第四章 結論與建議
第一節 結論
一、 本研究進行之行人環境風場風洞試驗，除應用歐文探針量測風 速外，現行已完成定向式歐文探針之基本定性與定量之測試，
包含：
1. 定向性歐文探針( Directional Irwin Probe, DIRP) 6 孔與 4 孔之 定向試驗(360 度、間隔 10 度)。
2. 建立主要風向之率定方法。
二、 本研究案所開發之定向式歐文探針(DIRP)除能具備一般歐文探 針(中央管)可量測地表風速之性能外，可同時量測表面管之靜風 壓係數，並可作為主要來流風向的判定依據。
三、 4 孔 DIRP 儀器量測與分析率定結果顯示，當實驗風速 5m/s 低紊 流強度下，實驗來流靜風壓係數量測值與目前所提風向分析率 定結果間之最大誤差為 150，隨風速加快至 7m/s 時，其最大誤差 降低至 70。
四、 6 孔 DIRP 儀器量測與分析率定結果顯示，當實驗風速於 6.3 m/s 時，實驗量測值與分析率定結果間之最大誤差為 90，隨風速加 快至 6.6m/s 時，其最大誤差降低至 70。
五、 不論 4 孔或 6 孔 DIRP 於低風速階段(3~4m/s)，其量測與分析值 間誤差已超過 150，其原因可能歸屬二方向，其一為所採用分析 方法無法解析，當量測所得靜壓係數趨於相近時(4 孔雷達圖形 越接近菱形非錐狀、6 孔雷達圖形越接近正六邊形)，本案所用 方法即無法辨識出主要來流風向。其二為風變因影響(如風速與 紊流強度等)，由於目前試驗配置是於均勻低紊流強度(約 1~2%)
應用定向性歐文探針於建築環境風場量測分析研究
速特徵多為低風速(一般 10~3m/s)、高紊流強度，故紊流強度大 小之影響仍尚待釐清。
六、 本研究目前實驗與率定風向結果於相對高風速低紊流強度下 (V=7~5m/s 、 TI=1.5~2%) 及 低 風 速 高 紊 流 強 度 下 (V=3 、 TI=14.1%)，且由於尚無文獻資料可供參考，因此採誤差±150為 可接受範圍。
七、 對於 DIRP 量測精度與不確定度等，尚需進行重複性試驗，取得 大量數據分析後方能加以評估。
八、 行人風場定向地表風速計(DIRP)改良，經本研究執行初步成果，
已可兼具定向與定速功能，在未來實驗室執行環境行人風場委 託檢測上將據有獨占技術的優勢。
第二節 建議
建議一
定向性歐文探針與流場可視化系統進行風向量測比對:立即可行建議 主辦機關：內政部建築研究所
協辦機關： －
以實驗室既有的煙流風場可視化設備(包括煙霧產生器、煙霧導引 管、氫離子雷射光幕設備及其冷卻系統、數位攝影器材等)，擇定一建 築配置，同時以DIRP與可視化系統量測風向，加以比對確立DIRP量測 的可應用性。
建議二
精進DIRP於不同風場與建築配置下風向量測與率定:中長期建議 主辦機關： 內政部建築研究所
協辦機關： －
由於風環境流場及建築配置多樣性，風場特徵因而不同(如下沉氣
第四章 結論與建議
流、尾流及角偶紊流等)，為能擴展並確認 DIRP 可應用性，宜逐步釐 清各項風變因的影響。因此，可參考 Irwin 於 1981 年研發歐文探針所 進行之比對步驟，持續擴展 DIRP 的應用範疇。另深究風向率定方法，
亦應與時俱進，配合量測技術精進，提升解析精度減低風向率定誤差。
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附錄一 熱線測速計校正作業
附錄一 熱線測速計校正作業
1.適用範圍
本項程序書適用於使用丹麥 DANTEC 公司製造之 Streamline 恆溫型 熱線測速儀主機（constant temperature hot-wire anemometer）之校正 作業。
2.校驗依據
根據 Dantec Stremline ware 建議。
3.校驗方法
將熱線（Hotwire）或熱膜（film）裝設於 Dantec 公司生產之校正器
（calibrator）上，進行風速校正，觀察藉由電壓量測轉換後之風速值，
以及風速值熱電偶（Thermocouple）回傳溫度正確性。
4.試驗裝置
4.1 熱線測速儀主機(9090N10101)：
a.支援 6 組恆溫熱線模組(CTA MODULE)。
b. 溫度計範圍：0 to 150 ℃ ±0.5 ℃ c. 傳輸介面：RS232, 9600 channel e. 輸出電壓：dual 0 to 10 V
f. 最大取樣頻率 ( 1 channel ) : 250 kHz
4.2 資料擷取器：NI 公司生產之 A/D（analog-to-digital converter）。
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4.3 校正器：
