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隔熱材料對建築外殼隔熱性能及節能效益影響之研究

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Academic year: 2021

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永續綠建築與節能減碳科技計畫第 2 案

-隔熱材料對建築外殼隔熱性能及

節能效益影響之研究

內政部建築研究所協同研究報告

中華民國 100 年 12 月

(本報告內容及建議,純屬研究小組意見,不代表本機關意見)

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計畫編號:10063B001

永續綠建築與節能減碳科技計畫第 2 案

-隔熱材料對建築外殼隔熱性能及

節能效益影響之研究

研究主持人:何明錦 所長

協同主持人:林憲德 教授

研究員:姚志廷、蘇梓靖

研究助理:陳雍雍、李東翰

內政部建築研究所協同研究報告

中華民國 100 年 12 月

(本報告內容及建議,純屬研究小組意見,不代表本機關意見)

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目次

目次...I

表次...III

圖次... V

摘要... VII

ABSTRACT ... XI

第一章 緒論... 1

第一節 研究緣起與背景... 1 第二節 研究方法及過程... 2

第二章 文獻回顧 ... 7

第一節 國外建築外殼節能法令回顧 ... 7 第二節 國內外建築節能法令比較分析...14 第三節 小結...15

第三章 建築外殼熱性能解析 ... 17

第一節 建築外殼熱性能概說 ...17 第二節 建築外殼熱性能模擬 ...18 第三節 建築外殼熱性能模擬結果分析...25

第四章 建築外殼熱性能法規之建議... 31

第一節 強化建築外殼熱性能法規 ...31 第二節 實驗計畫法概要...35 第三節 與現行使用法規之比較 ...46 第四節 成本效益分析...54 第五節 小結...56

第五章 結論及建議 ... 58

第一節 結論...58 第二節 建議...59

附錄一 期初甄審會議紀錄 ... 62

參考書目... 64

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表次

表 1-1 台灣建築物隔熱規定與國外標準比較...2

表 2-1 ASHRAE 90.1 Zone1 建築物外殼隔熱 U 值規定 ... 7

表 2-2 中國夏熱冬暖地區北區建築外窗傳熱係數與綜合遮陽係數. 10

表 2-3 中國夏熱冬暖地區南區民用建築外窗的綜合遮陽係數... 11

表 2-4 夏熱冬暖地區公共建築(非住宅)外殼傳熱係數和遮陽係數

上限值... 11

表 2-5 1999 年日本住宅的節能設計基準最高值規定 ... 12

表 2-6 1999 年日本非住宅類建築節能設計基準 ... 12

表 2-7 2009 年新建築外殼節能設計基準概要... 13

表 3-1 空調熱負荷之構成 ... 17

表 3-2 模擬模型操縱變數 ... 19

表 3-3 本研究室內發散熱假定參數 ... 20

表 3-4 本研究空調部份模擬設定參數 ... 22

表 3-5 本模擬方案降低玻璃 U 值相關設定參數 ... 23

表 3-6 本模擬方案降低玻璃 η 值相關設定參數... 23

表 3-7 本模擬方案降低外殼 U 值設定參數... 24

表 3-8 本模擬方案減少開窗率之設定參數... 24

表 3-9 建築外殼隔熱性能模擬結果與節能效益-台北... 25

表 3-10 建築外殼隔熱性能模擬結果與節能效益-北京... 27

表 4-1 本研究建議修改之外殼節能法規... 31

表 4-2 外牆熱傳透率基準值構造大樣一... 33

表 4-3 外牆熱傳透率基準值構造大樣二... 34

表 4-4 屋頂熱傳透率基準值構造大樣一... 34

表 4-5 屋頂熱傳透率基準值構造大樣二... 34

表 4-6 本研究設定之開窗率水準值 ... 36

表 4-7 本研究設定之玻璃日射透過率水準值... 36

表 4-8 通風修正係數 fvi ... 36

表 4-9 住宿類建築樣本生成所使用之參數因子及其水準一覽表... 38

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表 4-10 住宿類建築模擬樣本(開口率<20%)... 38

表 4-11 住宿類建築模擬樣本(開口率 20%~30%) ... 39

表 4-12 住宿類建築模擬樣本(開口率 30%~40%) ... 40

表 4-13 辦公類建築樣本生成所使用之參數因子及其水準一覽表... 41

表 4-14 辦公類建築模擬樣本(開口率<20%)... 42

表 4-15 辦公類建築模擬樣本(開口率 20%~30%) ... 43

表 4-16 辦公類建築模擬樣本(開口率 30%~40%) ... 44

表 4-17 辦公類建築模擬樣本(開口率 40%~50%) ... 45

表 4-18 住宿類建築計算 Req 之結果(北部) ... 46

表 4-19 住宿類建築計算 Req 之結果(南部) ... 47

表 4-20 住宿類建築計算 Req 之結果(中部) ... 48

表 4-21 辦公類建築計算 ENVLOAD 之結果(北部) ... 50

表 4-22 辦公類建築計算 ENVLOAD 之結果(南部) ... 51

表 4-23 辦公類建築計算 ENVLOAD 之結果(中部) ... 52

表 4-24 回收年限試算之外殼熱性能改善參數... 54

表 4-25 辦公建築全年耗電量及改善效率模擬... 55

表 5-1 本研究建議修改之外殼節能法規... 59

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圖次

圖 1-1 圖形化的 eQuest 動態解析軟體提供視覺化的輸入環境...4

圖 1-2 研究架構圖... 5

圖 3-1 台北氣溫資料 統計期間 1981-2010 ... 20

圖 3-2 北京氣溫資料 統計期間 1971-2000 ... 20

圖 3-3 人員時程... 21

圖 3-4 照明時程... 21

圖 3-5 設備時程... 22

圖 3-6 台北與北京空調改善效率比較 ... 28

圖 3-7 台北及北京月均溫資料比較 ... 28

圖 3-8 改善建築外殼隔熱性能後之空調耗能 EUI 比較 ... 29

圖 5-1 鋁窗及塑鋼窗圖... 60

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摘要

關鍵字:建築外殼隔熱性能、建築節能效益、綠建築 一、研究緣起 行政院在1996年7月的APEC永續發展會議中,對外承諾推動「人居環境會議」 的決議目標,同年也在「營建白皮書」中宣示全面推動綠色建築政策。接著,1995 年內政部營建署在建築技術規則中正式納入建築節約能源設計之法令與技術規 範;1999年內政部建築研究所正式制訂出「綠建築解說與評估手冊」作為綠建築 之評審基準;同年推出「綠建築標章」並成立「綠建築委員會」以評定、獎勵綠 建築設計;台灣的綠建築政策由此不斷向前邁進。另一方面,在建築外殼節能規 範上也不斷強化建築節能設計基準並擴大建築管制對象,對於新建建築的節能管 理比例由1995年的2﹪、1998年的57﹪、2002年的70﹪、2004年的80%,擴增到 2008年的85%。 本研究因應最近行政院因為國外法規對於建築外殼U值之規定遠高於台 灣,因而要求我節能法規加強建築外殼的隔熱水準並採用節能玻璃以達節能管制 效益,但我國建築節能法規採用ENVLOAD、Req、AWSG等性能式法規,含括 開口率、隔熱、遮陽等綜合性能,本來與美國、中國之U、SC值之局部規定更具 全盤考量,對節能的經濟效益更佳。本研究乃必須提出兩法規體系之優劣,並提 出兩全其美之道。 我國的ENVLOAD、Req、AWSG指標體系因為亞熱帶氣候室內外溫差不大 之故,同時顧及我國建築營造習慣,對於隔熱構造設計十分不足,尤其外殼屋頂 及外牆毫無隔熱層設計,亦少有複層玻璃設計。以我國現行的外殼隔熱之U值與 美國及鄰近中國相較,僅達美國及中國隔熱水準之30~70%,確實為各國現行隔 熱水準最低者。但經e-Qest的動態分析發現在台灣隔熱投資之經濟效益不高,同 時提高隔熱規定將導致建築成本增加,為考量經濟效益及地球環保議題,本計畫 必須以科學量化的節能效益分析探討隔熱材料對建築外殼隔熱性能及節能效益

