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Tech 27 8 18
Notes
技術專文
compound, TVOC)對MAU吸入口的影響，發現不同季節 有兩個分別設置在CUP 4F南側4F(離地約18公尺高度)為主
風對於不同進氣口位置影響不一，而適當的煙囪高度可以 要進氣口，以及FAB RF朝北(離地約24公尺高度)，F5 CUP
有效的降低廠區內煙囪排放之空氣污染物對進氣口之空氣 長L : 48米、寬W : 42米跟高度為H : 46.2米。模擬模型的
品質的影響。而根據ASHRAE建議 ，排氣口和外氣引入口 界定根據J.Bouyera 等人提出設定邊界計算區域大小為參
[3]
[6]
盡可能設置在不同的方向，且距離不少於9米。並且外氣引 考依據，以F2&5廠房為中心，擴張四周與建築主體上方十
入口離地面高度建議為3.6米，至少不少於1.8米之高度，如 倍長度。為使目標物區域有更精確結果，對煙囪出口以及
外氣引入口安裝於屋頂，則離屋頂需有0.9米的高度。美國 周圍進行局部加密，總網格數為4,777,262，並進行網格獨
工業衛生協會(American Conference of Governmental 立性(mesh independent)，計算結果的誤差與網格數量呈
Industrial Hygienists, 簡稱ACGIH)建議之煙囪高度(含建築 現反比關係，且誤差小於1%，確保網格已有足夠的準確性。
[4]
物)，如 圖4 ，總高應至少為建築高度之1.3倍到2倍之間 模擬案例比較不同季節風向設計及煙囪高度之情形，
。而F5廠區煙囪高度為9.6m，建築樓高35m，具上述建議 分別為夏冬季風，夏天平均風速及風向為2.7(m/s)、38°；
煙囪高度應為10.2米到35米之間。 冬天平均風速及風向為4(m/s)、236°。煙囪排放的化學物
為預測增高的改善效果，本研究利用CFD數值方法在 質是以排放量以及出風口風量換算的體積分率設定，如 表
計算機中對流體力學的控制方程式進行求解，從而可預測 1。原始煙囪高度(9.6米)、12米以及15米共6個案例，以模
流場的流動。近年來利用CFD輔助建築氣流場的預測已有 擬中MAU進風口(CUP南側/北側)的化學物濃度做為依據，
[5]
許多例子，比較CFD與傳統高斯擴散模式，李等人 發現 比較不同煙囪高度影響程度。本研究之基本假設分別如下
在較複雜的建築擴散模擬，CFD更能符合實際情況，包括 [7] :
不受地形影響可計算污染物擴散的形狀及濃度分佈，且下
• 三維直角坐標系統。
游的擴散濃度比高斯模式準確。
• 不可壓縮流體
3. 研究方法 • 流體為均質性(Homogeneous)
• 紊流部份用 – 模型來解析
本研究目的主要是針對改善運轉廠房煙囪短循環進行
數值模擬分析，利用實際運轉參數結合當地大氣資料建立 • 不考慮化學物質熱浮力
的邊界條件，評估不同季節風向跟煙囪高度對MAU進氣口
使用的統御方程式(Governing Equations)為穩態
的影響，最後並利用IC放樣檢驗方法確認改善效果。以F5
(Steady-state)連續方程式、動量方程式、能量方程式、紊
廠區CUP(central utility plant)棟作為研究標的，建立範疇
流(Turbulent Kinetic Energy)方程式以及濃度擴散方程式
邊界與網格模型，並收集廠區建築物相對的位置、尺寸、
，如 表2。
空氣汙染物排放資料，運用其條件建立穩態CFD網格模型
，搭配實際運轉資訊及資料查詢系統收集新竹東區的外氣
4. 結果與分析
資料。
模擬模型以F2&5廠房之左上角端點(西哨)為模型幾何 本研究主要以硫酸的排放擴散情形進行模擬，並進行
中心，如 圖5，F5 CUP煙囪設置在頂樓，而MAU進氣口 結果分析。由於計算區域為三維空間，因此特定切面的方
氣流 氣流
空氣循環區域 空氣循環區域
排氣風館(道) 排氣風館(道)
建築物 建築物
1.3H
>1.3H to
H H 2.0H

回風口進氣或引外氣口 回風口進氣或引外氣口

圖4、ACGIH建議煙囪高度 [4]

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