未來排雲山莊零碳綠建築設計規範初步構想

本研究團隊於 98 年 5 月 25~28 日期間，前往玉山排雲山莊現勘並駐地觀測 記錄相關建築物理參數，以下針對「排雲山莊零碳綠建築設計規範」在建築物理 環境可操作應用之技術，分別以能源、資源利用及建築外殼保溫範疇提出設計概 念或對策如下：

5-4.1 能源利用部分

本研究主要為太陽能光電、太陽熱能及風能等三項，茲分述如下：

1. 太陽能光電；

(A)設計需求：排雲山莊目前之電力來源，主要仰賴柴油發電機發電並將電力儲 存後使用（如圖 5-16），另外也有一套小型（大約 1~1.5kW）太陽能光電系統

（如圖 5-17），架設傾斜度約為 30 度，方位角約為 240 度，此為遷就建築物

屋頂而設，並非最佳角度。

(B).設計對策：玉山太陽能發電的潛力，根據 97 年度建築研究所之「建築整合型 太陽能光電系統（BIPV）綜合效益之研究」研究成果所示，玉山的日射量約 為 3.5kWh/m2‧day，推估發電量約 2.5kWh/kW‧day，因此可依據未來用電 需求，以此推估光電板設置量。一般而言架設方位以正南向及正南向略偏西 為佳（方位角 180-190 度左右），架設傾斜角以 15~20 度為佳。此外由於山地 地形關係，日出後地表逐漸增溫而形成地形風，中午過後所吹山風沿著山坡 向上至中海拔高度形成雲霧這陣陣雲霧明顯影響排雲山莊午後太陽能的利 用，因此架設方位角應當調整爭取午前陽光來設計為佳至於太陽能光電板的 選擇，除了一般型外（如圖 5-18、5-19、5-20），也可採用高效率型（聚光型、

如圖 5-21）。

圖 5-16 柴油發電機

圖 5-17 屋頂太陽能板

圖 5-18 單晶矽太陽能板

圖 5-19 多晶矽太陽能板

圖 5-20 非晶矽太陽能板

圖 5-21 聚光型太陽能板

2. 太陽熱能：

(A)設計需求:排雲山莊對於熱水之需求，在供應生活機能上，主要是作為烹飪、

洗滌餐具、煮開水等用途。

(B)設計對策:關於玉山太陽熱能的利用，其太陽能集熱板架設角度，可參考光電 板架設方位而設置，但傾斜角應考慮冬至日，傾斜角度應採 30~40 度為佳。

集熱板設置容量（設計水溫、使用量）視需求另為估算。c.其他設計:可局部 採用太陽能炊具（如圖 5-22 ），來提供部分烹飪及煮開水之途。上述太陽能 光電及太陽熱能轉換之設備，可以提供暖牆、加溫地板、其他設備（如污水 處理設施）之保溫用。

如圖 5-22 太陽能炊具

3. 風能：

(A)設計概念:風能與太陽能兩種不同技術之間獨特的協同互補作用，這個協同互 補作用來自於白天/夜晚週期和天氣的特性風在夜晚仍會持續的吹，而夜晚沒 有太陽的光和熱，在多雲、雨天時，通常仍有一定風能，而此時沒有太陽照 射。在惡劣天氣中，就會有強風，但是會很長一段時間，甚至一個星期見不 到太陽。反之，在平靜的晴朗天氣中，有強烈的太陽輻射，而幾乎沒有風。

因此，在一個大範圍的天氣情況下，這種協同互補作用會保持的非常好。

(B)設計對策:排雲山莊所在位置通往西峰方向，距排雲山莊約 200 公尺有一處鞍 部小台地（即目前架設無線網路天線所在），此處正處兩山所夾、風道所在，

北風強烈，是風能利用最佳所在（如圖 5-23）。

如圖 5-23 西峰鞍部

5-4.2 資源利用部分

本研究關於資源利用部份，主要為雨水利用及生活污水處理等二項，茲分述 如下:

