第四章 結果與討論
第三節 外牆隔熱性能之實地量測結果
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量測時間(2014/8/31-2014/9/2) 牆外溫度
牆內溫度 牆面熱流 室內溫度 rain shower
Inward peak heat flux
=29 W/m2 @17:30
圖 4-2 (個案一)鋼筋混凝土牆之熱流量測 (節錄一段量測結果)
再流入室內的熱通量則會在 18:00 到達最大值 28 W/m2，使得居室人員在此時感覺到
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量測時間
ISO 9869-2014 標準之內文所述：若能依照該標準的量測與分析方式來進行，最 終所測得的熱阻值將收斂到實際熱阻值，且收斂值的量測不確定性（uncertainty band）
約為最終 24 小時的量測值偏差。亦即，若量測時間足夠的話，吾人將可得到該構造
圖 4-4 (Desogus et al., 2011) 的牆體隔熱性能實地量測結果
本計畫接著在前述個案之牆體進行較長時間（超過 ISO 9869-2014 所列 72 小時）
之牆體隔熱性能實地量測，過程中使室內溫度盡可能保持穩定，且吾人觀察到牆體兩 側壁溫差在日間多高於 10℃，如此可降低量測不確定度（Trethowen, 1986），結果如 圖 4-5 所示。發現如果以每日的量測值作為分析基礎的話，熱傳透係數呈現較大幅度 變化，其值介於 4.0-6.7 W/m2K，然而此數據已與後述最終收斂熱傳透係數相差不大；
隨著分析時間的拉長，熱傳透率呈現收斂穩定的數據分佈型態；依據前述分析基礎
「5%震盪區間後的平均值」，最終收斂熱傳透係數為 5.35 W/m2K。
(BRE, 2000)的報告指出，利用此法量得的熱傳透係數值往往會較高於設計值，
其原因有可能來自構造上高熱傳導材料的熱橋效應（thermal bridges），例如：周遭 窗框等開口部材料、周遭柱體內部的大量鋼筋、牆壁與梁柱交界處較大量的鋼筋、雨 後牆體的內含水分等（Peng and Wu, 2008）。如同第一章緒論所述，由於牆體內部構 造、施工品質、量測部位等太多的因素會影響到熱阻現地量測值；再者，欲評論一般 建物之牆體熱阻狀態需有大量樣本檢測結果，就如同歐盟 PASLINK, IQ-TEST 等專案 對於該國建物進行大規模的檢測，因此，本計畫量測結果僅為個案。賡續推動外牆構 造隔熱性能實驗室量測與現地量測研究建議列入長期性研究工作。
0 2 4 6 8 10
0 1 2 3 4 5 6
量測時間長度(天) 熱傳透係數(W/m2K)
圖 4-5 (個案一) 鋼筋混凝土牆隔熱性能長時段實地量測
（資料來源：本研究整理）
（個案二）
吾人接著利用 ISO 9869-2014 標準進行另一外牆實際構造之熱傳導係數實地量 測，並依據我國節能規範將此值轉換為熱傳透係數，節錄一則量測結果如圖 4-6 所示。
該牆體位於台南市某大樓 1 樓西側，該牆面並無被他棟建物陰影遮蔽之情勢，構造內 容由外至內分別為：水泥砂漿、鋼筋混凝土(20cm 厚)、水泥砂漿，室內側為自然通 風狀態。量測時間為今年 11 月 12 日至 11 月 27 日之連續量測，依照式(18)與式(19)、
各日熱流量測數據以及前述數據分析前提，吾人可計算得知此牆體之熱傳透係數收斂 值為 3.74 W/m2K。本案例之鋼筋混凝土牆體厚度為 20 cm，而個案一之鋼筋混凝土牆 體厚度為 15 cm 的，兩者構造方式相似但厚度不同，厚度為 20 cm 者其熱傳透係數收 斂值低於厚度為 15 cm 者。
圖 4-6 (個案二)鋼筋混凝土牆之熱流量測 (節錄一段量測結果)
（資料來源：本研究整理）
（個案三）
吾人利用 ISO 9869-2014 標準進行輕鋼構建物牆體之熱傳導係數實地量測，結果 如圖 4-7 所示。該牆體厚度為 4.2 cm，內外壁用 0.27 mm 雙面烤漆鋼板，採用一體成 型 PU 發泡牆板，量測時間為今年 11 月 12 日至 11 月 28 日之連續量測，構造樣貌如 圖 4-7(右)所示。依照式(18)與式(19)、各日熱流量測數據以及前述數據分析前提吾人 可得此牆體之熱傳透係數收斂值為 0.671 W/m2K。我國節約能源設計技術規範中並無 與實驗對象相似構造者，但此量測值遠低於規範中所列一般牆體之熱傳透係數值。
