本章節將會說明實驗的內容與步驟。第一節將說明戶外溫室的建立 及太陽能通風系統/太陽能取暖系統的模型架構。第二節的部分為實驗用 的儀器、材料與製作的設備，並簡述各儀器規格及特性。第三節則敘述 太陽能通風器對溫室通風降溫及取暖系統對溫室升溫的實驗與步驟。
3-1 戶外溫室與太陽能通風系統/太陽能取暖系統模型
本實驗的架構主要由溫室及安裝在溫室頂部的太陽能通風系統/太陽 能取暖系統所組成，此溫室建立在國立成功大學航空太空研究中心(歸仁 實驗中心)的草皮空地上(圖 3-1)，其太陽能通風系統主要由外框、吸熱板 -散熱鰭片陣列、熱管、玻璃所組成，另外太陽能取暖系統除以上裝置外，
並增加集熱器、集熱導管、風扇，將其搭配後利用太陽熱能使之溫室達 到通風降溫或升溫的效果。
3-1-1 溫室(圖 3-2)
本溫室經申請後建立在成大航太歸仁實驗中心的草皮空地上，挑選 於周遭較空曠無遮蔽物處建造，由一開始的規劃設計(圖 3-3)，搭建後略 有小修改，並在 2011 年 10 月建立完成。溫室結構以鋼鐵管組合支撐並 深固於地面，壁面以雙層 PEP 膜包覆而成，內層為黑色，外層為白色，
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其規格長 10 公尺、寬 5 公尺、高 3 公尺，屋頂為平頂以便安裝太陽能通 風/取暖系統，溫室的東側及西側各有兩扇窗，南側及北側各有一道門，
溫室內部的隔牆(同為雙層 PEP 膜)將溫室平分南北為各一空間，有安裝 太陽能通風/取暖的系統位於南端，稱為 A 室，無安裝系統的位於北端，
稱為 B 室，A、B 兩室的目的為比較有安裝系統和無安裝系統的溫度差 異。
3-1-2 太陽能通風系統
太陽能通風系統主要由熱管、吸熱板-散熱鰭片陣列、外框、玻璃所 組成，並安裝於溫室屋頂上，由於此結構簡單，沒有轉動機械，因此整 體成本較低且維修容易。以下介紹各實驗模型元件。
(1) 熱管(圖 3-4)
熱管由大連商立德熱傳技術有限公司提供，外徑 8 mm 長 1 m 的虹吸 式熱管，其啟動性能為在 90℃恆溫水中，一分鐘內冷端溫度≥70℃(測溫 點距頂端 30±5 mm)，熱性能為在 90℃恆溫水中，冷端溫度≥78℃。
(2) 吸熱板-散熱鰭片陣列(圖 3-5)
吸熱板-散熱鰭片陣列長 1 公尺寬 0.5 公尺，其中吸熱板長 0.45 公尺 寬 0.5 公尺的純鋁(A1050)組成，上有 U 型鋁套(圖 3-5)將熱管包覆住，安 裝於溫室屋頂前將此區塊用噴漆塗成一層薄黑色層，以增加吸熱效果。
而散熱鰭片由 25 片長 50 mm 寬 10 mm 厚 1 mm 的純鋁片組成，由熱管 穿透過且安裝間隔 21.5 mm，其間隔由套住熱管的黑色硬塑膠套管(圖 3-5) 支撐，並防止熱由此間距散發出去。
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(3) 外框(圖 3-5)
外框長 1 m 寬 1 m 高 0.1 m 的鋁合金組成，外觀為乳白色，每個外 框可放置 2 套吸熱板-散熱鰭片陣列，是為一個太陽能通風器單一模組，
溫室屋頂上一共安裝 4 個模組。
(4) 玻璃(圖 3-5)
玻璃長 1 m 寬 0.45 m 厚 5 mm，裝置於吸熱板上方 40 mm 處，一個 外框固定一片玻璃，目的為增加吸熱區的加熱效應。
3-1-2 太陽能取暖系統(圖 3-6)
除了既有的太陽能通風設備外，取暖系統即在通風設備上加裝集熱 外蓋、導熱管、導熱風扇之裝置，該系統由本研究室自行組建而成，其 各個裝置在設計上皆強調有保溫、防水、密閉的效果。
(1) 集熱外蓋(圖 3-7)
在太陽能通風系統上的散熱區位置上(即散熱鰭片區上)加裝此集熱 外蓋，該集熱外蓋是使用厚 0.8 cm 的木板裁成數片幾何外型後拼裝而成，
長 402 cm 寬 55 cm 側邊高 8 cm 中間高 15 cm，內部使用木條做為支架並 固定於通風器上，每片木板內側則黏有隔熱泡棉層(圖 3-7 右上角)，外側 則塗上白色防水漆，如此可減少外部陽光照射干擾及內部熱氣流失，在 集熱外蓋西側最高處留有一直徑 10 cm 的通氣孔，可將通風系統所產生 的熱氣集中到此處排出，而整個集熱外蓋與通風器的接合處使用發泡劑 填充其空隙並使其黏著固定於通風器上。
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(2) 導熱管(圖 3-8)
使用外徑 10 cm 的 PVC 塑膠管裁成所需長度及彎角後，包覆上一層 隔熱泡棉層，外部再套上做為防水用的鋁箔套管，即為導熱管，將此導 熱管上端接上集熱外蓋的通氣孔並用發泡劑填充固定，下端則延伸入溫 室內並使用角鋼固定。
(3) 驅動風扇(圖 3-9)
使用一般電腦的散熱風扇，並接在小段塑膠管上方便在實驗過程中裝