1. 雨水利用：

(A)設計需求:玉山國家公園居台灣中央地帶，海拔由東部拉庫拉庫溪谷之 300 公 尺，至玉山主峰之 3952 公尺，因此本區氣溫隨著海拔之差異，變化極大。排雲 山莊海拔 3402 公尺，年平均溫為攝氏 5 度，雪期由十二月至翌年四月，雨量豐 沛，年雨量 3000 至 4700 公釐，相對濕度 80%，雨季較集中於五至九月。排雲 山莊目前有兩處蓄水池（如圖 5-24、25），貯水拮据，僅能提供山友沖廁之用，

無法供應浴室用水。至於山友飲食、洗滌餐具之水，多為自行攜帶或由山胞背負 上山。

(B).設計對策：除了保護原有汲水源外，另闢集水區域及基地雨水收集至為重要，

因此排雲山莊改建之建築物屋頂雨水收集系統，應當優先考慮設置雨水收集過 濾、殺菌作為生活用水。

圖 5-24 水塔一 圖 5-25 水塔二

2. 生活污水處理：

(A)設計需求:現勘排雲山莊廁所，其污水處理設施（化糞池）故障，初判故障之 因可能是受到淨化槽長年低溫，微生物分解污染物速率緩慢，且受冬季水體結 冰，生化反應趨於停，導致系統故障阻塞。本研究團對推測排雲山莊廁所污物是 直接接管排往山溝（如圖 5-26），並無處理。

(B)設計對策: 根據建築研究所過去關於人工濕地技術之研究，建議可以仿造寒帶 人工濕地相關技術設置處理設施，同時污水處理設施要加以保溫（利用再生能源 增溫），並採取垂直流式人工濕地（如圖 5-27）加強淨化生活污水，達到較高標 準之水質後才排放。

圖 5-26 山莊廁所排放

圖 5-27 垂直流式人工溼地

5-4.3 建築外殼保溫部分 建築外殼保溫：

(A)設計需求:排雲山莊外牆於建造之初為一般磚造設計，以讓攻頂人員得以短暫 休息為設計考量，其外牆保溫未納入原先整體考量設計範疇。排雲山莊早、中、

晚及深夜各階段溫度差異頗大，本研究團隊於當日量測最大溫差為 8.5⁰C，且排 雲山莊深夜溫度驟降甚快，容易使人感到不適。另原有窗戶設計僅為一般住家標 準，未能採用雙層玻璃中空保溫窗戶，將室內白天太陽照射所產生的熱能儲存下 來，讓室內熱能不會透過窗戶而散失，致使室內始終寒冷，且窗道內外兩側未能 採用雙道橡膠密封條，有效隔絕室外冷空氣滲入，防止室內熱能流失，保持最佳

的保溫隔熱性能。

(B)設計對策：目前國內外牆保溫隔熱大致可分為塗料及材料阻隔等兩大設計原 則。材料阻隔方面是利用聚氨酯樹脂或阻燃型聚苯乙烯等複合材料製成的外牆保 溫裝飾板，由粘結層ヽ保溫層ヽ防護層與飾面層所組成(如圖 5-28)，具有保溫防 潮的效果；另可於在複合材料中，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建築結構中，即使夜晚後室內和結構 中的熱量也不能很快散去，達到保溫效果；另外窗戶採用雙層玻璃，並建議可考 慮採取兩層玻璃內夾了一層 LOW-E 膜（低輻射膜）的「節能複層玻璃」，則可 用來阻隔太陽的輻射熱(如圖 5-29)，亦可讓玻璃依然擁有極高的透光率，避免因 白天由建築物所儲存之熱能因此跑到室外，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，防止室內熱能快速消失（如圖 5-30）。

圖 5-28 外牆保溫複合材料剖面

圖 5-29 LOW-E 玻璃示意圖

圖 5-30 塑鋼保溫窗的窗框剖面

第五節 小結

5-5.1 環境現況探討 1. 溫度環境現況探討:

