建築外殼耗能指標 ENVLOAD，自民國 84 年公佈實施至今已屆四 年，對於我國建築物省能設計之推展產生重要的導引作用並形成深遠 之影響。目前已至適當時機以進行系統化之檢討與改善建議。
本計畫之主要工作內容，包含：
1.調查建築外殼耗能管制實施現況
本工作小組將親赴台北市、台中市，與高雄市共三大都會區，拜 訪當地建管單位，以蒐集歷年來送審 ENVOLAD 之案件情形，並統計 其送件總數、通過件數、審核時程……等資料，建立基本數據。
2.實測檢討建築外殼耗能管制績效
針對所蒐集送審案件中，統計其 ENVLOAD 值，並分析其落點之 合理性，以推估法規值之是否必須進一步修正。若修正則其對我國整 體建築物省能效益之衝擊與影響程度多大，進行數量化評估，以探討 管制之績效。
3.研擬建築外殼耗能管制具體建議
經由上述兩項工作，對於目前 ENVLOAD 之實施現況已可獲致數 量化之統計結果；同時對於送審案件之核准(或退件)過程及後續之推 廣工作，將提出具體建議，以擴大其成效。
本計劃主要工作內容及其詳細進行步驟，可如以下之工作流 程圖：
圖1-1 計劃主要工作內容及其詳細進行步驟
研擬建築外殼耗能管制具體建議
計畫完成
建築外殼耗能指標 ENVLOAD 管制實施現況調查與分析
高雄市 ENVLOAD 管制實施現況調查
台中市 ENVLOAD 管制實施現況調查
台北市 ENVLOAD 管制實施現況調查
檢討建築外殼耗能管制績效 計劃開
第二章 建築外殼耗能量計算之理論與評估
建築物之節能設計比其他產業更形重要的原因是，建築物的使用 壽命遠比其他工業產品長，因此其節能的效果更是影響深遠且事半功 倍。我國已於1993 年正式在建築技術規則中訂立建築節能設計法令，
訂立辦公建築、百貨商場、旅館建築類的節能設計技術規範，以此作 為本土化的建築節能政策規範之依據。
第一節 建築節能規範之理論分析比對
自1973年第一次能源危機以來，許多先進國家紛紛在節約能源上 苦下功夫，相繼建立建築耗能管理基準，以期規範建築物的能源使用 量。有些國家從此之中不但獲得巨大的節能效果，同時也由節約能源 對策中，重新檢討建築環境的本質，藉此提升了全民居住水平。檢視 這些國家的建築節約能源規範，可規納出下列三種層級：
建築部位( Component )規範
此種規範直接規定牆、門、窗、屋頂等建築部位的R值、U值等 隔熱水準。例如在不同氣候下，規定外牆的隔熱能力必須限制在多少 (m2•K)/W以上，隔熱厚度必須在多少mm以上，或是在某些氣候下，
必須有雙層以上之玻璃且開窗率必須在多少百分比之下，諸如此類等 依氣候來規範建築部位的熱性能。
這種規範方法十分簡潔明快且便於社會大眾的依循，但卻有兩方 面的缺點。一是因其明示隔熱係數、開窗率等具體建築部位的規範，
喪失了整體建築的綜合耗能情形，容易限制建築設計整體考慮的自由 度，易造成千篇一律的建築景觀。二是因其較偏於部位的隔熱規定，
而無法對整體的日射遮蔽效果進行規範，無法精確反應整體建築物耗
能量。因此這種方法通常僅限於寒、溫帶的國家，因其建築物的耗能 量較單純，只決定於巨大的內外溫差。在溫暖氣候的國家裡，由於日 射遮蔽因素對建築外殼耗能量有舉足輕重的影響，因此並不適用此一 單獨隔熱指標之方法。
建築外殼熱特性值規範
這種規範將建築外殼整體的熱特性納入一個綜合指標內評估，亦 即將牆、門、窗、屋頂等各部位的熱特性值綜合成一個指標，藉以規 範建築耗能量。其代表例子是日本在住宅節約能源設計基準所使用的 熱損失係數( heat loss coefficient )K，以及美國部份州政府及東南亞國協 ( ASEAN )所引入的 OTTV。
