研究方法與過程

壹、研究方法

一、實驗建構與儀器實測

本研究選擇位於彰化縣田中鎮的衛福部中區老人之家為實驗操作樣本基地，運用內 政部建築研究所補助改善老舊設備之計畫，進行熱泵系統相關設備之改善，其平面圖與 現場照片如圖 1-8 所示。

圖 1-8 衛生福利部中區老人之家現況 (資料來源：本研究整理與拍攝)

熱泵的工作原理是把環境中的熱空氣吸進來燒熱水，而把製熱過程所產生的冷空氣

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排出去；冷媒原本是冷的，透過蒸發器吸收了空氣中大量的熱氣，變成高溫的冷媒，再 經過壓縮機的壓縮，變成高溫高壓的冷媒，再流過熱交換器，把熱量傳給冷水，冷水就 被燒成熱水了，高溫高壓的冷媒把熱傳給冷水後，又回復成低溫低壓的冷媒，就這樣反 覆循環的工作，把冷水加熱成熱水；因此，天氣溫度越高，燒熱水速度越快，熱泵越省 電；熱泵與冷氣的差別為原理相同，用途相反，熱泵要製熱排冷，冷氣要製冷排熱；目 前本研究之相關設備，已通過 TAB 測試，並藉由經安裝於室內之熱源及冷源交換系統，

以改善照護空間之室內溫度與濕度環境。

圖 1-9 衛生福利部中區老人之家熱泵系統建置 (資料來源：本研究拍攝)

圖 1-10 實驗熱泵系統運作情形 (資料來源：本研究整理)

第一章 緒論

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二、CFD 流體力學軟體模擬

近年來由於電腦運算能力增強、電腦模擬軟體模擬真實性之加強，致使計算流體動 力學應用逐漸落實於建築空間領域，甚至擴展模擬領域至都市環境尺度；計算流體動力 學(Computational Fluid Dynamics，簡稱 CFD)是在經典流體力學、數值計算方法和計算 機技術的基礎上所建立起來的，它以解析流體力學行為的方程組為基礎，藉由近數十年

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圖 1-11 不舒適指數圖 (資料來源：姜善鑫，1987，，本研究重繪)

依據美國氣象學會 1995 年出版之氣象詞彙定義：不舒適指數(Discomfort index)是以 溫度與相對濕度為因子，計算在不同溫度及相對濕度值中，皮膚感覺空氣中濕度的指數；

不舒適指數又名溫溼指數(Temperature-humidity index)、氣候壓力指數(Weather stress index)等。其公式為：

D.I.＝T－0.55 (1－R.H./100) (T－58) (1-1)

其中：T 是氣溫(℉)，R.H.是相對溼度(AMS, 1995)。

根據調查研究結果，不舒適指數反應身體感覺的溫度，不舒適指數在 70 以下，沒 有人感覺不舒服；不舒適指數大於 80，大部分人感覺不舒服；若不舒適指數大於 85，

這時所有的人都會感覺到熱的壓迫應力。

第一章 緒論

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表 1-1 不舒適指數與身體感覺對照表

不舒適指數 身體感覺

＜70 沒有人感覺不舒服

70～75 少部分人感覺不舒服

75 50%感覺不舒服

80 大部分人感覺不舒服

＞85 感覺熱的壓迫應力

＞85 U.S. 停止上班上課

92 世界紀錄(Yuma, Arizona, US., 1957) (資料來源：姜善鑫，1987)

2. 研究對象與問卷設計

本研究運用問卷調查方式，針對衛福部中區老人之家受照護者，其對於照護空間導 入熱泵系統之前後環境變化知覺差異，包括熱舒適度、熱感知溫度與濕度等，以探討熱 舒適知覺對於受照護者戶內外行為的影響；問卷擬定是參考國內外相關文獻，內容分二 大部份，第一部分為受訪者之人口學基本資料，第二部分問卷調查量表包含戶內外環境 變化知覺(熱舒適度、熱感知溫度與濕度)，分別採用李克特(Likert)式七點尺度計分，依

「非常同意」、「同意」、「稍微同意」、「普通」、「稍不同意」、「不同意」、「非 常不同意」的七個連續選項，每題分別給予7至1分，由受訪者依其實際感受程度予以勾 選，得分越高，表示受訪者對環境變化知覺(舒適度、熱感知溫度與濕度)認同程度越高，

