教室降溫好環保-通風扇裝設對體感溫度降溫效果之探討
- 環境議題：節能減碳
- 執行方法：專題研究
- 教育階段：國民小學
- 學習議題：永續發展
- 議題實質內涵：E29 覺知人類發展〈經濟發展與工業發展〉對環境的衝擊
- 策劃/執行人：陳建興 邱玉彤
- 動機：無
- 目標範圍：全校性
- 難易度：困難
- 實施期間：2020年9月～2022年3月
- 參與人數：10
目標：
夏天了，真是熱啊！才5月中旬教室熱到讓每位個人都不停擦汗，簡直都快熱暈了。教室裡的吊扇風速就算開到最大，還是無法降低教室的溫度，教室側面裝了2台通風扇一點作用也沒有。看看其他教室為何不像我們教室熱到很不舒服？是教室裡的學生人數太多的關係？天氣的因素？裝了通風扇為何沒有降溫與通風效果，難道通風扇裝錯位置、裝錯方向、數量不足、還是有其他原因？我們仔細觀察發現教室位置前面有大樓阻擋，後面有山坡，造成教室外部通風不良，也發現通風扇只裝在一側，沒有前後裝設，這可能也是造成教室對流不良原因，另外通風扇裝在窗戶中間位置，是否也是造成教室裡的溫度較高的原因。
近年來天氣一年比一年熱，每年的5、6、9、10月教室溫度30多度，這種炎熱學習環境，降低我們學習意願與效果，但裝設冷氣所需費用龐大，後續的電費與維修又是問題，也必需考慮節能減碳、環保議題、學生健康因素。因為學校位處於郊區，沒有像市區學校炎熱，所我們想若能在教室兩側裝設通風扇，利用強制對流方式，來降低教室裡的溫度與濕度，讓教室內溫度較舒適，既可以省下可觀的電費，也不會因吹冷氣讓空氣過於乾燥，教室吹冷氣要密閉門窗，空氣無法對流也造成二氧化碳濃度升高，出入教室的溫差太大也會影響健康。自然課中，我們學到有關於熱的傳播方式對流、傳導、輻射，也學到天氣的變化與空氣的對流現象有關，可以應用在本次的研究上，以裝設通風扇對體感溫度的影響，作為研究的主題。
二、研究目的
（一）研究教室熱源的來源。
（二）研究提升通風扇降溫效果。
（三）研究通風扇不同裝設方式對教室降溫效果。
（四）研究教室內部熱源強度對於通風扇教室降溫效果的影響
（五）研究外部因子對於通風裝設對教室降溫影響。
（六）提供學校在教室裝設通風扇與冷氣的參考。進行方式：
一、依據相關的研究發現，改善教室通風，讓空氣對流快速，增加散熱速率，降低教室濕度、溫度、體感溫度。我們想在教室前後兩側裝設通風扇的方式，強制空氣流動加快空氣的對流速率，降低教室溫度、濕度、降低體感溫度的做法，作為研究的主題。
二、製作教室模型屋進行研究
（一）依據本校教室8分之1比例縮小製作，模型教室高度45cm、寬度90cm。窗戶儘量依據學校現有的窗戶比例縮小製作。（二）在教室模型左右兩側窗戶，各裝設2個寬度12cm小電扇（電壓 3.5～12V），利用電壓高低控制出口風速0～3.0m /s。（三）教室中央放置電磁爐，上方放置直徑19cm鐵盆，深度9cm小鍋子，鍋內加水1800mL，利用電磁爐加熱，產生熱源與蒸氣，模擬教室
熱源與學生身體散發的水蒸氣。（四）模型教室內部放置小電扇，模擬教室內的電扇。（五）在教室模型屋內部的上部、中部、下部設置電子溫度計在教室模型內外放置 溫度計與濕度計各1個，共計溫度計5個，濕度計2個。
三、研究項目
（一）通風扇裝設與自然對流對模型教室內溫度變化的差異（二）通風扇裝設不同高度對於教室排熱響（三）持續加熱對教室溫度變化（四）通風扇裝設高低不對稱位置對於教室溫度變化（五）通風扇風速大小對於教室降溫變化 （六）門窗開啟與關閉對教室溫度的影響（七）研究教室單面裝設通風扇對教室溫度的影響（八）通風扇進風方向與壓力差對於教室降溫（九）通風扇對不同強度熱源的降溫效（十）外部風向逆風、順風、無風對於教室降溫的影響（十一）內部加裝對流扇位置對於教室降溫效果（十二）利用煙霧觀察教室內部空氣流動的情況。
成果描述：
