3 防護罩拆除後之造風設備

第四章 試驗方法

表 4-1 試驗變數表 量測設備

頻率 Hz 風速計 皮托管

20.6 有防護罩 無防護罩 有防護罩 無防護罩 22 有防護罩 無防護罩 有防護罩 無防護罩 23.3 有防護罩 無防護罩 有防護罩 無防護罩 24.6 有防護罩 無防護罩 有防護罩 無防護罩 28 有防護罩 無防護罩 有防護罩 無防護罩 29 有防護罩 無防護罩 有防護罩 無防護罩 30 有防護罩 無防護罩 有防護罩 無防護罩 32 有防護罩 無防護罩 有防護罩 無防護罩 34.7 有防護罩 無防護罩 有防護罩 無防護罩 36 有防護罩 無防護罩 有防護罩 無防護罩 37.3 有防護罩 無防護罩 有防護罩 無防護罩 38 有防護罩 無防護罩 有防護罩 無防護罩 資料來源：本研究整理

第二節 風速計

本研究量測風速之風速計為 TESTO 445 型之手持式多功能風速計，除 可測風速外，亦可測得壓力差、溫度及溼度等，其包含測棒組、手持式控制 器乙台及處理軟體等，此風速計測棒係為扇葉式測棒，透過葉扇轉動的圓周 數與時間的關係轉換成速度，並業經 CNLA 認可實驗室校正通過。

一、規格：此風速量測設備為 TESTO 445 型，最低可量測風速為 0.4 m/s，最 高量測風速為 60 m/s，誤差範圍±0.3 m/s；控制器可設定紀錄頻率，最 快為 0.5 次/秒，本研究即以此頻率進行試驗。

二、原理：風速計測棒係為扇葉式測棒，透過葉扇轉動的圓周數與時間的關 係轉換成速度，並即時將測得之風速紀錄在控制器中，試驗完成後，

再以後處理軟體，進行數據處理作業。

三、後處理軟體：後處理軟體如圖 4-3 所示，透過後理軟體可作數據整理、

計算、編輯及圖示等工作。

四、校正：風速計之校正過程係依據德斯特校正實驗室校正系統之校正程序

，並追溯標準與被校件輪流置於相同環境內，以比較法進行校正，本 次校正之擴充不確定度信賴水準在 95%。校正報造如圖 4-4 所示。

圖 4-3 風速計後處理軟體 資料來源：(本研究)

第四章 試驗方法

圖 4-4 風速計校正報告 資料來源：(本研究)

第三節 皮托管

壹、原理：皮托管為測點速度的流量計，構造如圖4-5，內管中截面積與 流體流向互相垂直，點1 可測流體的動壓(Dynamic Pressure)；外管前端鑽有固 定口徑的小孔點 2，藉以測定靜止流體所具有壓力，即靜壓(Static Pressure)。

靜壓之測定面與流動方向水平；動壓為垂直方向。依白努利方程式：

第四章 試驗方法

圖 4-5 皮托管 資料來源：參考文獻[8]

貳、校正：皮托管之校正係以壓力校正器輸入各不同的標準電壓，得到各壓 力差，利用各組電壓與壓力差之數據，迴歸出校正公式，如圖 4-6所示。

y = 141.25x + 3.4444 R² = 0.9999

0 200 400 600 800 1000 1200 1400

0.00E+00 2.00E+00 4.00E+00 6.00E+00 8.00E+00 1.00E+01 volt

pressure

圖 4-6 皮托管校正公式 資料來源：（本研究）

第五章 試驗結果

第五章 試驗結果

第一節 風速計試驗（含防護罩）

本研究初期完成造風設備之距離分別在 4、5 及 6m 等 3 種情況下，造風 設備變頻器之頻率為 8Hz、18Hz、19.3Hz、20.6Hz、22Hz、23.3Hz、24.6Hz

、28Hz、29.3Hz 及 30Hz 等 10 種不同的頻率，依據 CNS 13973 指定之 4 個位 置，連續讀取至少 60 秒之風速值(因風速量測裝置，每 2 秒讀取 1 次，因此 需讀取 30 個以上的風速值)，實驗之結果整理如下：

