第六章 廣義隔熱材料應用於臺灣氣候之數值模擬
6.2 臺灣氣候下之廣義隔熱材料使用效果
6.2.3 廣義隔熱材料擺放位置之分析結果與討論
本節想瞭解若是將 EPS 和 PCM 擺放在不同位置的話，其耗電量改善比例和熱 舒適度改善比例是否可以提升？如圖 6-1(a)、圖 6-1(b)，分別為將廣義隔熱材料 擺放在室外面和擺放在室內面，可分為以下四種情形：
1. EPS_2_out：隔熱材料擺在外面。
2. EPS_2_in：隔熱材料擺在裡面。
3. PCM2728_2_out：相變材料擺在外面。
4. PCM2728_2_in：相變材料擺在裡面。
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以 2008 年為例，EPS_2_out 和 PCM2728_2_out 分析結果已於前一小節的 表 6-5 、表 6-6、表 6-7、表 6-8 中列出，EPS_2_in 和 PCM2728_2_in 的 PCI 分 析結果如表 6-13、表 6-14，整年下來的 PI 指標，EPS_2_in 為-1.2%、PCM2728_2_in 為 7.0%，其結果比 EPS_2_out 的 9.8%和 PCM2728_2_out 的 8.0%來的差。EPS_2_in 和 PCM2728_2_in 的 PMVI 分析結果如表 6-15、表 6-16，整年下來除熱的 TPI 指 標，EPS_2_in 為-0.3%、PCM2728_2_in 為 1.8%，其結果比 EPS_2_out 的 6.2%和 PCM2728_2_out 的 3.8%來的差，綜合 PI 和 TPI 的結果可得知，將 EPS 和 PCM 擺 PCM 擺放在室外面都會比擺放在室內面好，我們將用 ABAQUS 裡 Visualization Field Output 的功能，輸出模型網格南面牆、玻璃與一部份室內空氣溫度的分佈圖，
由於考慮模型其實是一個沿 y 軸對稱的情形，因此我們輸出如圖 6-4 框起來放大 的地方，觀察的項目如下：
1. NO：不加廣義隔熱材料，如圖 6-5。
2. EPS_2_out：隔熱材料擺在外面，如圖 6-6。
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3. PCM2728_2_out：隔熱材料擺在裡面，如圖 6-7。
4. EPS_2_in：相變材料擺在外面，如圖 6-8。
5. PCM2728_2_in：相變材料擺在裡面，如圖 6-9。
圖形中紅色代表高溫，藍色代表低溫，白色的數字為當下的時間，因此輸出的圖 形為即時的溫度分佈圖。綜合以上的情況，我們將以時間來歸納以上的分析結果。
a. 2008 年 7 月 15 日 08:00
白天太陽升起，溫度漸漸升高，而窗戶玻璃的部份可以看到太陽輻射熱能慢 慢透射進來室內，顏色為潛綠色的，而基本上上述的五種圖形的分佈圖看起來都 差不多。
b. 2008 年 7 月 15 日 11:00
此刻溫度升高更多，窗戶玻璃透射進來的太陽輻射熱能的影響也越顯著，溫 度的擴散往室內傳遞，值得注意的是，我們可以看到玻璃部份與室內面牆的連結 部份，有熱的傳遞，因此玻璃室內面的溫度除了會跟室內溫度產生對流以外，也 會藉由傳導往旁邊的牆體進行熱傳遞。
c. 2008 年 7 月 15 日 13:00
此刻室外溫度到達了當天的最高溫，太陽輻射熱能的影響也到達極大值。此 時可以發現 EPS_2_out 和 PCM2728_2_out 的圖形相較於其他三種，熱都會停滯在 外牆的室外面，即有擺放 EPS 和 PCM 的位置，明顯將熱阻隔在外面，而且 EPS_2_out 的外牆溫度分佈梯度比 PCM2728_2_out 大，這主要是 PCM2728_2_out
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的潛熱吸熱已超過其熔化範圍，所以吸熱的效果已消失，因此降低熱傳導的能力 尌變成看本身的熱傳導係數，而 EPS 的熱傳導係數為 0.037(
W / m C
)，PCM 熔化 後的熱傳導係數為 0.138(W / m C
)，根據公式(3.2)，熱傳導係數較小，所產生的溫 差較大，阻隔熱的能力也尌越好。d. 2008 年 7 月 15 日 19:00
到了晚上以後，室外溫度降低，太陽輻射熱能也消失了，不過由於白天的影 響，室內的溫度仍然保持一定的溫度，不過可以看到 EPS 由於先前造成較大溫差 的影響，整個外牆壁體仍然有 60%以上式呈現淺藍色，其餘四種圖形的溫度幾乎 都呈現綠色，而且 EPS_2_out 的室內溫度也有一部份是淺藍色，其餘的四種圖形 都已經變成綠色。
e. 2008 年 7 月 15 日 20:20
此時可以看到，EPS_2_out 的室內溫度已經全部為淺藍色，其餘的四種圖形圖 形幾乎都還是呈現綠色。但是因為玻璃的熱傳導係數為 1.38(
W / m C
)與混凝土的 傳導係數 1.4(W / m C
)差不多，比熱與密度也差不多，不過玻璃厚度只有 6mm，因此晚上室外冷空氣經由玻璃的傳遞也會比較迅速，所以可以看到其餘四種圖形 有玻璃影響區塊的室內溫度有明顯的一部份是淺藍色的，與白天的圖形相似，只 是白天為紅色，晚上為藍色，這也讓驗證了 5.5.3 節中所提到的窗戶玻璃的影響，
室內溫度曲線的振幅不管白天還是夜晚都會增加很多。
f. 2008 年 7 月 16 日 01:40
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到了深夜以後， EPS_2_in 和 PCM2728_2_in 的室內溫度分佈圖，可以明顯看 出 EPS 放在室內面，由於白天時無法有效隔熱導致室內溫度較高，而到夜晚時又 於室內面較低的熱傳導係數，有效的阻隔熱的流出，導致室內熱囤積，有保溫的 效果。而因為深夜溫度降低，原本過熱的 PCM 開始從液態變成固態，會放出其潛 熱，也導致了保溫的效果，造成室內溫度變熱。
6.2.4 小結
將 EPS 或 PCM 擺放在室外面所帶來的 PI 和 TPI 效果最好，十年下來，EPS 擺放在室外面(EPS_2_out)的 PI 為 7.5%~9.5%、除熱 TPI 為 4.5%~6.5%，PCM 擺放 在室外面(PCM2728_2_out)的 PI 為 5.5%~8.0%、除熱 TPI 為 2.5%~4.0%。
EPS 擺放在室內面(EPS_2_in)的話，PI 與除熱 TPI 皆為負的，而且從溫度分布 圖來看可以發現，可以使室內有良好的保溫效果，因此若用在除熱，不能將 EPS 擺放在室內面。