隔熱與蓄熱性能在住宅空調能耗等效性

在前面一節，我們以 U 值固定在 2.0 W/㎡ K 下，改變牆體或屋頂的蓄熱能 力 D 值的方式，探討牆體蓄熱能力對住宅空調負荷的影響。分析結果發現牆體 和屋頂的 D 值在客廳全天使用(08:00-23:00)情境中，才具有與 U 值一樣具有降低 空調負荷的效果；但是在客廳中下班使用空調的情境，以及在臥室中的全天使用 或者下班使用空調的情境下，並沒有降低空調負荷，甚至反而增加空調負荷的效 果。有鑑於此，在這一節我們僅將對客廳全天使用(08:00-23:00)情境，透過在同 時變動牆體的隔熱能力和蓄熱能力，來觀察牆體的隔熱和蓄熱性能在降低全年顯 熱負荷的等效性。

藉由改變隔熱材料的厚度和蓄熱材料(混凝土)的厚度，可以組合出如表 4-8 所示之有不同隔熱和蓄熱性能的 27 種外牆構造。這 27 種牆體的 U 值變動範圍 為 0.5-3.0 W/㎡ K，D 值變動範圍為 0.2- 4.2。圖 4-18~4-23 彙整了這 27 種牆體組 合在台北、台中和高雄住宅客廳單元顯熱負荷和過熱嚴重度的模擬結果。模擬結 果揭露幾個重要現象：

1. 在一般住宅僅會在較炎熱的 6-9 月運行空調系統，在空調顯熱負荷的總合是 隨著牆體 U 值的減少而減少。同樣，6-9 月的顯熱負荷總合也是隨著外殼的 D 值增加而降低。在某些情況住宅外的 U 值與 D 值對減少空調能耗存在等 值效果，但是因為住宅類住宅的使用時間模式與辦公建築有所不同，所以統 計結果發現其等值效果不若在辦公類來得明顯。

2. 對於住宅空間單元採用自然通風而言，在 6-9 月的室內過熱嚴重度是隨著牆 體 U 值的減少而減少，而隨著外殼的 D 值增加而降低。對於自然通風住宅 外殼的 U 值與 D 值舒緩室內過熱嚴重度存在等值效果，且其等值效果較空 調能耗明顯。

表 4-8 不同隔熱和蓄熱性能的牆體組合

(W/㎡ K) (mm) 0.2 1.2 2.2 3.2 4.2 0.50 隔熱材 55 53 51 49 47

混凝土 - 100 200 300 400 1.00 隔熱材 25 23 21 19 17

蓄熱材 - 100 200 300 400 1.50 隔熱材 15 13 11 9 7

蓄熱材 - 100 200 300 400 2.00 隔熱材 10 8 6 4 2

蓄熱材 - 100 200 300 400 2.50 隔熱材 7 5 3 1

蓄熱材 - 100 200 300 3.00 隔熱材 5 3 1

蓄熱材 - 100 200

(資料來源：本研究彙整)

圖 4-18 不同外殼 U 值與 D 值組合在台北的顯熱負荷

(資料來源：本研究繪製)

圖 4-19 住宅外殼不同 U 值與 D 值組合在台中的顯熱負荷 (資料來源：本研究繪製)

圖 4-20 住宅外殼不同 U 值與 D 值組合在高雄的顯熱負荷

(資料來源：本研究繪製)

圖 4-21 住宅外殼不同 U 值與 D 值組合在台北的過熱嚴重度 (資料來源：本研究繪製)

圖 4-22 住宅外殼不同 U 值與 D 值組合在台中的過熱嚴重度

(資料來源：本研究繪製)

圖 4-23 住宅外殼不同 U 值與 D 值組合在高雄的過熱嚴重度

(資料來源：本研究繪製)

第六節 小結

本章以公寓住宅為對象，探討隔熱性能及蓄熱性能的影響，研究發現:

1. 客廳及臥室，在 U 值固定，增加圍護結構的 D 值增加室內溫度 6-9 月的過 熱時數。而且臥室△過熱時數隨著圍護結構 D 值的增加而增加的趨勢，遠 較客廳明顯。除了臥室下班使用的情境外，其他的客廳全日使用、客廳下班 使用和臥室全日使用在這三種使用情境下，增加圍護結構的熱質量是有助於 減輕其室內的過熱不舒適度程度。相反的，主要是夜間才有人使用的臥室下 班使用(19:00~07:00)情境，增加圍護結構的 D 值卻得到△過熱嚴重度＞0 的 結果，表示增加圍護結構的熱質量是不利於減緩室內的過熱不舒適度程度。

2. 在 U 值固定下，增加圍護結構的 D 值，對空調住宅 6-9 月的能耗的結果:

i、 臥室下班使用(19:00~07:00)情境下，增加 D 值反而增加空調顯熱負荷。

ii、 臥室全日使用(00:00~24:00)情境下，增加 D 值對空調顯熱負荷沒影響。

iii、 在客廳下班使用(17:00~23:00)情境下，對一開始增加 D 值會增加空調顯 熱負荷，但是若是 D 值增加到一定程度後，空調顯熱負荷會隨著降低。

iv、 客廳全日使用(08:00~23:00)情境下，增加 D 值可以降低空調顯熱負荷。

3. 在一般住宅僅會在較炎熱的 6-9 月運行空調系統，在空調顯熱負荷總合隨著 牆體 U 值的減少而減少。顯熱負荷總合也是隨著外殼的 D 值增加而降低。

在某些情況住宅外的 U 值與 D 值對減少空調能耗存在等值效果，但是因為 住宅類住宅的使用時間模式與辦公建築有所不同，所以統計結果發現其等值 效果不若在辦公類來得明顯。

4. 對於住宅空間單元採用自然通風而言，在 6-9 月的室內過熱嚴重度是隨著牆 體 U 值的減少而減少，而隨著外殼的 D 值增加而降低。對於自然通風住宅 外殼的 U 值與 D 值舒緩室內過熱嚴重度存在等值效果，且其等值效果較空 調能耗明顯。