第四章 非空調型建築
第二節 學校及大型空間類建築
1. 外殼耗能量評估
(1) 10 小時空調系統其建築物外殼耗能量 ENVLOAD 公式為：
∑
+
− +
−
= 20370 1.512*G 0.326*L*DH 1.079* (Mk*IHk)
ENVLOAD (4-2)
其中:
ENVLOAD ：建築外殼耗能量 [Wh/m2 −fl−area⋅yr]
G ：全年室內發散熱量 －建築物使用時段內，
全年室內人體與照明及設備發散熱量總值。
)]
yr area fl m /(
Wh
[ 2 − − ⋅
L ：外殼熱損失係數 －建築物空調區與室外溫
差在絕對溫度 1K 時，單位空調樓地板面積在單位時間內進出建 築物外殼之熱量。
)]
K area fl m /(
W
[ 2 − − ⋅
Mk：k 方位外殼面之熱射取得係數－建築物某方位空調區單位樓地 板面積全年取得之日射量，與建築物毫無遮蔽時取得日射量之 比值。
DH：當地之冷房度時 [K⋅h/yr]－建築物使用時段內之逐時外氣溫高 於冷房基準溫度 23℃之全年溫差累算值。
IHk：當地 k 方位外殼之冷房日射時 －建築物使用時段 內某方位之逐時外氣溫高於冷房基準溫度 23℃時之全年總日射 量累算值。
)]
yr m /(
Wh [ 2 ⋅
(2) 氣候分區
依照空調型建築，將氣候區分成七大類如表2-1，氣候參數 DH 與 IHk 之值依據建築物所在之計算點氣候分區。
2. 分析模型
參考範例：綠建築設計技術規範與計算實例專輯(2005 年版)[28]第七冊
－學校及大型空間類建築專用，以下為建築物基本資料：
91
範例：S 小學教學大樓 建築高度 H：10.8m 建築物樓層：3 層
地面層以上樓板總面積:1914.275m2(約 579 坪) 構造：RC 構造
海拔高度在 200m 以下
平面圖(綠建築設計技術規範與計算實例專輯－學校類 p.48。) 立面圖(綠建築設計技術規範與計算實例專輯－學校類 p.51。) 3. 計算建築外殼使用常重骨材混凝土及輕質骨材混凝土之耗能量
Part A : 使用常重骨材混凝土做為建築物外殼實牆部主要結構 Step1.材料設定
(a). 建築物外殼開口部玻璃材料: S 小學教學大樓外殼玻璃開口 部玻璃材料之種類如表 4-13。
(b). 建築物外殼實牆部牆壁材料: S 小學教學大樓外殼實牆部牆 壁材料之種類如表 4-14。
(c) .建築物外殼實牆部屋頂材料: S 小學教學大樓外殼實牆部屋頂 材料之種類如表 4-15。
Step2.計算出各區樓地板面積 Afp、AFp
S 小學教學大樓各層外周區空調樓地板面積如表 4-16。
Step3.將 S 小學教學大樓外殼開口部份依方位列表
將 S 小學教學大樓各方位大樓各部份開口部材料、面積列表如表 4-17 及表 4-18。
Step4.將 S 小學教學大樓外殼實牆依方位列表
表 4-19 及表 4-20 為 S 小學教學大樓各方位外殼實牆部份材料、面 積及熱傳透率。
Step5.計算 ENVLOAD 結果
(1) 假設此大樓位於北部氣候區的桃竹苗地區 由林氏簡算法得到
a.室內發散熱量
全年室內發散熱量經演算得到：
G=12603.32 [Wh/m2 −fl−area⋅yr]
乘上室內發散熱量項迴歸係數 2.512 得到室內發散熱量總值：
Æ 2.512*G=31659.54 [Wh/m2 −fl−area⋅yr] b.外殼熱損失量
依步驟計算出外殼熱損失係數 L：
L=5.39 [W/(m2 −fl−area⋅K)]
其次查表得到桃竹苗地區之冷房度時 DH：
DH=12200 [K⋅h/yr]
最後乘上外殼熱損失係數項迴歸係數 0.326 得到外殼熱損失量總 值：
Æ 0.326*L*DH=21423.10 [Wh/m2 −fl−area⋅yr] c.外殼日射取得量
將此建築各方向之日射取得係數 Mk 求出：
北方 Mk=0.0848 南方 Mk=0.0980 東方 Mk=0.0451 西方 Mk=0.0418 水平方向 Mk=0.0147
查表得到桃竹苗地區各方向之日射取得係數：