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影響,並建議適合台灣亞熱帶氣候的建築外殼隔熱規定基準,以令我建築節能法 規更符合時代所需。 二、研究方法及過程 本研究首先整理各國建築節能法令,其中與台灣氣候近似的地區分別為美國 ASHRAE90.1中的Zone 1~2以及中國華南地區,對於其建築外殼節能法令在隔熱 性能之規定分析後發現:美國佛羅里達州對屋頂的隔熱性能規定為台灣的3.3 ~ 7.8倍,對外牆的隔熱性能規定為台灣的4.0~6.9倍,中國華南對外牆的隔熱性能 為台灣的2.3倍,對屋頂的隔熱性能為台灣的1.0~1.2倍。換言之,台灣對於建築 外殼隔熱的規定之所以最不嚴格,乃因考慮民間營建習慣與投資效益之結果,故 造成行政院要求修正強化隔熱之原因。 為了澄清隔熱之節能效益,本研究以空調型辦公建築為對象,藉由DOE-2 動態建築耗能解析法,對於建築物外殼熱性能進行日常耗能模擬解析,討論改變 不同建築外殼熱性能因子的情況下,對於空調耗能的影響。就模擬結果進行分析 比較後,針對台灣現行隔熱性能規範提出適當之修改建議,研擬建築氣候分區與 建築類別的建築隔熱基準,以符合國際節能規範並兼顧建築業界投資成本效益。 三、重要發現 本研究改變建築外殼熱性能模擬建築日常耗能情形。根據模擬結果可知,建 築外殼熱性能的改善項目中,對於提升台灣建築空調節能效益最顯著的項目為 「降低玻璃的η值」,也就是提升窗玻璃之性能,減少開口部玻璃的日射透過率; 效果次之的為「降低開窗率」;而再其次為建築物「改善外殼隔熱性能U值」;而 模擬中對於建築空調節能效益最差的則是「改善窗玻璃隔熱性能U值」,因此證 明單純加強隔熱是無法達成節能整體效益之結果。 四、主要建議事項 雖然本研究模擬發現「降低玻璃的η值」對於台灣建築空調節能的效益最 好,「改善外殼U值、窗玻璃隔熱性能U值」的效益較差,但考量台灣現行建築隔 熱規範嚴重不足,且「改善外殼U值、窗玻璃隔熱性能U值」亦有增進冬、夏室

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內舒適性、溫度穩定性之好處,故本研究仍認為台灣現行建築外殼隔熱性能規範 應做適當之強化修改,並提出修改方式概要如下: 節能法規修改建議: 由於我國的 ENVLOAD、Req、AWSG 指標體系為比 U 值、η值等局部規定 更具全面性綜合性之優點,因此本研究建議為持原有體系,但為了因應行政院要 求強化建築隔熱之要求、以及隔熱對舒適度之好處,本研究也提出 U 值、η值 規定之雙軌並行案,亦即提出外牆平均熱傳透率、窗平均遮陽係數之兩種強化外 殼隔熱之方案如下: 首先以「窗平均遮陽係數(外遮陽係數與玻璃日射透過率的乘積(Ki×ηi))」來 強化建築外殼的遮陽性能,同時提出以「外牆平均熱傳透率」及「窗平均熱傳透 率」規範建築物外殼的保溫性能。其中建築物外牆部分,台灣現行住宿類建築節 能規範即明定「外牆平均熱傳透率不得高於 3.5 W/(m2 .K)」,本規範則將此規範 值強化至 2.0 W/(m2 .K),且其規範之建築類型自住宿類建築擴及其他各類建築皆 需遵守之,另外屋頂則由現行的 1.0 W/(m2 .K)提升至 0.8 W/(m2.K) 為了檢討此遮陽隔熱新規定之經濟效益,本研究模擬某地上 16 層樓、30% 及 40%、標準層樓地板面積為 724 m2之辦公建築,計算其遮陽隔熱之投資回收 年限為 14~16 年。考量建築物的生命週期 40~50 年,還算為可接受範圍。再加上 考量與原 ENVLOAD、Req 體系雙軌並行,可減緩對產業之衝擊,本提案可說是 為較佳之抉擇。

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ABSTRACT

Key words: Building envelope insulation performance, Building energy saving efficiency, green building

1. Study Origin

In the Sustainable Development Conference of APEC in 1996 July, the Executive Yuan has made the promises to promote the resolution target in Habitat Environment Conference, and in the same year declared the comprehensive promotion for the green building policy. Furthermore in 1995 the Construction and Planning Agency of Ministry of the Interior formally incorporate the regulations of building energy saving design into Building Technical Regulation, and in 1999 the Building research Institute in Ministry of the Interior officially published the Green Building Explanation and Evaluation Manual as the assessment standard for green building. In the same year the Green Building Mark was released and the Green Building Council has founded for the assessment and promotion of green building design. The green building policy hence moves forward gradually. On the other hand, concerning the regulations of energy saving of building envelope, the standard of building energy-saving design has been strengthened and the control building objects extended. The energy-saving management ratio of new buildings has increased from 2% in 1995, to 57% in 1998, 70% in 2002, 80% in 2004, and 85% in 2008.

For standards of U values of building envelope of foreign codes are higher than Taiwan’s, the Executive Yuan demands the enhancement of insulation level of building envelope of Taiwan’s code and the adoption of energy-saving glass to achieve energy efficiency management. Yet for the practice of performance regulations such as ENVLOAD, Req, and AWSG (including comprehensive performances of Window Ratio, Insulation, and Shading), codes in Taiwan possess more overall consideration and higher economic efficiency for energy saving. This

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research proposes the advantage and shortage of two regulation systems and the method to be complete in both respects.

ENVLOAD, Req, and AWSG indicator systems in Taiwan correspond to the subtropical climate characteristics (small differences between indoors and outdoors temperatures) and the present building construction practice in Taiwan (concerning the shortage of insulation construction design, especially with the parts of roof and wall). Comparing the present regulations of insulation U values of building envelope in Taiwan with the ones in USA, and nearby China, it only reaches 30% to 70% level of the other two, as indeed the lowest one among the countries. Yet the dynamic analysis of E-quest showed that the economic efficiency of insulation investment isn’t high, and with the enhancement of insulation regulation the building cost will rise as well. For issues of economic efficiency and environmental protection, this research uses scientific analysis of energy saving efficiency to investigate the influence of the insulation material on the insulation performance of building envelope, and suggests the suitable insulation regulation standard of building envelope for subtropical climate.