本研究在探討通風扇的降溫效果與空氣品質問題，利用自製八分之一比例教室作為實驗模型，在教室前後兩側各裝設2台通風扇，以不同的裝設方式，內部加溫進行實驗，探討體感溫度的下降效果，利用煙霧實驗探討裝通風扇的空氣的流動方向，利用不同的通風模式，探討通風扇與冷氣對於室內空氣品質的影響。實驗結果：體感溫度降溫效果要件如下（1）裝設通風扇加速空氣對流（2）裝設位置進氣口要低，排氣口要高，前後裝設，風向一進一出（3）教室內部風速高（4）教室門窗開啟越大（5）做好隔熱降低熱源（6）教室外部風向與教室外部通風（7）教室內裝設輔助對流扇。本研究在模型教室配置通風扇，教室內風速1.6m/s，增加對流扇由上往下吹，外部無風，模型教室內部熱源821.9W/m³的情況下，可降室內體感溫度5.8℃，比室外體感溫度低2.6℃效果。在冷氣模式下空氣污染物比通風扇模式下高出很多，在冷氣的模式下，空氣缺少對流，髒空氣無法有效排出，空氣品質惡化的現象。裝設通風扇，可節省裝冷氣龐大費用，後續保養與電費等，既能省電環保節能減碳，又能提升學生健康。
實施心得：
教師陳0興、邱0彤：本次研究中學生發現教室內溫度過高問題，提出裝設對流扇解決問題的方法，進行實驗，藉由研究中學習到各方面的能力、知識、態度，並利用最節能方法，降低教室內體感溫度，使用能源最低，達到較佳降溫效果與空氣品質。
學習者心得：
0汝：
學校觀山樓教室，前面有大樓擋住，後面有山坡，空氣對流效果不佳，每到5月後，教室就很熱，學生都無法專心上課，學校想裝冷氣，要很多很多錢，好像要好幾百萬，真的假的！我們家裝冷氣只要3萬元就有了！學校應該不會騙人，真的要很多錢，如果裝設冷氣後續的保養與電費，經學校的估算，每學習每位學生要3～5千元，天啊！真的好多錢。我們查閱相關的研究報告，很多場所都以裝設通風扇來降低體感溫度，我們也想研究看看是否可以利用通風扇來降低教室內體感溫度，經過八個月的研究，發現裝設通風扇的效果不錯，可以降低教室內體感溫度5.8℃，教室內通風較佳，空氣比較品質較好，通風扇使用能源較少，可以節能並達到降溫效果，我們將研究結果與學校師生分享，並提供學校裝設通風扇的建議。
0祐：
學校的觀山樓教室每到夏天，教室內熱到每位學生汗流夾背，學校有裝設吊扇、小小的通風，卻也沒有感覺比較涼。我們考慮到能源問題，裝設冷氣並不是好方法，為了解決教室內炎熱問題，我們想以裝設通風扇的方式，外部因素等對於降溫效果的影響作為研究的主題。首先動手製作八分之一教室模型，透過模型實驗，經過八個月的努力，發現裝設通風扇的方式可以降低教室內體感溫度5.8℃，降溫效果良好，比起裝冷氣經費少很多，後續的電費與維修保養也便宜很多，最重的是通風扇加速教室內的空氣對流，空氣品質較佳，也避免學生進出教室溫差過大影響學生健康，我們並將研究結果提供學校參考，並與學校師生分享我們的研究結果。
0淇：
5月初我們的教室就已經熱到不行，上課無法專心，吊扇開到最大，兩側的小型通風扇都沒有用，所以我們思考如何降低教室內的溫度，是吊扇裝的位置不對？還是通風扇有問題？，我們也發現通風扇只裝設在教室的右側，小小的2個通風扇，好像沒有對流的效果？所以就想到可以利用強制對流的方式來降低體感溫度、教室濕度，增加涼爽的感覺。首先製作一個超大的教室模型，來進行實驗，共計進行11個實驗，實驗結果發現：要兩側裝設通風扇，進氣扇位置要低，出氣扇位置要高，風速要大一點，門窗全開，內設吊扇由上往下吹，做好教室外部的隔熱，加強外部的通風環境，就可以達到比外部體感低2.6℃的溫度，利用通風扇可以減少能源的使用，達到節能減碳的效果，並可以降低體感溫度。
0鞍：
觀山樓教室在冬天時，是學生最喜愛的教室，因為比較隱蔽，冬天的東北季風吹不到，但是到了5月分以後，教室就很熱，每位學生熱到快瘋了，學校很體貼，裝了通風扇、吊扇，但是感覺不到涼爽，是哪一個地方出問題。家長建議學校裝冷氣，學校評估要要改善電力設備、裝設費用、冷氣機台費用將近4百萬元，平均每間教室要40萬元，真的不便宜，冷氣裝設部分，可以申請專案補助，但是後續的電費，每位學生每位要負擔3～5千元，對於弱勢的家庭
是很大的負擔。我們查閱相關的資料發現，裝設通風扇有降低體感室內溫度達6℃的效果，我們想利用相同的方法用在教室使用。經過製作模型，研究設計，進行實驗，研究果分析。發現：裝設通風扇真的可以降低教室體感溫℃5.8，比室外體感溫度低2.6℃，降低體感溫度效果極佳，可以提供學裝設通風校參考。
補充：