第四章 建築外殼熱性能法規之建議
第二節 實驗計畫法概要
本節接續欲檢討本研究提出之外殼隔熱規範(如表 4-1 所示)相較於台灣現行 的建築外殼節能規範指標( 住宿類規範等價開窗率 Req 指標、辦公類規範 ENVLOAD 指標)，於執行面上之難易程度，以確認本研究提出之外殼隔熱規範 是否確實有助於提升我國建築外殼節能水準。
本研究以「實驗計畫法」生成模型加以試算，以檢討確認所提出之外殼隔熱 規範是否確實嚴於台灣現行的建築外殼節能規範指標。實驗計畫法為一種高效率 的實驗法，其目的是希望以最少的實驗次數、最低的實驗成本來獲取最多的實驗 情報量，且透過適當的實驗計畫配置可使實驗結果之推求過程嚴謹化。本研究採 用實驗計畫法中三種水準的直交表(L27)，一組的實驗包括 27 次的模擬，可減少 龐大之工作量又可兼具模擬樣本之代表性。
透過實驗計畫法中模擬因子間不同水準的組合變化來改變建築外殼之參數 以進行建築模擬樣本生成。生成之樣本模擬台灣一般辦公類及住宅類建築採用本 研究提出之外殼隔熱規範後，使用現行之外殼熱性能法規(住宿類建築以 Req，
其他各類以辦公類建築 ENVLOAD 為代表)計算其外殼性能，根據計算結果驗證 本研究提出之外殼隔熱規範是否能夠提升建築外殼熱性能之節能效益。
4-2-1 模擬因子及水準值選定
1. 住宿類建築
本研究配合 Req 指標之計算要素選定外殼耗能模擬因子：開窗率、玻璃 日射透過率η值及通風修正係數 fvi 值。其定義及選定之水準值說明如下：
1. ) 開窗率(%)
開窗率的定義為建築物外殼開口面積與建築外殼總面積(含開口)之比 例，假設某方位面臨外氣之總外殼面積為 1000m2，若該方位之開口面積為 500m2時，則該方位之開口率即為(500/1000) ×100% = 50%，本研究選定 20%
以下、20%到 30%、30%到 40%及 40%到 50%四種範圍之開窗率，分別以尾 數 2、5、8 為模擬水準值。
表 4-6 本研究設定之開窗率水準值 開窗率 水準 1. 水準 2. 水準 3.
≦20% 12% 15% 18%
20%~30% 22% 25% 28%
30%~40% 32% 35% 38%
40%~50% 42% 45% 48%
2. ) 玻璃日射透過率η值
開口部玻璃之「遮陽性能」以日射透過率η值（無單位）來表示，其值 越小遮陽能力越好。
表 4-7 本研究設定之玻璃日射透過率水準值
水準 1. 水準 2. 水準 3.
玻璃種類 5mm 透明平板玻璃 透明膠合玻璃 5mm 茶色玻璃
玻璃η值 0.84 0.7 0.56
3. ) 通風修正係數 fvi 值
對於不同開窗形式、樓層高度，賦予不同的通風修正係數 fvi，用意在 於保障良好的開窗面積與通風性能。對於低層建築最常用的可開式橫拉窗以 1.0 為計算基準；對於通風效果較好的旋轉窗，則賦予 0.80 的優惠計算（即 開窗可放大 1.25 倍）；對於密閉窗則給以嚴格的懲罰性修正係數 2.5。
本研究設定值分別為 1.2、1.0 及 0.85 三種水準值。
表 4-8 通風修正係數 fvi
(人居熱環境 林憲德 2009)
2. 辦公類建築
本研究配合 ENVLOAD 法規選定之外殼耗能模擬因子：建築方位、平面 長寬比、開窗率、建築物樓地板面積及建築物樓層數。其定義及選定之水準 值說明如下：
1. ) 建築方位
建築方位不同所獲得之日射量有所差異，此處定義的建築方位為建築物 長邊所面臨之方位，如建築方位為北向時，代表此建築為南北座向，兩短邊 分別面對東向與西向。本研究建築方位分為北向(N)、東北向(NE)、東向(E)、
東南向(SE)、南向(S)、西南向(SW)、西向(W)、西北向(NW)共八個方位。
2. ) 平面長寬比
平面長寬比與建築物外殼耗能受建築方位影響之大小有關。長寬比越 大，及建築物越細長，外殼耗能受方位不同之影響越大；反之長寬比越小，
建築平面越近於正方形，外殼耗能受方位不同之影響也越小。本研究設定長 寬比分別為 1:1、1:2 及 1:3 三種水準值。
3. ) 開窗率(%)
其定義及水準值與住宿類建築之開窗率相同。
4. ) 建築物樓地板面積(m2)
本研究設定建築樓地板面積分別為 500、900 及 1500 三種水準值。
5. ) 建築物樓層數
本研究設定建築樓層數分別為 8 層樓、16 層樓及 24 層樓三種水準值。