2. Study Method and Process

In the beginning of the study the related building energy saving codes of every nation have been arranged. Among them Zone1~2 in ASHRAE90.1 of America and Southern China are close to Taiwan Climate. After analyzing the insulation regulation of these codes, we discover that: insulation regulation for roof for Florida in America is 3.3~7.8 times more than Taiwan’s, and the one for wall is 4.0~6.9 times more; insulation regulation for wall for southern China is 2.3 times more than Taiwan, and the one for roof is 1.0~1.2 more. In other words, related regulation for insulation in Taiwan isn’t strict and it has the need to be intensified.

To clarify the energy saving efficiency of insulation, the study took office building as subject, through DOE-2 dynamic building energy analysis tool, conducting the daily energy consuming stimulation analysis toward building envelope thermal performance, discussing the difference effects on air conditioning energy using of different envelope factors. After analyzing the stimulation results, the study has the modification suggestions for present insulation regulation of Taiwan, and

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develops the insulation standard for different climate zones and building types to reach the standard of international regulations and gain cost-effective investment in the construction industry at the same time.

3. Main Discovery

According to the stimulation results, among the improvement items of building envelope thermal performance for promoting the air-conditioning energy saving efficiency, the most obvious one is reduction of n value of glass which is to promote the performance of window glass and reduce its solar radiation transmittance; second one is reduction of window ratio and after it is the improvement of U value of envelope insulation performance. The most in-efficient one is the improvement of U value of glass insulation performance, yet considering the shortage of Taiwan present insulation regulation and its benefit for enhance of indoor comfort and temperature stability, the study still takes it as one main modification factor.

The following is the modification direction of the regulation in Taiwan: Suggestion for Modification of Energy Saving Code:

Because the ENVLOAD, Req, AWSG indicator systems in Taiwan possess more overall and comprehensive advantaged than the partial regulation of U and η value, this research suggests to remain the original system, yet for the requirement of building insulation enhancement of the Executive Yuan and the benefits on comfort, the double systems proposal is recommended as well. And the recommendation proposals of insulation enhancement of wall average heat transmit ratio and window average shading coefficient are posed and following:

First the Window Average Shading Coefficient(the multiplication of external shading coefficient and glass solar transmit ratio(Ki×ηi)) is used to strengthen the insulation performance of building envelope, at the same time Wall Average Heat Transmit Ratio and Window Average Heat Transmit Ratio are considered as well. Concerning the building part of wall, the present energy saving regulation for residential building in Taiwan suggests that “the wall average heat transmit ratio shall not be over 3.5 W/(m2.K) ”, yet the new regulation of this research will enhance this value to 2.0 W/(m2.K), furthermore this regulation will extend to other building types. And the one for roof will decrease from 1 W/(m2.K) to 0.8 W/(m2.K).

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To review the economic efficiency of new regulation of shading insulation, this research has stimulated a 16-floor-high office building with the basic floor area as 724 m2 and calculated the payback period of shading insulation as 14 to 16 years. For the consideration of building life cycle as 40 to 50 years, this result is acceptable. And with the practice of double systems with the original ENVLOAD and Req indicators practice, the impact on present industry will be decreased, resulting in the proposal as a better one.

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第一章 緒論

第一節 研究緣起與背景

綠建築政策首重建築外殼的節能設計管理,世界主要先進國家美國、英國、 加拿大、日本、澳洲等皆然,而台灣在內政部營建署大力推動綠建築政策之下, 被譽為「綠色建築憲法」的「建築外殼節能設計法」在1995年第一次被納入「建 築技術規則」,於1998年第二次修正,2002年6月第三次修正,全面更新基準與規 範,2003年9月第四次修正,不但將法令全文歸併於建築技術規則新增訂之「綠 建築專章」以凸顯其重要性,更針對ENVLOAD計算提供更為精簡的簡算法。 本法令規範的建築對象,1995年初頒的建築節能設計法令只針對辦公建築實 施節能管制,1998年修正的法令則增列醫院、百貨、旅館、住宿類及其他建築物 的適用對象,其管制規模也由原來樓地版面積四千平方公尺縮小至兩千平方公 尺。2002年則增列學校類建築為管制對象,並把節能基準由過去的單一基準改訂 成北、中、南三氣候區不同基準,以符合不同的氣候型態特色。 2003年除將大型空間類建築物納入規範外,同時大幅降低適用門檻,在住宿 類或學校類及大型空間類建築物超過五百平方公尺者,在其他各類建築物超過一 千平方公尺者,皆須受本法管制。於2004年正式將綠建築政策納入建築技術規 則,亦即不論公私有建築物,只要達一定規模以上,均需符合綠建築專章的法令 規範。2008年再度修正建築節能設計法規,強化屋頂隔熱與天窗遮陽規定、擴大 大型空間建築的管制範圍,預計受到影響的新建建築市場將由1995年的2﹪、1998 年的57﹪、2002年的70﹪、2004年的80%,擴增到2008年的85%。 由於台灣位於亞熱帶氣候,建築耗能相對低,加上過去營建市場為了節約成 本,從未施作外殼隔熱,因此我國歷次在制訂上述節能法規時,考慮民間營建習 慣與投資效益,從未能對建築外殼隔熱有嚴格規定,因此造成台灣現有隔熱規定 為世界最低水準,美國佛羅里達州對屋頂的隔熱性能規定為台灣的3.3~7.8倍,對 外牆的隔熱性能規定為台灣的4.0~6.9倍,中國華南對外牆的隔熱性能為台灣的

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2.3倍,對屋頂的隔熱性能為台灣的1.0~1.2倍,這使得我建築節能效益未能達到 理想,同時也造成居住熱環境悶熱而不舒適的情形。 有鑑於此,行政院梁政務委員啟源於總統府財經月報第12次會議就「強化我 國當前節能之政策」報告案中,提出以下兩點對建築物外殼隔熱之要求: (一)辦公大樓節能策略:全面規範使用隔熱玻璃。 (二)住宅建築節能策略:修改建築技術規則之外殼節約能源標準,以提高 窗戶、外牆及屋頂之隔熱基準。 本計畫乃因應上述行政院之要求,希望在台灣亞熱帶氣候下探討探討隔熱材 料對建築外殼隔熱性能及節能效益影響,並建議修改建築技術規則有關隔熱規定 基準,以期我建築法規更收節能之效。

