資料蒐集、文獻分析

壹、 國外住宅節能法令概要 1. 美 國 住 宅 節 能 法 令

美 國 的 住 宅 節 能 相 關 法 規 與 規 範 大 部 分 由 各 民 間 專 業 團 體 現 行 制 訂，然 後 由 各 地 方 政 府 或 聯 邦 政 府 所 採 用，其 中 最 具 權 威 的 就 是 美 國 冷 凍 空 調 協 會 ASHRAE 的 建 築 節 能 法 令，現 已 獲 得 45 州 同 意 引 用 為 各 州 建 築 節 能 之 母 法 。 ASHRAE 節 能 體 系 對 於 住 宅 的 隔 熱 性 能 依 照 各 地 的 「 暖 房 度 日 」 (Degree Days， 表 示 氣 候 的 寒 暖 程 度 的 數 值 )大 小 來 制 定 全 部 壁 面 的 平 均 熱 傳 透 率 U 值 。 ASHRAE90.1 的 氣 候 分 區 如 圖 2.1 所 示 。 由 於 美 國 的 幅 員 廣 闊 ， 氣 候 特 性 南 轅 北 轍 ， 我 們 必 須 參 考 與 台 灣 熱 濕 氣 候 相 近 的 氣 候 分 區 相 關 規 定 才 有 意 義。我 們 可 引 用 佛 羅 里 達、德 州 南 部 等 熱 濕 氣 候 的 ZONE1 與 ZONE2 之 規 定，來 討 論 美 國 住 宅 外 殼 的 節 能 規 範 （ 如 圖 2.1 與 表 2.1-表 2.4） ， 以 符 合 氣 候 特 色 。 其 中 可 發 現 ASHRAE 除 了 針 對 不 同 之 建 築 構 造 規 範 屋 頂 、 外 牆 、 與 土 壤 接 觸 樓 板、樓 板 與 門 窗 之 U 值 與 R 值。由 其 規 定 可 知，ZONE1 與 ZONE2 對 住 宅 屋 頂 U 值 的 規 定 為 0.368~0.153w/m²k，約 為 台 灣 住 宅 屋 頂 U 值 規 定 1.2w/m²k 的 3.3~7.8 倍 ， 另 外 對 建 築 外 牆 的 U 值 規 定 為 0.505~0.875w/m²k， 約 為 台 灣 住 宅 外 牆 U 值 規 定 3.5w/m²k 的 4.0~6.9 倍，可 見 我 國 關 於 外 殼 隔 熱 性 能 的 要 求 水 準 嚴 重 偏 低，今 後 有 加 強 之

必 要 。

此 外 ， ASHRAE90.1 對 於 水 平 與 垂 直 玻 璃 窗 的 U 值 規 定 要 求 低 於 1.22~1.98w/m²k， 這 相 當 於 要 求 高 隔 熱 的 雙 層 玻 璃 窗 ， 這 嚴 格 的 要 求 在 台 灣 由 於 成 本 之 考 量，尚 不 敢 貿 然 跟 進。ASHRAE90.1 對 於 水 平 與 垂 直 玻 璃 窗 還 規 定 了 平 均 最 大 日 射 取 得 率 (SHGC)在 0.19~0.25 以 下，藉 以 控 制 垂 直 與 水 平 面 (天 窗 )之 日 射 取 得 量，這 種 規 定 相 當 於 要 求 採 用 昂 貴 的 雙 層 low-E 玻 璃 。 其 中 尤 其 對 於 水 平 天 窗 的 SHGC 要 求 低 於 0.19，是 一 種 十 分 有 效 減 少 水 平 烈 日 所 引 發 的 空 調 耗 能 量 的 方 法，值 得 我 國 借 鏡 。

圖 2. 1ASHRAE90.1 的氣候分區 資料來源：取自 2004 年 ASHRAE90.1 Figure. B-1

表 2. 1ASHRAE90.1 氣候分區定義表

資料來源:取自 2004 年 ASHRAE90.1

表 2. 2ASHRAE90.1 針對氣候區 ZONE1 之住宅節能規範

資料來源:取自 2004 年 ASHRAE90.1 Figure.B-4

表 2. 3ASHRAE90.1 針對氣候區 ZONE2 之住宅建築物規範

資料來源:整理自 ASHRAE90.1 Table5.5-2

表 2. 4ASHRAE90.1 R 值與 U 值換算表

Assembly U-Factor for Roofs with Insulation Entirely Above Deck

Rate-R-Value Insulation Alone Overall U-Factor for Entire Assembly(w/m²k)

