地球是由大氣、海洋、地殼、地函與地核組成，在過去46億年中經歷無數次的物理化學的變化，生物與非生物不斷地以動態形式相互演化結合，孕育出千變萬化的生物與人類。而生物賴以生存的三大要素中，陽光是地球能量之源，空氣與水是地球上能量的載體，分別將能量載到各個角落，並利用此三元素的運作，以維持地球溫度處於穩定的平衡狀態。
而在工業革命以前，地球生態在自然界的演化中一直維持平衡的狀態，人類活動所產生的熱占地球熱循環相當微小的部分，不足以影響地球熱平衡。然而，在工業革命後，人類為追求經濟與科技的發展與舒適的生活環境，開始濫用地球資源，大量燃燒化石燃料，僅運用數十年的時間，快速將地球資源殆盡，且在大氣中二氧化碳排放量於2012年高達316億噸。二氧化碳等溫室氣體不斷增加，地球受到溫室效應的影響，再加上人類活動的直接熱排放，使地球環境表現出暖化現象，造成全球性氣候變遷和生態的重大危機。
然而，台灣地狹人稠，以都市來說，一眼望去皆為鋼筋混凝土建築物，是世界上最高密度水泥建築的國家。當高樓大廈建得越緊密，人們活動所產生的熱愈在都市內聚積不散，使都市氣溫比郊區高，整個城市如一座「熱島」。建築物所產生的廢熱再加上都市的熱島效應，使整體的環境溫度上升攝氏8~10度。當室外環境溫度上升攝氏1度，空調運轉的耗電量約增加6%，增加能源的消耗又直接累加在熱排放上，造成地球環境的生態與氣候的影響非常嚴重。
被動式窗型能量轉與換氣裝置： 
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