第二節 研究方法及過程

一、 研究方法 為了進行國際建築節能法規有關建築外殼隔熱基準之比較分析,本研究將首 先檢視目前國內外建築節能設計基準如表1-1所示。這些數據均顯示台灣現有隔 熱規定為非常低陋之水準,亦即美國佛羅里達州對屋頂的隔熱性能規定為台灣的 3.3~7.8倍,對外牆的隔熱性能規定為台灣的4.0~6.9倍,中國華南對外牆的隔熱性 能為台灣的2.3倍,對屋頂的隔熱性能為台灣的1.0~1.2倍,此數據證實我國建築 節能法規有必要積極加強隔熱之規定。 表 1-1 台灣建築物隔熱規定與國外標準比較 (資料來源: ASHRAE 90.1,2007 年版,中國暖通空調) 玻璃部位平均傳透率上限值 Uwmax(W/ m2‧k) 台灣與各國 相當氣候水 準比較區 屋頂平均傳透 率上限值 Uwmax(W/ m2‧k) 外牆平均傳透 率上限值 Uwmax(W/ m2‧k) 立面開窗 率>40% 40%≧立面開 窗率≧25% 立面開窗 率<25% 台灣 1.0 3.5 無規定(但一般單層玻璃是6.5) 一般隔熱材 0.27~0.36 實牆0.85~3.3 非金屬4.26~6.8 美國Zone 1~2 金屬0.37 金屬牆0.64 不准 金屬3.97~6.8 中國華南 0.9~1.0 0.7~2.0 2.0 3.0~6.0 6.5

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建築外殼的隔熱性能於材料為熱傳透率,熱傳透率一般以U值(W/ m2 k ‧ ) 來表示,其值越小保溫能力越好。某建築外殼i部位(實牆或玻璃)之溫差傳透熱得 Qt與熱傳透率Ui之計算,依下兩式求得: 溫差傳透熱得Qt=(室外溫度-室內溫度)×熱傳透率Ui × 面積(1) 1/hi ra dx/kx 1/ho 1 = Ui   

---( 1) 其中 Ui : 某i部位外殼的熱傳透率 [W/ m2‧ ] k ra : 中空層之熱阻 [m2‧k /W] , ho : 外表面熱傳遞率 (取23.0) [W/ m2‧ ] k hi : 內表面熱傳遞率 (牆面取9.0,屋頂取7.0) [W/ m2‧ ] k kx : 第x層材料之熱傳導係數 [W/ m‧ ] k dx : 第x層材料之厚度 [m] 為了檢討U值對建築能源的影響,本研究接著以台灣建築氣候資料與建築類 型來解析建築外殼隔熱水準對建築能源的影響分析。在此採用現在國際最具權威 的DOE-2動態建築耗能解析法,此法採用不穩定熱傳計算法,以累算長時間時滯 現象的動態熱流情況,其龐大的動態熱流計算量,拜現代電腦科技之助力才得以 實用化。這些電腦解析程式,由於能時時刻刻計算動態的熱流與建築軀體之吸 熱、放熱現象,因此被稱為動態解析程式(Dynamic Analysis Program)。

DOE-2具有空調設備系統組件的選擇彈性、詳細的報表輸出以及程式的開放 性,再加上軟體採用成大建研所所建立之各地標準氣象年TMY2(Typical Meteorological Year)氣象資料,是建築物能源效率的最佳評估工具。所謂TMY2 標準氣象年,是由逐時的氣象資料組成一年8760小時的假想全年氣象資料,其組 成內容包括溫度、相對濕度、露點溫度、全天空日射量、法線直達日射量、水平 擴散日射量、降雨量、雲量、雲幕高度、風向、風速、氣壓、大氣圈外日射量、 氣候狀況、地中溫度、能見度、降雪等一共24種之逐時氣象數據,每一筆氣象數 據伴隨一組檢定碼作為說明數據來源及其可靠度紀錄。我國目前有六大都市的 TMY2標準氣象年供DOE-2程式使用。

近年來在美國能源部〈U.S. Department of Energy〉和電力研究院的資助下, 由美國勞倫斯伯克利國家實驗室〈LBNL〉與Hirsch & Associates共同開發出eQuest

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軟體,內建有DOE-2.2之模擬引擎,並將輸入建築描述的方式改為親和力較佳之 Windows介面,此舉不但利於使用者操作,更因其提供3-D輔助畫面,易於檢視 輸入有無謬誤,可減少模擬初期即出現錯誤之情況產生。除此之外,另外尚有其 他私人公司依據DOE-2核心開發各種軟體介面,皆是為了改善軟體操作之便利性 而開發。 圖 1-1 圖形化的 eQuest 動態解析軟體提供視覺化的輸入環境 DOE2可以模擬建築物在不同隔熱水準下的耗電量,因此我們可以研擬合理 的隔熱基準。建築隔熱水準牽涉建築外牆、屋頂與玻璃之構造,尤其雙層玻璃與 建築隔熱層之水準嚴重影響建築成本,若強行規定高隔熱水準可預想會遭到業界 的反彈,對台灣營建產業的影響甚巨。然而,因應國際節約能源的聲浪,高水準 之建築節能規範勢必一再被要求檢討,我們必須兼顧國際壓力與產業投資效益, 謹慎檢討我國建築節能規範關於隔熱性能規定才行。最後將提出建築外牆、屋頂 與玻璃之最大U值規定,以其能應對行政院對強化建築外殼隔熱規定之要求。

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我國既有建築節能規範之回顧分析 提出建築外殼熱性能修改規範 使用實驗計畫法建立建築樣本 加強建築外殼隔熱水準對建築外殼構造的影 響分析 以Req及ENVLOAD驗證修改之規範 文獻蒐集 美國、日本、中國建築節能法規有關建築外殼 隔熱基準之比較分析 以DOE-2程式與TMY2氣候資料解析辦公建築 與住宅之外殼隔熱水準對建築能源的影響分 提出綠建築專章強化建築外殼隔熱規定之建 議條文與規範 二、 研究流程 圖 1-2 研究架構圖 (本研究繪製)

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第二章 文獻回顧

有關國際建築節能法規中有關建築外殼隔熱之規範,本章整理了國內外之建 築外殼節能法令並進行比較分析。

第一節 國外建築外殼節能法令回顧

2.1.1 .美國的建築節能法令 美國最具權威的就是美國冷凍空調協會ASHRAE的建築節能法令,它對於建 築隔熱性能依照各地的「暖房度日」(heating degree days)大小,來制定各部位的 隔熱水準。 ASHRAE 90.1依其氣候分區,對不同建築構造規定屋頂、外牆、與土壤接觸 樓板、樓板與門窗之熱傳透率U值與熱阻係數R值。由於ASHRAE是由寒帶保溫 之角度發展其規範,習慣於高保溫之規定,甚至對南方氣候的建築保溫規定也甚 嚴,例如美國邁阿密ZONE1的氣候與台灣南部的氣候較為接近,而美國奧蘭多 ZONE2的氣候與台灣北部的氣候較為接近,在90.1裡對屋頂U值的規定為 0.36~0.27 W/ m2‧ ,約為台灣2008年住宅屋頂U值規定1.0 W/ mk 2 k ‧ 的2.7~3.7 倍,另外對建築外牆的U值規定為3.29~0.85 W/ m2 k ‧ ,約為2008年台灣住宅外牆 U值規定3.5 W/ m2‧ 的1~4.1倍。另外,ASHRAE 0.1對於ZONE1的水平與垂直k 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雙層low-E玻璃之水準。

表 2-1 ASHRAE 90.1 Zone1 建築物外殼隔熱 U 值規定

ASHRAE 90.1 2007 Building Envelope Requirement For Climate Zone 1 (A,B) 非居住類 居住類 暖房類 不透明部位 U 值 R 值 U 值 R 值 U 值 R 值