R-0 7.275

R-1 3.189

R-2 2.043

R-3 1.504

R-4 1.186

R-5 0.982

R-6 0.834

R-7 0.732

R-8 0.647

R-9 0.579

R-10 0.528

R-11 0.482

R-12 0.443

R-13 0.414

R-14 0.386

R-15 0.357

R-16 0.340

R-17 0.318

R-18 3.007

R-19 0.289

R-20 0.272

R-21 0.261

R-22 0.250

R-23 0.238

R-24 0.227

R-25 0.221

R-26 0.210

R-27 0.204

R-28 0.199

R-29 0.193

R-30 0.182

R-35 0.159

R-40 0.142

R-45 0.125

R-50 0.113

R-55 0.102

R-60 0.091

資料來源:整理自 ASHRAE90.1 Table A2.2

2. 加 拿 大 住 宅 節 能 法 令

加 拿 大 石 油 對 外 依 存 率 只 有 25%， 比 起 其 他 工 業 國 家 算 是 得 天 獨 厚 的，但 是 加 拿 大 政 府 當 局 還 宣 佈 要 完 成 全 自 主 的 能 源 政 策。因 此 在 1977 年 9 月 1 日 實 施 了「 加 拿 大 住 宅 隔 熱 計 劃 」，1978 年 又 公 佈「 新 建 建 築 物 的 節 約 能 源 法 」 作 為 指 導 性 的 標 準 法 規 。

這 個 「 新 建 建 築 物 的 節 約 能 源 法 」 對 於 住 宅 類 建 築 (室 內 用 電 密 度 在 25W/m² 以 下 者 )制 定 每 個 建 築 部 位 (component)的 熱 性 能 如 下 表 所 示。加 拿 大 對 牆 壁、窗、門、屋 頂 等 建 築 物 外 面 構 造 的 表 示 法，全 部 用 熱 阻 係 數 R［ m².℃ /W］ 來 標 示 。 這 R 值 剛 好 是 上 述 美 國 表 示 法 U 值 的 倒 數，同 樣 是 表 示 熱 流 通 過 牆 面 的 難 易 程 度。加 拿 大 也 依 照 各 地 的「 暖 房 度 日 」大 小，對 各 部 位 規 定 了 不 同 的 R 值。也 就 是 在 愈 冷 的 地 方，對 建 築 物 的 R 值 加 以 愈 嚴 格 的 限 制。其 規 制 內 容 如 表 2.5 所 示。

由 此 表 來 看，住 宅 建 築 因 為 相 對 外 表 面 積 較 大、室 內 發 散 熱 較 小 之 故，因 此 建 築 物 的 熱 損 失 較 大，也 因 此 在 法 規 中 對 其 外 表 面 R 值 的 要 求 也 較 嚴 格。依 照 這 法 規 的 限 制，加 拿 大 的 建 築 物 窗 面 積，幾 乎 必 須 維 持 在 外 表 面 積 的 40%以 下 ， 而 且 大 部 份 地 區 的 窗 面 都 要 有 雙 層 玻 璃 的 構 造，甚 至 較 冷 的 地 區 要 有 三 層 玻 璃 的 構 造 才 能 合 格。但 是 南 向 的 窗 面 因 可 取 得 多 量 的 日 射 熱，在 規 定 上 也 採 取 緩 和 措 施。也 就 是 面 向 正 南 方 45°以內的窗面，在法規計算上可以放寬到其他方位窗面的 2 倍 大 。

表 2. 5加拿大最小 R 值基準[第一類建築(住宅)用]

築 物 能 源 節 約 法 令 」中，更 提 倡 整 體 耗 能 量 的 規 範，亦 即 建 築 物 同 時

其 中 規 定 在 極 冷 與 寒 冷 地 區 的 旅 館 主 體 建 築 之 形 態 係 數 不 能 大 於 0.35（ 不 能 太 細 長 ）、標 準 層 之 開 口 率 不 能 大 於 0.45、極 冷 地 區 的 遮 陽 係 數 必 須 大 於 0.8、 非 極 冷 地 區 的 遮 陽 係 數 必 須 小 於 0.6 或 採 用 外 遮 陽 、 以 及 各 氣 候 區 窗 戶 、 外 牆 、 屋 頂 隔 熱 基 準 。