北方之 IHk=190600 [Wh/m2 −fl−area⋅yr] 南方之 IHk=286100 [Wh/m2 −fl−area⋅yr]
93
東方之 IHk=297500 [Wh/m2 −fl−area⋅yr] 西方之 IHk=331700 [Wh/m2 −fl−area⋅yr]
依照方位將各方為 Mk 與 IHk 相乘疊加再乘上偏迴歸係數得到外 殼日射取得量總值：
Æ 1.079*
∑
(Mk*IHk)=88963.8[Wh/m2 −fl−area⋅yr]將上述三部分帶入 4-2 式可得到 S 小學教學大樓之外殼耗能量 ENVOLAD = -20370+31659.54-21423.10+88963.8
= 78.83 [kWh/m2 −fl−area⋅yr] (2) 假設此大樓位於中部氣候區的中彰投雲地區 a.室內發散熱量
全年室內發散熱量經演算得到：
G=15015.32 [Wh/m2 −fl−area⋅yr]
乘上室內發散熱量項迴歸係數 2.512 得到室內發散熱量總值：
Æ 2.512*G=37718.49 [Wh/m2 −fl−area⋅yr] b.外殼熱損失量
外殼熱損失係數 L 與桃竹苗地區相同：
L=5.39 [W/(m2 −fl−area⋅K)]
其次查表得到中彰投雲地區之冷房度時 DH：
DH=14000 [K⋅h/yr]
最後乘上外殼熱損失係數項迴歸係數 0.326 得到外殼熱損失量總 值：
Æ 0.326*L*DH=24583.90 [Wh/m2 −fl−area⋅yr] c.外殼日射取得量
日射取得係數 Mk 與桃竹苗地區相同。
查表得到中彰投雲地區各方向之日射取得係數：
北方 IHk=234600 [Wh/m2 −fl−area⋅yr]
南方 IHk=403700 [Wh/m2 −fl−area⋅yr] 東方 IHk=363700 [Wh/m2 −fl−area⋅yr] 西方 IHk=464900 [Wh/m2 −fl−area⋅yr] 水平方向 IHk=978000 [Wh/m2 −fl−area⋅yr]
依照方位將各方為 Mk 與 IHk 相乘疊加再乘上偏迴歸係數得到外 殼日射取得量總值：
Æ 1.079*
∑
(Mk*IHk)=118372.00 [Wh/m2 −fl−area⋅yr] 將上述三部分帶入 4-2 式得到 S 小學教學大樓之外殼耗能量ENVOLAD = -20370+37718.49-24583.90+118372.00 = 111.13 [kWh/m2 −fl−area⋅yr]
(3) 假設此大樓位於南部氣候區的高屏地區 a.室內發散熱量
全年室內發散熱量經演算得到：
G=17798.89 [Wh/m2 −fl−area⋅yr]
乘上室內發散熱量項迴歸係數 2.512 得到室內發散熱量總值：
Æ 2.512*G=44710.81 [Wh/m2 −fl−area⋅yr] b.外殼熱損失量
外殼熱損失係數 L 與桃竹苗地區相同：
L=5.39 [W/(m2 −fl−area⋅K)]
其次查表得到中彰投雲地區之冷房度時 DH：
DH=15500 [K⋅h/yr]
最後乘上外殼熱損失係數項迴歸係數 0.326 得到外殼熱損失量總 值：
Æ 0.326*L*DH=27235.67 [Wh/m2−fl−area⋅yr] c.外殼日射取得量
日射取得係數 Mk 與桃竹苗地區相同。
95
查表得到高屏地區各方向之日射取得係數：
北方 IHk=283300 [Wh/m2−fl−area⋅yr] 南方 IHk=512000 [Wh/m2−fl−area⋅yr] 東方 IHk=446600 [Wh/m2−fl−area⋅yr] 西方 IHk=585100 [Wh/m2−fl−area⋅yr]
水平方向 IHk=1219600 [Wh/m2 −fl−area⋅yr]
依照方位將各方為 Mk 與 IHk 相乘疊加再乘上偏迴歸係數得到外 殼日射取得量總值：
Æ 1.079*
∑
(Mk*IHk)=147576.00[Wh/m2 −fl−area⋅yr] 將上述三部分帶入 4-2 式得到 S 小學教學大樓之外殼耗能量：ENVOLAD = -20370+44710.81-27235.67+147576.00 = 144.70 [kWh/m2−fl−area⋅yr]
