2-1 晝光利用相關文獻
2-1.1 晝光利用對人員效率的影響
一直以來，晝光利用對建築環境而言，是相當廣泛應用而且重要的要素，其 相關的議題包含：室內照明設計、視覺舒適度、照明節能、結合空調耗能考量的 節能分析等。除了在建築美學的設計上，晝光是很重要的設計元素外，適當的晝 光利用也可以影響人們的工作或是學習的效率。
在1999 年，美國太平洋煤氣和電力公司(Pacific Gas and Electric Company)資 助了一項調查晝光利用和零售商銷售成績關係的研究，Heschong [1]一共調查了 108 個功能和運作皆相仿的零售商店，其中三分之二左右的店家有著天井的採 光，另外三分之一則無，在進行了長達18 個月份的調查後，發現在有裝設天井 引進晝光的情況下，店面的銷售成績都明顯的較好，平均而言，有採用天井採光 的店家會較無採光的多31%至 49%的銷售量(如圖 1-2)，另外，類似的研究也應用 於調查晝光利用和學生學習表現的關係，Heschong, Wright [2]調查了三個小學校 區，並分別進行了閱讀和數學的標準化測驗，結果顯示三個地區的晝光利用皆有 利於測驗成績，因此較佳的晝光利用對於學校學童的學習表現也會有正面影響。
圖2-1 是否有晝光利用的銷售成績比較[1]
2-1.2 晝光利用對建築能源的影響
然而，晝光引入的同時，進入建築室內的輻射熱也會造成冷房負荷的增加，
尤其在直達日射強烈、熱季較長的亞熱帶台灣，空調能源幾乎是佔據建築能源整 體的最大比例，因此，避免外界輻射熱以降低空調能源消耗，一直都是很重要且 持續在討論的議題。外殼設計、裝設外遮陽板或是玻璃材質選用都是相當有效的 策略，然而，這些空調節能策略通常也會因阻擋進入室內的晝光而增加照明能 源，讓空調節能和照明節能呈現較為矛盾的關係，國內也有不少文章在探討這之 間的關係。
陳聖仙 [3]為了進行建築節能的經濟效益評估，依據 ENVLOAD 與 PACS 理 論之基礎，加上平均氣象年資料的逐時晝光利用分析，即可針對外殼設計的空調 節能效益和照明節能效益進行分析，同時也探討在台灣不同氣候分區的效益。
陳逸倫 [4]欲研究外部遮陽對人工照明用電和空調負荷的影響，透過電腦動 態模擬不同開窗率和遮陽板形式的情況，試圖建立在不同方位開口部對應的最佳 遮陽板組合形式。結論包含(1)水平遮陽板設置以單片水平遮陽板最佳、（2）建議 開窗率25%以上，深度比 0.4 以上，而開窗率愈高時應配合深遮陽、（3）開窗率 小於20%，可不須設置遮陽板及（4）冷房溫度宜設定在 26~28℃間。
吳俊毅 [5] 的研究，以澎湖地區做為研究目標區域，根據當地的氣候資料進 行模擬，評估三種不同的外遮陽型式(水平、垂直及格柵)，在 48 不同方位對建築 室內自然採光與遮蔽太陽輻射熱的效果，並計算出對應的人工照明及空調用電 量，以提出不同方位下能達最佳節能效果的開口及外遮陽組合。
2-1.3 晝光利用對建築能源和視覺舒適度的影響
在本研究的2-2 節談論了晝光利用和建築能源的關係，也回顧了許多將空調 和照明節能最佳化的國內研究，然而，在追求減少建築能源的同時，也應該將室 內的晝光利用品質及人員的視覺舒適度納入考量，如同2-1 節所述，晝光利用的
好壞很可能會影響人員的工作效率或學習表現，所以，若以經濟的角度視之，除 了要考量建築節能所帶來的經濟效益外，也需要顧及在良好環境下人員工作表現 上的產值，同時兼顧建築節能和視覺舒適度的考量是有其必要性的。
在討論建築能源和視覺舒適度的方面，是屬於近期相當熱門且仍在發展中的 議題，若在Scopus 資料庫中，鍵入關鍵字「building energy」和「visual
comfort」進行搜索，可以發現此議題的相關研究，幾乎是在近十年間才有較為蓬 勃的發展(見圖 2-2)，此發展主要要歸功於近期光環境模擬軟體的進步和新視覺舒 適度指標的出現。
圖2-2 關鍵字”building energy”和”visual comfort”的逐年文獻數量圖
目前國內外的相關文獻，如下依序介紹：
Ho, Chiang [6]進行了台灣教室在不同外遮陽設計上的最佳化研究，除了盡量 減少照明能源消耗的目標外，也同時計算了均齊度以評估室內光環境的品質。結 果發現，良好的設計除了可以將室內的均齊度由0.25-0.35 提升至 0.40-0.42，若與 無自動開關燈光系統的教室相比，也可以最多節省71.5%的照明耗能。
David, Donn [7]研究了在熱帶地區不同建築外殼設計，對於空調和照明耗能 的影響，也同時計算了可用晝光比率，以做為視覺舒適度的評估。外殼設計包含 了不同的遮陽深度、窗戶高度等因子，最後根據EnergyPlus 產出的晝光資料和能 源數據進行分析探討，另外也提出了簡易的遮陽效益評估法，盼望能給設計階段
50 40 30 20 10
0 1976 1982 1989 1997 2002 2007 2012
文獻數量 (篇)
年份 (西元)
的使用者做為參考。
Reinhart and Wienold [8]提出了將建築耗能及晝光利用介面化的想法，盼望此 介面可以提供非專業學者做為設計的參考，在文章中利用單側採光的空間作為示 範，透過EnergyPlus 和 DAYSIM 分別模擬出建築能源和晝光利用的相關指標，
並利用簡單的圖表呈現有無遮陽、及使用者習慣不同所帶來的影響。
Yun, Yoon [9]研究對象為位於南韓的辦公空間，研究的第一部分利用實測和 模擬資料比對，驗證光環境模擬軟體DIVA-for-Rhino 和 DGP 簡算法的準確性，
而後加入EnergyPlus 在建築能源的模擬，接著討論不同調整遮陽板角度、燈光系 統的策略，對於視覺舒適度和能源消耗的影響。
由於現在光環境模擬軟體的發展快速，也持續有新的視覺舒適度和晝光品質 指標出現，無論是模擬技術的進步或是新指標的評估能力，都和以往有相當的差 距，因此持續地嘗試應用不同技術或指標，探討晝光利用及建築能源的議題是相 當重要的。而在輻射強烈、高溫的亞熱帶氣候區，近年來則較少見此方面的研究 成果，因此，本研究欲探討在台灣的氣候條件下，各種建築外殼設計的策略，在 晝光利用下，對於建築節能、視覺舒適度和人員生產力的影響，提出具改善效益 的策略及找出最佳的外殼設計方案。
2-2 熱舒適度相關理論
預測平均表決 (Predicted Mean Vote, PMV)，是由 Fanger [10]在西元 1972 年 提出的熱平衡模型，藉由超過1300 位受試者的調查，在一個環境條件會改變的
另一個發展出來的指標，預測不滿意度百分比(Predicted Percentage of
Dissatisfied, PPD)，則描述了多少百分比的人員對於室內熱環境感到不滿意，可由
圖2-3 PMV 與 PPD 之關係圖