反之則認同程度越低。

3. 問卷執行與資料分析

本研究問卷之執行，是由研究者訓練過之訪視員，以一對一訪問方式執行此問卷內 容，每份問卷資料約需執行 15-20 分鐘之訪問；後以 excel 統計軟體進行問卷調查資料 建 檔 ，再 利用統計軟體 SPSS，運用不同方法進行資料統計分析，包含次數分配 ((Frequencies)、描述性統計分析(Descriptive statistics analysis)與無母數統計(Wilcoxon signed ranks test)等。

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貳、研究步驟與流程

圖 1-12 本研究流程圖 (資料來源：本研究整理)

第一章 緒論

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肆、預期目標

一、導入「永續綠建築」理念，檢視長期照護機構(老人福利機構與醫療機構)，探討高 齡使用者居住空間的熱負荷能力，探討與室內外環境熱舒適度、換氣量及能耗之關連性，

提出改善之道。

二、導入「節能減碳科技」理念，檢測熱泵系統之餘熱回收利用效益，提出具換氣量功 能的設備，使之具改善室內溫濕度的能力。

三、研提運用該系統於改善長期照顧機構之高齡照護空間內，具換氣功能之增進室內空 氣品質與節能室內環境控制系統。

伍、研究預期對相關施政之助益

一、對建築發展短中長期方面預期貢獻

人體舒適度是測量人體置身於大自然或在室內環境當中的舒適程度，身體熱能舒適 程度屬高度主觀的感覺，除取決於個人對冷熱的喜惡，也綜合了身體內在及外在熱能儲 存量多寡，以及現在環境條件下的溫度感受，其基本考量因素為生理狀況與外界環境的 感觀刺激。

人口高齡化是社會中擋不住的趨勢，意味著退休後的老年生活在每個人人生中所佔 的比重大幅提高，子女和老年父母相處或照顧老人的時間也延長了許多；現今社會中，

社會大眾多能關心高齡者的教養與福利，卻由於不甚了解高齡者的身心特質與特殊需求；

高齡者為氣候變化的高危險群，本研究希望透過導入熱泵系統，有效改善照護空間的熱 環境條件，主要由於高齡者感受能力逐漸退化，隨著氣候與環境變化，體內某些變化也 相對劇烈，故希望可以維持一個穩定而舒適的室內熱環境，提供老年人安心居住的居室 空間。

二、對於經濟建設或社會發展方面預期效益

1. 藉由本研究改善老人福利機構及長期照護機構之熱泵系統，夏季提供冷源，冬季提 供暖源，創造出優質的照護空間環境，並達到節能之效益。

2. 導入「永續綠建築」理念，檢視長期照護機構(老人福利機構與醫療機構)，探討高 齡使用者居住空間的熱負荷能力，探討與室內外環境熱舒適度、換氣量及能耗之關 連性，提出改善之道。

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3. 導入「節能減碳科技」理念，檢測熱泵系統之餘熱回收利用效益，提出具換氣量功 能的設備，使之具改善室內溫濕度的能力。

4. 研提運用該系統於改善長期照顧機構之高齡照護空間內，具換氣功能之增進室內空 氣品質與節能室內環境控制系統。

三、推廣應用計畫

1. 協同主持人與團隊經由本研究之操作，能獲致熱泵系統利用相關技術經驗，以供作 其進一步進行室內熱舒適度整合設計之長期研究基礎，並得為論文發表之基礎資料；

此外，亦能轉用在相關之設計範疇之中。

2. 研究生在操作過程中，可以獲取統計學軟體、CFD 流體力學模擬軟體與現場踏勘調 查之相關經驗，研究內容亦可轉換為其碩士論文，目前暫定題目為「熱泵系統改善 室內熱環境之效益分析-以老人之家為例」與「以 CFD 模擬熱泵系統改善室內熱環 境之效能」

3. 本研究於次年提供壹篇以本案協同研究計畫主持人為第一作者排名、協同主持人為 第二作者排名之論文稿件，向中華民國建築學會建築學報或其他具有國內 TSSCI 同等水準以上之學報(刊)投稿，並納入內政部建築研究所研究產出績效統計。

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