第六章 零碳住宅設計構想
第四節 日月潭氣候特徵與零碳住宅分析
位於中台灣海拔高度 1014 公尺的日月潭，前於第三章第三節第二小節均已詳細 介紹該測站10 年間（1999～2008）的逐時氣溫分佈圖。該測站在冷房度日CDD26
的統計當中，其值為 0（℃.d），進行逐時溫差累積計算，則其CDH26為 147.3
（℃.hr），代表其仍有少量的空調需求。
將CDH計算的基準溫度提高到 30℃，則其CDH30為 0.9（℃.hr），代表其冷 房的需求幾乎不存在。該地區建築物若能妥善利用外氣通風，夏季的日月潭的確 有機會無須使用到空調冷氣。反觀日月潭冬季的暖房度時HDH18是夏季CDH26
的75 倍，12～2 月份的暖房度時，均遠高於夏季 6～8 熱月的冷房度時，代表當 地冬季的氣候偏冷，對暖氣的需求可能遠高於夏季使用的冷氣。
6-4.1 零碳住宅模型
本研究初步設計之零碳住宅模型，主要有兩種建築類型，分別是獨棟住宅與 連棟住宅，兩者均為透天厝型式。根據此兩種類型之住宅型式模擬計算太陽能發 電量、能源使用密度及空調負荷。零碳住宅環境基本設定如下：
1. 基地位置：南投縣日月潭，經緯度為120°53' 59.62〞E、23°52' 58.78〞N，海 拔高度為1014.8m。
2. 氣象資料：引用96年度內政部建築研究所「建築物建置太陽能光電最佳化設 計模型之研究」研究報告之中央氣象局1997~2006十年期氣象資料（何明錦，
2007），月平均日射量為10,368kJ/m2‧day（2.9kWh/m2‧day）。
3. 建築物規模：地上二層之RC構造，斜屋頂。
4. 建築方位：正南北向，座北朝南。
(一)獨棟透天住宅(如圖6-29、30、31、32) 1. 建築法令：建蔽率 60%，容積率 175%
2. 基地面積：80m2（24.2 坪）
3. 居住人口：4 人（夫婦及子女二人）
4. 樓地板面積：140m2（42.4 坪），平均一人為 35 m2（根據營建署住宅統計資 訊網96 度統計數據顯示，國人平均住宅面積每人為 13 坪，約合 42.9m2） 5. 太陽能光電系統：a.系統容量：若以設置 3kW太陽能光電板為例，光電板架
設於透天住宅屋頂，需求面積約為30 m2。以本案之屋頂最大面積為48 m2計 算，約需提供六成屋頂面積作為裝備場地使用。b.光電板角度：太陽能光電
板架設最佳化，傾斜角為 15~20 度，方位角為正南向。c.發電量：日月潭日 射 量 為 10,368kJ/m2‧day （ 2.9kWh/m2‧day ）， 推 算 發 電 量 為 2.0kWh/kW‧day。亦即 3kW太陽能光電板每天發 6 度電，年發電量為 2,190 kWh。
6. 小結：本案透天住宅年用電量約為 5,600kWh/年，扣除太陽能發電量，尚不 足3,410kWh/年。
圖6-31 獨棟透天一樓平面圖
圖6-32 獨棟透天二樓平面圖
圖6-33 獨棟透天西、南面圖
圖6-34 獨棟透天東、北面圖
（二）連棟透天住宅(如圖 6-33、34、35、36) 1. 建築法令：建蔽率 60%，容積率 175%
2. 基地面積：80m2（24.2 坪）
3. 居住人口：4 人（夫婦及子女二人）
4. 樓地板面積：140m2（42.4 坪），平均一人為 35 m2
