第二章 文獻回顧
第四節 外牆節能設計準則
根據 2015 年綠建築解說評估手冊，除了建築專業者正式評估流程之外，也 因應其複雜性之簡化，因此整理了綠建築評估簡易查核表，目的是希望提供設計 者可以藉由其簡易查核表達到綠建築最簡要之重點項目。表 2-13 摘錄綠建築九 大指標之「日常節能指標」中的「外殼節能」設計對策，作為初步設計準則之參 考。圖 2-7 則引用自「建築節能技術手冊」，說明建築物立面與建築物全系統間 之關聯，建築立面設計須考量通風系統、遮陽系統、隔熱保溫系統三部分。 (資 料來源：參考綠建築技術彙編、綠建築 84 技術：綠色建築設計指南、綠色魔法 學校、2015 年綠建築解說評估手冊、節能技術手冊)
表 2-13 外殼節能簡易查核表 設計對策
外 殼 節 能
1 住宅類與辦公類建築物，應盡量設計成建築深度 14 米以下的平面，以便在涼爽季 節採自然通風，並停止空調以節能。
2 切忌採用全面玻璃造型設計，辦公建築開窗率最好在 35%以下，住家開窗率最好在 25%以下，其他建築在合理採光條件下，不宜採用太大開窗的設計。
3 盡量少採用屋頂水平天窗設計，若有水平天窗設計必須採用低日射透過率的節能玻 璃
4 住宅類建築物避免採用全密閉式開窗，每居室應至少有四分之一以上可開窗面，以 利通風，並避免日曬。
5 開窗部位盡量設置外遮陽或陽台以遮陽 6 大開窗面避免設置於東西日曬方位。
7 住家採用清玻璃，空調型建築多採用 Low-E 玻璃 8 做好屋頂隔熱措施(U 值在 1.2W/(m².K)以下)
(資料來源：綠建築九大指標之「日常節能指標」中的「外殼節能」設計對策)
圖 2-7 建築立面與建築全系統之關聯 (資料來源：建築節能技術手冊)
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然而，在建築物外牆節能考量中，表 2-13 之檢核表雖可以達到基本外殼節 能之考量，但設計過程往往並非單純的考量單一因子，因此透過國內既有節能設 計準則之整理，可以根據 (1)牆體座向、(2)開口率、(3)外遮陽、(4)開口部、(5)牆 體構造與材料 來作為參考之設計準則項目。
一、牆體座向：建築配置的節能技術
● 量體配置：在亞熱帶氣候下，在基地計畫上作正確的節能配置，以辦 公大樓為例，幾乎可節省三、四成左右的空調耗能量。
● 量體座向：以台灣地區而言，房屋的朝向以南北向最有利，而以東西 向得熱量最多，係以日射量的多寡排列之優先順序。
● 量體外型：大規模全面空調的大型建築物，如醫院、辦公大樓、旅館、
及大型展示中心，為降低空調負荷，可採用較集中的正方形，減少表面 積也減少日射得熱。為顧及晝光分布以及通風考量，一般較適宜之長寬 比以 1:2 或 1:3 之南北向建築為佳。小規模之一般住宅則以細長，表面 積多的建築物型態為佳，使得各規劃空間兼具通風、採光之效果。
二、開口率：適當開口率的節能技術
在炎熱的台灣，過大的開窗面積是造成空調耗能的主因。開窗因素在台灣佔 了所有耗能因素的六成，適當的開窗設計是建築節能的首要計畫。帷幕牆開口率 都亦須特別注意，避免全面開口的玻璃帷幕，並在非開口部加以適當隔熱處理。
一般辦公室建築的透明開口率設計宜降低在 40﹪以下，並在玻璃、金屬表面背 後加上中空層、隔熱材、內表材，使其隔熱能力優於 RC。 住宅建築開口率：以 現行節能法規來檢討住宅開口率的話，Req＝0.16 的集合住宅的平均立面開窗，
在無遮陽條件下，在台北可達 35﹪，在高雄可達 27﹪；假如加上一米深的陽台，
在台北可達 50﹪，在高雄可達 40﹪，超過此開口即不合格。
● 辦公建築開口率：若依辦公建築現行 ENVLOAD 計算方法，以相同建 築條件而言，在高雄所計算的 ENVLOAD 值約為在台北的 1.8 倍。因此 在南部的建築必須要有較小的開窗、較深的遮陽才能合格。開窗率是影 響 ENVLOAD 值最大的因素，以一般 15cm RC 外牆的辦公建築而言，
在台北開口率 45﹪以下，在高雄開窗率 30﹪以下，即可通過標準。
● 等價開窗率：為了節能要求，一般住宅開口率為 25﹪以下，辦公建築為 40﹪以下為宜，並且在台度以下儘量不開窗。 以一般住宅開口率而言，
在相同的等價開窗率之下，台北的開口率可略大於高雄的開口率。
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三、外遮陽：外遮陽的節能技術
熱濕氣候建築外殼遮陽效果比隔熱效果好。外遮陽設施有助於減輕日射負荷，
其節能效果對於室內發熱量大的建築物更形明顯。一般人都認為帷幕牆設計只能 平板化，無法設計外遮陽等遮陽設施，但是由國外的許多案例我們可以發現金屬 玻璃帷幕均能以輕巧的金屬板設計優美的遮陽，並成為建築造型有趣的一部份。
四、開口部：開口部設計的節能技術
