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因為謝宅是緊靠山壁的連棟透天，有三樓以下有一半是內崁在山壁中的，這種半穴居的好處是冬暖夏涼，但缺點卻是溼度太重，所以房子的前屋主飽受潮溼發霉之苦。於是謝先生決定安裝熱泵熱水系統，利用它「除濕」的附加價值來改善此一窘境。
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謝宅熱泵熱水器配置圖(由組員自行製作) |
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他家的熱泵主機是裝在二、三樓之間，熱泵會吸收一、二樓空氣中的熱，將乾冷的風吹向三樓，順便造成空氣的流動。而熱水儲存筒則放在四樓，提供洗澡時使用。這種融合「除溼、微冷氣、熱水器」又超超超級省電的設備，再搭配上管線的設計，一兼多顧的設計是不是太棒了呢！ |
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熱泵主機 (由組員自行拍攝) |
向我們介紹的特殊設計 (由組員自行拍攝) |
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放在四樓的熱泵熱水器儲水筒 (由組員自行拍攝) |
模型中開洞的地方就是放熱泵主機的地方 (由組員自行拍攝) |
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熱泵小教室： 什麼是熱泵？ 有聽過「幫浦」(pump)嗎？快速的唸過去，像不像「ㄅㄥˋ」呢？其實「泵」(音：ㄅㄥˋ)字是外來的譯音，就是從pump這個英文字來的！ 泵指的是一種將流體(液體或氣體)吸入和排出的機器，功用在加壓，使其加壓過的液體或氣體產生巨大的推進力量。例如：「心臟」就是天然的「泵」，它可以推進血液輸送到人體各個角落。 我們把「熱泵」看成傳送「熱」的｢幫浦」。機器在運作時，會從某一區攜帶熱量，送至不同溫度區，不斷的利用熱能的交換，改變環境的溫度。所以，只要有需要改變溫度的地方，熱泵就能被拿出來應用！譬如：冷氣、暖氣、電冰箱、熱水器、……等。如果使用關鍵字蒐尋，就會發現市面上直接用「熱泵」命名的機器就屬「熱泵熱水器」了！
熱泵熱水器的近親！ 熱泵熱水器的近親就是「冷氣機」，因為它們管線中的「流體」都是冷氣機使用的「冷媒」，也都是利用冷媒氣態和液態的變化來改變環境溫度，所以在認識熱泵熱水器之前，我們先來介紹「冷氣機」是怎麼運作的吧！
冷氣機內部運作示意圖(由組員自行繪製) 冷氣機裡的冷媒會依序經過以下5個零件：壓縮機、冷凝器、乾燥瓶、膨脹閥、蒸發器(如上圖依序編號1~5)，接下來回到壓縮機繼續下一次的循環。 零件功能及運作程序： 1 「壓縮機」將冷媒壓縮成高壓高溫氣態冷媒，此時冷媒溫度大概為攝氏66度。 2 「冷凝器」利用室外的空氣冷卻冷媒，冷媒因為放熱而凝結成高壓中溫的液態冷媒。 3 冷媒經過「乾燥過濾器」，將冷氣系統中的水份吸收。 4 冷媒經過「膨脹閥」，利用減壓的方式將冷媒繼續降溫，此時為低溫低壓液態冷媒(約攝氏1度)。此時會有鼓風機將風吹進室內，形成冷氣效果。 5 冷媒繼續前往「蒸發器」，吸收室內空氣裡的熱，此時冷媒變成氣態冷媒。 最後，氣態的冷媒又進入壓縮機裡加壓，重覆下一次的循環。 簡單來說，冷氣機的運作原理就是將室內的熱能移轉到室外排出(如圖)，而壓縮機是提供冷媒流動的動能。由能量不滅原理來看，(排出室內熱氣所需的能量)=(冷氣機的電能)+(冷氣房所吸取的熱量)，所以如果冷氣機排出的熱能沒有被充份利用的話，豈不太浪費能源了嗎？於是乎「熱泵熱水器」藉「節能之名」光榮登場。
冷氣機熱能移動圖示(由組員自行繪製)
熱泵熱水器系統介紹 是否有想過「地球大氣層造成的溫室效應，讓它成為一個巨大的熱能庫」，如果我們將大氣中吸取的熱能拿來加熱日常生活用水，將是多麼就地取材的妙點子啊！如圖所示，左邊的循環就等同於冷氣的運作方式，而右邊就是拿熱泵產生的熱把水加熱，這種熱水器我們就稱為「空氣對水熱泵熱水器」。
熱泵熱水器的運作示意圖(由組員自行繪製)
熱泵熱水器節省多少能量？ 依據「經濟部能源局」的資料，冷氣每輸入1千瓦的電能，可移出室內2千瓦的熱量，而排到室外的熱共有3千瓦。也就是每耗電1千瓦，卻可有冷卻2千瓦的效果。而熱泵熱水器每輸入1千瓦的電能，可得到的熱卻有3千瓦，其中2千瓦是熱空氣轉換而來。(如圖)
冷氣的能量運作(由組員自行繪製)
熱泵熱水器的能量運作(由組員自行繪製) 如果和各種不同把水加熱的機器比較，不論是電熱水器、瓦斯熱水器、鍋爐熱水器，這些傳統熱水器所得到的熱能都小於本身機器提供的能量，只有熱泵熱水器能把得到的熱能遠遠高於機器提供的能量！你說熱泵是不是很節能呢？
熱泵熱水器與傳統熱水器的熱效率比較舉例 (由組員自行繪製、資料來源：經濟部能源局)
熱泵熱水器的附加功能 熱泵熱水器除了提供熱水，還有許多附加價值呢！還記得熱泵熱水器需要從大氣中吸熱嗎？如果主機放在房間，那室內空氣中的熱能就會被吸收。冷媒經過膨脹閥後溫度下降，此時排風機將風吹至房間內，就會有「微冷氣」的功能，3坪密閉空間約可降低室溫2°C~3°C。與冷氣雷同，熱泵熱水器還有除濕、空氣濾淨等附加功能。
參考資料： 謝孟霖先生口述 http://www.ecct.org.tw/print/25HeatPump.htm http://dict.revised.moe.edu.tw/cbdic/ |
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圖片皆由組員自行拍攝和謝孟霖先生提供 |