依據美國冷凍空調協會（簡稱ASHRAE）為提供室內環境舒適度，提出冬季 及夏季可接受的溫度和相對溼度（如表 5.1）。

經由現地量測儀器各項結果得知，山莊平日室內溫度維 13.⁰C上下，且夜晚寢 室內平均溫度降至僅約 10⁰C左右，均遠低於舒適溫度 24～28⁰C甚多，經探討 山莊建築結構為磚塊堆砌而成，然大門及窗戶類型僅為一般型，並無特殊設 計抵抗風效能，建造之初並未妥善規劃外牆保溫隔熱，使夜晚外牆因外在溫 度逐漸降低而無保暖效果，致保暖性嚴重不足，山莊住宿人員夜晚感覺過於 寒冷，且易造成人員失溫，然寒冷的天氣使人們心血管負擔過重，造成人體 極度不舒服。

表 5.1 冬、夏季可接受溫度及相對溼度範圍（摘自ASHRAE standard 55-1981）

相對溼度（％） 冬季溫度 夏季溫度

30 20.3～24.4⁰C（68.5～76⁰F ） 23.3～26.7⁰C（74～80⁰F ） 40 20.3～24.2⁰C（68.5～75.5⁰F ） 23.1～26.4⁰C（73.5～79.5⁰F ） 50 20.3～23.6⁰C（68.5～74.5⁰F ） 22.8～26.1⁰C（73～79⁰F ） 60 20.3～23.3⁰C（68.5～74⁰F ） 22.3～25.6⁰C（72.5～78⁰F ）

2. 溼度環境現況探討:

依據表 5.1 顯示，在相對溼度部份，由於量測時適逢室外下雨，人員進出頻 繁，山莊大門長時間呈現開啟狀態，造成人員寢室、大廳等溼度均達 90 餘%，

遠高於國內健康基準值 40～70%，經探討山莊如遇下雨期間，易造成室內潮 溼寒冷，氣候不佳時無法有效降低溼度，而高溼度環境易使人員衣物不易維 持乾爽，造成人員身體不適。

3. 室內空氣環境品質二氧化碳（CO2）現況探討:

我們可以由結果得知，因山莊大門及寢室門因人員進出頻繁，長時間呈現開 啟狀態，室內CO2含量較建議值低(1000ppm)，惟人員寢室因過於寒冷，窗戶 幾乎呈現關閉狀態，造成室內空氣無法有效流通，如瞬間湧入許多登山客，

CO2含量將瞬間飆高不易控制，易使人產生頭痛、嗜睡及反射減退等現象，

加速引發高山症症狀，易產生許多突發情形。

5-5.2 單位面積用電強度現況探討

山莊總面積為 207.41m²，全區負荷用電瓦數為 1601W，且用電使用時數不 長，大多於晚間 6~8 時，其中照明用電瓦數為 972W，家電用電為 629W，經計 算DUI值，其中單位面積照明用電設備強度為 4.68W/ m²，單位面積家電用電設 備強度為 3.03W/ m²，由上述資料得知，山莊單位面積照明用電設備強度為 4.68W/

m²，單位面積家電用電設備強度為 3.03W/ m²，遠低於國內其他研究數據（郭柏 嚴，2005），惟山莊因受限目前現有太陽能板規格，儲存電力僅能供山莊 2~3 小 時使用，有待提升太陽能能板規格及研擬最佳化蓄電角度，以提升山莊蓄電能 力，提供更長時數供電，為登山人員帶來便利。

5-5.3 加強山莊各類資源利用

排雲山莊全年降雨天數約 140 日，且一年四季均有旅客申請住宿，產生大量 生活污水，如可利用雨水回收資源及生活污水利用，運用國內各項成熟技術，另 闢集水區域及基地雨水收集，設置雨水收集過濾、殺菌作為生活用水；另生活污 水處理，可根據人工濕地技術之研究，仿造寒帶人工濕地相關技術設置處理設 施，同時加以保溫（利用再生能源增溫），達到較高標準之水質後才排放，以期

排雲山莊全年降雨天數約 140 日，且一年四季均有旅客申請住宿，產生大量 生活污水，如可利用雨水回收資源及生活污水利用，運用國內各項成熟技術，另 闢集水區域及基地雨水收集，設置雨水收集過濾、殺菌作為生活用水；另生活污 水處理，可根據人工濕地技術之研究，仿造寒帶人工濕地相關技術設置處理設 施，同時加以保溫（利用再生能源增溫），達到較高標準之水質後才排放，以期