第四章 熱質量在住宅建築的應用
第二節 熱質量在住宅的運作機制
表 4-2 客廳和臥室選定的四種使用模式
環境控制 有人使用 說 明客 廳
空調運行
08:00-23:00 6-9月每日使用時間內空調運行，設定溫度為26
°C。
無人時空調停止運轉。
18:00-23:00
自然通風
08:00-23:00 全年使用時間內門窗全開，無人時門窗關閉。
自然通風量由EnergyPlus根據風向和風速逐時 18:00-23:00 計算。
臥 室
空調運行 00:00-24:00 19:00-07:00 同上 自然通風 00:00-24:00 19:00-07:00 同上
(資料來源：本研究彙整)
1. 客廳
圖 4-1 顯示重質量和輕質量兩種構造的客廳採用自然通風的模式下，室內溫 度在 7/1~7/3 的逐時變化。在 08:00~23:00 的使用模式中(圖 4-3(a))，重質量客廳 藉由牆體和屋頂的蓄熱能力對傳入熱量產生的削減與延遲作用，可以看到在白天 08:00~18:00 時段，其室內溫度明顯比輕熱質量客廳的室溫低。在夜間 18:00-23:00 時段，重熱質量客廳牆體和屋頂的蓄存的熱量開始釋放，使得內溫度升高。但是 因為此時客廳的門窗是全開的，有足夠的通風能將釋放的熱量帶走，所以重質量 客廳的室溫僅稍微比輕質量客廳的溫度略高一些。到了深夜以後(23:00~08:00)，
牆體和屋頂的蓄存的熱量繼續釋放，但是此時門窗全關閉，從牆體和屋頂釋放的 熱量，無法順利排到室外，而蓄積在客廳內，造成溫度升高，所以可以看到在 23:00~08:00 這段時間，重熱質量的客廳有較高的室內溫度。不過此時客廳已經 沒有人，並不會造成居住者熱不舒適的困擾。
在圖 4-1(b)的 08:00~23:00 的使用模式中，客廳溫度的變化比較，基本上也 是呈現白天時段重質量客廳溫度較低，在深夜到清晨時段重質量客廳的室溫較高，
不過這兩個時段客廳基本上是沒人在使用，在有人使用的時段(18:00-23:00)，因 為自然通風量足夠的關係，重質量和輕質量客廳的室溫差異不大。
(a) 08:00-23:00
的削減與延遲作用，對傳入熱量產生攤平的效果，而有較低的過熱嚴重度。
在圖 4-2~4-3 中，我們可以看到客廳的過熱時數或者過熱嚴重度，主要是發 生在 6-9 月的空調使用季節。圖 4-4 是重質量和輕質量客廳使用空調下，室內顯 熱負荷在 7/1~7/3 的逐時變化。由於熱質量的削減和延遲效果，使得重質量客廳 在 08:00~18:00 有較低的空調顯熱負荷，但是在 18:00~23:00 卻有較高的空調顯 熱負荷。模擬的結果顯示(圖 4-7)： 6-9 月的空調顯熱負荷總和在 08:00~23:00 使 用模式重質量客廳為 6189 MJ，相較輕質量客廳的 6720 MJ 減少了 8%；但是在 18:00~23:00 使用模式中，重質量客廳的 3055 MJ 比輕質量客廳的 2822 MJ 增加 了 8%。
圖 4-2 輕、重質量客廳在自然通風下室溫過熱時數 (資料來源：本研究繪製)
圖 4-3 輕、重質量客廳在自然通風下，室溫過熱嚴重度 (資料來源：本研究繪製)
0 500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500
08:00-23:00 18:00-23:00 08:00-23:00 18:00-23:00
全年 6-9月
過熱時數, hr
客廳 輕質構造
重質構造
0 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000
08:00-23:00 18:00-23:00 08:00-23:00 18:00-23:00
全年 6-9月
過熱嚴重度, °C-hr
客廳 輕質構造
重質構造
圖 4-4 輕、重質量客廳在 7/1~7/3 逐時顯熱負荷
2. 臥室
圖 4-6 顯示重質量和輕質量臥室採用自然通風的模式下，室內溫度在 7/1~7/3 的逐時變化。在 00:00~24:00 全天使用的模式中(圖 4-6)，可以看到重質量臥室因 牆體和屋頂蓄熱能力的削減與延遲作用，在白天 08:00~19:00 時段，其室內溫度 明顯比輕熱質量臥室的室溫低約 4℃；在夜間 19:00-08:00 時段，其室溫較輕質 量客廳的溫度高 1℃左右。在圖 4-6 的 19:00~07:00 的使用模式中，基本上在有 人居住的時段內也是呈現重質量的臥室呈現有較高的室溫。
圖 4-7 彙整了重質量和輕質量臥室自然通風下，全年或者冷氣使用季節(6-9 月)室內溫度超過 30°C 的過熱時數。從過熱時數的統計結果，可以看到重質量臥 室不論是全年或者 6-9 月的總過熱時數都比輕質量客廳的總過熱時數高。但是若 是觀察圖 4-8 可以發現在 19:00-07:00 使用模式，重質量臥室有較高的過熱重度，
但在 00:00~24:00 使用模式，重質量臥室有較低的過熱嚴重度。
圖 4-9 是重質量和輕質量臥室使用空調下，室內顯熱負荷在 7/1~7/3 的逐時 變化。由於熱質量的削減和延遲效果，和客廳一樣，重質量客廳在 08:00~18:00 有較低的空調顯熱負荷，但是在 19:00~07:00 卻有較高的空調顯熱負荷。模擬的 結果顯示(圖 4-10)：6-9 月的空調顯熱負荷總和在 00:00~24:00 使用模式重質量客 廳為 4716 MJ，較輕質量客廳的 4696 MJ，略為增加 0.5%；但是在 19:00~07:00 使用模式，重質量客廳的 2886 MJ 比輕質量客廳的 2141 MJ 增加了 35%。
在圖 4-11 中，我們可以看到由於熱質量的削減和延遲效果，使得當客廳採 用空調運行，不論是在 08:00~23:00 或者 18:00~23:00 的使用時間模式，重質量 構造的客廳都有較低的空調顯熱負荷。模擬的結果顯示：重質量客廳在 6-9 月的 空調顯熱負荷只有輕質量客廳的 92%。
圖 4-6 輕、重質量臥室在自然通風下室溫變化
00:00-24:00 19:00-07:00 00:00-24:00 19:00-07:00
全年 6-9月
過熱時數, hr
臥室 輕質構造
重質構造
圖 4-8 輕、重質量臥室在自然通風下室溫過熱嚴重度
00:00-24:00 19:00-07:00 00:00-24:00 19:00-07:00
全年 6-9月
圖 4-10 輕、重質量臥室在 6-9 月空調顯熱負荷 (資料來源：本研究繪製)
圖 4-11 客廳及臥室在不同模式的空調顯熱負荷 (資料來源：本研究繪製)
0 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 7,000 8,000
08:00-23:00 18:00-23:00 00:00-24:00 19:00-07:00
客廳 臥室
顯熱冷負荷, MJ
輕質構造 重質構造 0
500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 4,000 4,500 5,000
08:00-23:00 18:00-23:00
顯熱冷負荷, MJ
臥室 輕質構造
重質構造