4.4 控制軟體：所有設備以 Dantec 所設計之 StreamWare Software 進 行。
5.注意事項
5.1 操作人員務須經訓練及本實驗室認可，熟悉作業程序始可操作本 試驗。
5.2 試驗前須檢查電線是否有破損或捲曲或彎折。
5.3 設備、儀器及量測單元異常，應依異常處理程序辦理。
5.4 校正作業進行時，校正器周遭避免有人員走動，而產生氣流擾動 校正值。
5.5 採取適當之防範措施，以保護觀察者之安全。
5.6 儀器設備貴重，裝設時應特別注意避免損壞。
5.7 線路拔除或裝設時，須確認主機訊號為 Stand by 或關閉主機之狀 態。
5.8 線路管金屬前緣宜以絕緣膠帶固定於絕緣物上避免短路或有干 擾產生。
6.校驗步驟
6.1 連接線路。將熱線測速儀主機、電腦、A/D、校正器、訊號線分 別以訊號線連結完畢。原廠訊號線分為 4m、20m 線路，宜以欲
附錄一 熱線測速計校正作業
做實驗之線路長度為校正時使用。
6.2 開啟主機控制軟體試驗前須檢查電線是否有破損。開啟後確認燈 號無誤。（皆處於 Standby 狀態）。
6.3 取用三用電表，調至 200Ω處，火線（通常為紅線）接觸訊號線 軸心處，地線（通常為黑線）接觸訊號線前緣金屬，察看有無直 流阻抗值，通常 0～1.5Ω，確認訊號線路正常。如欲檢查 Hotwire 是否正常或氧化或斷裂，請洽專業人員。
6.4 校正器分別針對一維、二維、三維探針設計有三種不同校正夾 具，請不同需求使用。將 wire 或 film 安裝至訊號線內管（Mounted
tube 及 support tube）上，安裝時應掌握裝入技巧，對應內管中兩 個接觸點，之後假固定於校正器固定夾上，對準校正器氣孔中 心，位置約為平行於氣孔上緣，但不得深入。一維部分無須考慮 方向性，二維及三維則需依據校正器之座標軸考慮安裝方向。
6.5 將熱電偶（Thermocouple）連接訊號線。
6.7 開啟控制軟體程式 StreamLine 選擇 Database
以下選擇新建檔案，並指向儲存位置。
應用定向性歐文探針於建築環境風場量測分析研究
輸入創建者代號，相關檔案皆會集中至該代號位置。
6.8 選擇 A/D 控制卡，此以 NI（National Instruments）公司 AT/PCI-MIO-16E-4 為例。
6.9 開始設定熱線探針控制程式系統。
附錄一 熱線測速計校正作業
選擇 A/D 連結訊號。
選擇熱線主機訊號連結。
訊號連結位置。
熱電偶訊號連結。
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熱電偶訊號連結完成。
熱線訊號連結。
選擇熱線對應型號，依據所採用之熱線產品外編號對應選擇。本次以 55P11 熱線 探針為例。
選擇 supports。以 Model：55H20，1D Straight-short 為例。
選擇訊號線長度。以 A1866，20m 原廠線為例。
附錄一 熱線測速計校正作業
設定溫度校正係數，依原廠設定即可。
完成熱線與主機連結。
6.10 檢查 A/D 連結。
確認溫度連結位置正確。如不正確應調整。
確認熱線連結位置正確。如不正確應調整。
6.11 設定熱電偶探測。
應用定向性歐文探針於建築環境風場量測分析研究
選擇 Temperature probe 之 1:TEMP，並勾選 Enable 6.12 硬體起使動作。
6.13Set overheat 設定。
選擇 CTA 之 operate，執行左列 Start
出現電壓值，執行 Stop。
附錄一 熱線測速計校正作業
執行 CTA 之 Stand by，系統待命。
執行 Auto-balancing，讓主機自我調整。
6.14 Square wave Response 設定。
此部分可搭配示波器進行觀看與調整。
調整 Gain 值及 Filter 值，尋求最佳頻率響應。
應用定向性歐文探針於建築環境風場量測分析研究
使波形滑順避免訊號干擾影響，另 Gain 調整時須特別注意避免超過 5 。 Gain 越大，電流越大，主機雖有自我保護機制，可以中斷連結，但此舉將導致 壞熱線。此部分須由有經驗者進行操作。
選擇 Stand by 後關閉。
選擇 Start up。
選擇現在之設定內容。選擇 OK。
儲存設定，主畫面出現設定檔資訊。
6.15 風速校正。
附錄一 熱線測速計校正作業
設定風速校正資訊，可由最小風速至最大風速，並依需求設置校正密度。
校正執行過程畫面
選擇校正風速範圍。
完成校正。
應用定向性歐文探針於建築環境風場量測分析研究
該曲線為二次曲線。依其曲線判斷是否屬於正確值範圍內，如有明顯跳動則屬異 常。