上，實驗結束則拆下，該風扇廠牌為 Gulf，規格 92 × 92 × 38 mm，型號 GD129238LB-P，輸入 12 V、0.54 A，性能曲線如圖 3-9。
3-2 實驗設備
以下為本實驗所使用的儀器與量測設備。
(1) 資料擷取器(圖 3-10)
資料擷取器為 Fluke NetDAQ 2640A，可將熱電偶線所量測感應到的 電壓訊號轉換成溫度，並將數據傳回電腦由軟體監控並紀錄之，每一台 最多可同時量測 20 組溫度訊號，本實驗過程中共使用 2 台。
(2) 熱電偶線(圖 3-11)
熱電偶線是利用熱電效應中的席貝克效應(Seebeck Effect)，將兩種不 同的金屬線連成一迴路，再其接點處因溫度差和不同金屬材質，產生不 同電動勢，可經由資料擷取器轉成溫度訊號。本實驗中使用 OMEGA
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TT-T-36SLE T-type 的熱電偶線，兩條金屬線分別為銅和銅鎳合金，量測 範圍為-101~371℃，誤差範圍在-101~59℃為±2%；在 59~93℃為±0.83%。
(3) 微流量計(圖 3-12)
量測通風器出入口的通風量及通風溫度，由 Cambridg Accusense 公 司製造，型號 Quattro Flow，並依需求不同而使用不同感測器。感測器 ASF-10 可量流速量測範圍 0.15~0.76 m/s (30~150 fpm)，溫度量測範圍 0~70℃，誤差±8 fpm@30 fpm；±10%@60~150 fpm。感測器 ASF-400 可 量流速量測範圍 5.08~15.24m/s (1000~3000 fpm)，溫度量測範圍 15~30℃，
誤差±5%@1000~3000 fpm。
(4)手持型風速計(圖 3-13)
紀錄戶外之風速，手持型風速計 Anemometer 型號 AVM-01，為 TES 公司製造，量測範圍 0.3~45 m/s，誤差±3%。
(5)溫度百葉箱(圖 3-14)
利用木材自行製作簡單的溫度百葉箱長 350 mm 寬 250 mm 高 300 mm，固定於離地約 1.3 m 的高度，外壁留有空隙可與戶外空氣流通，並 可避免強風直接吹拂和陽光直接照射，內放置一般市售的酒精溫度計以 記錄戶外溫度。
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3-3 實驗流程
3-3-1 夏季通風降溫
1. 挑選天氣，以晴天無雲的日子為首選，並選擇在連續穩定晴天其間且 風小的天氣做實驗。
2. 拉設實驗所需電源，用延長線從實驗室拉到溫室內，並搬運實驗儀器 至溫室。
3. 將溫度百葉箱般至戶外並掛上酒精溫度計，使其先適應戶外溫度。
4. 架設數據擷取器，連結電源及電腦，並接上專用的接線盒，為連結熱 電偶線用。
5. 將裁好距離及已標註的熱電偶線拉設各個溫度測量點，有 A、B 兩室 的中心各 4 處，A、B 兩室的角落各 8 處，通風器的溫度量測點 4 處 (圖 3-15)。
6. 開啟電腦及數據擷取器並啟動監測軟體，觀察各個位置之溫度訊號是 否異常，有異常的熱電偶線須再做調整檢查，直到所有訊號正常。
7. A 室的中心位置架好放置微流量計之平台，並將微流量計之感測器固 定在通風器的上方及下方，也就是通風器的出口與入口處。
8. 感測器接上微流量計後開啟電源，測試其訊號和記錄數據有無異常。
9. 以上架設完成後等待預定實驗的時間到來，夏季通風量測的部份第一 階段為 8:00~9:00；第二階段為 13:00~14:00；第三階段為 17:00~18:00。
10. 實驗時間到後便開啟數據擷取器和微流量計記錄數據，並記錄初始的 戶外溫度和使用手持型風速計記錄戶外風速，往後每 10 分鐘皆各記錄 一次。
11. 實驗過一小時後便關閉數據擷取器和微流量計，將其記錄的數據另外
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存檔預防資料流失。
12. 一階段的實驗結束後在不定期檢查儀器設備直到下一階段實驗開始，
以確保儀器正常無異。
13. 三階段結束後便結束當日之實驗，將其環境恢復原狀，後續為整理其 數據並分析。
3-3-2 冬季取暖升溫
冬季取暖升溫實驗流程基本上和夏季通風實驗流程大致相同，不同 之處為:
1. 微流量計之感測器固定於通風器下方位置及驅動風扇出口位置，也就 是取暖系統之入口及出口位置，記錄方式改為手抄記錄並每十分鐘記 錄一次。
2. 冬季取暖量測的部分第一階段為 9:00~10: 30；第二階段為 12:00~13:00；
第三階段為 15:00~16:30，每階段實驗時間拉長為 90 分鐘。
3. 實驗時無使用手持型風速計記錄戶外風向。
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