到 了 2001 年 更 發 佈 「 夏 熱 冬 冷 地 區 （ 華 中 ） 居 住 建 築 節 能 設 計 標 準 」 ， 其 中 規 定 了 建 築 形 態 係 數 、 窗 面 氣 密 性 以 及 如 表 2.8、 2.9 所 示 的 外 殼 熱 傳 透 率 與 熱 惰 性 指 標。此 法 令 同 時 也 提 出 耗 熱 量 與 空 調 年 耗 電 量 之 節 能 綜 合 指 標 基 準 值。到 了 2001 發 佈「 夏 熱 冬 暖 地 區（ 華 南 ）居 住 建 築 節 能 設 計 標 準 」，其 中 將 華 南 分 為 北 區 與 南 區，規 定 了 建 築 形 態 係 數 、 遮 陽 係 數 、 傳 熱 係 數 以 及 如 表 2.10、 2.11 所 示 ， 顯 示 中 國 對 於 南 方 熱 濕 氣 候 ， 特 別 強 化 外 遮 陽 之 規 定 。

中 國 的 夏 熱 冬 暖 地 區（ 華 南 地 區 ）相 當 於 台 灣 的 氣 候，因 此 我 們 以 此 區 的 節 能 規 範 來 檢 討 台 灣 的 規 範 似 乎 較 為 可 信。中 國 的 夏 熱 冬 暖 地 區 關 於 平 均 窗 牆 面 積 比 C^M的 規 定 必 須 低 於 45％ ， 亦 即 禁 止 超 大 面 開 窗 的 設 計，同 時 屋 頂 的 U 值 規 定 在 1.0w/m²k 以 下，外 牆 之 U 值 規 定 在 2.0w/m²k 以 下，兩 者 均 遠 較 台 灣 嚴 格，這 凸 顯 台 灣 的 外 殼 隔 熱 規 定 太 過 於 寬 鬆，值 得 台 灣 引 為 參 考。另 外，中 國 的 夏 熱 冬 暖 地 區 對 於 平 均 窗 牆 面 積 比 在 0.4～ 0.45 之 大 開 窗 設 計，規 定 其 遮 陽 係 數 Sw 在 0.3 以 下，亦 即 可 使 用 外 遮 陽 或 Low-E 玻 璃 之 意，這 種 規 定 有 過 於 寬 鬆 之 嫌 ， 因 為 並 未 強 調 外 遮 陽 設 計 的 比 重 。

表 2. 71996 年中國民用建築節能設計建築外殼熱傳透率上限值

表 2. 9中國夏熱冬冷地區居住建築熱傳透率(W/(m².k))與熱

0.6 ≤6.5 ≤6.5 ≤6.0 ≤5.0 ≤4.0

屋 頂 熱 傳 透 率 U ≤ 基準值 1.2 W/( m^{2 .}K) ---(2)

由 上 可 知，OTTV 及 U 值 最 主 要 在 規 範 建 築 外 殼 的「 隔 熱 能 力 」，

但 是 OTTV 在 第 二 項 中 對 透 光 部 位 的 日 射 取 得 有 所 限 制 ， 也 相 當 於 對 外 殼 「 遮 陽 能 力 」 有 所 規 定 。 在 其 OTTV 計 算 中 ， 對 於 外 遮 陽 設 計 有 詳 細 的 優 惠 計 算 規 定。這 種 對「 遮 陽 」有 所 規 範 的 法 令，在 歐 美、日 本 的 住 宅 節 能 法 令 中 均 附 之 闕 如，可 算 是 熱 濕 熱 帶 國 家 特 別 對 於 日 射 遮 陽 設 計 特 別 關 心 的 特 色 。 這 熱 帶 型 的 OTTV 節 能 法 令 ， 如 今 已 遍 及 東 南 亞 國 家 。

6. 日本住宅節能法令

能 源 對 外 國 依 存 率 99.8%的 日 本，雖 然 早 在 1973 年 的 石 油 危 機 之 後 就 有 節 約 能 源 的 動 向 ， 但 是 值 到 1976 年 6 月 才 成 立 了 「 能 源 使 用 合 理 化 法 律 」 。 在 這 法 律 中 的 第 3 章 就 是 有 關 建 築 方 面 的 節 能 法 規 。 在 這 法 律 制 定 的 同 時，日 本 的 學 界 應 官 方 的 委 託，提 出 了 建 築 節 約 能 源 的 設 計 及 施 工 的 指 針 和 基 準 。

