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凜冬將至,讓熱泵成為抵禦寒冷的烈焰,讓熱力學做你荷包的鐵衛─節電宜蘭縣篇

自己的電自己省_96
・2015/11/28 ・2192字 ・閱讀時間約 4 分鐘

文/廖英凱(泛科學專欄作者)

對於非在地居民來說,講到宜蘭時,絕對不免俗地想到會想到蘭陽的好山好水、美味可口的小吃「等路」、以及舒適放鬆的的溫泉和特色民宿。精緻特色觀光業的蓬勃,絕對是近年來宜蘭發展的重點。當然,觀光產業對於「舒適」的高標準,也帶來了更龐大的能源需求。以宜蘭服務業用電量前50家的業者來看,有26家就是旅館業者。因此,設法導入更好的制度或技術,讓業者能在維持服務品質的狀況下減少能源使用,絕對是一個值得努力的方向。而一個開發已久但仍不普及的「熱泵」技術,將能輕易對全天不間斷的空調與熱水供應來提升能源使用效率,大幅減少電費或瓦斯柴油等營業成本。

source:flickr / Stephen Butler

熱水的熱、冷氣的冷從哪來?

先讓我們來盤點一下熱水和冷氣是從何而來的吧。熱水的供應比較簡單直觀,利用燒瓦斯、天然氣或是柴油等來燒水;或是利用電熱水器裡的高電阻率導體來加熱;生活在陽光普照區域的話,還可以利用太陽的熱能來加熱水,簡單來說,都是把不同形式的化學能或電能,轉換成熱能來使用。

冷氣的由來就比較需要思考一下,因為「冷」是能量較少的狀態,並不是一種可以被轉換來的能量。常見的冷氣機、冰箱應該要說成是一種「移熱」的裝置,將室內或冰箱內的熱量,移到外界,因此冷氣室外機,或是冰箱背面的壓縮機,反而會比較熱。這個機制運用到了熱力學的「絕熱膨脹」與「絕熱壓縮」。「絕熱膨脹」常見的例子是輪胎放氣,或是高壓氣瓶在釋放時,會發現釋放出來的氣體溫度比較涼。此時壓力迅速減少,氣體因膨脹而對外界施加機械能,導致內能減少,表現出來的結果就是溫度降低。相反的「絕熱壓縮」,則是當快速增加氣體壓力時,外界對氣體做功但又沒有熱量散失,而使氣體溫度升高。將這兩個絕熱過程與兩套吸熱散熱系統結合起來的話,就是冷氣機的基本工作原理了。

圖片1
熱泵的運作原理。source:wikipedia

冷氣機的工作機制:

1.冷凝器:將高壓高溫的氣態冷媒,藉由外界的氣流或水流散熱成高壓中溫的液態冷媒。
2.膨脹閥:將高壓中溫的液態冷媒,膨脹成低壓低溫的液態氣態共存冷媒。
3.蒸發器:將低壓低溫的冷媒,透過室內機的風扇吹出「冷氣」,吸收室內熱量後而提高溫度後再送至壓縮機。
4.壓縮機:將低壓低溫的冷媒,壓縮成高溫高壓的氣態冷媒。

在這樣冷氣運作的過程中,室內不必要的熱被移到了室外成為我們無法使用的廢熱,但如果把這些冷氣排出的廢熱給收集儲存起來,例如將排出的熱能來加熱水,並利用有隔熱效果的儲水槽來儲存這些熱水以便後續利用,這正是個提高能源運用效率的好方式,這也就是典型的熱泵熱水器的工作原理:利用冷氣機的熱交換機制,來達到加熱的功效。

然而,冷氣也並非一年四季都要開啟,冷氣的使用需求強度也跟熱水剛好相反。因此,在屋內不用冷氣時,熱泵也可以改從大氣中來取得熱能。如同把冷氣反裝,或是內外機對調,此時的「冷氣機」會不斷從室外吸熱,再透過前述的循環方式,把熱能送回室內。若將這些熱加熱水後儲存,一樣可以有熱水器的效果。此種設計被稱為是「大氣取熱式熱泵熱水器」,有時也被稱作「太陽能熱泵」,利用的就是大氣中的熱能。這些散布在大氣中的熱能本來難以利用,如同我們沒有辦法利用氣溫來加熱水,但透過冷媒壓縮與膨脹時,相態變化的放熱和吸熱機制,就反而可以製造出熱能的流動,達到熱水、冷房,甚至是除溼的功能。