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屋頂外部 隔熱材 0.36 2.64 0.27 3.52 1.24 0.67 金屬建築 0.37 3.34 0.37 3.35 7.27 NR 屋頂 頂樓和其 他屋頂 0.19 5.28 0.15 6.7 0.46 2.29 大面積實 牆 3.29 NR 0.86 1 3.3 NR 金屬建築 0.64 2.29 0.64 2.29 6.7 NR 鋼框架牆 體 0.7 2.29 0.7 2.29 2 NR 地面層以 上之牆 木構架及 其他 0.51 2.29 0.51 2.29 1.66 NR 地面層以 下之牆 地面層以 下之牆 6.47 NR 6.47 NR 6.47 NR 大面積樓 板 1.83 NR 1.83 NR 1.83 NR 鋼托樑樓 地板 1.99 NR 1.99 NR 1.99 NR 樓板 木構架及 其他 1.6 NR 1.6 NR 1.6 NR 無加熱系 統 4.15 NR 4.15 NR 4.15 NR 地面層 樓地板 加熱系統 5.79 1.32 5.79 1.32 5.79 1.32 旋擺門 3.98 3.98 3.98 不透光 門扇 非旋擺門 8.23 8.23 8.23 非居住類 居住類 暖房類 透光部位 最大 U 值 最大 穿透率 最大 U 值 最大 穿透率 最大 U 值 最大 穿透率 W/ m2‧k ηi W/ m2‧k ηi W/ m2‧k ηi

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架 金屬構架 (帷幕牆/ 沿街面) 6.81 0.22 6.81 0.22 6.81 NR 金屬構架 (入口門) 6.81 0.22 6.81 0.22 6.81 NR 開窗 0%-40% 金屬構架 (其他類) 6.81 0.22 6.81 0.22 6.81 NR 0 % - 2.0 % 11.24 0.32 11.24 0.32 11.24 NR 有窗框天 窗, 玻璃 類 ,% 2.1 % - 5.0 % 11.24 0.17 11.24 0.17 11.24 NR 0 % - 2.0 % 10.79 0.3 10.79 0.3 10.79 NR 有窗框天 窗, 塑膠 類 ,% 2.1 % - 5.0 % 10.79 0.24 10.79 0.24 10.79 NR 0 % - 2.0 % 7.72 0.32 7.72 0.32 7.72 NR 無窗框天 窗, 其 他 ,% 2.1 % - 5.0 % 7.72 0.17 7.72 0.17 7.72 NR (資料來源: 2007 年 ASHRAE 90.1) 2.1.2 .中國的建築節能法令 中國關於住宅節能設計,在1986年第一次公布「民用建築節能設計標準」, 其中以建築形態係數來規定建築外殼之隔熱水準。由於此法令乃針對極冷地區與 寒冷地區的採暖節能規定,因此完全以保暖隔熱的熱傳透率來訂立基準。直到 2001年中國發佈了「夏熱冬冷地區(華中)居住建築節能設計標準」,才規定了 建築形態係數、窗面氣密性以及外殼熱傳透率與熱惰性指標的合理關係。2001 年中國又進一步發佈「夏熱冬暖地區(華南)居住建築節能設計標準」,將華南 地區分為北區與南區,規定了建築形態係數、遮陽係數、傳熱係數如表2-2、表

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2-3所示,顯示對於南方熱濕氣候,特別強化外遮陽規定之傾向。 中國的夏熱冬暖地區(華南地區)相當於台灣的氣候,其關於平均窗牆面積 比CM規定必須低於45%,亦即禁止超大面開窗的住宅設計,同時屋頂的U值規 定在1.0 W/ m2 k ‧ 以下,外牆之U值規定在2.0 W/ m2 k ‧ 以下,另外對於平均窗牆 面積比在0.4~0.45之大開窗設計,規定其最嚴格之遮陽係數Sw必須在0.3以下, 亦即可使用外遮陽或Low-E玻璃之意,但這種規定並未強調真正外遮陽設計的比 重,對南方氣候稍嫌不足。 於大型空調型建築物的節能規定,中國於2005年頒佈「公共建築節能設計標 準」,其中對於與台灣氣候相近的夏熱冬暖地區(華南地區)的外殼節能設計規 範如表2-4所示。此法規顯示對於越大的開窗面積,規定越嚴格的傳熱係數與遮 陽係數。 表 2-2 中國夏熱冬暖地區北區建築外窗傳熱係數與綜合遮陽係數 外窗傳熱係數 K [W/ m2 k ‧ ] 外牆 外窗的綜 合遮陽係 數 Sw 窗牆面積比 CM≤0.25 窗牆面積比 O.25<CM≤0. 3 窗牆面積比 0.3<CM≤0.3 5 窗牆面積比 0.35<CM≤0. 4 窗牆面積比 0.4<CM≤0.4 5 0.9 ≤2.0 – – – – 0.8 ≤2.5 – – – – 0.7 ≤3.0 ≤2.0 ≤2.0 – – 0.6 ≤3.0 ≤2.5 ≤2.5 ≤2.0 – 0.5 ≤3.5 ≤2.5 ≤2.5 ≤2.0 ≤2.0 0.4 ≤3.5 ≤3.0 ≤3.0 ≤2.5 ≤2.5 0.3 ≤4.0 ≤3.0 ≤3.0 ≤2.5 ≤2.5 K≤2.0 D≥3.0 0.2 ≤4.0 ≤3.5 ≤3.0 ≤3.0 ≤3.0 0.9 ≤5.0 ≤3.5 ≤2.5 – – 0.8 ≤5.5 ≤4.0 ≤3.0 ≤2.0 – 0.7 ≤6.0 ≤4.5 ≤3.5 ≤2.5 ≤2.0 0.6 ≤6.5 ≤5.0 ≤4.0 ≤3.0 ≤3.0 0.5 ≤6.5 ≤5.0 ≤4.5 ≤3.5 ≤3.5 0.4 ≤6.5 ≤5.5 ≤4.5 ≤4.0 ≤3.5 0.3 ≤6.5 ≤5.5 ≤5.0 ≤4.0 ≤4.0 K≤1.5 D≥3.0 0.2 ≤6.5 ≤6.0 ≤5.0 ≤4.0 ≤4.0 0.9 ≤6.5 ≤6.5 ≤4.0 ≤2.5 – 0.8 ≤6.5 ≤6.5 ≤5.0 ≤3.5 ≤2.5 0.7 ≤6.5 ≤6.5 ≤5.5 ≤4.5 ≤3.5 0.6 ≤6.5 ≤6.5 ≤6.0 ≤5.0 ≤4.0 0.5 ≤6.5 ≤6.5 ≤6.5 ≤5.0 ≤4.5 0.4 ≤6.5 ≤6.5 ≤6.5 ≤5.5 ≤5.0 K≤1.0 D≥2.5 或 K≤0.7 0.3 ≤6.5 ≤6.5 ≤6.5 ≤5.5 ≤5.0

