研究動機與目的

第一章 緒論

第一節 研究動機與目的

在 現 代 建 築 設 計 中 ，因 透 光 性 與 設 計 美 學 之 考 量 使 得 玻 璃 圍 幕 外 牆 獲 得 廣 泛 的 應 用 ； 但 隨 著 節 約 能 源 與 綠 建 築 概 念 日 益 獲 得 重 視 ， 使 得 玻 璃 圍 幕 外 牆 因 其 在 建 築 節 能 中 的 高 耗 能 與 光 污 染 等 問 題 而 受 到 較 大 的 質 疑 。 然 而 近 年 來 國 際 間 對 於 玻 璃 圍 幕 外 牆 應 用 的 深 入 探 討 與 研 究 ， 使 得 圍 幕 外 牆 的 節 能 措 施 已 成 為 建 築 節 能 之 重 要 一 個 環 節 。 但 是 大 多 數 的 建 築 師 僅 定 性 了 解 玻 璃 建 材 的 光 學 與 熱 學 性 質 對 建 築 耗 能 之 影 響 ， 因 此 如 何 定 量 分 析 和 改 善 圍 幕 外 牆 的 節 能 方 法 和 效 益 即 為 目 前 重 要 之 研 究 課 題 。

建 築 節 能 的 範 圍 甚 廣 ， 從 大 尺 度 的 基 地 規 畫 至 小 尺 度 的 建 材 計 畫 均 是 節 能 設 計 可 發 揮 的 地 方 。 建 築 節 能 計 畫 該 從 大 至 小 進 行 系 統 化 、 層 級 化 的 設 計 才 能 發 揮 最 大 的 效 用 。 越 大 尺 度 的 節 能 計 畫 之 影 響 越 大 ， 越 細 節 的 節 能 手 法 之 影 響 越 小 。 由 宏 觀 角 度 觀 之 ， 建 築 節 能 必 須 放 眼 至 「 基 地 計 畫 」 的 角 度 方 能 發 揮 的 最 大 效 果 。 根 據 成 大 建 研 所 的 研 究 ， 在 亞 熱 帶 氣 候 之 下 ， 在 基 地 計 畫 上 正 確 的 節 能 配 置 ， 幾 乎 可 節 省 三 四 成 左 右 的

空 調 耗 能 量(以辦公大樓為例)，對整體的能源使用量降低甚多。

建 築 的 外 形 配 置 當 然 對 節 能 設 計 有 最 大 的 影 響 ， 但 是 台 灣 的 建 築 基 地 通 常 狹 小 而 建 築 配 置 已 定 ， 不 容 自 由 變 更 ， 因 此 在 定 形 的 外 殼 上 進 行 節 能 設 計 就 變 為 很 重 要 。 建 築 外 殼 之 節 約 能 源 設 計 ， 由 開 窗 、 方 位 、 遮 陽 至 隔 熱 、 建 材 等 眾 多 設 計 因 子 均 環 環 相 扣 地 左 右 建 築 物 的 耗 能 量 。 為 了 有 效 地 掌 握 節 能 的 重 點 ， 首 先 必 須 了 解 這 眾 多 外 殼 設 計 因 子 之 相 對 節 能 效 果 ， 才 能 知 其 輕 重 緩 急 而 對 症 下 藥 。 針 對 台 灣 的 辦 公 建 築 外 殼 設 計 要 素 對 耗 能 量 之 影 響 進 行 分 析 ， 其 結 果 約 可 分 析 如 下 表 ：

地 點 窗 面 積 率 方 位

玻 璃 遮 蔽 因 素 (外 遮 陽 )

玻 璃 隔 熱 因 素 (玻 璃 Ui 值 )

外 牆 隔 熱 因 素

台 北 49.0﹪ 13.8﹪ 22.3﹪ 1.2﹪ 1.2﹪

台 南 63.3﹪ 11.5﹪ 20.1﹪ 0 0

平 均 56.2﹪ 12.6﹪ 21.2﹪ 0.6﹪ 0.6﹪

（ 資 料 來 源 ）

目 前 台 灣 空 調 型 建 築 之 節 能 指 標 為 建 築 物 外 殼 耗 能 指 標 ENVLOAD，ENVLOAD 計算公式與建築外殼之隔熱性能有密切之關係。