除了從大氣可取得熱能以外,事實上任何有熱源的地方,都可以作為熱泵熱水器的熱源取得途徑。例如像是空調系統、網路機房的熱氣;工業製造環境的高溫冷卻水;以及宜蘭礁溪得天獨厚的地熱與溫泉。近年來,還有將太陽能集熱板整合進熱泵熱水器,達到同時利用太陽熱能與大氣熱能的的「雙熱源型」應用。

圖片2
雙熱源型熱泵示意圖

然而熱泵熱水器的機組價格與安裝成本仍較傳統電熱水器或石化燃料熱水器來得高。但熱泵熱水器使用年限較長,在不同版本的評估中,預計可比傳統瓦斯熱水器省下五成至七成的能源費用。在安裝位置的條件上又如冷氣的壓縮機般,不若太陽熱水器非常仰賴日曬空間而不利於人口稠密區。今年度宜蘭縣政府所推出的智慧節電計畫中,也規劃對宿舍、醫院、旅館與游泳池等業者來推廣熱泵技術,預估可在這一年期間達到540萬度的節電成效。隨著寒冬與新春的旅遊旺季來臨,若能把握好裝設熱泵熱水器的時機,提供公開合理的補助方案,紮紮實實地輔助相關業者汰換設備。在凜冬來臨的時刻,將有機會是宜蘭展現節電成效,打造低碳旅遊的好時機!!

 

參考資料:

 

文章難易度
自己的電自己省_96
22 篇文章 ・ 0 位粉絲
台灣能源主要都是進口的,但你知道嗎,我國有98%都是仰賴國外能源,所以節電只能靠你我做起,自己的電自己省!! http://energy-smartcity.energypark.org.tw/

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少顆牙齒照樣能吃飯呀!缺牙該怎麼處理?不處理會怎樣?

careonline_96
・2021/09/28 ・2882字 ・閱讀時間約 6 分鐘
缺牙怎麼辦?不處理會怎樣?植牙與牙橋 牙醫師圖文解析

「醫師,我下巴的關節會痛,咬東西很吃力。」王小姐蹙起眉頭抱怨,「這幾天連頭都跟著痛。」

「請張開嘴讓我看看。」醫師仔細檢查過後問,「你的小臼齒掉多久了?」

「好像兩…三年了吧。」王小姐努力回想,「那時候蛀牙比較厲害,只好整顆拔掉,本來有打算要後續處理,但是工作一忙就耽擱了。」

一般成年人有 32 顆恆齒,可能因為蛀牙或外力撞擊而導致缺牙,很多人會認為少顆牙也能吃東西,所以就放任不處理,但是缺牙不處理其實可能導致一連串的麻煩。

缺牙的影響主要會區分成兩個部分,「口內」及「口外」,泉玥牙醫診所院長郭光哲解釋,「口內」指的是口腔內環境的變化,「口外」則是口腔外,如臉形、外觀的變化。

假設缺牙的數目較少,僅缺少一、二顆牙齒,「口外」的部分,也就是外觀上不會有太明顯的變化。但在「口內」的部分就可以觀察到,前後牙齒會產生部份位移,甚至有傾倒的狀況。郭光哲牙醫師指出,「患者經常覺得,反正還有其他牙齒可以咀嚼,所以便沒有積極處理缺牙,但是鄰近牙齒傾倒或位移的狀況,常常導致齒縫大小的變化,或是更容易塞東西,長期下來可能導致牙周病、或蛀牙的問題。」

前後牙齒傾倒後,也會對原本咬合的平面造成干擾,郭光哲牙醫師表示,我們的嘴巴在咀嚼的時候,並非單純的上下移動,而是有著更複雜的前後、左右咬合模式。當咬合受到干擾,長期下來可能會導致一些顳顎關節障礙(Temporomandibular Joint Disorders)。

顳顎關節障礙的症狀包括顳顎關節痛、咀嚼疼痛、耳朵周遭疼痛等,這些都是日積月累下來的問題。

缺牙不處理問題一籮筐

如果缺失的牙齒較多,「口外」的部分就會產生變化,例如很多老年人的臉頰凹陷。另外,由於多數患者缺少的牙齒會從後側開始,郭光哲牙醫師分析,為了咬東西,他們常常會把下顎骨往前移動,試圖用更多的前牙來咬東西,所以會看到漸漸呈現出類似「戽斗」的外觀。

「口內」的部分,因為缺失的牙齒越來越多,會喪失一些咀嚼的功能,吃東西越來越不方便,因為嚼不爛、嚼不碎,可能連腸胃都不舒服,甚至無法攝取足夠營養。郭光哲牙醫師說,隨著口內環境越來越複雜,容易產生牙周病、滋生更多細菌,倘若這些細菌進到腸胃道或血液循環,會造成更多更多的併發症。