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0.2 ≤6.5 ≤6.5 ≤6.5 ≤6.0 ≤5.5 D:熱惰性指標指外殼結構緩和溫度波動和熱流波動之性能,為熱阻與蓄熱係數之乘績 (本研究整理) 表 2-3 中國夏熱冬暖地區南區民用建築外窗的綜合遮陽係數 外窗的綜合遮陽係數 Sw 外牆(ρ≤0.8) 平均窗牆 面積比 CM≤0.25 平均窗牆面 積比 O.25<CM≤ 0.3 平均窗牆 面積比 0.3<CM≤0. 35 平均窗牆 面積比 0.35<CM≤ 0.4 平均窗牆面積 比 0.4<CM≤0.45 K≤2.0, D≥3.0 ≤0.6 ≤0.5 ≤0.4 ≤0.4 ≤0.3 K≤1.5, D≥3.0 ≤0.8 ≤0.7 ≤0.6 ≤0.5 ≤0.4 K≤1.0, D≥2.5 或 K≤0.7 ≤0.9 ≤0.8 ≤0.7 ≤0.6 ≤0.5 熱惰性指 D:標外殼結構緩和溫度波動和熱流波動之性能,熱阻與蓄熱係數之乘積 (本研究整理) 表 2-4 夏熱冬暖地區公共建築(非住宅)外殼傳熱係數和遮陽係數上限值 圍護結構部位 傳熱係數 K [W/ m2 k] ‧ 屋面 ≦0.90 外牆(包括非透明幕牆) ≦01.5 底面接觸室外空氣的架空或外挑樓板 ≦1.5 外窗(包括透明幕牆) 傳熱係數 K W/ m2‧ k 遮陽係數 SC (東、南、西向/北向) 窗牆面積比≦0.2 ≦6.5 – 0.2<窗牆面積比≦0.3 ≦4.7 ≦0.50/0.60 0.3<窗牆面積比≦0.4 ≦3.5 ≦0.45/0.55 0.4<窗牆面積比≦0.5 ≦3.0 ≦0.40/0.50 單一朝向 外窗(包括 透明幕牆) 0.5<窗牆面積比≦0.7 ≦3.0 ≦0.35/0.45 屋頂透明部分 ≦3.5 ≦0.35/0.45 (本研究整理)

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2.1.3 .日本的建築節能法令 關於住宅的節能法令,日本政府在1978年依照寒冷的程度,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。1992年,日本政府在「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,亦即規定 最低日射取得係數(-)設計值,顯示日本對於住宅節能同時兼顧隔熱Q值及遮陽 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值之規定外,更加入氣密性、全年冷暖房負荷之新規定 如表2-5所示。 關於非住宅型建築物,自1980年起日本就直接採用辦公建築全年耗能量PAL (外周區全年熱負荷量係數),來訂定辦公建築外殼節能設計基準。在這基準中, 規定2000m2以上的事務所建築物外周圍部份(Perimeter Zone),每年每m2的熱負荷 量不能超過某一空調熱負荷的標準。經1985、1991到1999年,日本也陸續公佈了 百貨商場、旅館、醫院、學校、餐廳共六類建築物的PAL設計基準如表2-6所示。 除了PAL做為建築外殼節能指標之外,日本另外發展空調、照明、通風、熱水、 電梯等建築設備系統效率的CEC設計基準,可說是目前全世界最完備的節能設計 指標系統。 表 2-5 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(-)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 (本研究整理) 表 2-6 1999 年日本非住宅類建築節能設計基準 節能指標 旅館 醫院 百貨商場 辦公廳 學校 餐廳 外殼全年熱負荷係數 PAL 420 340 380 300 320 550

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空調設備系統效率 CEC/AC 2.5 2.5 1.7 1.5 1.5 2.2 通風設備系統效率 CEC/V 1.0 1.0 0.9 1.0 0.8 1.5 照明設備系統效率 CEC/L 1.0 1.0 1.0 1.0 熱水設備系統效率 CEC/HW 1.5 1.7 1.7 - - - 電梯設備系統效率 CEC/EV 1.0 - - 1.0 - - 單位:PAL 為 MJ/(m2 .年),其他為無單位 (本研究整理) 2.1.4 .台灣現有外殼隔熱水準規定 我國建築節能設計基準如表2-7所示。其中有關建築外殼隔熱水準之規定為 屋頂平均熱傳透率Uar與外牆平均熱傳透率Uaw兩指標,但此兩指標與上述美國 與中國同緯度的基準相比,顯示台灣現有隔熱規定為非常低陋之水準。 表 2-7 2009 年新建築外殼節能設計基準概要 建築類別 使用項目例舉 節能指標 氣候分區 基準值 屋頂平均熱傳透率Uar 不分區 <1.0W/ m2‧k 屋頂天窗日射透過率η 不分區 <0.35~0.15 基本門檻指 標 所有受管制建 築物 玻璃可見光反射率 不分區 ≦0.25 北區 <80 kWh/m2 yr ‧ 中區 <90 kWh/m2yr 辦 公 廳 類 政府機關、辦 公室 建築外殼耗能量 ENVLOAD 南區 <115 kWh/m2 yr ‧ 北區 <240 kWh/m2 yr ‧ 中區 <270 kWh/m2 yr ‧ 百貨商場 類 百貨公司、商 場 建築外殼耗能量 ENVLOAD 南區 <315 kWh/m2 yr ‧ 北區 <100 kWh/m2yr 中區 <120 kWh/m2 yr ‧ 旅館餐飲 類 旅館、觀光旅 館、餐廳 建築外殼耗能量 ENVLOAD 南區 <135 kWh/m2 yr ‧ 北區 <140 kWh/m2yr 中區 <155 kWh/m2 yr ‧ 空 調 型 建 築 醫院類 醫院、療養院 建築外殼耗能量 ENVLOAD 南區 <190 kWh/m2‧yr 外牆平均熱傳透率Uaw 不分區 <3.5 W/ m2 k ‧ 北區 <13﹪ 中區 <15﹪ 住宿類建築 住宅、集合住 宅、寄宿舍、 養老院、安養 中心、招待所 等價開窗率Req 南區 <18﹪ 北區 <160kWh/ m2 yr ‧ 學校類建築 普通教室、特 殊教室、行政 窗面平均日射取得率 ASWG 中區 <200kWh/ m2yr

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辦公室、學校 附屬圖書館 南區 <230kWh/ m2 yr ‧ 北區 <146.2X2-414.9X+ 276.2kWh/ m2‧ yr 中區 <273.3X2 -616.9X+ 375.4kWh/ m2‧ yr 大空間類建築 圖書館、體育 館、禮堂、體 育 館 、 音 樂 廳、航空站、 倉儲場、汽車 商場等 窗面平均日射取得率 ASWG,依開口率X計算 基準值 南區 <348.4X2-748.4X+ 436.0kWh/ m2‧ yr (本研究整理)

第二節 國內外建築節能法令比較分析

由上一節文獻整理可知,各國的建築節能法多半分成住宅與公共建築兩大系 統,因為這兩類建築在節能方向上不同。但這些節能指標在功能上可分為下列三 種層級: 2.2.1 .部位熱性能指標 第一種是關於建築部位性能的指標,指標直接規定了牆、門、窗、屋頂等建 築部位的R值、U值、SC值等隔熱水準,是最簡潔又方便大眾依循的規範法。 2.2.2 .綜合熱性能指標 第二種層級並非規定各部位的熱特性值,而是將牆、門、窗、屋頂等各部位 的熱特性值,合成一個綜合指標來規範建築耗能量,具有較周全的整體性能特 性,比上述的部位規範法更進一步。其代表例是上述日本在住宅的熱損失係數K 及台灣的Req、AWSG指標。此指標雖較具綜合熱學特性,但還不能代表真正的 耗能量,也無法作為經濟效益評估的工具。 2.2.3 .建築外殼耗能指標 第三層級則是代表能源數值的耗能量指標,如日本的PAL與台灣的

