第二章 文獻回顧
第三節 彙整本所既有單一建材隔熱性能係數
本所歷年來已完成多起單一建材隔熱性能係數之量測，茲將相關內容彙整如後。
(王佑萱，2004)以建材隔熱性能量測儀器-攜帶式熱傳導係數與比容量測儀、建材隔熱 性能量測儀以及固定式熱傳導係數與比容量測儀來量測泡沫混凝土、隔熱磚、發泡玻 璃之隔熱性能。選定市面上常用屋頂隔熱建材作為實驗主體，建立屋頂單一隔熱材之 隔熱性能數據。(陳瑞鈴等，2005)將建材隔熱性能量測以建材、防火建材以及再生建 材等三項，共完成木材類、玻璃類、水泥類、土石類、窯業製品類、合成樹脂板類、
瀝青塑膠紙類、石膏纖維材、其他類等九類 65 種常用建材之隔熱性能量測。(王佑萱，
2006)分析 9 類型隔熱磚之組成結構特性及施工工法差異，並透過建築單一材料專用 隔熱性能量測儀器進行實測，得屋頂隔熱建材之單一材料熱性能係數。(施文和、黃 尊澤，2010)以再生隔熱磚為研究對象，收集現行再生隔熱磚進行量測其熱傳導係數，
將所得之數據輸入美國能源部開發之耗能模擬軟體 DOE-2 進行模擬，以評估再生隔 熱磚與一般隔熱磚之節能效益。
綜合上述相關文獻，將實際量測之單一建材隔熱性能係數統整如下表：
表 2-3 單一建材隔熱性能係數之彙整(本研究整理)
泡沫混凝土 0.227~0.246 內政部建研所【C02】
水泥
普通混凝土 1.57~1.76 內政部建研所【C02】
大理石 2.33~2.91 內政部建研所【C02】
黃石 2.95 內政部建研所【C02】
金米黃螺 0.625 內政部建研所【C02】
土石
砂粒 0.256 內政部建研所【C02】
楓木 0.117 內政部建研所【C02】
柚木 0.155~0.202 內政部建研所【C02】
檀木 0.199~0.243 內政部建研所【C02】
南方松 0.131 內政部建研所【C02】
柳安木 0.272 內政部建研所【C02】
杉木 0.146~0.279 內政部建研所【C02】
木材
櫸木 0.172~0.214 內政部建研所【C02】
分類 建材 K 值(W/m℃) 資料來源
清玻璃 0.970~0.997 內政部建研所【C02】
綠玻璃 0.927~1.01 內政部建研所【C02】
藍玻璃 0.958~1.017 內政部建研所【C02】
玻璃
茶玻璃 0.965~1.030 內政部建研所【C02】
一般磁磚 1.3 內政部建研所【C04】
多功能高壓發泡防水隔熱磚 0.379 內政部建研所【C02】
連鎖磚 1.45 內政部建研所【C02】
紅磚 0.750 內政部建研所【C02】
花崗石磁磚 1.02 內政部建研所【C02】
石質磁磚 0.491~0.928 內政部建研所【C02】
窯業製品
耐火磚 1.033 內政部建研所【C02】
PU 發泡板 0.0432 內政部建研所【C02】
PVC 發泡板 0.039 內政部建研所【C02】
PU 板 0.263 內政部建研所【C02】
PS 板 0.050 內政部建研所【C02】
保麗龍 0.0395 內政部建研所【C02】
合成樹脂板
PE 發泡板 0.0795 內政部建研所【C02】
分類 建材 K 值(W/m℃) 資料來源
柏油氈(紙面) 0.209 內政部建研所【C02】
抗拉柏油氈(不織布面) 0.184 內政部建研所【C02】
瀝青、塑膠、紙
厚紙板 0.154 內政部建研所【C02】
岩棉板 0.371 內政部建研所【C02】
木粒片水泥板 0.355 內政部建研所【C02】
矽酸鈣板 0.311 內政部建研所【C02】
石膏板 0.220 內政部建研所【C02】
石膏、纖維材
纖維水泥板 0.450 內政部建研所【C02】
矽酸鈣板 0.311 內政部建研所【C02】
紙面石膏板 0.22 內政部建研所【C02】
纖維水泥板 0.45 內政部建研所【C02】
木粒片水泥板 0.355 內政部建研所【C02】
岩棉板 0.371 內政部建研所【C02】
蛭石板 0.516 內政部建研所【C02】
化粧熱固性樹脂板 0.405 內政部建研所【C02】
熱固性樹脂硬質發泡板 0.0787 內政部建研所【C02】
防火建材
阻燃纖維板 0.335 內政部建研所【C02】
備註：
