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負責老師: 鄭少燕老師
梁詠詩老師
趙穎思老師
參賽題目:
題目三:香港現實難題
香港天文台總結過去,預測未來的報告顯示,本港氣候變
化正在以前所未有速度加劇;熱天將愈來愈熱。香港的平均氣
溫正在加速上升,過去 17 年暖化的幅度,是戰後 43 年(1945
年至 1988 年)的一倍有多。現在冷氣機已普及所有家庭,冷
氣機使室內涼快,但熱氣卻排出室外,使室外的人受酷熱之苦。
香港市民開冷氣的時間越來越長,冷氣機散發的熱力增加,造
成周圍環境溫度更高,造成一個惡性循環的局面。現在本組同
學就以上問題,提出一個解決的方案。
學就以上問題,提出一個解決的方案。
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一.香港現實難題
香港的夏季,尤其是七月及八月是全年最為炎
熱期間。現在冷氣機已普及所有家庭,在室內享受
冷氣,街外卻充滿了所放熱氣,使溫度更高。
我們發現冷氣機在製造冷氣的過程中,往外面
排出的熱氣能量會高於輸入電力的好幾倍(約三到
六倍),因此也就造成嚴重環境污染,這就好像「把
自己的舒適建立在路人的痛苦上」一樣。
天氣變暖,氣候反常,也因為用冷氣機的人太
多,大家的冷氣機互相噴出熱氣,形成惡性循環的
局面。
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熱空氣
冷空氣
二.應用的科學原理
要解決以上的難題,我們運用了以下的科學原理:
甲.熱對流
當空氣受到足夠的熱,就會膨脹,密度減
小,在浮力作用下上升。暖空氣隨
著高度上升逐漸冷卻,到達較冷的
區域,密度也就增加。因為它不能
從下面上升的空氣裏下沉,所以只
好移動到熱空氣的側面下沉。當它
到達地表時又被加熱,重新回到熱
空氣流中。
乙.煙囪效應
戶內空氣沿著有垂直坡度的空間向上昇
或下降,造成空氣加強對流的現象。熱空氣
隨著煙囪向上昇,在煙囪的頂部離開。因為
煙囪中的熱空氣散溢而造成的氣流,將戶外
的空氣抽入填補。
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丙.地熱能
高溫地熱源可以用來發電。地球深處較熱區
域的熱能以噴泉或者溫泉形式傳輸到地面,又
或者利用熱載體來提取乾熱岩或岩漿的熱能的
情況下,地球地殼層中的熱能便可以加以應用。
熱水或蒸汽從地熱源提取取出來,並用於推動渦
輪發電。
丁.發電機
磁生電,這就是發電機可以發電的原理。一條
金屬線在磁場間移動,金屬線被磁力線切割而產生
電流流動。利用線圈在磁場中不停旋轉時所產生的
電磁感應效應,因此令線圈內產生感應電動勢。
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三.解決方法
方案一:熱泵熱水器
冷氣機把熱能從室內移到室外,可以說是一種
「移動熱能」裝置。如果將冷氣機往外排出的熱氣
能量排入儲水缸,製成熱水供各種使用,這冷氣機
就成為一部「熱泵熱水器」。回收排放的熱氣,變
成有用的資源,既可節省另外裝設製造熱水設備的
投資與能源費用,又有利環保。人們既享受到冷
氣,又有熱水供應。但是儲水缸必需要很大。
排出熱能
吸收室內熱能
蒸發器
冷媒壓縮機
冷凝器
儲水缸
冷水
熱水
冷氣機轉化成「熱泵熱水器」結構圖
冷氣機
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方案二:熱能發電機
在冷氣機散熱的位置安裝熱能收集器,頂部設
計像煙囪,煙囪頂部有一個風車扇葉,熱流順著煙
囪向上傳遞,便會推動扇葉,再轉動線圈,產生電
流。煙囪就是要幫助氣體對流,新鮮的冷空氣可以
不斷補充。
排出熱能
吸收室內熱能
蒸發器
冷媒壓縮機
冷凝器
冷空氣
熱空氣
冷氣機轉化成「發電機」結構圖
冷氣機
扇葉
發電機 產生電流
熱能收集器
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四. 總結
將冷氣機製造冷氣過程中,往外面排出的熱氣能
量,排入一個水缸製成熱水供各種使用;或者利用冷
氣機噴出的熱氣推動扇葉轉動線圈,產生電流,繼而
產生發電機的效果。這樣就可回收原本要排放到屋外
讓路人痛苦的熱氣,變成有用的資源,做到利己利人。
由「自私」的裝置變身成為「綠色環保電器」。
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參考資料
1. http://www.hk-phy.org/contextual/heat/hea/heatp01_c.ht
ml
2. http://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%B0%8D%E6%B5%81
3. http://physical.tcfsh.tc.edu.tw/physical/physdemo/must/m
ust.htm
4. http://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%85%99%E5%9B%AA%E6%95%
88%E6%87%89
5. http://re.emsd.gov.hk/tc_chi/other/geothermal/geo_tech
.html#3
6. http://ipobar.com/read.php?tid-4338.html
7. 星島日報 6 月 21 日 新界 33.4C 熱爆 今年最高溫
8. 星島日報 11 月 2 日 今年十月 百年來最熱
9. 明報 12 月 11日 蘇培健:氣候變化加劇貧窮 港人意
識不足
10. 台灣大學機械系教授黃秉鈞教授:新能源中心主持人報告
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