ENVLOAD等指標,其單位直接採用W/(m2.a)或Mcal/(m2.a)。通常用於大型空調 型建築的耗能解析,可進一步換算成用電量,並結合空調效率、控制技術來模擬

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整體系統耗能,對經濟效益評估有莫大助益,是一種強力且有前瞻性的指標。 台灣的四類節能指標中,「空調型建築」的ENVLOAD指標屬於目前最先進 的「建築外殼耗能指標」;「 住宿類建築」的Req與「學校及大型空間類建築」的 AWSG兩種指標屬於「綜合熱性能指標」;而其他類建築的屋頂隔熱Uar值與日射 取得率則屬於最簡單的「部位熱性能指標」。這些均依據其耗能比重、操作簡易 度與建築專業人員之專業要求度,而作的分類規範系統。

第三節 小結

綜合前述之各國建築節能法令,其中與台灣氣候近似的地區分別為美國 ASHRAE 90.1中的Zone 1~2以及中國華南地區,對於建築外殼隔熱水準之規定比 較如表1-1所示。可看出台灣建築外殼節能設計基準中屋頂及外牆的U值上限,在 氣候近似地區中均為最高,換言之我國對於建築外殼隔熱的規定最不嚴格;由於 考慮民間營建習慣與投資效益之結果,因而未對建築外殼隔熱有嚴格規定,故現 行台灣建築外殼節能之法規確有其修正之必要,除了能改善室內居住環境舒適品 質外,也更能夠發揮節能之功效。

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第三章 建築外殼熱性能解析

前一章概述國內外建築節能設計基準,並比較國內外的建築節能法規之後, 本章將闡述建築外殼熱性能對建築能源的影響。

第一節 建築外殼熱性能概說

本節分析建築外殼熱性能對於建築日常耗能情形之影響,並說明評斷建築外 殼熱性能優劣的指標意義。 3.1.1 .建築外殼熱性能對於建築能源的影響 一般建築物的日常耗能組成項目主要有空調耗能、照明耗能及其他設備機具 耗能。其中,台灣大部分公有建築物的耗能比例以多空調耗能為最大宗,甚至一 般辦公、旅館、醫院及商用建築的空調耗能可能佔有總耗能的五成以上,顯示建 築日常空調耗能對於建築能源管理與建築節能之重要性。 表 3-1 空調熱負荷之構成 熱負荷種類 壁體傳透熱 玻璃面傳透熱 玻璃面輻射熱 外殼熱負荷 間隙風 人體發散熱 照明發散熱 室內機械發熱(如: 電腦、影印機...等) 室內熱負荷 搬運損失 空 調 耗 能 新風熱負荷 新風熱負荷 (本研究整理)

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而深入探討影響空調耗能的因素,本研究發現空調耗能之來源不外乎可拆解 為「室內發散熱負荷」、「新鮮外氣熱負荷」以及「建築外殼熱負荷」等三大要素 如表3-1所示。「室內熱負荷」來自室內人員、照明、事務機具所散發出來的熱量; 「新鮮外氣熱負荷」則是為了維持室內空氣之新鮮度、健康性,空調系統自戶外 引入必要新鮮空氣量所造成的室內熱量增加;「建築外殼熱負荷」則是由建築牆 體、屋頂、開口部位流入室內的熱量,此項是上述三大因素中,最能透過建築外 殼熱性能來控制空調耗能的因素:建築外殼熱性能越好,能夠降低建築物在空調 設備上的能量消耗,對於減少整體建築物的日常耗能有直接而重大的影響。 如台灣這類熱溼氣候地區,對於建築外殼熱性能水準必須同時注重保溫及遮 陽性能,以下就此兩者之性能概述: 3.1.2 .建築外殼之保溫性能

建築外殼保溫性能在於阻絕建築外殼溫差傳透熱(thermal transfer heat)的 進出,亦即在於抑制經由玻璃面與外牆以熱傳透方式進出的熱流。對於玻璃面的 保溫方法,就是採用隔熱良好的中空玻璃或雙層氣密窗;對於壁體的保溫方法, 就是採用隔熱性能較佳的保溫材料。建築外殼傳透熱流的關鍵在於材料的熱傳透 率,熱傳透率一般以U值(W/ m2 k ‧ )來表示,其值越小保溫能力越好。 3.1.3 .建築外殼之遮陽性能 建築外殼之遮陽性能在於控制經由太陽輻射傳入的日射熱得(solar heat gain)。阻擋日射量進入建築物的手法,與本研究相關的為「減少開窗率」、「使 用低日射透過率的玻璃」。其中玻璃材質的選用,以玻璃的日射透過率η值來判 斷(η值越小越好)。

第二節 建築外殼熱性能模擬

為了擬定最佳的建築外殼熱性能規範,本研究欲透過動態能源解析軟體來模 擬了解建築外殼熱性能因子(隔熱與遮陽)對於建築空調耗能之影響。因此,本節 概述本研究欲模擬的建築模型、模擬採用的氣候條件、基本參數及模擬中改變的 建築外殼隔熱、遮陽因子參數。

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3-2-1 模擬模型建模 本研究選擇以一般坊間常見的辦公建築為對象,來模擬探討建築外殼熱性能 對於建築日常空調耗能之影響。模擬之辦公建築模型設定上,首先考量台灣辦公 建築平均規模,本研究依據過去研究調查所得台灣辦公建築之平均規模,設定本 次模擬的辦公建築規模為樓高4米、地上16層樓、標準層面積為724 m2,而建築 立面開窗率則設為30%。 在建築型態上,一般而言細長型的建築物,因為外周區較大,受到室外氣候 因子(如:溫度)的影響相對提升,而當建築物的長軸面對不同方向時日射取得量 也不同,對於建築外殼性能的改善效率比例可能也會有所出入。為了謹慎評估建 築物長軸的向度改變時對於外殼負荷的影響,本研究考慮建築物的平面長寬比例 及量體長軸方向的變化,以五種變化之建築模型(表3-2),分別為「南北長」比「東 西長」由3:1、2:1、1:1、1:2到1:3之建築物。 表 3-2 模擬模型操縱變數 (本研究整理) 3-2-2 基本因子設定 1. 氣候條件設定 建築物的耗能量受外部氣候影響甚鉅,氣候較嚴峻的地區(如: 北京),在 寒冷的天氣中為了維持舒適的室內環境需要使用採暖設備,通常能源的需求 較氣候溫和的地區(如: 台灣)大。 軸向比 (南北長/東西長) 3:1 2:1 1:1 1:2 1:3 圖示 面積 724 m2 724 m2 724 m2 724 m2 724 m2 南北長 46.7m 38.1m 26.9m 19m 15.5m 東西長 15.5m 19m 26.9m 38.1m 46.7m