【C01】王佑萱，2004，建築物屋頂單一建材之隔熱性能研究與檢測方法分析，內政 部建研所 P.74
【C02】陳瑞鈴、林憲德、李訓谷，2005，單一建築材料隔熱性能資料庫之建立，內 政部建研所 P.29~P.30, P.32, P.34
【C03】王佑萱，2006，屋頂建材隔熱性能實測與節能效益分析研究，內政部建研所 P.45~ P.65
【C04】施文和、黃尊澤，2010，再生建材隔熱效果之研究-以再生隔熱磚為例，內政 部建研所 P.36
分類 建材 K 值(W/m℃) 資料來源
再生粒片板 0.160 內政部建研所【C02】
水庫淤泥混凝土 0.178 內政部建研所【C02】
再生建材連鎖磚(57mm) 0.559 內政部建研所【C02】
再生建材連鎖磚(64mm) 0.874 內政部建研所【C02】
再生建材連鎖磚(67mm) 1.22 內政部建研所【C02】
再生木質水泥隔熱磚 0.157 內政部建研所【C04】
再生冷結磚(B3&C50) 0.653 內政部建研所【C04】
再生建材
再生輕質磁磚 0.121 內政部建研所【C04】
壓克力 0.196 內政部建研所【C02】
其他
發泡玻璃 0.208 內政部建研所【C02】
我國建築牆體或屋頂板多為由鋼筋以及混凝土組合而成的鋼筋混凝土構造，除了 鋼筋與混凝土外，尚有支柱、水電管線、出線盒等，因此，總熱組無法由各材料熱阻 加總而成。國內既有研究成果以單一構件之熱阻值量測為主，對於構件熱阻值現地量 測以及環境控制構造熱阻值分析則不多見。
本計畫所用的熱傳原理相當簡易，但量測原理、邊界條件的假設以及其與實際構 造方式之契合、材料特性等均需要留意與釐清，包含：
考量一：量測方法的妥適性：所用到的熱傳原理相當簡易，但利用熱流計進行量測時 需要注意其介入實驗體邊界後是否會影響既有實驗體內部熱流模式？假設實驗體邊 界以及熱流計邊界兩者熱對流係數相同是否合理？此假設可以簡化量測，但影響量測 結果的程度如何？
考量二：日射條件的影響：建材之高熱容性會造成室內外熱流的時滯現象，因此，在 實地量測時，相關計量時往往以單/多日累積量或是單/多日平均量為分析基礎，如此 是否會影響量測之準確性？是否有較簡易之方法？
考量三：適合於我國常見構造之量測方式為何？
因此，本計畫規劃一系列之研究程序，如圖 3-1 所示，希望有效結合學術與實務，
且將成果反應為簡便實用又符合學理之現地檢測方法。
圖 3-1 本計畫各項序列研究之安排（本研究整理）
與本計畫相關之研究方法包含：(1)溫度合成法（ISO standard 8301-1991）、(2)表 面溫度法（ISO 9869-2014）以及(3)穩態熱源分析法，本小節將研析上述三種方法是 否適用於研究課題？
(1) 溫度合成法（Method of synthetic temperatures）（ISO standard 8301-1991; BS EN ISO 6946-1997）
在現地測試時，吾人可藉助太陽日照作為高溫側熱源，然而，此熱源係隨時間而 變，並非完美穩態；室內側則可藉助空調來達成穩定的對流邊界。由於建築外殼熱阻 的因素，僅有部分的日照能量得以進入室內而成為室內熱得（heat gain），且由於我 國建築外殼需負擔部分耐震之責，厚實的建材其高熱容性會造成室內外熱流的時滯現
其中，q hf為熱流計量得之熱通量（W/m2）；A 為試體表面積（m2）；Ts,i為室內 側壁溫；Thf 為熱流計室內側表面溫度。其他各參數如詳 2.1 小節所說明。吾人採用 等價日照溫度（sol-air temperature）T,1來設定戶外溫度邊界，其等同於外氣溫度 To
與日射熱輻射綜合作用於相同表面時的熱傳現象。
上述實驗的熱源來自太陽日照，本研究亦將利用穩定熱源來輔助觀察溫度合成法 的適用性。再者，本方法無須得知室內、外熱對流係數，此與我國建築能源法令的內 容有所差異（該法令將其分別設定為 9 與 23 W/m2K），因此，此方法之適用性有待商 榷。
根據研究團隊自設氣象站（圖 3-2）多年來的數據觀察，南向立面與水平面的日 射量在夏季中午時段會呈現一段穩定的數據變化（圖 3-3），此 1-2 小時的穩定日射環 境是否可視為 quasi-state state？是否足以造成穩定的邊界條件以提供分析之用？本計 畫將仔細探討上述疑點，以利簡化現地量測方法。
