第四章 複合通風建築模擬
第四節 使用熱適應標準分析複合通風建築空調
圖 4-17 顯示參考建築模型，採用如圖 4-2 所示之熱適應模型的複合式通風控制 模式，在台北、台中和高雄外氣象條件下，EnergyPlus 模擬得到的各月單位樓板面 積的空調能耗。表 4-3 彙整了參考建築模型在臺北、台中和高雄三個城市四到十一
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表 4-3 參考建築空調季節空調能耗總和
熱適應標準 城市
台北 台中 高雄
ASHRAE 55 157 189 206 EN 15251 153 187 203 單位：MJ/m2
(資料來源：本研究彙整)
z 方位的靈敏度分析圖 4-18 顯示當教室走廊朝向東、南、西、北時，教室的複合通風的空調能耗 量。模擬結果顯示走廊朝南和朝北的教室有較低的空調能耗，朝東或朝西的教室有 較高的能耗量。
z 遮陽深度比的靈敏度分析
圖 4-19 顯示外遮陽深度比對複合通風教室空調能耗的影響。從圖中可以看到，
當外遮陽深度比由 1.0 逐漸縮小到 0.1 時，空調能耗量在台北降低 9 MJ/m2(5%)、台 中降低 10MJ/m2(5%)、高雄降低 10MJ/m2(5%)。特別強調，模擬的教室是南北向，
在南向窗戶以有深達 4.0 米的走廊做為外遮陽，因為只有在北向窗戶做遮陽深度的 改變，故看起來外遮陽深度對能耗的影響看起來不明顯。
z 玻璃透射率的靈敏度分析
圖 4-20 顯示玻璃透射率對複合通風教室空調能耗的影響。從圖中可以看到，
當外玻璃透射率由清玻璃的 0.899 逐漸縮小到高反射玻璃的 0.241 時，空調能耗量 在台北降低 21MJ/m2(12%)、台中降低 35MJ/m2(17%)、高雄降低 36MJ/m2(16%)。
z 窗戶組合的靈敏度分析
圖 4-21 顯示窗戶組合對複合通風教室空調能耗的影響。從圖中可以看到，不 同窗戶組合的空調能耗量，在台北相差 8MJ/m2(6%)、台中降低 14MJ/m2(8%)、高 雄降低 15MJ/m2(8%)。
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圖 4-18 不同走廊朝向下的複合通風模式空調能耗 (資料來源：本研究繪製)
140 150 160 170 180
東 南 西 北
能耗
, MJ /㎡
台北 ASHRAE 55 台北 EN 15251
170 180 190 200 210 220
東 南 西 北
能耗
, MJ /
㎡台中 ASHRAE 55 台中 EN 15251
190 200 210 220 230 240
東 南 西 北
能耗
, MJ /㎡
高雄 ASHRAE 55
高雄 EN 15251
79
0.10 0.20 0.50 1.00
能耗, MJ/㎡
台北 ASHRAE 55 台北 EN 15251
150
0.10 0.20 0.50 1.00
能耗, MJ/㎡
台中 ASHRAE 55 台中 EN 15251
170
0.10 0.20 0.50 1.00
能耗, MJ/㎡
高雄 ASHRAE 55 高雄 EN 15251
80
台北 ASHRAE 55 台北 EN 15251
150
台中 ASHRAE 55 台中 EN 15251
170
高雄 ASHRAE 55 高雄 EN 15251
81
2.3+2.3 2.3+0.8 1.5+1.5 1.5+0.8
能耗, MJ/㎡
台北 ASHRAE 55 台北 EN 15251
150
2.3+2.3 2.3+0.8 1.5+1.5 1.5+0.8
能耗, MJ/㎡
台中 ASHRAE 55 台中 EN 15251
170
2.3+2.3 2.3+0.8 1.5+1.5 1.5+0.8
能耗, MJ/㎡
高雄 ASHRAE 55 高雄 EN 15251
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AWSG, kWH/㎡-yr
120台北 ASHRAE 55 台北 EN 15251
150
台中 ASHRAE 55 台中 EN 15251
170
高雄 ASHRAE 55 高雄 EN 15251
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第五節 小結
本章以學校教室為對象，熱適應標準為基準，解析自然通風下的過熱時數與過 熱嚴重度，以及複合通風下的空調能耗。藉由改變學校類外殼節能指標 AWSG 所 包含的參數，透過列舉法組成 13 種建築模型，並進行全年的電腦模擬，以了解 AWSG 所包含的參數：方位、外遮陽、玻璃透射率和開窗面積等對學校教室的熱環 境以及空調能耗的影響。透過分析這 13 組建築模型在台北、台中和高雄的全年逐 時模擬結果，發現底下幾個重要現象：
1. 基準教室模型在自然通風模式下，基於 ASHRAE Standard 55 熱適應標準 落於 80%舒適區範圍之外，台北的四月至十一月累積的不舒適嚴重度 2448 度時,台 中為 2634 度時,高雄為 2311 度時。而基於 EN 15251，四月至十一月累積的不舒適 嚴重度台北為 1490 度時,台中為 1464 度時,高雄為 1153 度時。不論是過熱時數或者 過熱嚴重度的分析結果，都顯示在臺灣濕熱的氣候下，單純希望想藉由自然通風來 達到維持教室熱環境的舒適性，是很難實現的，必須藉助自然通風為主、冷氣為輔 的複合通風模式，才能保證教室的夏季熱舒適。
2. 依據複合通風的能耗模擬結果所做的靈敏度分析結果顯示，以玻璃的透射 率的影響最大。當玻璃由透射率=0.899 的清玻璃換成透射率=0.241 的高反射玻璃時，
空調能耗量在台北降低 12%、台中降低 17%、高雄降低 16%。排名第二的是建築 方位。教室由東西向改成南北向，空調能耗量在台北降低 8%、在台中降低 11%、
高雄降低 15%。排名第三的參數教室兩側窗戶的組合。當教室兩側皆為大窗的組合 改成大窗+小窗的組合，空調能耗量在台北降低了 6%、在台中降低了 8%、在高雄 降低了 10%。最小的是外遮陽深度。當改變外遮陽深度比時，空調能耗量在台北、
台中、高雄只改變 5%。
3. 經由迴歸分析發現，採用複合通風教室的全年空調能耗和 AWSG 的關係 基本上呈現線性關係。但研究也發現有相同 AWSG 的案例，其空調能耗有明顯差 異存在，在台北可達 17%、台中達 23%、高雄達 20%。
4. 根據靈敏度的分析結果，本研究建議對 AWSG 的計算公式做部分修正，
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以使其更能導引複合通風教室的外殼熱性能設計。修改的方向包括：(1)以總外殼面 積取代窗戶面積做為 AWSG 計算公式的分母；(2)將玻璃的透射率列為變數之一，
不要強制令其等於 1.0；以及(3)將走廊側的開窗面積納入 AWSG 的計算，而不要將 其排除。調整後，適合複合學校類建築的計算公式如下：
其中IH 為太陽輻射時, i
η
i為玻璃透射率(根據實際玻璃的η
i值，不再令為 1), K 為外遮陽修正係數, i fv 為窗戶型式的通風修正係數, i A 為窗戶面積，i A 為總外en 殼面積。∑
∑
× × × ×=
i en i
i i i i i
A
A fv K
IH AWSG