1978 年 日 本 依 照 寒 冷 的 程 度 ， 把 全 國 分 成 五 個 氣 候 區 ， 分 別 制 定 住 宅 各 部 位 的 最 高 熱 損 失 係 數 Q 值 的 基 準。越 冷 的 地 方，對 於 R 值 的 基 準 也 越 嚴 格。同 時 為 了 使 一 般 工 匠 容 易 理 解 起 見，同 時 制 定 住 宅 各 部 位 的 隔 熱 材 厚 度 、 標 準 施 工 法 和 圖 解 。

由 於 日 本 當 時 是 以 削 消 減 大 量 暖 房 能 源 為 目 標，因 此 這 基 準 的 主 要 規 定 與 暖 房 能 源 有 關 的「 隔 熱 基 準 」而 已，對 於 外 殼 的「 遮 陽 基 準 」 並 未 予 以 規 定 。 這 是 重 暖 房 而 輕 冷 房 的 作 法 ， 由 於 沒 有 「 遮 陽 基 準 」 的 規 定 ， 對 於 炎 熱 的 南 九 洲 沖 繩 地 區 的 住 宅 並 未 能 達 到 防 暑 的 功 能 。 因 此 在 1992 年 的 日 本 「 住 宅 新 節 能 基 準 與 指 針 」 中 ， 將 舊 有 住 宅 節 能 法 令 全 面 更 新，特 別 加 入 了 有 關 遮 陽 的 規 定，亦 即 日 射 取 得 係 數μ(-) 最 高 值 規 定 最 高 值 的 規 定，顯 示 日 本 對 於 住 宅 節 能 同 時 兼 顧 隔 熱 Q 值

及 遮 陽μ值的雙重規定。到了 1999 年為了呼應京都議定書之目標，除 了 依 最 新 氣 候 分 區 全 面 強 化 隔 熱 Q 值 及 遮 陽μ值之規定外，更加入氣 密 性 、 全 年 冷 暖 房 負 荷 之 新 規 定 如 表 2.12 所 示 。 此 住 宅 節 能 法 令 可 說 是 全 世 界 目 前 在 建 築 熱 性 能 上 最 周 全 的 規 定 。

表 2. 12 1999 年日本住宅的節能設計基準最高值規定 氣 候 區 I II III IV V VI 損 失 係 數 Q(W/(m².k)) 1.6 1.9 2.4 2.7 2.7 3.7 氣 密 性 (cm²/m²) 2.0 2.0 5.0 5.0 5.0 5.0 遮 陽μ(-)值 0.08 0.08 0.07 0.07 0.07 0.06 全 年 冷 暖 房 負 荷 (MJ/(m².年 )) 390 390 460 460 350 290

貳、 我國住宅節能法令概要

關 於 住 宅 節 能 規 範，我 國 採 用 兩 項 較 簡 易 的 建 築 外 殼 指 標，也 就 是 代 表 外 殼「 遮 陽 性 能 」的「 等 價 開 窗¹率 Req」，以 及 代 表 外 殼「 隔 熱 性 能 」 的 「 平 均 熱 傳 透 率 Uai」 ， 來 作 為 「 住 宿 類 建 築 」 節 能 設 計 的 指 標 。 所 謂 「 等 價 開 窗 率 Req」 ， 係 指 建 築 物 各 方 位 外 殼 透 光 部 份 之 開 窗 面 積 ， 經 標 準 化 之 日 射 與 遮 陽 、 通 風 修 正 計 算 後 之 開 窗 面 積 ， 對 其 建 築 外 殼 總 面 積 之 比 值，見 圖 2. 2。所 謂「 平 均 熱 傳 透 率 Uai」，

是 指 屋 頂 不 透 光 部 位 之 平 熱 傳 透 率 Uar 及 外 牆 不 透 光 部 位 之 平 均 熱 傳 透 率 之 Uaw。 其 計 算 式 及 法 令 上 的 基 準 值 限 制 如 下 ：

等 價 開 窗 率 Req＝ (Σ 窗 面 積 Agi ×日 射 加 權 fk×遮 陽 修 正 Ki × 通 風 修 正 fvi ) ÷ 外 殼 總 面 積 Aen ＜ 基 準 值 0.13（ 北 部 氣 候 區 ）

＜ 基 準 值 0.15（ 中 部 氣 候 區 ） ＜ 基 準 值 0.16（ 南 部 氣 候 區 ）-（ 3）

1 「 等 價 開 窗 率 」的「 等 價 」之 意 ， 就 是 各 地 各 向 的 日 射 取 得 均 以 台 北 南 向 日 射 量 為 基 準 之 意 (相 同 Req=16 ﹪ 下 之 台 北 市 高 雄 市 實 際 開 窗 率 )