植牙、做牙橋,缺牙治療比一比

所謂的牙橋,就像是在缺牙的位置架一座橋,需要前後牙齒來擔任橋墩,提供固定與支撐,郭光哲牙醫師分析,想製作牙橋得符合一些條件,首先必須具備穩固的前後牙,假設缺少的牙齒是整個象限的最後一顆牙齒,後面只剩下牙齦的時候,便無法做牙橋。

接下來,要評估當做橋墩的兩個支柱牙的健康狀態,它的牙周必須非常健康,沒有任何動搖,才不會使原本的問題惡化。

因為很多患者都是已經缺牙很久了,才想要處理缺牙的問題,所以鄰近牙齒可能會有移位、傾倒的狀況。倘若牙齒因為長時間的磨耗,長度變短、牙冠高度不足,也沒辦法做牙橋。

一般而言,製作牙橋需要的時間比較短,郭光哲牙醫師解釋,通常拔完牙大約 8 週後,牙齦會達成基礎的成熟,可以開始介入治療。從拔牙開始計算,大概 12 周以內就可以完成牙橋。

牙橋的缺點是需要修磨前後牙齒,目前牙科的觀念會認為牙齒能不修就不修,修得越少越好,希望盡量保存原來的齒質。

另一個缺點是牙橋比較不容易清潔,因為是連成一組的裝置,橋墩下方的清潔便比較困難,再蛀牙的風險較高,必須靠牙間刷或沖牙機來清潔。

第三個缺點是當牙橋出問題時,必須要整組拆掉再重新治療,因為之前已經磨掉一些齒質,如果又出現蛀牙的話,這些支柱牙的齒質狀況就會變得非常不好,甚至面臨拔掉的命運。

缺牙治療比一比

植牙的好處是不需要修磨前後牙,比較容易清潔,且咬合力量趨近真實牙齒,然而並非所有人都適合植牙。郭光哲牙醫師提醒,骨質疏鬆患者若接受雙磷酸鹽藥物治療,短時間之內不能接受任何牙科手術。罹患慢性疾病,如高血壓、糖尿病等,若是沒有好好控制,可能增加手術風險、感染風險、影響手術傷口癒合、甚至骨頭不會生長,也不適合植牙。另外,存在嚴重牙周疾病的患者,傷口感染的風險較高,亦不建議植牙。

假牙材質要知道

假牙的材質主要有全金屬、金屬燒瓷、全瓷等幾類,郭光哲牙醫師說,現在因為大家都很注重牙齒的美觀,能夠接受全金屬牙冠的人相對比較少,所以大多會選擇全瓷材料,或是裡面是金屬,外面燒上一層牙齒顏色的瓷。

金屬燒瓷是兩種材料的結合,製作時需要先修出金屬的厚度,再修出陶瓷的厚度,所以牙齒的修磨量相對比較大。長期使用後,如果患者的牙齦有些萎縮、退縮的現象,邊緣可能露出黑色細線。

另外,金屬燒瓷可能會遇到瓷崩的狀況,表面的瓷崩落了,裡面的金屬就會露出來,除了影響美觀之外,咬合高度也會受到影響,無法緊密地咬在一起,郭光哲牙醫師說,崩落的表面通常會比較粗糙,比較難清潔、容易讓牙菌斑附著,而導致後續的問題。

全瓷材料可製作出擬真度高的牙齒,已廣泛應用於牙科領域,郭光哲牙醫師說,目前經常用來製作全瓷牙冠的材料是二氧化鋯,二氧化鋯的生物相容性佳,具有較高硬度。藉由立方體晶像結構,可以減少光線散射,增加二氧化鋯的透明度。全瓷牙是在電腦上設計,並由電腦進行切削,能夠提升製作效率及精準度。

什麼是二氧化鋯

牙齒的顏色相當複雜,每個人皆不相同,需要仔細比對鄰牙,才能做出逼真的假牙,郭光哲牙醫師說,過去的瓷牙需由人工上色,再進行燒結,現在有預染二氧化鋯,可先挑選顏色後再進行切削,不必再經由人工上色,亦具有螢光效果。若在安裝假牙時稍作修磨調整,也能維持假牙的顏色。

貼心小提醒

放任缺牙不處理,會在口內及口外衍生一系列的問題,諸如鄰牙位移、傾倒、顳顎關節障礙、影響咀嚼功能、導致外觀改變等。郭光哲牙醫師提醒,究竟該植牙或做牙橋,每個人的狀況不同,應該與牙醫師詳細討論,及早處理!

careonline_96
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