4-2-2 直交表配置計畫
1. 住宿類建築
住宿類建築所選定之建築物外殼因子共 5 項，包含氣候區、方位、開口率、
玻璃η值及通風修正係數 fvi 值。除「方位」取 8 種水準外，其餘均取 3 種水 準，由「實驗計畫法」可知，此實驗配置以 3n型混合直交表 L27(81×34×4) 最為適當。
選定因子與等級上，氣候分區方面，配合法規 Req 依建築物所在地理位 置而區分合格基準，將台灣依緯度分成北中南三種氣候區。所選用之因子除 了北中南三種氣候區的氣候因子外，其他主要針對影響建築外殼耗能較為顯
著之因子，包括建築平面長邊之面向方位、開口率，及代表建築外殼之通風 與遮陽性能之玻璃日射透過率η值及通風修正係數 fvi 值等。
其中，開口率方面，由於本本研究提出之外殼隔熱規範對於不同的開口 率範圍有不同的數值規定。在住宿類方面，由於台灣一般住宿類建築開窗率 通常不高，故本研究選定其「20%以下」、「20~30%」、「30~40%」3 個範圍，
並在此 3 個範圍中，各訂 3 水準套用直交表模擬之，共計得 3 組、每組 27 樣 本之實驗。
表 4-9 住宿類建築樣本生成所使用之參數因子及其水準一覽表
編號 1.氣候區 2.方位 3.開口率 4. 玻璃η值 5.通風修正 fvi 值
北 N 12% 22% 32% 0.84 1.2
NE E
中 SE 15% 25% 35% 0.7 1.0
S SW
南 W 18% 28% 38% 0.56 0.85
水準
NW
表 4-10 住宿類建築模擬樣本(開口率<20%)
編號 1.氣候區 2.方位 3.開口率 4. 玻璃η值 5.通風修正 fvi 值
1 北 E 12% 0.56 1.2
2 中 E 15% 0.7 1
3 南 E 18% 0.84 0.85
4 中 SE 18% 0.7 0.85
5 南 SE 12% 0.84 1.2
6 北 SE 15% 0.56 1
7 南 S 15% 0.84 1
8 北 S 18% 0.56 0.85
9 中 S 12% 0.7 1.2
10 北 SW 18% 0.7 1
11 中 SW 12% 0.84 0.85
12 南 SW 15% 0.56 1.2
13 中 W 15% 0.84 1.2
14 南 W 18% 0.56 1
15 北 W 12% 0.7 0.85
16 南 NW 12% 0.56 0.85
17 北 NW 15% 0.7 1.2
18 中 NW 18% 0.84 1
19 北 N 15% 0.84 0.85
20 中 N 18% 0.56 1.2
21 南 N 12% 0.7 1
22 中 NE 12% 0.56 1
23 南 NE 15% 0.7 0.85
24 北 NE 18% 0.84 1.2
25 南 S 18% 0.7 1.2
26 北 S 12% 0.84 1
27 中 S 15% 0.56 0.85
表 4-11 住宿類建築模擬樣本(開口率 20%~30%)
編號 1.氣候區 2.方位 3.開口率 4. 玻璃η值 5.通風修正 fvi 值
1 北 E 22% 0.56 1.2
2 中 E 25% 0.7 1
3 南 E 28% 0.84 0.85
4 中 SE 28% 0.7 0.85
5 南 SE 22% 0.84 1.2
6 北 SE 25% 0.56 1
7 南 S 25% 0.84 1
8 北 S 28% 0.56 0.85
9 中 S 22% 0.7 1.2
10 北 SW 28% 0.7 1
11 中 SW 22% 0.84 0.85
12 南 SW 25% 0.56 1.2
13 中 W 25% 0.84 1.2
14 南 W 28% 0.56 1
15 北 W 22% 0.7 0.85
16 南 NW 22% 0.56 0.85
17 北 NW 25% 0.7 1.2
18 中 NW 28% 0.84 1
19 北 N 25% 0.84 0.85
20 中 N 28% 0.56 1.2
21 南 N 22% 0.7 1
22 中 NE 22% 0.56 1
23 南 NE 25% 0.7 0.85
24 北 NE 28% 0.84 1.2
25 南 S 28% 0.7 1.2
26 北 S 22% 0.84 1
27 中 S 25% 0.56 0.85