● 開口部的玻璃材料：玻璃的節能特性主要根源於兩個特性，一是玻璃 的隔熱能力，亦是熱傳透率 U 值(可參考附錄三之常用玻璃熱傳透率 表)；另一則是玻璃的遮陽能力，亦即日射透過率ηi 值。然而，台灣 地區室內外溫度差並非很大，而日射熱卻是很驚人。因此，阻絕溫差 的熱傳透率 U 值比不上阻絕輻射傳透的ηi 值重要；亦即，在台灣的 玻璃節能對策首重玻璃的遮蔽性能。
● 開口部的隔熱與氣密性：有關開口部的氣密性及隔熱性相關原理分述 如下：
− 氣密性：指相對於指定壓力差下，每單位牆壁面積及單位時間內之 通氣量。單位為 m3/m2．h(固定窗)，m3/m．h(活動窗)。氣密性不佳 的開口部漏氣量（間隙風）增大，在空調空間中造成了能量的損失，
在非空調空間中則由於難控制冬季風漏入而產生不快，氣密性差的 窗戶，對於阻絕外界噪音的功效亦不佳。氣密性高的開口通常亦有 良好的隔音性，有隔絕噪音之好處。帷幕牆氣密性性能值依照 CNS 13971 中所規定之氣密試驗求得。測試壓力差一般最低以 75 Pa 為 準，但考量高層建築或更高之空氣品質及節能要求，得以 300 Pa 為 準，相當於風速每秒 22 公尺之靜壓，一般固定窗或牆板之透氣量 為 1.09m3/m2．h，活動窗則為 1.39m3/m．h，固定窗以單位面積計 算，活動窗以開口周邊之單位長度計。
− 隔熱性：金屬製門窗框如果沒有良好的斷熱處理，則會引起熱橋現 象（Heat Bridge），所謂熱橋現象為構造上厚度較薄之部位，或該部 位所用材料不同，其熱傳導抵抗較小，熱損失大多經過此部位，此 部位之溫度也較其他部位為低，因此易結露，此部位稱為熱橋。因 而增加室內之熱負荷。
− 緩衝空間：門因出入關係常須開啟，而引入更多的熱負荷，設置除 風室或玄關可減少因出入而增加之室內空調負荷。
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五、牆體構造及材料：外牆構造及材料的節能技術
不透明外殼之節能特性主要與壁體的熱傳透率（U 值）有關，因此節能上需 增加隔熱性能與降低日射吸熱。外牆構造應以減少外熱侵入為必要條件，使用隔 熱處理時，須配合建築物之使用型態，過份隔熱對於室內發熱量大之建築物反而 會增加空調負擔，應配合合理的遮陽及良好的通風計畫以減輕外牆受熱量。外表 面材應使用淺色明度較高之材料以增加反射率，白色牆體具 90﹪反射率，一般 紅磚混凝土則在 10﹪~50﹪之間。參考附錄三之常用外牆構造之熱傳透率（U 值）： 12cm 厚 RC 外牆 U 值高達 3.78，而有良好隔熱層的鋁金屬帷幕牆可在 0.71 以 下。輕量化的玻璃或金屬外殼，只要加強中間空氣層及隔熱處理，也可成為優良 的外殼。 下列兩種外牆構材可作為節能外牆構造之參考範型：
綠色魔法學校外牆材料 (圖 2-8)： (1) 外牆岩棉節能隔熱工程-外牆熱傳導 率 U 值可降至 0.6，有效降低建築耗能。(2) 鋁擠型崁掛式帷幕工法：陶粒混凝 輕結構，防璧癌防火吸音，無甲醛，無致癌物汙染。
圖 2-8 由岩棉隔熱材和陶粒輕隔間幕牆板所構成的外牆 (資料來源：綠色魔法學校)
外牆外保溫及防水裝飾系統 EIFS (圖 2-9)：根據國際建築規範 ASTM 定義，
外牆外保溫系統（Exterior Insulation and Finish System，EIFS）是一種非承重的外 牆覆蓋系統，由美國能源部支持橡樹嶺國家實驗室進行研究，已證實相對於磚塊、
灰泥及水泥纖維壁板，EIFS 是控制熱和濕度「表現最好的覆層」。其構造包含：
防水層（Water-resistive barrier / WRB）：覆蓋襯底
平面排水：在 WRB 與絕緣板之間，常用黏合劑塗在 WRB 上的垂直帶
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絕緣板：通常由發泡聚苯乙烯（EPS），該固定用粘合劑或機構在基底
玻璃纖維：增強網埋置在底塗層
水性底塗層：施加在絕緣的頂部以用作耐候阻隔
表面塗層：常使用不褪色和抗裂丙烯酸共聚物技術。
圖 2-9 外牆外保溫系統構造組成 (資料來源：EIMA 2015)
六、節能帷幕外牆之應用
隨著都市建築高層化，帷幕牆亦是外牆節能考量之重點項目。高層建築帷幕 牆包含了預組化、輕量化、規格化、工業化、自動化、單元化等特性，為減少高 空填縫作業的危險和困難，不必現場施作填縫的單元式帷幕牆(Unitized System) 成為系統主流。金屬玻璃帷幕外牆可減少傳統 RC 外牆大量的鋼筋、混凝土等高 耗能建材使用，且易於回收再生利用，達到的節約能資源目標。而帷幕牆的主要 性能可以分為材料性能與物理性能(系統性能)。物理性能包含了耐風壓性能、層 間變位吸收性能、水密性能、氣密性能等。一般帷幕牆設計僅根據 AAMA 及 CNS 規範達到基本性能之要求，氣密性、水密性透過試驗達到性能要求，至於隔音及 隔熱則以計算來代替試驗。帷幕牆節能設計準則包含(1)開口率、(2)遮陽、(3)隔 熱性與氣密性三部份。