由 下 式 之 ENVLOAD 公式可知，L 與 Mk 均與建築物玻璃建材之熱 學 與 光 學 性 能 有 關 。

∑

× +

×

× +

× +

=a a G a L DH a Mk IHk

ENVLOAD _{0 1 2 3}

其 中 ：L 代表建築外殼的熱損失係數

Mk 代表日射取得係數。

玻 璃 建 材 在 建 築 物 節 能 部 分 可 區 分 為 遮 陽 效 能 與 保 溫 效 能 兩 方 面 。 所 謂 遮 陽 效 能 係 指 玻 璃 建 材 阻 擋 太 陽 輻 射 進 入 室 內 之 部 分 ， 其 評 估 指 標 為 日 射 取 得 係 數。保 溫 效 能 是 指 熱 能 經 熱 傳 導、對 流 穿 透 玻 璃 建 材，

第一章 緒論

因 此 本 研 究 計 畫 預 期 採 用 92～95 年度研究計畫所量得各式玻璃之 光 學 與 熱 學 性 能 與 「 建 築 節 約 能 源 設 計 技 術 規 範 」 中 之 相 關 資 料 進 行 比 對 ， 以 印 證 「 建 築 節 約 能 源 設 計 技 術 規 範 」 中 之 有 關 玻 璃 建 材 隔 熱 性 能 數 據 之 適 用 性 ， 最 後 建 立 我 國 本 土 化 之 單 一 建 築 材 料 隔 熱 性 能 電 腦 資 料 庫 。 此 即 本 研 究 計 畫 之 研 究 目 的 之 一 。 再 者 ， 目 前 「 建 築 節 約 能 源 設 計 技 術 規 範 與 實 例 」中 之 常 用 玻 璃 熱 傳 透 率 U 值與玻璃之日射透過率ηι值 所 列 數 據 雖 涵 蓋 典 型 玻 璃 建 材 之 相 關 數 據 ； 但 是 隨 著 玻 璃 製 造 技 術 之 精 進 ， 目 前 常 被 利 用 於 建 築 外 牆 之 玻 璃 建 材 確 有 將 其 納 入 「 建 築 節 約 能 源 設 計 技 術 規 範 與 實 例 」 中 之 必 要 性 。

再 者 ，95 年 度 之 研 究 成 在 於 膠 合 與 複 層 平 板 玻 璃 之 光 學 性 質 量 測 ， 除 建 立 性 能 實 驗 群 有 關 膠 合 與 複 層 玻 璃 光 學 性 質 測 量 標 準 作 業 程 序

外 ， 亦 完 成 36 種膠合玻璃以及 6 種複層平板玻璃之光學性質量測，並

將 測 量 數 據 與 LBNL 實驗室之量測結果比較，比對結果亦證明性能實驗

中 心 已 具 備 準 確 的 膠 合 與 複 層 玻 璃 光 學 量 測 技 術 能 力 。 然 而 ， 目 前 性 能 實 驗 中 心 所 著 重 多 在 建 材 量 測 技 術 之 建 立 上 ， 但 建 材 實 際 應 用 在 建 築 物 之 空 調 耗 能 與 全 年 耗 能 之 關 係 應 對 使 用 者 有 最 直 接 影 響 。

因 此 本 研 究 計 畫 之 另 一 目 的 乃 在 探 討 玻 璃 建 材 對 於 空 調 負 荷 與 全 年 耗 能 之 影 響 。 期 使 本 研 究 成 果 對 國 內 建 築 外 殼 省 能 之 推 展 與 促 進 本 土 化 優 良 建 材 產 業 之 發 展 應 有 相 當 程 度 的 貢 獻 ， 對 於 提 昇 國 內 經 濟 發 展 和 達 成 綠 色 建 築 之 目 標 也 有 正 面 的 幫 助 。

