永續科技｜用水分子壓力差為地球降溫，背後的原理是什麼？

「天氣好熱啊，家裡裝台新冷氣機吧。」「PM2.5好嚴重，家裡應該先裝空氣清淨機。」「室內家具常有甲醛釋出，密閉空間也會讓二氧化碳濃度升高，為何不先裝一台全熱交換機呢？」

這是一般家庭常見的對話，面對高溫、燠熱又空汙嚴重的環境，家裡到底應該先裝冷氣、空氣清淨機、還是全熱交換機好呢？

其實，如果能把一整座亞馬遜雨林搬進室內，讓空氣乾淨、清新又降溫，同時也不會造成室內溼度上升，才是最符合省電、節能又無熱排的三合一解決方案。
去年，行政院科技部「價創計畫」一共通過29件學術創業輔導計畫，其中一件為勤益科技大學翁國亮博士所提出的「全外氣引進循環熱交換健康節能空調系統」，目的就是在解決現代人常見的室內空調難題。

這個節能空調系統簡稱「全外氣自然能轉換系統」，最大的亮點是把室外新鮮空氣引進室內後，用水分子過濾把戶外的PM2.5洗淨為乾淨空氣，並讓降溫後的空氣一併降低室內高溫，以降低冷氣的使用量；另一方面，在排出室內髒空氣的同時，也把空氣洗淨且降溫，讓排出室外的熱空氣不會產生熱島效應。

乍聽翁國亮博士提出這一個論述的人，通常腦海中會浮現「能量不滅定律」—也就是室外高溫進入屋內時，溫度會降溫；但室內高溫氣體被排出室外時，溫度也會降低。
那請問，熱能跑到哪裡去了？

針對這一個簡單的物理問題，翁博士回答說：「因為熱能全跑去做工啦！」
「清洗空氣的原理，就是利用『霧凝效應』，」翁博士用簡單又生動的語言揭開謎題：「就好像雨林中的霧氣，霧凝的水分子會把空氣裡的霧霾抓住，同時也把熱能一起抓走。」

原來，這一台機器裡的秘密是裡頭有一個像噴霧式的灑水機在降溫、除塵啊！
但是，水分子抓住熱能後，水不就變熱了，怎麼說是利用溫度做工呢？

翁博士接著解釋：「全外氣自然能轉換系統是利用水蒸氣分子的壓力差與溫度差，去造成空氣的自然對流，以節省能耗。」

原來，空氣中會有風的形成，是因為有溫差，溫差造成壓力差，形成空氣的流動。翁博士就是有效利用「溫差」，或稱為「熱能的微質能轉換」，讓空氣可以做室內外的自然對流，以降低人為風扇的電力能耗。

從室內的角度看「全外氣自然能轉換系統」，一共兩個進出風口；反之，室外也有兩個進出風口。

實地觀察系統運作機制，當室外進風口為32度時，室外出風口卻僅28度；當室內抽風口為27.3度時，室內出風口卻僅26.8度。室內熱溫會被排出，冷空氣也能進入室內降溫；同時，室外排出的空氣一樣有降溫效果，顯示內外溫差所留下的熱能，真的成了協助推動空氣流通的推手。

多功能空調　耗電量僅冷氣1/5
也因此，這台機器只使用一台風扇馬達，加上進、出水管，就可產生與冷氣機、清淨機與全熱交換機一樣的效果，但用電量卻只有冷氣的1/5左右。加上有一個微晶片在監控室內溫度、濕度與氣流，因此也具有除濕的效果，堪稱多功能的節能系統。
事實上，這台機器早在25年前就被翁國亮博士發明出來，也成功導入墾丁海生館三館、慈濟高雄分會、台北大安運動中心與成大醫院斗六分院。

2020年受新冠肺炎疫情影響，負壓隔離病房的需求大增，「全外氣自然能轉換系統」利用空氣壓力差來做室內外空氣循環，屬於正負壓循環系統，具有能大量換氧與有效隔絕病房和醫護人員的防疫功能，因此也大受市場歡迎。

「全外氣自然能轉換系統」除成功取得獨步全球的專利技術之外，更曾榮獲內政部建築調節約能源特殊技術獎。今年在本住建築標準團隊攜手翁博士的合作下，希望能為所有的建築空間都帶來清新好空氣，降低病毒交叉感染之外，也希望為地球降溫盡一份心力。