此指標簡易地以建築外殼隔熱、遮陽之綜合熱特性來掌握耗能 量，但是此熱特性值並不能代表真正的耗能量，因為這些指標完全忽 略了：(a)照明、人員等室內發熱量、(b)日射與溫差之加成效果、(c)空 調運轉時段等因素。也因為它無法算出空調耗能量，當然無法進一步 來評估空調系統效率、用電效率，而此缺憾正是耗能評估最重要的目 的。
建築外殼耗能規範
此規範不以外殼熱特性值間接來掌握耗能量，而直接以耗能量指 標來規範外殼設計，其單位採用Watt/(m2•yr)或是 Mcal/(m2•yr)。這種 指標可進一步換算成用電量，並進而結合空調效率、維修控制情況來 模擬耗能效益，是一種具前瞻性的建築耗能指標。而這種指標之完 成，有賴於動態空調能源解析能力與本土化氣象資料系統的完備。其 代表有美國的ENVSTD 和日本的 PAL–CEC 基準。
第二節 ENVLOAD 指標之定義
「建築外殼耗能量」( ENVLOAD，即 Envlope Load 的簡稱)指標訂 立的目的，是在不犧牲室內熱環境的舒適性之前提下，減低臨接窗、
外牆、屋頂或開口部位等外殼部位的空間，在全年中的全年冷房顯熱 熱負荷量。
ENVLOAD 的定義式為
外周區的年間顯熱熱負荷
ENVLOAD = ──────────── … (1) 外周區的地板面積
其中，年間顯熱熱負荷 = 年間冷房負荷 + 年間暖房負荷
臨接外殼部位的室內空間，簡稱為外周區，如圖 2-1 所示。其定 義為從外牆中心算起5 公尺以內的室內空間，及屋頂正下方的室內空 間，以及與外氣接壤的樓板(如騎樓)之正上方室內空間，但是地下室 及室頂閣樓不算在內。
計算 ENVLOAD 值為利於推廣應用及具高精密性、高信賴信的原 則，成功大學建築研究所林憲德教授遂推導出簡算法。本研究所有年 間熱負荷值之計算皆採用此法。林氏簡算法之計算式如下：
ENVLOAD = a0 + a1 × G + a2 × L × DH + a3 × ( ∑Mk × IHk ) (2)
其中，ENVLOAD：建築外殼耗能量[KWh/m2-fl-area⋅yr]
L：外殼熱損失係數[W/m2-fl-area⋅K]
Mk：k 方位外殼面的日射取得係數[−]
G：全年室內發散熱量[Wh/m2-fl-area⋅yr]
DH：當地之“冷房度時”[K⋅h/yr]
IHk：當地 k 外殼面之“冷房日射時”[Wh/m2⋅yr]
a0、a1、a2、a3：常數
式中的 DH、IH 與 G 均為常數，由規範可輕易查得，不必另行計 算。吾人只要依公式算出外殼隔熱變數L 與日射遮蔽因素 M，就可輕 易由上式完成ENVLOAD 的計算。公式中的兩項變數 L×DH、Mk×IHk 是
「內外溫差熱得」與「日射熱得」的熱負荷變數。從式中即可了解建 築外殼的節能設計是在控制外殼的「隔熱性能」(溫差熱得)和「遮陽 性能」(日射熱得)，因此建築設計者只要調整方位、開口、玻璃、隔 熱、遮陽等外殼變數以滿足上式的要求。
建築外殼耗能量公式中的外殼熱損失係數L 依下列公式計算：
L= (∑Ui×Ai + 0.5×∑Ui×Ai’ ) / AFp + L’ (3) (空調區外殼) (非空調區外殼)
其中，i：外殼部位參數
Ui：i 部位外殼熱傳透率[W/(m2⋅K)]
Ai：空調區 i 部位外殼面積[m2] Ai’：非空調區 i 部位外殼面積[m2]
Afp：外周區空調總樓地板面積[m2-fl-area]
L’：建築物外氣換氣所增加之熱損失[W/(m2-fl-area⋅K)]
外殼日射取得係數 Mk 依下列公式就各方位外殼分別計算：
Mk = [ ( ∑Ki×ηi×Ai +0.035×∑Ui×Ai ) + 0.5×( ∑Ki×ηi×Ai’ +