本 年 度 研 究 計 畫 之 研 究 內 容 可 區 分 為 (1)玻 璃 建 材 對 辦 公 建 築 全 年 空 調 耗 電 之 影 響 評 估，(2) 修 訂「 建 築 節 約 能 源 設 計 技 術 規 範 與 實 例 」中 之 常 用 玻 璃 熱 傳 透 率 U 值 與 玻 璃 之 日 射 透 過 率ηι值等兩部分之數據。其研 究 方 法 與 內 容 分 述 如 下 ：

(2) 玻 璃 建 材 對 辦 公 建 築 全 年 空 調 耗 電 之 影 響 評 估

本年度計畫之首要工作乃深入經由系統化之空調耗能計算模擬，於我國本土 氣象條件下進行不同種類玻璃與 6mm 單層玻璃之建築與空調耗能比對分析，藉 以建立各項玻璃建材性能參數對建築外殼耗能影響程度之定量數據。並進一步推 算高性能玻璃綠建材於實際應用中較其他種類玻璃建材之省能效益，以充分確保 其廣大之應用潛力。本 研 究 計 畫 將 依 照 SHGC 值 與 U 值 作 為 玻 璃 建 材 之 實 驗 參 數 。 分 別 針 對 玻 璃 建 材 之 隔 熱 與 保 溫 效 果 ， 進 行 深 入 之 探 討 ， 以 獲 得 玻 璃 鍵 材 隔 熱 效 果 （ SHGC 值 ） 與 保 溫 效 果 （ U 值 ） 對 建 築 空 調 耗 能 之 影 響 效 益 。

(2) 修 訂「 建 築 節 約 能 源 設 計 技 術 規 範 與 實 例 」中 之 常 用 玻 璃 熱 傳 透 率 U 值 與 玻 璃 之 日 光 射 透 過 率ηi 值等兩部分之數據：

本 研 究 計 畫 仍 沿 用 熱 環 境 實 驗 室 之 各 項 隔 熱 性 能 量 測 儀 器 與 玻 璃 光 學 性 質 量 測 系 統 ， 依 據 上 年 度 所 建 立 之 膠 合 與 複 層 玻 璃 熱 學 與 光 學 性 質 量 測 標 準 作 業 程 序 進 行 市 售 常 用 玻 璃 建 材 之 熱 學 與 光 學 性 質 量 測 ， 並 且 採 用 92～ 95 年 度 研 究 計 畫 所 量 得 各 式 玻 璃 之 光 學 與 熱 學 性 能 與「 建 築 節 約 能 源 設 計 技 術 規 範 」 中 之 相 關 資 料 進 行 比 對 ， 以 印 證 「 建 築 節 約 能 源 設 計 技 術 規 範 」 中 之 有 關 玻 璃 建 材 隔 熱 性 能 數 據 之 適 用 性 。 再 者 ， 本 研 究 計 畫 將 透 過 廠 商 訪 談 方 式 ， 實 地 瞭 解 目 前 常 被 利 用 於 建 築 外 牆 之 玻 璃

第一章 緒論

築 節 約 能 源 設 計 技 術 規 範 與 實 例 」 中 之 常 用 玻 璃 熱 傳 透 率 表 與 玻 璃 之 日 射 透 過 率 表 修 訂 之 目 標 。

玻 璃 建 材 光 學 與 熱 學 性 質 之 量 測 實 驗

研 究 開 始

現 行 玻 璃 建 材 使 用 現 況 之 調 查

特 殊 玻 璃 建 材 之 光 學 性 質 量 測 技 術 探 討

本 土 氣 候 下 玻 璃 建 材 對 耗 能 之 DOE-2 電腦模擬

市 售 玻 璃 建 材 之 收 集 與 試 件 製 作

常 用 玻 璃 熱 傳 透 率 表 與 玻 璃 之 日 射 透 過 率 表 之

第二章 市售玻璃建材之收集

第二章 市售玻璃建材之收集 第一節 網印玻璃

網印玻璃是將漆料經過特殊設計的網板，將圖案印刷至玻璃上（如圖），經 由強化爐將漆料熱融入玻璃表面，而製成穩定不褪色、具各式圖案變化之網印玻 璃。網印玻璃具有防眩、緩和西曬或陽光直射之強光、安全性、耐久性、耐磨性、

