建築玻璃及貼膜應用相關研究

1.玻璃性能對室內光、熱環境和節能效果影響之實測研究（黃瑞隆 等，內政部建築研究所委託研究成果報告，2016 年 12 月）

該研究利用 6 個全尺寸實驗屋同步探討應用「8mm 單層玻 璃」、「8mm 單層色板玻璃」、「8 mm 光致變色玻璃」、「8mm 單層+8 mm 空氣層+8 mm 透明玻璃」、「8mm 反射+8 mm 空氣 層+8 mm 透明玻璃」、「8 mm 低輻射+8 mm 空氣層+8 mm」透 明等 6 種不同玻璃對空調耗能及室內環境影響，上開樣本玻璃均 安裝於朝西側，主要研究發現，若以單層玻璃做為比較基準，單 層色板、光致變色、雙層玻璃、雙層反射和雙層低輻射玻璃在實 驗分析期間的節能效果分別是 7%、4%、33%、62%和 57%，由 此可知，雙層反射玻璃與雙層低輻射玻璃節能效果最佳。

另實驗結果顯示除安裝單層玻璃外，其於 5 間實驗屋在臨 窗區域幾乎都沒有過熱的問題。比較值得一提的是，且上開實驗 屋的 PMV 最低值分別是-0.69、-0.87、-0.75、-0.87 和-0.74，剛 剛好在可接受下限 PMV=-075，這也再次證明除了單層透明玻璃 外，其他實驗屋的冷氣溫度可以再調高，節省能耗。

圖 2-3.1 6 個實驗屋(玻璃均安裝於朝西面)

（資料來源：黃瑞隆等，2016）

2.既有建築物節能改善之評估研究（李訓谷等，行政院原子能委員 會委託研究成果報告，2016 年 12 月）

該研究利用 6 個全尺寸實驗屋探討應用「5mm 清玻璃」、

「5mm LOW-E 玻璃」、「5mm 清玻璃+○M 隔熱膜」、「5mm 清玻璃+TYPE A 隔熱膜」及兩種屋頂材料等 6 種不同條件對空 調耗能及室內環境影響，上開樣本玻璃均安裝於朝西側，並透過 電腦能耗模擬加以比對驗證，主要研究發現，在電腦能耗模擬軟 體的結果顯示，不管是針對屋頂隔熱能耗比或是玻璃隔熱能耗比，

採用 TYPE A+5mm 清玻實驗屋之省電效果確實較其他玻璃組合 更為優異。而在全尺寸實際量測結果亦是相同的。

實測結果顯示，當採用隔熱膜或是 LOW-E 玻璃之耗費電量 與清玻璃之實驗屋相比，省電效果平均可達 18.5%。而其中又以 清玻璃+TYPE-A 組合最為優異。而於一般鐵皮隔熱屋頂及加裝 鋁隔熱毯屋頂實驗屋之節能測試結果顯示，加裝鋁隔熱毯屋頂實 驗屋較一般鐵皮隔熱屋頂實驗屋，省電效果高達 30%。另在熱舒 適度方面，探討空調溫度調高 1~2℃時，於 PMV 之影響程度。

由於 5、6 號實驗屋開窗率不大，導致 PMV 指標雖有下降的趨 勢，但幅度並不大，結果顯示調高空調溫度 1℃，明顯節省空調 用電量，且不會犧牲太多的室內熱舒適度。

圖 2-3.2 6 個實驗屋(玻璃均安裝於朝西面)

（資料來源：李訓谷等，2016）

二、玻璃或貼膜導光應用及現場實測研究：

1. Daylighting performance of solar control films for hospital buildings in a Mediterranean climate（CM Calama-González 等

Energies,12(3) , February ,

The aim of this paper is

evaluate the influence on natural illuminance conditions of a solar control film installed on the windows of a public hospital building in a Mediterranean climate. To this end, a hospital room, with and without solar film, was monitored for a whole year. A descriptive statistical analysis was conducted on the use of artificial lighting, illuminance levels and rolling shutter aperture levels, as well as an analysis of natural illuminance and electric consumption of the artificial lighting system. The addition of a solar control film to the external surface of the window, in combination with the user-controlled rolling shutter aperture levels, has reduced the electric consumption of the artificial lighting system by 12.2%. Likewise, the solar control film has increased the percentage of annual hours with natural illuminance levels by 100–300 lux.

玻璃安裝隔熱膜可以減少太陽輻射，降低冷房負荷，減少空調用電，

但同時可能對室內照明環境或人工照明用電產生影響，在醫院建築中，最 重要的是要滿足基本採光照明需求，因為這對人體健康有關，該研究主要 在地中海氣候之公立醫院建築物窗戶上安裝導光薄膜，並進行近 1 年實驗 監測，研究發現導光薄膜可增加室內照度約 100-300 lux，節省人工照明用 電約 12.2％。

圖 2-3.3 實驗監測之醫院建築

（資料來源：CM Calama-González 等，2019）

2. Application of Micro-structured Sunlighting Systems in Different Climatic Zones

（Helmut F.O. Mueller 等 Journal of Daylighting , online 4, September , 2019）

Two-sided micro-structures on windowpanes have been developed for redirecting sunlight into the depth of rooms in order to improve daylighting. In a joint research project comprehensive sunlighting-systems for windows are developed, integrating micro-structures in triple-glass units. The fixed units redirect sunlight to the ceiling and the depth of the room, avoiding glare. The system works for all solar altitudes and therefore can be applied in locations of all latitudes and climate zones. The study compares the energy efficiency of the sunlighting system in different locations. The performance of the sunlighting system has been simulated by tools like DiaLux and tested by measurements.