(空調區玻璃部分) (空調區實牆部分) (非空調區玻璃部分)
0.035×∑Ui×Ai’)]/ AFp (4)
(非空調區實牆部分)
其中，ηi：i部位玻璃日射透過率
Ki：i 部位玻璃之冷房用外遮陽日射透過率修正係數，無外 遮陽時為1.0
又，全年室內發散熱量G依下列公式計算：
G = g×Ac (5)
Tu= g/L
(6)
其中，Ac：冷房空調運轉時間[h/yr]
Tu：平均室溫上昇量[K]
g：建築物室內平均發熱量基準值[W/(m2-fl-area)]
圖2-1 建築外殼外周的計算範圍
第三節 ENVLOAD值計算方式
欲計算ENVLOAD值，須依圖2-2之計算流程。由圖2-2知，計算 ENVLOAD值第一步驟是獲得建築基本資料、各層平面圖、各向立面 圖、剖面圖，並決定外周區範圍，計算各外周區空調樓地板面積Afp、
AFp，並計算空調區、非空調區各方位外殼面積Ai、Ai’，如附件一所列。
因此計算ENVLOAD值大部份時間都花費在面積、材料等建築基本資料 的整理上。
ENVLOAD之計算內容包括下列六項：
(1)外周區空調樓地板面積Afp、AFp計算表 (2)外殼構造熱傳透率Ui計算表
(3)建築物外殼開口部玻璃傳透率，日射透過率修正計算表 (4)建築物外殼實牆部傳透熱計算表
(5)外殼日射取得係數Mk、外殼熱損失係數L、全年室內發散量G (6)建築物外殼耗能量ENVLOAD計算表
圖2.2 辦公廳類建築物ENVLOAD計算流程
第四節 建築外殼耗能計算軟體簡介
本研究採用計算建築物ENVLOAD值之電腦輔助軟體–「BEEP-98」
( Building Energy Evaluation Program ) ， 其 基 本 架 構 如 圖 2-3所 示 。
「BEEP-98」建築外殼耗能解析系統為成功大學建築研究所依內政部 營建署所公佈『建築技術規則』及『建築物節約能源設計技術規範』
而開發之評估軟體，主要功能為「建築物外殼耗能量(ENVLOAD)」
[kWh/(m2-fl-area⋅yr)]、「等價開窗率(Req)」[％]、「熱傳透係數(Ui)」[W/(m2． K)]。
圖2-3 建築外殼耗能計算電腦輔助軟體– 「BEEP-98」
此BEEP程式除方便建築師計算建築外殼耗能量，免去查詢資料 及計算錯誤的困擾外，同時亦針對建築外殼設計提供節能方法上的診 斷與建議，對提升建築居住品質上有莫大的助益，為國內目前最具公 信力之相關軟體。
第三章 建築外殼耗能管制實施現況調查與分析
我國最新的建築節能設計規定，已經正式納入「建築技術規則」
之中，並於1998年元旦正式公佈生效。這是繼1995年第一次公佈實施 後，全面擴大適用範圍的新法令。由原本只針對辦公、百貨、旅館等 大型空調建築物實施節能管制，新法令則增列醫院、住宿類及其它建 築物的適用對象；其管制對象也由原本總樓地板面積四千平方公尺以 上，擴大至兩千平方公尺以上的建築物；受管制之建築市場也由2﹪
增加至57﹪。
因此，此次研究調查的對象，即是從1998年元旦公佈後所適用之 建築，包含辦公、百貨、旅館、醫院、住宿、其它類等，地面以上總 樓地板面積超過2000平方公尺以上之大型建築物。不過因受制於調查 時間(高雄市僅調查至1999年十月底)與各地方政府檔案電子化程度(高 雄市政府尚未將檔案以電腦建檔)的不同，造成以人力搜尋符合條件 (總樓地板面積在2000平方公尺以上)之建築時，或有疏漏，以致在高 雄市中所能得到的資料略為稀少，不過並不影響整體之結果。
另外，在此次建築外殼耗能管制實施現況調查中，實有賴於各市 政府建管人員全力配合，使調查得以順利完成，在此致上萬分感謝。