實驗配置

圖2-01、HDH 系統概念圖。

本研究第一個要進行的是利用空氣冷卻的 HDH 系統的實驗，且為水封閉-空 氣開放(Closed-water open-air, CWOA) 系統，實驗示意圖如圖 2-01 所示。起初透過 電加熱棒(Electric heater) 加熱在儲水槽(Storage tank)中的熱水，熱水經由水泵引流 至加濕器(Humidifier)上方的水槽(Tank)，並透過閥件進行水量的控制，熱水隨著重 力作用從水槽自然流入加濕器中。在加濕器中，熱水與空氣進行質量與能量的交換，

殘餘的熱水則被收集於加濕器下方的水槽中，並經由另一個水泵導回儲水槽中，形 成一個封閉循環，故為水封閉循環。另外儲水槽還配有補水裝置，以補充在加濕器

中被帶走的水分。空氣的流動則是透過除濕器(Dehumidifier)後方的風扇，或稱為送 風機(Blower)來進行導流。

來自加濕器且攜帶大量蒸汽的高溫濕空氣在送風機的作用下，通過風道進入 到除濕器，與來自環境的冷空氣進行熱交換，此冷空氣我們稱其為冷卻空氣 (Cooling air)。冷卻空氣是經由除濕器上方的風扇(Fan)，引流至除濕器中，對高溫 濕空氣進行降溫。這裡特別指出，冷空氣與濕熱空氣並無直接接觸，而是通過密集 排列的PC 板進行熱交換。當高溫的濕空氣冷卻到露點溫度後，將在 PC 板的表面 凝結出小水滴，並且在重力作用下匯集到下方的集水槽，成為產出的純水。最後，

冷卻後的濕空氣則排入環境中，形成空氣的開放循環，故為空氣開放循環。系統的 實際照片如圖2-02 所示。

圖2-02、HDH 系統實際照片。

加濕器主要由水簾片堆疊而成，如圖 2-03(a)所示，水簾片的材料特性是在單 位體積中具有極大的表面積，能讓熱水與空氣達到更加有效的接觸，在同樣的時間

內進行更好的質能交換，接受來自熱水的蒸氣與熱量。整個加濕器的高度為50 公 分、寬度為35 公分、長度則為 30 公分。

(a) (b) (c)

(d)

圖2-03、(a)加濕器的水簾片結構與大小。(b)PC 中空版上視圖。(c)PC 中空版側視 圖。(d)除濕器結構與大小以及兩空氣流向。

除濕器的結構則由 PC (Polycarbonate) 中空板堆疊構成，PC 中空版如圖 2-03(b)(c)所示，空洞截面約為 0.6 公分 X 0.6 公分，極密的空洞使其具有極大的表面 積，達到有效的熱傳。整個除濕器高度為50 公分，長度為 50 公分，寬度則為 40 公分，如圖2-03(d)所示，每一塊中空 PC 板之間由細長的壓克力板隔開，相隔距離 約為 0.5 公分， 高溫濕空氣流過此隔開的空間；而冷空氣則是經由除濕器上方的 風扇導流，由下而上通過 PC 中空板內部的微小通道，如圖 2-04 所示。在此過程 中，高溫的濕空氣與冷卻空氣並無直接的接觸，純粹透過溫度差進行熱交換。當高 溫濕空氣被降溫至露點溫度，將產生純水，並隨著重力作用自然流入下方的集水槽。

因PC 板的板壁厚度相當薄，故即便 PC 為塑膠材質，也能夠有效地進行熱傳遞。

Dehumidifier

Cooling Air

圖2-04、冷卻空氣由上圖紅框內部的空洞流過，兩空氣流向可參考圖 2-3(d)。

另一方面，在加濕器外部與風道(Air duct)的外部均貼上一層緊密的絕熱層，

防止熱散失，如圖 2-05(a)所示；同時，加濕器入口也做了短距離的引流風道來降 低蒸氣的散失，如圖2-05(b)所示。且除濕器後方有設置多層擋風板，如圖 2-06 所 示，以增加風阻，降低空氣流通速度，使其冷卻空氣與空氣的比例大上許多，同時 也能夠增加濕熱空氣的與擋風板的正向撞擊並產生水滴，使產水量大幅增加。

(a) (b)

實驗所用的水泵、風扇、送風機如圖 2-07 所示，其中圖 2-07(a)的部分是用於

(a) (b)

圖2-08、HDH 系統的測量工具(a)數據紀錄器(YOKOGAWA-MV2000)。(b)風速計。

由於此系統會受到環境溫度的影響，且實驗系統設置在室外，故實驗數據選擇 在環境溫度較穩定的冬季進行。本章的實驗數據將分為兩部分討論。2-3 主要呈現 獨立的HDH 系統來進行討論。2-4 則呈現模擬 HDH-PVT 複合系統的實驗，進行 最佳化的操作，因應未來實驗室將進行整合PVT-HDH 的實驗，所採用的為太陽能 的廢熱，輸入熱為零，故若能減少電子元件不必要的浪費，系統的表現將會更加優 異；另外，由於此系統不論是用來攜帶蒸氣的載體空氣，或者是用於降溫的冷卻空 氣，皆來自於環境空氣，故與過去的論文相比，環境溫度對本研究的影響甚大，將 討論環境溫度對兩系統的影響。

用來攜帶蒸氣的載體空氣後續將簡稱為空氣，用於冷卻的冷空氣，則稱為冷卻 空氣。