完成後，出現數值檔，可以匯出至 excel 檔使用。
6.16 風速測試，利用校正器之模擬風速先自我檢驗。
設定風速，例如 1、3、5…20m/s，甚至 25m/s，檢驗風速對應是否正確。
如實際量測風速與設定風速誤差在 5%以內，即可將該次校正完畢之熱線移入風 洞內裝置，依需求進行量測。
熱線測速儀主機 熱線探針校正器
附錄一 熱線測速計校正作業
安裝支架手臂 原廠訊號線(Cable)
移動機構步進馬達 熱線 mounted tube(1D&2D)
應用定向性歐文探針於建築環境風場量測分析研究
附錄二壓力掃描器 SCANIVALVE 操作流程
附錄二 壓力掃描器 SCANIVALVE 操作流程
儀器設置流程
1. module CAL/REF MANIFOLD 上 A 跟 C 需接靜壓或大氣壓力，
使用 3 通連接後皮托管之靜壓或大氣壓力，皮托管動壓可接 module 一般孔位。
2. module CONTROL MANIFOLD 上 A 需接至電磁閥之 PXA，C 需 接至電磁閥之 CAL，電磁閥需連接氮氣壓力為 60~65PSI，並以 電源供應器供應 24V 之電力。
掃描模組 電磁閥
24V 電源供應器
3. 若使用多個 module 則先使用快速接頭分別將 PXA、CAL 及 REF
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4. 將 module 及電磁閥連接到 RAD(如下圖)上，再將 RAD 連接至訊 號擷取盒。
RAD 訊號擷取盒
5. 上述各部分連接線接頭皆屬防呆設計，請勿硬接，以防毀損。
6. 將 module 接上待測模型上前先使用氣槍測試模組各孔位是否正 常運作。
附錄三 期中審查意見答復表
應用定向性歐文探針於建築環境風場量測分析研究
附錄四 期末審查意見答復表
應用定向性歐文探針於建築環境風場量測分析研究
參考書目
參考書目
[1] D. Zacho, P. Michalek. (2012) “Experimwental investigation of pedestrian level winds using multiple measuring methods”.
18thInternational Conference Engineering mechanics, pp.
1573–1579
[2] H.P.A.H Irwin, (1981) “A simple omnidirectional sensor for wind-tunnel studies of pedestrian-level winds”. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, Vol. 7, pp. 219-239.
[3] Milan Jirsák, David Zacho, Petr Michálek, Kateřina Jandová (2008). Irwin Probe Calibration and its use at investigation of Pedestrian Wind Conditions in Vicinity of High Buildings, Conference: Colloquium Fluid Dynamics 2008.
[4] K.Mohan (2015) “ Review of methods and techniques for the assessment of winds at pedestrian level”, International Journal of Research in Engineering and Technology, Vol. (4), pp42-46.
[5] Yamada, M., Uematsu, Y., and Sasaki, R. (1996), “A visual technique for the evaluation of the pedestrian-level wind environment around buildings by using infrared thermography”,
[5] Yamada, M., Uematsu, Y., and Sasaki, R. (1996), “A visual technique for the evaluation of the pedestrian-level wind environment around buildings by using infrared thermography”,