壹、造風設備之距離為 4m

當造風設備之距離為 4m 時，其量測風速之最大值及其平均值詳如表 5-1 所示，由平均風速求得之動態風壓圖，如圖 5-1 所示。

表 5-1 造風設備之距離為 4m 時之最大風速及平均值(m/s)

資料來源：（本研究整理）

頻率(Hz) 點位

8 18 19.3 20.6 22 23.3 24.6 28 點 1 4.97 10.72 11.75 12.13 12.63 14.98 15.06 14.03 點 2 6.08 11.51 9.82 11.37 12.32 13.68 13.52 13.99 點 3 6.41 20.81 21.40 24.25 23.46 25.88 26.58 28.86 點 4 6.84 13.15 13.76 14.33 16.26 17.52 18.26 19.86 平均值 _{6.08 14.05 14.18 15.52 16.17} 18.02 18.36 19.18

圖 5-1 造風設備之距離為 4m 時之動態風壓圖(Pa)

第五章 試驗結果 點 3 5.93 14.27 14.95 16.00 17.82 18.38 18.84 19.71 20.52 20.81 點 4 5.04 14.11 14.28 14.25 16.81 18.59 18.17 17.99 21.57 19.99 平 均 值 5.57 12.56 13.00 12.83 14.96 15.74 16.34 16.50 18.90 17.16

6M之動態風壓圖

0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00

0 5 10 15 20 25 30

造風設備變頻器之頻率Hz

等值動態風壓Pa

m/s 2.09

圖 5-3 造風設備之距離為 6m 時之動態風壓圖(Pa) 資料來源：（本研究整理）

肆、小結

本研究開始進行實驗之初，未瞭解造風設備之特性，變頻器頻率由最小 值8.0Hz開始進行試驗，發現測得風速值甚小，與規範標準相去甚遠，甚至連 頻率30Hz時測得風速亦未達最低要求標準。因此本研究遂提高變頻器頻率並 以皮托管進行接續之試驗。

第五章 試驗結果

Pa 209.46 210.61 251.39 252.78 資料來源：（本研究整理）

貳、造風設備之距離為5m

Pa 415.50 456.28 518.91 556.93 570.58 523.81 資料來源：（本研究整理）

第五章 試驗結果

參、小結

皮托管試驗，以100次/秒之頻率，進行一分鐘的實驗，各點皆取得約6千 筆資料，取其最大值，將各點最大值平均。測試驗結果，頻率越高風速值越 大，距離5m時較4m 時之風速值高，但仍未達規範要求。5m時至38Hz時風速 值往下掉，係因頻率值太高電流量已達上限值，故在未完成試驗時即產生跳 電之現象，因而取得之最大值較小。

在頻率轉速已達極限的情況下，風速值仍未達規範要求，故經討論後，

決定將防護罩拆除，再分別以皮托管及風速計進行試驗。

第三節 風速計試驗（無防護罩）

15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 頻率Hz

風壓Pa

風壓Pa

第五章 試驗結果

18 15.09 17.50 24.40 17.73 18.68 213.90 19.3 17.01 22.34 28.23 18.73 21.58 285.41 20.6 23.76 21.14 29.53 19.75 23.55 339.83 22 21.55 22.75 31.14 18.47 23.48 337.88 23.3 23.77 23.98 31.05 20.75 24.89 379.68 24.6 28.73 28.89 36.55 22.23 29.10 519.09 28 26.09 28.41 35.31 26.10 28.98 514.73 29.3 29.02 29.68 36.36 26.00 30.27 561.49 30 31.12 30.68 42.39 29.58 33.44 685.58 32 28.58 33.02 43.61 33.23 34.61 734.28 資料來源：（本研究整理）

參、小結

經本研究團隊將防護罩拆除後，試驗得到之風速值都大大的提高，不論 4m或5m測得之風速值都可達到規範要求。規範要求造風設備產生的風壓值需 在300Pa到720Pa之間，依本次試驗結果頻率約在20.6Hz時可達最低要求，頻 率在約30Hz時可達最高要求。

第五章 試驗結果

貳、造風設備之距離為5m

第五章 試驗結果

貳、距離4m下防護罩拆除前後風速計試驗差異

20.6 15.52 147.65 25.70 404.96 65.61 22 16.17 160.23 26.12 418.22 61.56 23.3 18.02 198.94 27.53 464.68 52.83 24.6 18.36 206.52 29.40 529.85 60.17 28 19.19 225.62 31.73 617.26 65.40

