緒論 - 既有建築物室內環境氣密性能之調查研究

第一節研究緣起與背景

壹、研究緣起

台灣位於環亞熱帶氣候區，地狹人稠，且都市化地區建築物朝向高層化空調化發展，建築門窗的氣密性對室內環境與建築空調設備能耗具有相當大的影響，

加上近年來室外空氣污染影響室內空氣品質與隨著建築節能減碳的需求日益增加，使得建築氣密窗在台灣社會被廣泛的使用。根據綠建材標章資料庫顯示，獲得高性能隔音窗綠建材標章之產品數已具備市場規模。然而，氣密窗雖然可以降低室外噪音進入室內，進而提升室內音環境品質；但是，氣密窗實際安裝在建築物中的隔音與氣密效能卻是未被進一步驗證。

本研究目的在於引進世界先進之建築物氣密性檢測技術，開發可應用在整體建築物與隔音窗的現場氣密性能檢測工具，藉以了解台灣既有建築物氣密性現況。並且比對通過高性能隔音綠建材標章產品之隔音性與氣密性的關聯性。接著再探討台灣建築物的氣密性如何影響建築物空調負荷、室內空氣品質以及室內人員健康等議題，並進而為未來既有建築室內環境與節能改善技術奠定紮實的基礎。

貮、研究背景

由於氣候變遷、溫室效應等問題日益嚴重，各國於2015年11月在法國首都巴黎舉辦之第21屆聯合國氣候變化綱要公約締約國大會，即以抑制全球暖化之議題進行協議，減少溫室氣體排放量為目標，期能減緩地球暖化之速度，希望於 2060~2080年達到零碳排放之願景，表1-1為各與會國提出之溫室氣體減排之自主貢獻目標方案(Nationally Determined Contribution, NDC)，約定自2020年起，每五年定期檢討各國之自主貢獻目標，往後每五年更新一次該目標之內容。為配合

2015年聯合國氣候變化綱要公約，各國皆同意竭力抑制溫室氣體排放，我國立法院也於同年通過「溫室氣體減量及管理法」將減量目標設定為2050年溫室氣體排放量降為2005年50%以下。但台灣因天然資源匱乏，97.5%能源供給仰賴進口，

進而缺乏能源自主性，根據經濟部能源局公布之2015年能源供給結構，依能源別區分，化石能源佔我國總供給之90.8%，化石能源依存度高將加重國家溫室氣體減量壓力。

世界國家目前均評估其國內環境及發展可能性後，研擬出符合其國內長期利益之發展政策目標(如圖1-1)。發展再生能源無疑是解決能源需求及達成節能減碳之重要方向，各國相繼投入再生能源技術發展。然除了開發再生能源以外，節約能源及提高能源使用效率同樣具有減碳之效果，根據內政部建築研究所統計資料顯示，建築產業之耗能約佔總碳排放量的27%，且由建築物主要碳排都是來自於電力之使用，故以低碳永續為導向之「綠建築」乃應運而生。

表1-1 各國自主減碳目標

(資料來源：本研究製作)

圖1-1 各國再生能源推廣目標 (資料來源：本研究製作)

為了滿足歐洲建築物能源性能政策（EPBD）中對降低建築能耗的要求，歐洲國家已經建立了建築外殼隔熱性能的法規，並建立了一套建築物能效的計算方法，例如：德國DIN 18599，義大利DOCET，西班牙CALENER等。每種簡算法均可因著建築物的類型和氣候區域，獲得建築物最佳能源使用的建築設計以及設備選用與運轉控制。在諸多的建築外殼節能改善手法中，建築氣密性是影響建築能耗、人員舒適以及室內空氣環境的重要因子。根據英國諾丁漢大學Zheng X. F.

（Zheng X. F., 2018）統計相關文獻的資料顯示，建築物外殼洩漏造成的建築能耗佔總暖房負荷的13％-30％，冷房負荷4-14％；良好的建築氣密性是設計淨零能耗建築必須被考慮的重點。因此，從建築能源需求的角度來看，為了對建築部門進行減碳以促進全球碳減排的背景下，各國政府均要求建築物要有較佳的建築物氣密性。因此，許多自願性的建築標準和概念，例如被動式超低能耗建築 (Passivhaus)，淨零能耗建築，可持續住宅等，都為建築氣密性的設計值設定了很高的目標，以最大程度地降低建築能耗。被動式超低能耗建築是一種無需主動供

應能量就能滿足冷房和暖房負荷需求的節能建築。在德國的被動房建築研究所針對此類的被動式超低能耗建築制定如下的標準：

(1) 室內起居空間的年暖房負載必須低於15kWh/m²。 (2) 室內起居空間的年冷房負載必須低於15kWh/m²。 (3) 全年總耗能量（初級能源）不得超過60kWh/m²。

(4) 建築物的氣密性必須低於0.6 ACH（在50Pa的測試條件下）。

(5) 室內空間的熱舒適性必須維持，以致於全年室內空間溫度超過25^oC的時數不得超過864小時（全年10%的時數）。

根據上述的標準，被動式超低能耗建築(Passivhaus)要求每平方公尺的建築外殼區域的洩漏面積都必須小於英鎊五分錢硬幣十分之一面積的孔洞，這個標準比任何現有的法規要求都高得多。(如圖1-2所示)