5. 太陽能光電系統：a.系統容量：若以設置 3kW太陽能光電板為例，光電板架 設於透天住宅屋頂，需求面積約為30 m2。以本案之屋頂最大面積為48 m2計 算，約需提供六成屋頂面積作為裝備場地使用。b.光電板角度：太陽能光電 板架設最佳化，傾斜角為 15~20 度，方位角為正南向。c.發電量：日月潭日 射 量 為 10,368kJ/m2‧day （ 2.9kWh/m2‧day ）， 推 算 發 電 量 為 2.0kWh/kW‧day。亦即 3kW太陽能光電板每天發 6 度電，年發電量為 2,190 kWh。
圖6-35 連棟透天北、東立面圖
圖6-36 連棟一樓平面圖
圖6-37 連棟西、南立面圖
圖6-38 連棟二樓平面圖
6-4.2 零碳綠建築建築技術運用：
(A)保溫結構：玻璃材料可採用雙層膜玻璃或複合式玻璃等，且窗戶內外採雙道 橡膠密封條，避免冷空氣透過窗框縫隙進入室內，以有效隔絕室內熱能消失，
並藉由外部隔熱，可保留白天太陽光照射混凝土所產生之熱氣。另一方面亦 可以配合遮陽設計，遮蔽白天太陽光直射進入室內，以有效阻隔太陽輻射熱。
外牆設計採用雙層外牆，材料阻隔可利用聚氨酯樹脂或阻燃型聚苯乙烯等複 合材料製成，或者可利用矽酸鹽複合材料中，加入金屬氧化物，製成紅外線
輻射塗料，使白天太陽能經過屋頂和牆壁傳入建築物室內和結構中，即使夜 晚後室內和結構中的熱量也無法很快散去。另外選擇日照射較強的面向，利 用淺色系外牆，避免牆面白天過度吸收熱能，使室內溫度提升，增加不必要 之空調負荷(如圖 6-37)。
圖6-39 淺色系外牆
(B)室內環境控制：無論室內家電設備、照明設備等等，挑選適合自身或家庭使 用之，並挑選市面上最低耗能設備，應避免挑選設備容量過大產品，造成耗 能增加。室內照明以往採均佈照明配置，若因個人使用習慣不良，易產生不 必要耗能浪費，本研究為了降低建築物整體總耗能需求，改採重點式照明配 置，並於南面設置窗戶導引太陽光照射進入屋內，滿足白天開燈效果，以減 少日間開燈需求。室內通風可設置通風塔，達到自然通風換氣效果，夏季時 並可減少空調冷氣需求。
(C)可再生能源利用：本模擬設計之屋頂，可用面積約 48 m2，本研究利用單晶矽、
多晶矽、非晶矽及聚光型等形式之太陽能光電板設置於屋頂，產生太陽電能 提供家庭使用，以滿足總耗能需求。
6-4.3 零碳住宅模型耗能模擬
若以位於中台灣海拔高度1015 公尺日月潭的零碳住宅模型進行耗能模擬，
其模擬設定條件為夫婦及二子女(一家四口)，全屋使用低耗能家電設備，並剔除 非必要之電器設備，生活方式簡單、樸實，另因模擬地點其夏季溫度甚少超過 30 度，其CDD28僅為8.2，故冷房需求甚低，夏日毋須冷氣空調，僅以電風扇及
可滿足，冬季則完全無須使用空調。
其使用人員及生活習慣設定如后：父母兩人均為上班族，子女兩人則為就學 學生，使用習慣為一家四口早上7 點鐘均離開家各自上班上學，下午五點鐘後均 返回家中，在人員外出的10 個小時裡，電器設備的插座如電視機、桌上型電腦 插座均拔除，避免消耗待機電力，而必須24 小時運轉的電器設備如電冰箱、開 飲機則正常運作，當全家人返家後，母親開始準備晚餐，使用電鍋煮飯30 分鐘
，期間亦使用兩口瓦斯爐烹飪及排油煙機，使用時間各設定均為10 分鐘，父親 返家後則將電視打開，至晚上10 點關閉休息，運作時間為 4 小時，晚間 6 點至 10 點時客廳使用電扇 1 座，晚餐後，父親及母親仍舊留在客廳休憩，直至 10 點 關閉電視返回臥室，子女則至臥室準備功課，臥室由晚間8 點鐘持續使用至晚間 12 點，期間使用電扇 1 座使用，期間使用桌上型電腦 3 小時；母親於晚間整理 家務，每兩天使用8 公斤洗衣機 1 次及電熨斗 20 分鐘，於夜間家人輪流盥洗，