(4) 以現今法規審核
學校類建築的節能指標及基準值如表 2-4，由 BEEP-II 計算使用常 重骨材混凝土下 S 小學教學大樓是否符合規範基準值
BEEP-II 計算之結果如下：
屋頂平均熱傳透率(Uar)= 1.12W/(m2.K)
此大樓於桃竹苗地區窗面平均日射取得率(AWSG)
= 223.97＞160 [kWh/m2⋅yr]
此大樓於中彰投雲地區窗面平均日射取得率(AWSG)
= 282.57＞200 [kWh/m2⋅yr]
此大樓於高屏地區窗面平均日射取得率(AWSG)
= 346.60＞230 [kWh/m2⋅yr]
Æ使用常重骨材混凝土之 S 小學教學大樓無論在北、中、南三地 皆不符合規範標準。
PartＢ 使用輕質骨材混凝土做為建築物外殼實牆部主要結構
S 小學教學大樓改用輕質骨材後外殼實牆部熱傳透率如表 4-21 所示 (1) 假設此大樓位於北部氣候區的桃竹苗地區
由林氏簡算法得到 a.室內發散熱量
全年室內發散熱量經演算得到：
G=13016.87 [Wh/m2−fl−area⋅yr]
乘上室內發散熱量項迴歸係數 2.512 得到室內發散熱量總值：
Æ 2.512*G=32698.37 [Wh/m2 −fl−area⋅yr] b.外殼熱損失量
依步驟計算出外殼熱損失係數 L：
L=4.293 [W/(m2 −fl−area⋅K)]
其次查表得到桃竹苗地區之冷房度時 DH：
DH=12200 [K⋅h/yr]
最後乘上外殼熱損失係數項迴歸係數 0.326 得到外殼熱損失量總 值：
Æ 0.326*L*DH=17075.94 [Wh/m2 −fl−area⋅yr] c.外殼日射取得量
將此建築各方向之日射取得係數 Mk 求出：
北方 Mk=0.0765 南方 Mk=0.0873 東方 Mk=0.0389 西方 Mk=0.0354 水平方向 Mk=0.0118
查表得到桃竹苗地區各方向之日射取得係數：
北方 IHk=190600 [Wh/m2−fl−area⋅yr] 南方 IHk=286100 [Wh/m2−fl−area⋅yr]
97
東方 IHk=297500 [Wh/m2−fl−area⋅yr] 西方 IHk=331700 [Wh/m2−fl−area⋅yr]
水平方向之 IHk=744000 [Wh/m2 −fl−area⋅yr]
依照方位將各方為 Mk 與 IHk 相乘疊加再乘上偏迴歸係數得到外 殼日射取得量總值：
Æ 1.079*
∑
(Mk*IHk)=77254.8 [Wh/m2 −fl−area⋅yr]將上述三部分帶入 4-2 式可得到 S 小學教學大樓之外殼耗能量 ENVOLAD = -20370+32698.37-17075.94+77254.8
= 72.51 [kWh/m2 −fl−area⋅yr] (2) 假設此大樓位於中部氣候區的中彰投雲地區 a.室內發散熱量
全年室內發散熱量經演算得到：
G=15428.45[Wh/m2 −fl−area⋅yr]
乘上室內發散熱量項迴歸係數 2.512 得到室內發散熱量總值：
Æ 2.512*G=38756.26 [Wh/m2 −fl−area⋅yr] b.外殼熱損失量
外殼熱損失係數 L 與桃竹苗地區相同：
L=4.293 [W/(m2 −fl−area⋅K)]
其次查表得到中彰投雲地區之冷房度時 DH：
DH=14000 [K⋅h/yr]
最後乘上外殼熱損失係數項迴歸係數 0.326 得到外殼熱損失量總 值：
Æ 0.326*L*DH=19595.34 [Wh/m2−fl−area⋅yr] c.外殼日射取得量
日射取得係數 Mk 與桃竹苗地區相同。
查表得到中彰投雲地區各方向之日射取得係數：
北方 IHk=234600 [Wh/m2−fl−area⋅yr] 南方 IHk=403700 [Wh/m2−fl−area⋅yr] 東方 IHk=363700 [Wh/m2−fl−area⋅yr] 西方 IHk=464900 [Wh/m2−fl−area⋅yr] 水平方向 IHk=978000 [Wh/m2−fl−area⋅yr]