由上述熱傳透係數值 0.671 推論，似乎所測構造之隔熱性能極佳，但若由建築耗 能的觀點來看，實則不然。我國隔熱性能之評估是以熱傳導係數為指標，而熱傳導係 數之取得來自穩態熱傳狀態；然而，建築耗能卻為一日暫態表現，暫態熱傳行為除了 與熱傳透係數有關之外，尚與構造材料密度、構造材料比熱等熱容(heat capacity)性質 有關，無法以單一指標熱傳透係數作為圭臬。本個案於 11 月 26 日流入室內之最高室 內熱傳率為 21.2 W/ m2，而當日相同方位鋼筋混凝土構造（個案二）之最高室內熱傳 率為 21.9 W/ m2，兩者相差無幾，亦即，兩者之尖峰耗能相差無幾。因此，在建築耗 能的評價上，需將其他因素列入考量，此議題並非本計畫之研究範圍，僅提供參酌。
圖 4-7 (個案三) 輕鋼構牆體之熱流量測之熱流量測（節錄一段量測結果)
（資料來源：本研究整理）
（個案四）
於此，本計畫已完成預定辦理之 3 則外牆構造之 R 值現地量測，但為了展示現 地量測方法之適用範疇，研究團隊額外量測 1 則歷史建築物之牆體構造 R 值。吾人 利用 ISO 9869-2014 標準進行編竹夾泥牆構造之熱傳導係數實地量測，結果如圖 4-8 所示。該牆體位於台南市後壁區某國小之歷史建物，量測時間分別為今年 8 月 23 日 之全日 24 小時量測，構造樣貌如圖 4-8(右)所示。依照式(18)與式(19)以及熱流量測 數據，吾人可得此牆體之熱傳透係數(U 值)為 1.01 W/m2K。我國節約能源設計技術 規範中並無與實驗對象相似構造者，但此量測值遠低於規範中所列一般牆體之熱傳透 係數值。但如同前述，除了熱傳透係數之外，吾人必須將構造材料密度、構造材料比 熱等熱容性質列入考量，方能合理評論其實際耗能行為，此議題亦非本計畫之研究範 圍，僅提供參酌。
(20) (10) 0 10 20 30 40 50 60
18:00~19:00 19:00~20:00 20:00~21:00 21:00~22:00 22:00~23:00 23:00~00:00 00:00~01:00 01:00~02:00 02:00~03:00 03:00~04:00 04:00~05:00 05:00~06:00 06:00~07:00 07:00~08:00 08:00~09:00 09:00~10:00 10:00~11:00 11:00~12:00 12:00~13:00 13:00~14:00 14:00~15:00 15:00~16:00 16:00~17:00 17:00~18:00
量測時間(2013/8/23) 牆外溫度
牆內溫度 室內溫度 牆面熱流
圖 4-8 (個案四) 編竹夾泥牆之熱流量測（資料來源：本研究整理）
第一節 業界專家諮詢內容
本計畫藉由召開業界專家諮詢會議以及多次個案訪談方式，研討目前建築實務界 常用之屋頂以及外牆隔熱方式與構造材料，與談建築師亦提供多則自身設計案場之圖 面與材料資訊。茲歸納重要結語如後，相關討論內容詳見附錄二。
議題一：目前屋頂面常用的隔熱方式為何？
小結：
(1)平屋頂最常使用五角隔熱磚，亦有 6 公分厚的印花泡棉。
(2) PS 板或是保力龍板的效果相當好。
(3)目前屋頂板之厚度又加上配管，保護層根本不足，導致熱傳透與漏水之問題。可 提升 RC 保護層厚度。
(4)可將結構層加厚或以複層方式 (利用天花形成空氣層) 。 (5)或施以隔熱塗料。
議題二：如何提升外牆的隔熱性能？
小結：
(1)屋頂構造可以利用逐層累加方式，輕易地施作多種隔熱材料來提升隔熱性能，外 牆則無法依此方式。
(2)外牆隔熱通常會使用陽台或外部遮陽，較少思考於構造上來加以提升。
(3)可以由室內裝修材著手，貼附隔熱材料，但厚度不可太大以免影響室內面積。當 如此施作時(室內裝修高隔熱性建材)可些許提升容積率以為獎勵。
第二節 外牆構造隔熱增能方式之擬議與評估