使用瓦斯熱水器4 次及吹風機 20 分鐘。
此戶人家於晚間12 點就寢，夏日就寢期使用電風扇 3 座，至早上 6 點起床
，母親準備早餐，使用瓦斯爐排油煙機及10 分鐘及微波爐 10 分鐘，家人陸續出 門後。
(一)獨棟透天住宅:
1. 各空間配置及面積:
此獨棟透天模擬住宅之住宅空間設計，計有客廳、餐廳廚房、臥室、浴廁、
設備室、儲藏室、陽台及樓梯走道等空間，可滿足一般家庭生活需求及使用，其 各使用面積表列如下：
表6-6 獨棟透天住宅空間配置及面積 (單位:m2)
客廳 餐廳廚房 臥室 浴廁 設備室 儲藏室 陽台 門廊 玄關 樓梯走道 面積 20 25 46.5 7.7 4.5 2.75 4.4 16 9 34.6
2. 家電設備耗能模擬：
經以低耗能家電模擬，僅使用生活常用且必要家電設備，其他如組合音響、
烘碗機、除濕機等非生活必要設備則均予以剔除后，模擬全年家電設備耗電量為 2946.2 度。
表6-7 「低耗能家電正常使用狀況」耗能模擬
4. 住宅全年耗能量：
經模擬計算后家電設備全年耗電量為 2946.2 度，在照明設備全年耗電量則 為683.95 度，住宅全年度總耗電量則為 3630.15 度，若以太陽能全年發電量 2190 度供應，仍尚不足1463.67 度。
5. 改變生活習慣以降低住宅耗能量：
因模擬設計已採用目前市售最節能設備計算，經模擬后太陽能光電板發電量 仍無法滿足住宅耗能，勢必以改變使用者之生活習慣，惟有生活更簡單、更節約
，以更樂活的生活態度面對才能再降低住宅耗能，以下則以更節能及簡約的方式 進行模擬，並以不影響正常生活需求且尚能被接受的生活方式計算。
在家電設備耗電量部份，將每日電視使用時間由原來的 4 小時縮短為 3 小時
，電腦使用時間亦為 3 小時再縮短為 2 小時，在溫熱開飲機的使用上，因夏季熱 水的需求較少，故於冬季再使用，其使用時間將可減少一半，在瓦斯熱水器的使 用上，夏季可減少使用量或甚至不用，盥洗的時間縮短，不但可以減少沐浴用水 也能有效減少瓦斯消耗，故在熱水器的耗能計算上，將扣除夏季使用時間，原本 的熱水用量也由每人每次 60 公升減至 40 公升，將可減少瓦斯熱水器耗能量 33.3%
。此外，微波爐等高耗電量之家電設備亦建議剔除不使用。
在照明設備上，則維持低密度配合重點照明設計，以照明密度 8.5(w/m2)為 基準之設計以不影響基本照明，不同的是，將原本設定的就寢時間往前縮短1 小 時，採晚上 11 點熄燈就寢，並在各空間增設開關段數或增加原燈具之開關數量
，藉以降低個空間照明的啟動率，如客廳將原本燈具的啟動率0.4 降低至 0.2(以 客廳面積20m2、照明密度 8.5w/m2計算耗能量為 170w，若省電燈泡一只 17w計 算，則可設置 10 只，並以則可將客廳區分為 4-5 個照明區域，僅使用需求區域 之照明設備)，餐廳廚房與臥室之啟動率則可降至 0.4，並輔以桌、立燈進行重點 照明，其餘空間因使用時間較短暫則維持原設計使用狀況不變更，其模擬狀況如 下表。
經重新模擬計算后家電設備全年耗電量為 2272.4 度，在照明設備全年耗電 量則為392.93 度，住宅全年度總耗電量則為 2665.33 度，已較僅使用低耗能設備 住宅耗能3653.67 度減少 988.34 度，若以太陽能全年發電量 2190 度供應，仍尚 不足475.33 度，離零碳綠建築目標已經不遠。
表6-9 「節約生活習慣配合低耗能家電使用狀況」耗能模擬