屋 頂 不 透 光 部 位 平 均 熱 傳 透 率 Uar ＜ 基 準 值 1 . 2 W/(㎡ . k ) -（ 4）

外 牆 不 透 光 部 位 平 均 熱 傳 透 率 Uaw＜ 基 準 值 3. 5 W/(㎡ . k ) -（ 5 ）

圖 2. 2等價開窗示意圖

固 定 窗 橫 拉 窗

F I X

( 玻 璃 磚 )

旋 轉 窗 推 窗

圖 2. 3通風修正係數 fvi

通風修正係數 2.0 通風修正係數 1.0 通風修正係數0.8

表 2. 13各地區日射修正係數 fk

地 區 別 北 宜 金 馬 桃 竹 苗 中 彰 雲 投 雲 嘉 澎 高 屏 台 東 花 蓮 水 平 面 (H) 2.189 2.324 2.884 3.018 3.296 3.131 2.722 南 (S) 1.000 1.042 1.380 1.468 1.561 1.427 1.179 南 南 西 (SSW) 0.996 1.040 1.419 1.567 1.595 1.443 1.115 西 南 (SW) 0.983 1.032 1.407 1.591 1.590 1.444 1.071 西 南 西 (WSW) 0.932 0.982 1.315 1.514 1.497 1.368 0.995 西 (W) 0.835 0.883 1.146 1.334 1.313 1.209 0.879 西 北 西 (WNW) 0.726 0.770 0.961 1.115 1.105 1.0321 0.776 西 北 (NW) 0.602 0.641 0.759 0.862 0.867 0.823 0.659 北 北 西 (NNW) 0.496 0.528 0.595 0.649 0.665 0.635 0.553 北 (N) 0.446 0.474 0.518 0.551 0.572 0.535 0.497 北 北 東 (NNE) 0.512 0.545 0.591 0.619 0.662 0.633 0.597 東 北 (NE) 0.643 0.686 0.740 0.758 0.855 0.839 0.797 東 北 東 (ENE) 0.788 0.838 0.910 0.922 1.073 1.060 1.005 東 (E) 0.909 0.962 1.065 1.073 1.263 1.245 1.173 東 南 東 (ESE) 1.006 1.061 1.216 1.225 1.438 1.407 1.308 東 南 (SE) 1.045 1.098 1.311 1.325 1.531 1.480 1.349 南 南 東 ( SSE ) 1.036 1.083 1.360 1.396 1.560 1.473 1.295 註：本 表 為 以 18℃ 基 準 溫 度 之 各 地 冷 房 日 射 時 IHk［ Wh／ (ｍ^２．yr)］換 算 而 得 的 比 值 ( 以 台 北 南 向 I h k 值 為 1 . 0 )

其 中

R e q ： 等 價 開 窗 率 ( ﹪ )

U a r ： 屋 頂 平 均 熱 傳 透 率 (W/(㎡ . k ) ) U a w ： 外 牆 平 均 熱 傳 透 率 (W/(㎡ . k ) ) A e n ： 集 合 住 宅 外 殼 總 面 積 ( ㎡ ) fk： k 方 位 日 射 修 正 係 數 （ － ） ， 參 見 規 範 fvi： 通 風 修 正 係 數 （ － ） ， 參 見 規 範

ki： 外 遮 陽 日 射 透 過 率 修 正 係 數 （ － ） ， 參 見 規 範

Agi： i 部 位 之 外 殼 玻 璃 窗 面 積 ( ㎡ ) ， 參 見 規 範

在 此 必 須 注 意 的 是 : R e q 所 管 制 的 範 圍 只 限 於 門 窗 之 透 光 部 位 ， 而 U a r 及 U a w 所 管 制 的 範 圍 只 管 制 外 牆 及 屋 頂 之 不 透 光 部 位 。 也 就 是 ， 本 規 範 是 將 透 光 部 分 與 不 透 光 部 分 分 開

在 此 必 須 注 意 的 是 : R e q 所 管 制 的 範 圍 只 限 於 門 窗 之 透 光 部 位 ， 而 U a r 及 U a w 所 管 制 的 範 圍 只 管 制 外 牆 及 屋 頂 之 不 透 光 部 位 。 也 就 是 ， 本 規 範 是 將 透 光 部 分 與 不 透 光 部 分 分 開