實務與科技之提升。
所擬構造成本低廉、不甚影響室內可用面積，且立柱所形成之空氣層(1cm 厚度 以上) 可額外增加外牆隔熱性能。為了評估所擬建議對於外牆構造隔熱性能之影響，
本計畫接續進行相關隔熱性能實驗，實驗對象係在混凝土牆（厚 10 cm）貼附 PS 板
（厚 3 cm），兩者之間留有 1cm 空氣層，用以模擬前述構造；所用量測方法為穩態熱 源分析法（式(20)）。所用混凝土牆與 PS 板之熱阻性能如表 4-5 所示，依據我國節能 規範對於熱傳透率之計量方式，本次實驗所使用的混凝土牆其熱傳透率為 3.79 W/m2K，與我國節約能源設計技術規範中鋼筋混凝土牆（W001）之熱傳透率（Ui 值 為 3.778 W/m2K）相似，在穩態熱傳實驗時（用以量測熱傳導係數），可用來代表具 有熱傳透率設計值之外牆構造。
所擬構造（混凝土牆-1cm 空氣層-3cm PS 板）（如圖 5-2 (a)）之熱傳透率實驗值 為 0.857 W/m2K，相較於單純混凝土牆之 3.79 W/m2K，所擬建議可有效增益外牆隔熱 性能，且此值已符合建築技術規則 308 條所律定之外牆平均熱傳透率（2 W/m2K、2.75 W/m2K），甚至於近符合該條文所述屋頂平均熱傳透率（0.8 W/m2K）。
0 20 40 60 80 100
溫度
圖 5-2 外牆隔熱增能構造之實驗評估（資料來源：本研究整理）
(a) 實驗照片 (b) 溫度分佈
途徑(2) 不改變結構材料，以調整非結構材為主：增加粉光層水泥砂漿的厚度
欲提升外殼構造隔熱性能，除上述調整構造方式此途徑外，亦有學者討論到是 否可以增加鋼筋混凝土牆體厚度或是粉光層水泥砂漿的厚度來遂行？由於鋼筋混凝 土牆體厚度主要取決於結構安全之需要，即便是些許增加牆體厚度，其所提升的隔熱 性能亦有限，請參閱第四章第三節對於個案三之評論。而在施工可行性的限制下，粉 光層水泥砂漿可增加的厚度有限，參考我國節約能源設計技術規範所列鋼筋混凝土之 k 值以及本研究表 4-5 所列水泥砂漿之 k 值，若要達成建築技術規則 308 條所律定之 外牆平均熱傳透率（～2 W/m2K），吾人需敷設 11 cm 厚的粉光層水泥砂漿。
途徑(3) 不改變結構材料，以調整非結構材為主：改變粉光層或裝飾層的材質
除此之外，可在適當部位添加奈米高隔熱材料以提升外殼構造隔熱性能，或利 用材料改質方式來提升外殼構造熱容。舉例來說：在能量儲存與環境控制材料的應用 上，相變化材料（Phase Change Material, PCM）是相當重要的擇材對象，特別是 PCM 微膠囊（micro-encapsulated PCM, mPCM）或 PCM 膠囊（encapsulated PCM capsule, macroPCM）極容易與既有建材結合來使用。吾人可利用「macroPCM 抿石層」以及
「macroPCM 與 PVA 結合」此兩種構造取代既有內外牆構造中的抿石層以及樹脂層；
利用「macroPCM 與 Epoxy 結合」以及「macroPCM 與 PU 結合」此兩種構造取代既 有屋頂構造中的 Epoxy 層以及 PU 層。其施作過程簡便，經研究團隊與業界討論、實 作後，皆可為泥作師傅或隔熱工程師傅所接受，試操作過程與成品如圖 5-3 所示。然 而，這些材料改質對於建築節能的實際效益有待實驗驗證，此課題並非本計畫之研究 範圍，僅提供參酌。
圖 5-3 macroPCM 抿石層施作過程(左)與成品(右)
第六章 結論與建議
第一節 結論
本計畫彙整評析國際間常見熱阻值現地量測方法，研析外牆構造隔熱性能熱阻值 之現地量測方式並進行個案量測；最後，探討在國內目前常見外牆構造上，如何利用 可行的材料與構造方法來增益外牆隔熱性能，如期完成各項預期成果。本計畫所獲致 之研究結論如下：
(1) 本計畫已完成國際間常見 R 值現地量測法與實測儀器之分析，以及國際間常見 現地動態響應之 R 值數據分析方法之分析，包含溫度合成法（ISO 8301-1991）
以及表面溫度法（ISO 9869-2014）。發現在我國建築能源法令的框架下，以表面
以及表面溫度法（ISO 9869-2014）。發現在我國建築能源法令的框架下，以表面