第五章 試驗結果

肆、距離5m下無防護罩風速計與皮托管試驗比較

第五章 試驗結果

陸、小結

綜合前述，在距離為4m時，以皮托管量測防護罩拆除前後風速，由表5-10 顯示，無防護罩較有防護罩測得之風速有明顯提高約50％~63％，而在同樣的 條件下，風速計量測後無防護罩之風速亦提高約52％~65％。由此可知，本實 驗室之造風設備受防護罩之影響甚大，在無拆除防護罩之前，所進行之實驗 皆無法符合規範之要求，拆除防護罩後，即達到規範要求之風壓值。

又以風速計及防護罩進行比較時，在4m及5m分別以無防護罩進行試驗，

由表5-12及5-13得知風速計測得之風速較皮托管測得之風速高出約24％~38％

之間。

再以風速計在無防護罩的狀態下，比較4m及5m的風速差異，由表5-14得 知在4m處測得之風速較5m處測得之風速高出約0.49％~11％之間。

第六章 結論與建議

第六章 結論與建議

第一節 結論

1、經過本研究團隊不斷的試驗之後，測得符合 CNS13973 規範要求之風速，

且誤差值皆在±1.1m/s 以內，表 6-1 為測得之風速與本實驗室造風設備變

5、風速計在無防護罩的狀態下，比較4m及5m的風速差異，由表5-14得知在 4m處測得之風速較5m處測得之風速高出約0.49％~11％之間。

第六章 結論與建議

第二節 建議

1、本實驗室造風設備為確保馬達之安全，設有保護機制，在電流量超過310 安培之1.25倍時連續使用1分鐘，設備即會自動斷電，因此在試驗過程中，

變頻器頻率數進行到約38Hz時即產生斷電之情形無法繼續實驗，但依照本 所之設備規格變頻器最高頻率可達80Hz，顯然未能完全發揮功用，故而建 議實驗室應研擬提高保護機制之電流量，以因應試驗時要求造風設備產生 更高之風壓值。

2、為進行本研究，將造風設備之防護罩拆除，以提高風速值；建議應將防護 罩永久拆除以確定日後進行試驗風壓值之準確性，但須另外研擬適當的保 護機制。

3、本實驗室造風設備放置之方向與位置係使風場吹向帷幕牆，但本研究進行 試驗時係採第四章所述之方式進行試驗，建議往後應繼續探討帷幕牆試體 及艙體對造風設備產生之風場影響程度。

4、本研究僅量測規範要求之四點位置，建議應繼探究造風設備產生之風場於 同一平面上之風壓分佈情形。

附錄一

附錄一

附錄一

附錄二

附錄二

附錄二

參考書目

參考書目

[1] 黃清毅等 金屬帷幕牆設計技術手冊之編訂 92 年 12 月 31 日 內政部建築研究所研究報告。

[2] CNS 13973/A3368 帷幕牆及其附屬門、窗與天窗動態水密性性 能試驗法 95 年 2 月 27 日 經濟部標準檢驗局。

[3] AAMA 501.1-05 Standard Test Method for Water Penetration of Windows, Curtain Walls and Doors Using Dynamic Pressure, 美國建 築製造協會 AAMA。

[4] 營建雜誌社 建築物耐風設計規範及解說 內政部 95 年 10 月 [5] CNS 14280/A3369 帷幕牆及其附屬門、窗物理性能試驗總則 95 年 2 月 27 日 經濟部標準檢驗局。

[6] CNS 13974/A3380 帷幕牆及其附屬門、窗與天窗靜態水密性性 能試驗法 95 年 2 月 27 日 經濟部標準檢驗局。

[7] AAMA 331-00 Standard Test Method for Water Penetration of Exterior Windows, Skylights, Doors, and Curtain Walls by Uniform Static Air Pressure Difference, 美國試驗及材料協會 ASTM。

[8]

http://www2.tku.edu.tw/~tehx/Chinese/e-lab/unit1/3.doc

在文檔中 帷幕牆風雨試驗造風設備動態試驗風壓量測之研究 (頁 44-81)