Based on these validated data, a simplified design tool for early design stages is developed. It uses sun-path diagrams to define the annual hours of direct sunlight on windows in the main orientations (N, E, S, and W). This theoretical figure is corrected by the realistic percentage of sunshine hours taking into account the annual time of covered sky of typical climatic regions. Resulting actual hours of insolation (and light redirection) for the main window orientations are defined for a variation of latitudes and climates. Examples of typical office rooms located in latitudes between 0° and 60° and climates with varying cloudiness are used to demonstrate the sunlighting potential.

該研究以壓印技術開發了窗玻璃的雙面微結構膜，可將日光導向室內

圖 2-3.4 微結構膜及導光應用

（資料來源：Helmut F.O. Mueller 等 ，2019）

三、玻璃或貼膜電腦模擬動態熱負荷解析研究：

1.既有建築外殼開口部應用玻璃隔熱膜節能改善對策評估研究（陳 瑞鈴、黃國倉等，內政部建築研究所協同研究成果報告，2017 年 12 月）

該研究利用電腦動態熱負荷解析方法，評估玻璃隔熱膜之 節能效益及室內熱舒適分析，採用全因子實驗法進行隔熱膜之熱 性能因子對全年建築空調負荷量影響之敏感度分析，玻璃樣本區 分為「6mm 清玻璃」、「6mm 清玻璃+6mm 乾燥空氣+6mm 清 玻璃」、「6mm 清玻璃內貼 HM88© 膜+6mm 6mm 乾燥空氣+6mm 清玻璃」等並搭配不同外遮陽，主要研究發現：

(1) 玻璃隔熱膜之改善應用對象以全年中央空調型之建築類型 較具節能效益，對以複合式通風為主之住宿類、學校類建築 則以外遮陽改善較具節能與室內熱舒適改善之效益。

(2) 遮陽板可阻絕直達日射，對於室內熱舒適之控制大致上較具 隔熱膜來得優良，然而此一現象與窗面向方位有關，以南向 開窗而言，夏季月時等效外遮陽對室內熱舒適控制之表現反 而較玻璃隔熱膜差，另在高日射量的晴朗日，貼附隔熱膜之 玻璃表面溫度由於隔熱膜本身吸收輻射熱之原因，比未貼膜 之玻璃來得高。

圖 2-3.5 該研究電腦模擬模型

（資料來源：陳瑞鈴、黃國倉等，2017）

2. A Transparent Radiative Cooling Film for Building Energy Saving（ZhitongYi 等

Energy and Built Environment online 26 , July , 2020）

A transparent radiative cooling (T-RC) film with low transmittance in solar spectra and selectively high emissivity in the atmospheric window (8-13 μm) is applied on roof glazing for building energy saving. To evaluate the performance of the T-RC film, two identical model boxes (1.0 m × 0.6 m × 1.2 m, L × W × H) were constructed and the inside air temperatures were measured in August in Ningbo, China. Results show that the maximum temperature difference between the two model boxes with and without the T-RC film was 21.6°C during the day.

A whole building model was built in EnergyPlus for the model box. With a good agreement achieved between the calculation results and the measured temperature data, the experimentally validated EnergyPlus model was then extended to an 815.1 m

glazing-topped exhibition building to analyze its annual air conditioning (AC) energy consumption. The results show that by incorporating both the T-RC film's cooling benefit in summer and heating penalty in winter, the annual AC energy consumption can be reduced by 40.9-63.4%, varying with different climate conditions.

該研究建置兩個相同的實驗屋（1.0 m×0.6 m×1.2 m，L×W×H），其中 1 個頂部安裝玻璃，另一個安裝相同玻璃+T-RC 隔熱膜，並於 8 月測量室內 溫度。結果顯示，最大溫差在白天為 21.6°C，參照實驗屋監測之數據利用 EnergyPlus 驗證相關參數，再獲致一致性後，再運用於 815.1 m

玻璃幕之 展覽館，透過模擬顯示安裝 T-RC 隔熱膜能降低空調能耗約 40.9～63.4％。

圖 2-3.6 該研究驗證用實驗屋

（資料來源：ZhitongYi 等，2020）

四、隔熱膜性能衰減試驗研究：

1.建築玻璃用隔熱膜性能衰減試驗方法研訂之研究（羅時麒、黃國 倉等，內政部建築研究所協同研究成果報告，2018 年 12 月）

該研究蒐集國內外有關材料或塗料類建材之標準性能劣化 方式標準、規範或文獻，以探討並歸納國際上通用之性能劣化方 式，以為本研究研訂草擬 CNS「隔熱膜性能衰減試驗方法」草案 之基礎，並進行二種主要隔熱膜類型之加速劣化試驗，據以訂定 合理之加速劣化光照暴露時間，以及協助進行本部玻璃隔熱膜實 測驗證，主要研究發現：

(1) 完成國內外有關材料劣化試驗方法以及試驗儀器之相關規 範回顧蒐集彙整分析。綜觀國內外文獻，目前未見針對玻璃 隔熱膜之光學性能劣化之專門規範或標準，大多是針對耐候 性之測試之標準。其中比較接近本研究目的者為歐盟與德國 之 DIN BS EN15752-1 以及日本 JIS A5759，本研究據此訂定 及研提我國之 CNS 草案。

(2) 完成挑選反射式與吸熱式等二大分類之隔熱膜共 1800 小時 之加速劣化試驗。結果發現，不論是反射式或吸熱式之隔熱 膜在劣化 1800 小時後，對於日光輻射取得係數(SHGC)性能 之衰減是比較顯著的，分別有 11.0%與 9.7%之衰減情形。

圖 2-3.7 該研究實驗採用 QUV 設備及研提國家標準(草案)

（資料來源：羅時麒、黃國倉等，2018）