文／鍾邦友

在東海大學校園裡，有一座「路思義教堂」，是國際知名的台灣建築師陳其寬與美國華裔建築師貝聿銘的作品，它被視為東海大學學校象徵，也是台灣最著名的現代建築之一。其形狀十分特殊，從正面看是一前一後的兩對雙曲線，形狀兼具藝術感與堅固性，是很有代表性的美學建築。

雙弧曲線 自然通風

所謂的雙曲線，是由一個垂直的平面，對準兩個尖端相對的直圓錐側面，直切出的截線痕跡，我們可以想像成將兩支竹筍，尖端對尖端豎起，就像一個沙漏的形狀一樣，再用菜刀垂直切下去（但不能正中切，要偏移一些），在竹筍切面上的雙弧線形狀。

生活中有許多事物與雙曲線有關，小自花瓶、水杯，大至如日本的神戶港塔這類的觀光塔都是，許多火力或核能發電廠，用來散熱的冷卻塔也建成這種形狀，為何冷卻塔不建成一般煙囪的形狀，而特別要採用雙曲線的外形？

這種冷卻塔是「自然通風式冷卻水塔」的簡稱，一般塔身為高度100〜200公尺左右的鋼筋混凝土外牆結構，且為上窄下寬之雙曲線外型，空氣由底部四周進入，由下往上吹送，在塔頂部形成一個風喉（即煙囪作用），而促進自然通風，藉以將發電過程中產生的熱能冷卻降溫。

冷卻塔所以要做成雙曲線的外形，因一般圓柱體的煙囪式設計，空氣接觸管路中的熱氣後將直接往上，沒有雙曲線不同的寬窄變化所產生的空氣流速及壓力變化，冷卻效果較差。

數理設計 環保效益

雙曲線形的冷卻塔就不一樣了，它的底部直徑最大，可以最大限度使更多的冷空氣進入。而達到最細部時，由於管徑變小，空氣流速加快，可以盡快帶走熱量。而到達頂部後，管徑再次變大，大量的熱氣在此處壓力減小，將熱能釋放，形成白色的水蒸氣。

也因為這樣的設計，可以充分利用數學及物理原理，大大減少降溫過程中其他能源的損耗，所以極具環保效益，這樣的設計概念是不是很厲害？