依照方位將各方為 Mk 與 IHk 相乘疊加再乘上偏迴歸係數得到外 殼日射取得量總值：
Æ 1.079*
∑
(Mk*IHk)=102796.00 [Wh/m2−fl−area⋅yr] 將上述三部分帶入 4-2 式得到 S 小學教學大樓之外殼耗能量ENVOLAD = -20370+38756.26-19595.34+102796.00 = 101.59 [kWh/m2 −fl−area⋅yr]
(3) 假設此大樓位於南部氣候區的高屏地區 a.室內發散熱量
全年室內發散熱量經演算得到：
G=18287.46 [Wh/m2−fl−area⋅yr]
乘上室內發散熱量項迴歸係數 2.512 得到室內發散熱量總值：
Æ 2.512*G=45938.10[Wh/m2−fl−area⋅yr] b.外殼熱損失量
外殼熱損失係數 L 與桃竹苗地區相同：
L=4.293 [W/(m2 −fl−area⋅K)]
其次查表得到中彰投雲地區之冷房度時 DH：
DH=15500 [K⋅h/yr]
最後乘上外殼熱損失係數項迴歸係數 0.326 得到外殼熱損失量總 值：
Æ 0.326*L*DH=21694.84 [Wh/m2−fl−area⋅yr] c.外殼日射取得量
99
日射取得係數 Mk 與桃竹苗地區相同。
查表得到高屏地區各方向之日射取得係數：
北方 IHk=283300 [Wh/m2−fl−area⋅yr] 南方 IHk=512000 [Wh/m2−fl−area⋅yr] 東方 IHk=446600 [Wh/m2−fl−area⋅yr] 西方 IHk=585100 [Wh/m2−fl−area⋅yr]
水平方向 IHk=1219600 [Wh/m2 −fl−area⋅yr]
依照方位將各方為 Mk 與 IHk 相乘疊加再乘上偏迴歸係數得到外 殼日射取得量總值：
Æ 1.079*
∑
(Mk*IHk)=128148.00 [Wh/m2−fl−area⋅yr] 將上述三部分帶入 4-2 式得到 S 小學教學大樓之外殼耗能量ENVOLAD = -20370+45938.10-21694.84+28148.00 = 132.02 [kWh/m2 −fl−area⋅yr]
(4) 以現今法規審核
學校類建築的節能指標及基準值如表 2-4，由 BEEP-II 計算使用輕 質骨材混凝土下 S 小學教學大樓是否符合規範基準值。BEEP-II 計算之 結果如下：
屋頂平均熱傳透率(Uar)= 0.95 [W/(m2.K)]
此大樓於桃竹苗地區窗面平均日射取得率(AWSG)
= 223.97＞160 [kWh/m2⋅yr]
此大樓於中彰投雲地區窗面平均日射取得率(AWSG)
= 282.57＞200 [kWh/m2⋅yr]
此大樓於高屏地區窗面平均日射取得率(AWSG)
= 346.60＞230 [kWh/m2⋅yr]
Æ使用輕質骨材混凝土之 S 小學教學大樓無論在北、中、南三地 皆不符合規範標準。
4.常重/輕質骨材混凝土外殼耗能量及空調費用之比較
將所得結果整理為表 4-22S，S 小學教學大樓在北中南氣候區使用常重 /輕質骨材混凝土外殼耗能量之比較。
現今學校電費為每度 2.10 元，乘上分別使用輕質/常重骨材混凝土情況 下 之 ENVLOAD 差值與此大 樓地面層以上之外周區空調 樓地板總面 (1586.94m2約480 坪)，即可得到此棟大樓一年所能節省之空調用電費用為:
桃竹苗地區:
(78.83-72.51) [kWh/(m2 ⋅yr)]*1586.94(m2)*2.1(元/kWh)
=21,062(元/yr) 中彰投雲地區:
(111.13-101.59) [kWh/(m2 ⋅yr)]*1586.94(m2)*2.1(元/kWh)
=31,793(元/yr) 高屏地區:
(144.70-132.02) [kWh/(m2 ⋅yr)]*1586.94(m2)*2.1(元/kWh)
=42,257(元/yr)
計算出 50 年內節省之費用，整理如表 4-23，表中北部氣區外周區空調 樓地板面積約 480 坪 S 小學教學大樓應可節省電費 1,053,100 元，中部地區 可節省電費 1,589,650 元，南部地區可節省電費 2,112,852 元。