圖1-2 在 50 Pa 大氣壓力下時各國所需的氣密性級別 (資料來源：本研究製作)

再者，現今大多數人生活在城市環境中，60％-90％的時間位於室內。因此，

室內空氣品質是影響人類健康的主要因素之一。室內空氣的污染來源相當的多，

例如：從過量的二氧化碳到食物的微小顆粒、烹飪產生的蒸汽、灰塵、浴室，淋

是木牆系統。它還為黴菌的生長建立了合適的環境，這不僅會導致各種建築材料的表面損壞，還會成為室內環境的另一個潛在污染物源或污染物。

第二節研究方法

本研究使用文獻分析法、專家諮詢法及實尺寸實驗驗證法之方式，建立整體建築物與隔音窗的現場氣密性能檢測方法，接著對目前台灣既有建築之氣密性現況進行系統性檢測，並進一步探討隔音窗的隔音性與氣密性之關聯性，完成本研究之目標。

壹、文獻分析法

本研究計畫將依照計畫之研究議題，蒐集包含國內外建築物與門窗氣密性能檢測以及減少氣密性之設計工法，設計案例以及相關文獻資料，作為進一步本研究計畫在實驗設計規劃階段之基礎參考。希望藉由收集文獻的分析與比對能夠明白國際間與本研究議題相關之發展方向與現況，作為本研究計畫報告與投稿論文撰寫之文獻回顧資料庫。

貳、專家諮詢法

研究結果經初步整理後，研究團隊將定期邀請相關學者以及產業界、工會專家進行意見溝通交流，並針對研究內容進行審議，提出應修正及增刪之意見，作為充實、加強本研究計畫內容之參考。再者，研究團隊將透過視訊方式定期與英國諾丁漢大學研究團隊成員進行建築氣密性量測技術之交流與研究成果發表之內容研擬。最後，擇期辦理期中、期末簡報來說明研究計畫執行成效、進度及所遭遇之問題。

參、實尺寸實驗驗證法

本研究計畫將採用諾丁翰大學所開發的PULSE建築物氣密性檢測技術。

PULSE系統用於測量低壓下建築物氣密性，量測過程僅在短時間內（通常為1.5

秒）從空氣罐釋放一定量的壓縮空氣到測試建築物，藉著監測建築物和空氣罐中的壓力變化來建立建築物壓力和洩漏之間的相關性。此部分工作項目如下：

1. 台灣既有建築5種居室類型（客廳、書房、臥室、辦公室、會議室）之氣密性檢測，獲得初步獲得台灣不同種類型居室之氣密性現況。本研究計畫預計在北部與南部選定上述5種居室類型進行建築物氣密性現況調查，再依照不同建築物參數（例如：屋齡、氣密窗等）歸納彙整台灣既有建築物氣密性能。

2. 量測5種氣密窗之氣密性能量測：本研究計畫預計配合內政部建築研究所性能實驗中心之窗戶隔音性能測試實驗排程，量測測試隔音窗試體的氣密性，並且透過隔音性與氣密性之比對，建立兩者之間的關聯性。最後，開發可應用在建築物氣密窗隔音性能與氣密性能檢測的現場氣密性能檢測工具。

3. 初步探討台灣建築物的氣密性如何影響建築物空調負荷與室內空氣品質。

本研究預計採用前瞻綠能基礎建設在沙崙綠能科學城所建置的亞熱帶氣候智慧型節能建築測試驗證平台(Spinlab)作為研究的載體。全球目前分別有美國 LBNL Flexlab與新加坡BCA Skylab兩套旋轉實驗屋，但在細部設計與設置地點上有所不同；圖1-3與圖1-4分別為Flexlab與BCA Skylab的外觀、內部隔間配置與旋轉過程示意圖，相關的設計比較如表1-2所示。

(資料來源：McNeil, A., 2014)

圖1-4 BCA Skylab 外觀與內部隔間示意圖 (資料來源：Afifah & Loke, 2016)

表1-2 旋轉屋簡易比較

建置國內(位處亞熱帶)第一座、世界第三座的建築測試驗證平台。已於108年11月底完成建築量體建置，未來能夠促進相關學研單位、廠商的建築節能技術發展。

亞熱帶氣候智慧型節能建築測試驗證平台之相關資料說明如下：

(1) 建築構造：亞熱帶氣候之智慧型節能建築測試驗證平台為我國第一座全尺寸之旋轉測試驗證平台；同時，也將成為亞熱帶氣候區(Subtropical Zone)第一座。

由於台灣地處地震帶，在考量台灣地理條件及周圍環境、未來試驗需求等面向，將無法全面仿製FLEXLAB、 SKYLAB之作法，而需隨著本地產業之特性進行規劃，除確保測試驗證數據之可靠度與精確性，也能滿足在地化特殊需求之研究實驗。圖1-5, 1-6為建築外觀示意圖與外殼設計圖，相關設計與功能具有天窗、捲門、折疊門、明架天花板、高架地板、可移動牆面、側牆安裝位置、可拆卸實體牆面…等。本建築外殼共有三個立面能夠替換材料，建築外殼正面具有可拆卸帷幕牆與捲門，帷幕牆可依據實驗狀況進行調整，或

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