自然風吊扇對綠色環保與空調舒適度之應用

自然風吊扇以變頻控制

自然風吊扇產品是以變頻控制驅動風扇之DC直流馬達模擬自然風的頻率，依江博士的研究，即使在較低的平均風速下仍可達到舒適的效果，且因為直流變頻的關係，電能耗損也相較節能。參考江博士1/f能量-頻譜分析可以發現，氣流場效能及舒適度的研究公式：

DR = 不滿意度百分比

其他參數 v 為平均風速，
Tu 為風速波動幅度，
t 為室內溫度

我們透過實驗與氣流舒適度研究公式發現，自然風的不滿意度百分比(DR值)都比一般吊扇的固定風來得低。

圖一、自然風吊扇

人體感受

平均風速和風速頻率的關係會影響人對氣流的感受，但自然風的效果可以提供更好的舒適性。在田野量測的舒適自然風，通常經過傅立葉轉換後可得到的接近-1的斜率(圖二顯示為-1.3)，這也就是1/f波動名稱的來源。另外，人體皮膚對於介於0.2~0.6HZ頻率範圍的波動最為敏感，因此這也是這區域的波動能量必須相對較低的原因。

圖二、傅立葉轉換

自然風模擬

以自然風吊扇與一般定頻電扇作實驗性比較，實驗中模擬一般定頻吊扇與自然風兩種情境，以吊扇的速度設為低速，量測結果得到一般定頻吊扇運轉時產生的平均風速皆介於1.4〜1.7米/每秒，風速變化範圍在0.2〜0.7米/秒，波動變化小風感較固定且死板(如圖三)。在模擬自然風模式下風速較低但變化範圍較大也較隨機，風感較接近自然且柔和，類似戶外微風。

圖三、一般市售吊扇與自然風吊扇風速波動圖

根據實驗結果，自然風扇會產生較微弱且不規則的氣流強度，所以能達到自然風的效果，是一般定頻吊扇所不能達到的，自然風吊扇主要的好處及目的如下：

舒適度提升

在室溫下，以自然風吊扇與一般定頻吊扇持續使用20分鐘後，使用一般市售吊扇因皮膚表面持續遭受1.4~1.7m/s之冷風吹襲，人體表面溫度持續蒸發散失，因人體失溫狀況較大，使人體對室內環境冷度之感覺較為生冷且強烈較不舒適，所呈現的舒適度明顯不及自然風電扇。如圖四。

圖四、一般市售吊扇與自然風吊扇人體感受比較圖

節省空調冷氣用電量

一般室內空調冷氣風速約為0.2m/sec，風速提升至0.4m/sec以上，對人體造成之風感相對實際體會溫度感覺約降低1℃，所以以相同溫度之感覺，空調設定可降低1℃，對冷氣空調之整體耗電量可降低約6%。風速和溫度設定的關係，可參見圖五。但如果使用定頻風扇，雖會降低人體感覺溫度，但長時間下舒適度非常低。若使用自然風吊扇則不會有不舒適性的風感問題，因此適合搭配更高的室溫設定來進一步節能。

圖五、風速增加對溫差的補償效果

目前中央空調或者家用冷氣機送風分布

氣流在室內空間的流動均有固定的流徑，自然風吊扇可改善室內氣流分佈的擾動效果，避免氣流停滯問題，對改善室內空氣品質也有幫助。

透過新象新知專欄，希望能介紹這個既節能、舒適，又能改善空氣流暢的自然風扇，並帶給我們辦公室空調設計規劃一點新思維及想法。