佈圖，由此二圖可明確看出上方浪板溫度維持在350K高溫，而表面溫度呈現波浪狀變化分佈，而非均勻等溫 現象，符合一般之物理自然現象，上，下方浪板構成之空間因受上方浪板高溫影響，由空氣密度改變而產生自然對流，唯因熱能來自於上方，故對流不旺盛，因此，二浪板間溫度明顯呈現層次分明，此現象十分類似物體之熱傳導溫度分佈，由於空氣是熱傳導之不良品，所以下方浪板溫度僅由初始設定之300K達到平均320K之穩定值，至於屋內空間雖亦因浪板產生之自然對流影響，唯室內溫度大部分維持在300K，顯然的，室內環境受屋頂上方陽光照射影響微乎其微。 由速度向量圖可清楚看出熱空氣從空氣排煙開孔流出，由圖十三可明顯看出上層浪板的溫度比下層的浪板溫度高出許多，也從計算的熱傳透率0.526 W/m2K的數據，可證實本文之改良式浪板研究可以有效降低建築物室內的溫度。 圖一、 圖三、、3D 圖五、、 作者一、作者二、作者三、作者四、作者五：2008全國能源與科技暨研討會 2008能源與科技論壇暨研討會，高雄 May 24 2 1