表 4-12 住宿類建築模擬樣本(開口率 30%~40%)
編號 1.氣候區 2.方位 3.開口率 4. 玻璃η值 5.通風修正 fvi 值
1 北 E 32% 0.56 1.2
2 中 E 35% 0.7 1
3 南 E 38% 0.84 0.85
4 中 SE 38% 0.7 0.85
5 南 SE 32% 0.84 1.2
6 北 SE 35% 0.56 1
7 南 S 35% 0.84 1
8 北 S 38% 0.56 0.85
9 中 S 32% 0.7 1.2
10 北 SW 38% 0.7 1
11 中 SW 32% 0.84 0.85
12 南 SW 35% 0.56 1.2
13 中 W 35% 0.84 1.2
14 南 W 38% 0.56 1
15 北 W 32% 0.7 0.85
16 南 NW 32% 0.56 0.85
17 北 NW 35% 0.7 1.2
18 中 NW 38% 0.84 1
19 北 N 35% 0.84 0.85
20 中 N 38% 0.56 1.2
21 南 N 32% 0.7 1
22 中 NE 32% 0.56 1
23 南 NE 35% 0.7 0.85
24 北 NE 38% 0.84 1.2
25 南 S 38% 0.7 1.2
26 北 S 32% 0.84 1
27 中 S 35% 0.56 0.85
2. 辦公類建築
辦公類建築所選定之建築物外殼因子共 6 項，除「方位」取 8 種水準外，
其餘均取 3 種水準由「實驗計畫法」可知，配置以 3n型混合直交表 L27(81× 35×4)最為適當。
選定因子與等級上，在氣候分區方面，配合法規 ENVLOAD 依建築物所 在地理位置區分合格基準，將台灣依緯度分成北中南三種氣候區；並盡量將 台灣常見之辦公建築型態納入解析範圍。所選用之因子除了北中南三種氣候 區的氣候因子外，其他為代表建築外殼設計良窳之外殼設計因子，包括建築 平面長邊之面向方位；建築物平面長寬比；平均開口率。以及代表建築規模 之標準層樓地板面積與樓層數等。
其中，開口率方面，由於本研究提出之外殼隔熱規範對於不同的開口率 範圍有不同的數值規定，故本研究選定其「20%以下」、「20~30%」、「30~40%」、
「40~50%」4 個範圍，並在此 4 個範圍中，各訂 3 水準套用直交表模擬之，
共計得 4 組、每組 27 樣本之實驗。
表 4-13 辦公類建築樣本生成所使用之參數因子及其水準一覽表
編號 1.氣候區 2.方位 3.長寬比 4.開口率 5.樓地板面積 (m2)
6.樓層數
北 N 1:1 12% 22% 32% 42% 500 8 NE
E
中 SE 1:2 15% 25% 35% 45% 900 16 S
SW
南 W 1:3 18% 28% 38% 48% 1600 24 水準
NW
表 4-14 辦公類建築模擬樣本(開口率<20%) 編號 1.氣候區 2.方位 3.長寬比 4.開口率 5.樓地板面積
(m2)
6.樓層數
1 北 E 1:1 12% 500 8
2 中 E 1:2 15% 900 16
3 南 E 1:3 18% 1600 24 4 中 SE 1:1 18% 1600 16 5 南 SE 1:2 12% 500 24
6 北 SE 1:3 15% 900 8
7 南 S 1:1 15% 900 24
8 北 S 1:2 18% 1600 8
9 中 S 1:3 12% 500 16
10 北 SW 1:3 18% 900 16 11 中 SW 1:1 12% 1600 24 12 南 SW 1:2 15% 500 8 13 中 W 1:3 15% 500 24
14 南 W 1:1 18% 900 8
15 北 W 1:2 12% 1600 16 16 南 NW 1:3 12% 1600 8 17 北 NW 1:1 15% 500 16
18 中 NW 1:2 18% 900 24 19 北 N 1:2 15% 1600 24
20 中 N 1:3 18% 500 8
21 南 N 1:1 12% 900 16 22 中 NE 1:2 12% 900 8 23 南 NE 1:3 15% 1600 16 24 北 NE 1:1 18% 500 24 25 南 S 1:2 18% 500 16 26 北 S 1:3 12% 900 24 27 中 S 1:1 15% 1600 8