耐濕性特性。

主要用途如下：

(1) 建築外牆玻璃

(2) 店鋪、住宅、學校等窗戶玻璃 (3) 室內隔間圖案玻璃

(4) 汽車玻璃 (5) 電氣玻璃 (6) 傢俱及工藝玻璃 (7) 室內防滑地板

圖

第二節 壓花玻璃

壓花玻璃係用圓形滾筒上雕刻花紋，然後滾壓在玻璃表面上，具有透光不透 視之功能，亦可創造各種不同的模糊光移及陰影。其特性為利用圖案的表面，軟 化光線，以調和整個空間，且在合適的角度上亦可阻隔視線。

主要用途如下：

(1) 傢俱。

(2) 需要透光而不透視的地方，如浴室、屏風、室內隔間 (3) 燈飾、彩繪。

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第二章 市售玻璃建材之收集

第三節 百葉玻璃

百葉玻璃，是指在兩層玻璃之間加裝鋁百葉，頗具外遮陽的效果，也不會有 一般裝置在室內的百葉，有清理上的麻煩。其特色有斷熱、斷冷、遮陽、防塵、

隔音等。氣流窗（Air Flow Window），是使用有一定間隔的外玻璃和內玻璃做 成窗戶，中間內置可調式百葉窗。通過使室內多餘的空氣在窗戶中進行迴圈，提 高絕熱性能，從而降低窗玻璃面產生的吸熱和熱損耗。陽光照射到百葉窗上時雖 然會形成對流熱和輻射熱，不過，前者大多通過迴圈空氣被釋放到室外，而後者 則大多會被內玻璃吸收掉。

一般常見之規格如下表所示：

表

室外側 中空層 室內側 總厚度

5mm（清、強化） 18mm 5mm（清、強化） 28mm

6mm（清、強化） 18mm 5mm（清、強化） 29mm

8mm（清、強化） 18mm 5mm（清、強化） 31mm

10mm（清、強化） 18mm 5mm（清、強化） 33mm

（資料來源）

圖

第四節 玻璃磚

玻璃磚是一種相當新穎的建築裝飾品，優點是能透光但不透明，玻璃磚因 為採光效果佳，加上可有效阻隔噪音和高溫，經常被應用在室內隔間、牆面點綴，

甚至使用在整片牆面、或用玻璃磚造屋的案例，可為建材使用增添活潑氣氛。

玻璃磚是以2 塊各約 1 公分的玻璃，中間約 6 公分的中空空氣層而製作合

成的。在採光上，清玻璃透光率75%、有色玻璃透光率約 50%。加上玻璃具有

一定厚度之空氣層、磚身也經過特別處理，可隔絕室外溫度約50%，在隔音上，

也有降低約40~45 分貝的效果。

顏色上除了最普遍的無色玻璃磚外，亦常見粉綠、粉藍、粉紅色或增加霧 面處理，而斜紋、小方格、水波紋、氣泡等造型也很常見。台灣目前的玻璃磚市 場，以進口為主，僅有一家製造生產廠家。

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第三章 特殊建材光學性質量測實驗

第三章 特殊玻璃建材光學性質量測實驗 第一節 實驗說明

因 光 學 儀 器 之 限 制，故 只 能 測 量 表 面 平 整 之 平 版 玻 璃，對 於 表 面 有 印 花 、 或 有 弧 度 等 特 殊 玻 璃 無 法 進 行 測 量 。 本 研 究 計 畫 以 一 模 擬 光 源 照 射 玻 璃 試 件 ， 藉 此 模 擬 當 太 陽 光 照 射 在 玻 璃 上 之 情 形 ， 此

因 光 學 儀 器 之 限 制，故 只 能 測 量 表 面 平 整 之 平 版 玻 璃，對 於 表 面 有 印 花 、 或 有 弧 度 等 特 殊 玻 璃 無 法 進 行 測 量 。 本 研 究 計 畫 以 一 模 擬 光 源 照 射 玻 璃 試 件 ， 藉 此 模 擬 當 太 陽 光 照 射 在 玻 璃 上 之 情 形 ， 此