圖 3-2 研究團隊自設氣象站（本研究整理）
0
SolarRad(wat/m^2) Top
圖 3-3 2013 年 8 月份台南地區水平日射量（本研究整理）
(2) 表面溫度法（Method of surface temperatures）（ISO 9869-2014; ISO 8301-1991; BS EN ISO 6946-1997）
吾人可利用實驗牆體之表面溫度之一日平均值（Ts,o,Ts,i）以及前述h1,h2,Q來決
（Trethowen, 1986）發現，依據本標準進行量測時，需進行以下事項以降低量 測不確定度（measurement uncertainty）：(1) 讓室內溫度盡可能保持穩定；(2) 盡可 能讓牆體兩側壁溫差高於 10℃。依據 ISO 9869-1994 所述，此標準所衍生之量測不確 定度為 14-28 %。上述提點出執行 ISO 9869-2014 時注意之處，也提供本計畫後續進 行熱流量測實驗以及熱流數據分析與判斷之重要依據。
(3) 穩態熱源分析法
表 3-1 本計畫所用量測方法
ISO 表面溫度法 穩態熱源分析法 儀器 KD2 直 接量測 均 質 板 實
驗 用來驗證方法論 用來驗證方法論 用來驗證方法
論
現場實測
適用於實際足尺構造 適用於實際足尺構造
（不適用）
現 場 實 測 之限制
依照 ISO 標準之內容，本 方 法 執 行 時 需 有 日 照 條 件。若無，則可改用本計 畫所擬穩態熱源分析法。
非為國際標準；但此方法為 國際間多則研究單位目前
發展中的方法論。 （不適用）
（本研究整理）
第二節 鋼筋、水泥砂漿與混凝土之熱傳導係數：建立基礎數據
水泥砂漿可視為均質，因此在板材試體的尺度設計上只要能滿足一維熱傳導模式 即可，尺度不大，因此，可直接使用本團隊既有熱傳導值量測儀器 KD2 (Decagon Devices Inc.)來進行熱阻值量測，其量測原理與金屬暫態熱線法原理相同，符合 ASTM D5334-05 及 IEEE442 標準測試方法，而儀器本身誤差於±5%以內。。
在混凝土板材部分，考量混凝土內含粗細骨材等，由一般試體尺度視之屬於非 均質材質，欲求得混凝土板材代表性熱阻值，待測板材之厚度必須遠高於粗骨材之最 大標稱粒徑（3/4 吋）；再加上本所既有熱傳導值量測儀器之量測原理係利用一維熱 傳導模式，如此的量測原理將需要相當足夠的混凝土板材高寬比，亦即，混凝土板材 需要相當大的寬度，如此，混凝土板材試體將具有相當之體積而無法置入本所既有熱 傳導儀之量測艙體。因此，將使用研究團隊所設計之實驗模型來量測混凝土板材熱阻 值。實驗模型如圖 3-5 所示，為了減少與環境之熱傳，在實驗模型外均以隔熱膠棉包 覆，以杜絕外界干擾因素，獲得較穩定之實驗數據。
圖 3-5 實驗原型（本研究整理）
室內側邊界 恆溫板(循環水套)
(視狀況使用)
室外側邊界 混凝土板材
混凝土板材 混凝土板材
加 熱 部 份 為 雲 母 式 加 熱 片 黏 貼 於 一 銅 板 上 ， 此 加 熱 片 最 大 輸 出 電 功 率 為 1000W/m2，銅板厚度為 1cm 其目的是讓加熱壁能達均勻等溫；除此之外，為了減低 加熱壁因溫差而散失至環境之熱量，於距離主加熱片 2cm 處，以另一片雲母式加熱 片輔助加熱形成副加熱壁，實驗中進行溫度監控，再手動調整補償加熱片之溫度控制 器，使補償加熱片溫度與主加熱片一致。目的在於控制副加熱壁溫度與主加熱壁溫度 相同，即可使主加熱壁熱量朝單一方向傳至實驗模型端。為了使控制輸出功率更加準
加 熱 部 份 為 雲 母 式 加 熱 片 黏 貼 於 一 銅 板 上 ， 此 加 熱 片 最 大 輸 出 電 功 率 為 1000W/m2，銅板厚度為 1cm 其目的是讓加熱壁能達均勻等溫；除此之外，為了減低 加熱壁因溫差而散失至環境之熱量，於距離主加熱片 2cm 處，以另一片雲母式加熱 片輔助加熱形成副加熱壁，實驗中進行溫度監控，再手動調整補償加熱片之溫度控制 器，使補償加熱片溫度與主加熱片一致。目的在於控制副加熱壁溫度與主加熱壁溫度 相同，即可使主加熱壁熱量朝單一方向傳至實驗模型端。為了使控制輸出功率更加準