表 4-15 辦公類建築模擬樣本(開口率 20%~30%) 編號 1.氣候區 2.方位 3.長寬比 4.開口率 5.樓地板面積
(m2)
6.樓層數
1 北 E 1:1 22% 500 8
2 中 E 1:2 25% 900 16
3 南 E 1:3 28% 1600 24 4 中 SE 1:1 28% 1600 16 5 南 SE 1:2 22% 500 24
6 北 SE 1:3 25% 900 8
7 南 S 1:1 25% 900 24
8 北 S 1:2 28% 1600 8
9 中 S 1:3 22% 500 16
10 北 SW 1:3 28% 900 16 11 中 SW 1:1 22% 1600 24 12 南 SW 1:2 25% 500 8 13 中 W 1:3 25% 500 24
14 南 W 1:1 28% 900 8
15 北 W 1:2 22% 1600 16 16 南 NW 1:3 22% 1600 8 17 北 NW 1:1 25% 500 16
18 中 NW 1:2 28% 900 24 19 北 N 1:2 25% 1600 24
20 中 N 1:3 28% 500 8
21 南 N 1:1 22% 900 16 22 中 NE 1:2 22% 900 8 23 南 NE 1:3 25% 1600 16 24 北 NE 1:1 28% 500 24 25 南 S 1:2 28% 500 16 26 北 S 1:3 22% 900 24 27 中 S 1:1 25% 1600 8
表 4-16 辦公類建築模擬樣本(開口率 30%~40%) 編號 1.氣候區 2.方位 3.長寬比 4.開口率 5.樓地板面積
(m2)
6.樓層數
1 北 E 1:1 32% 500 8
2 中 E 1:2 35% 900 16
3 南 E 1:3 38% 1600 24 4 中 SE 1:1 38% 1600 16 5 南 SE 1:2 32% 500 24
6 北 SE 1:3 35% 900 8
7 南 S 1:1 35% 900 24
8 北 S 1:2 38% 1600 8
9 中 S 1:3 32% 500 16
10 北 SW 1:3 38% 900 16 11 中 SW 1:1 32% 1600 24 12 南 SW 1:2 35% 500 8 13 中 W 1:3 35% 500 24
14 南 W 1:1 38% 900 8
15 北 W 1:2 32% 1600 16 16 南 NW 1:3 32% 1600 8 17 北 NW 1:1 35% 500 16
18 中 NW 1:2 38% 900 24 19 北 N 1:2 35% 1600 24
20 中 N 1:3 38% 500 8
21 南 N 1:1 32% 900 16 22 中 NE 1:2 32% 900 8 23 南 NE 1:3 35% 1600 16 24 北 NE 1:1 38% 500 24 25 南 S 1:2 38% 500 16 26 北 S 1:3 32% 900 24 27 中 S 1:1 35% 1600 8
表 4-17 辦公類建築模擬樣本(開口率 40%~50%) 編號 1.氣候區 2.方位 3.長寬比 4.開口率 5.樓地板面積
(m2)
6.樓層數
1 北 E 1:1 42% 500 8
2 中 E 1:2 45% 900 16
3 南 E 1:3 48% 1600 24 4 中 SE 1:1 48% 1600 16 5 南 SE 1:2 42% 500 24
6 北 SE 1:3 45% 900 8
7 南 S 1:1 45% 900 24
8 北 S 1:2 48% 1600 8
9 中 S 1:3 42% 500 16
10 北 SW 1:3 48% 900 16 11 中 SW 1:1 42% 1600 24 12 南 SW 1:2 45% 500 8 13 中 W 1:3 45% 500 24
14 南 W 1:1 48% 900 8
15 北 W 1:2 42% 1600 16 16 南 NW 1:3 42% 1600 8 17 北 NW 1:1 45% 500 16
18 中 NW 1:2 48% 900 24