第一章 緒論
1.1. 前言
隨著氣候日益的變化，人類對於生活環境的品質也有越來越高的趨勢，對於 臭氧層破壞以及全球暖化的問題更加關心。1987 年時聯合國在加拿大所制定的 蒙特婁議定書即針對破壞臭氧層的高臭氧破壞潛勢(ozone depletion potential, ODP)相關物質提出管制方案，以減緩地球臭氧層破壞的問題。此外，溫室氣體 的排放是全球暖化的主要原因，冷凍空調設備所使用的冷媒中以 CFCs (clouro flouro carbons)與 HCFCs (hydrochlorofluorocarbon)為大宗，CFCs 的成分有含氯或 溴等物質，會對臭氧層造成破壞，因此在 1996 年後已全面禁止生產使用，HCFCs 則因為含有氯的成分較低以及為避免對於相關產業發生過大的衝擊而延緩到 2020 年禁用。HCFs (hydrocarbonfluoro)雖為 CFCs 與 HCFCs 的替代物，但是有 非常高的全球暖化潛勢(global warming potential, GWP)值，因此仍然會對地球的 環境產生溫室效應(greenhouse effect)的問題。在 1997 年聯合國氣候變化綱要公 約（United Nations Framework Convention on Climate Change, UNFCCC)與京都議 定書(Kyoto Protocol)中明確指出 HCFCs 與 HFCs 冷媒將在 2020 年禁止使用，以 避免全球暖化的現象持續惡化。因此開發新一代的零 ODP 與低 GWP 的替代冷 媒是當前刻不容緩的議題。
目前臺灣地區的新型家用冰箱已經逐漸使用 R-600a 的碳氫冷媒(hydrocarbon Refrigerant, HCs)，這種 HCs 冷媒具有零 ODP、極低 GWP 與低耗電的特性，非 常符合環境的要求，不過仍有燃燒等安全疑慮。此外利用增進熱傳的方式來提升 熱交換器的效率亦是提升冷凍系統效率與節能的有效方法。高性能的熱交換器能 夠減少製作熱交換器所需使用的材料，提高系統運轉性能，良好的熱傳性能進而 能影響壓縮機的容積效率與冷凍系統的性能係數(coefficient of performance,
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(water-based)塗料去製作紅外線水性奈米塗料(infrared water-based nano-coating, IWNC)並應用於熱交換器的塗裝將可預期對於熱交換的性能將有所提升。然而
本研究將以二階合成法(two-step synthesis method)製備 ZrO2、MWCNTs 與 SiO2的 IWNC，藉由紅外線頻譜、發射率以及熱交換實驗來篩選出最佳添加材料 箱冷凝器上，並參考 CNS2062-C4048 冰箱測試標準針對有無使用 IWNC 的冰箱 之各元件的溫度、操作壓力、COP、EF (energy factor)的影響進行量測與分析。
此外亦針對在不同環境溫度之下 IWNC 對於冰箱相關測試參數與性能的影響進 行量測，以完整地評估 IWNC 對於冰箱系統提升性能與節能的可行性。本研究 具體過程如下所示:
(1) 提出 IWNC 的製作方式與程序。
(2) 使用傅利葉紅外線光譜儀(Fourier Transform Infrared Spectrometry, FTIR)與紅外線熱顯像儀(thermal imager)評估 ZrO2、MWCNTs 與 SiO2等材
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料與 IWNC 的紅外線吸收頻譜與發射率。
(3) 進行不同材料與濃度的 IWNC 的熱傳性能實驗並搭配項目(2)的結 果以評估 IWNC 的最佳添加材料與濃度。
(4) 比較有無使用 IWNC 的冰箱在不同環境溫度下之無載下拉特性。
(5) 比較有無使用 IWNC 的冰箱在不同環境溫度下之有載 24 小時連續 運轉特性。
1.3. 研究流程
如圖 1.1 所示，為本研究的研究架構圖。本研究使用理論分析並搭配實驗驗 證來進行研究。收集相關文獻分析確認相關研究概念與方法之後，藉由設計相關 的實驗來驗證理論與實驗的相關性，並由實驗結果評估研究的可行性，使相關研 究更貼近實務面。
5 研究規劃流程
理論分析與文獻探討
實驗設計
實驗相關變因設定與實驗
研究完成 實驗結果分析 實驗是否完畢
否 是
實驗結果確認
是 否
1.環境溫度、濕度的控制 2.熱交換實驗流速的控制 3.系統的穩定性
1.實驗結果的參數比較
圖 1. 1 整體研究流程圖
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