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為了解不同的氣候條件下,建築外殼熱性能對於建築節能效益之影響, 本研究以台北及北京作為氣候變因,改變其建築外殼熱性能因子,進行建築 能源解析的模擬比較。 圖 3-1 台北氣溫資料 統計期間 1981-2010 (資料來源: http://www.cwb.gov.tw/) 圖 3-2 北京氣溫資料 統計期間 1971-2000 (資料來源: http://www.bjmb.gov.cn/) 2. 室內發散熱設定 由於室內發散熱之設定之正確與否必然影響空調耗能模擬之準確性,本研究 考慮一般辦公空間室內發散熱來源,大致將其分成三大項:人員、照明、機械設 備之發散熱。需要假定之項目分別為人員密度、照明密度與設備密度,參考綠建 築解說與評估手冊中之建議條件,依不同建築類型而有不同之發散熱假定。 表 3-3 本研究室內發散熱假定參數 人員密度 照明密度 設備密度 辦公空間 大廳走廊空間 辦公空間 大廳走廊空間 辦公空間 大廳走廊空間

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0.2 人/ m2 0.03 人/ m2 20 W/ m2 10 W/ m2 10 W/ m2 0 W/ m2 (本研究整理) 3. 建築使用行為設定 a. 人員使用時程 因本研究模擬建築類型為辦公使用,故室內人員使用狀況參考綠建築 解說與評估手冊中建議之室內環境標準輸入條件,其辦公空間人員負荷逐 時變動率如下圖: 圖 3-3 人員時程 (本研究整理) b. 照明使用時程 辦公室中有人員使用時便有照明行為產生,故照明時程應與人員使用 狀況相當;負荷率則考慮人為使用習慣而略有調整;假日與下班時段因有 必要照明〈逃生避難照明等〉,故假定其負荷率並非為 0 的狀態,呈現較 低之 5%負荷。照明負荷逐時變動率如下圖: 圖 3-4 照明時程 (本研究整理) c. 事務機器使用時程 通常辦公室中,只要有人員工作,難免會使用機械設備,故機械設備

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之使用情形應接近於與人員使用時程較為合理,故其時程假定同上述之人 員使用情形;假日與下班時段因考慮到插座的使用,部份設備之電源插頭 並未拔除,使得部份機械可能處於待機狀態,故此期間負荷率為 10%。事 務機器負荷逐時變動率如下圖: 圖 3-5 設備時程 (本研究整理) d. 國定假日假設 本研究以台北及北京兩個氣候區進行建築外殼熱性能節能效益的模 擬,為求公平起見,除了週六及週日之外,無其他假日設定。

e.

空調系統基本設定 空調方式可大致分為中央空調方式與個別空調方式,其中中央空調方 式又可分為全氣式、水氣並用方式以及全水式三種。本研究所模擬之對象 為中央空調方式之辦公型建築,冷凍機的設定為離心式主機,使用「VAV 變風量系統」的空調方式,回風方式為風管回風。其細部設定係參考「換 氣與空氣調節設備技術規範」所規定之建議值。以下僅節錄影響系統較重 大之設定,如表 3-4 所示。 表 3-4 本研究空調部份模擬設定參數 密閉式離心機(≧300 噸) COP=6.1 冰水主機 容量安全係數=1 主機型式 鍋爐 電熱水鍋爐 冷房 26℃ 室內設定溫度 暖房 20℃

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回風方式 風管回風 新鮮外氣 20 cfm/人 其他 其他 以內定值為主 3-2-3 模擬變因設定 本研究的模擬方式首先建立模型的原型,其影響建築外殼熱性能之重要因子 皆採用一般建築外殼常用的材料性質,對於改善建築外殼熱性能的手法模擬了四 個項目,分別為「降低玻璃 U 值」、「降低玻璃玻璃 η 值」、「降低外殼 U 值」及 「減少開窗率」,有關各項目中主要變因的數值設定,統一將其效能改善一倍, 以利後續比較分析。 1. 降低玻璃 U 值 在改善建築外殼熱性能的模擬項目中,本方案主要變因為降低玻璃 U 值,將玻璃的隔熱性能提升一倍。故相對於原型設定之一般 6mm 單片玻璃的 熱傳透率為 6.16 W/ m2 k ‧ ,本模擬方案的玻璃 U 值設定為 3.23 W/ m2 k ‧ 之 雙層玻璃夾 6mm 乾燥空氣層,其相關變因如下表所示。 表 3-5 本模擬方案降低玻璃 U 值相關設定參數 類型 厚度 熱傳透率 Ui(W/ m2‧ ) k 可見光反射 率 Rvi(%) 日射透過率 ηi 原型 玻璃 單片玻璃 6mm 6.16 9 0.82 改善後之 玻璃 雙層玻璃夾 6mm 乾燥空氣層 6+A6+6 3.23 14 0.73 2. 降低玻璃 η 值 本方案主要變因為降低玻璃ηi值,將玻璃的遮陽性能提升一倍。相對於 原型設定一般 6mm 單片玻璃的日射透過率 ηi 為0.82,本模擬方案設定為之雙 層玻璃夾 6mm 乾燥空氣層的日射透過率 ηi 為 0.42,其相關變因如下表所示。 表 3-6 本模擬方案降低玻璃

η

值相關設定參數 類型 厚度 熱傳透率 Ui(W/ m2‧ ) k 可見光反射 率 Rvi(%) 日射透過率 ηi 原型 單片玻璃 6mm 6.16 9 0.82

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玻璃 改善後之 玻璃 單片玻璃 6mm 6.16 7 0.42 3. 降低外殼 U 值 本方案主要變因為降低外殼 U 值,提升一倍的外殼隔熱性能。故相對於 原型設定之台灣現行法規一般外牆的熱傳透率上限值 3.5W/ m2 k ‧ 、屋頂熱傳 透率上限值 1.0 W/ m2 k ‧ ;本方案設定之外牆 U 值為 1.75 W/ m2 k ‧ 、屋頂 U 值為 0.5 W/ m2 k ‧ ,如下表所示。 表 3-7 本模擬方案降低外殼 U 值設定參數 外殼部位 熱傳透率 Ui(W/ m2 k ‧ ) 外殼部位 熱傳透率 Ui(W/ m2 k ‧ ) 原型 外殼 3.5 1 改善後之 外殼 外牆 1.75 屋頂 0.5 4. 減少開窗率 本方案主要變因為減少開窗率,提升一倍的外殼遮陽性能後,相對於原 型設定之開窗率30%,本方案設定開窗率為15%,如下表所示。 表 3-8 本模擬方案減少開窗率之設定參數 原型之開窗率 30% 改善後之開窗率 15% 3-2-4 模擬方式 本模擬在不同的氣候條件下改善建築外殼保溫及隔熱性能對於整體建築節 能效益之影響,故分為台北及北京兩種氣候區的建築外殼熱性能模擬。且為了解 改變建築外殼熱性能對於建築物日常耗能之影響,以「降低玻璃 U 值」、「降低 玻璃玻璃 η 值」、「降低外殼 U 值」及「減少開窗率」等變因,配合前節所設定 之五種建築物的平面長寬比例及量體長軸方向的變化一同以 eQuest 動態解析軟 體進行能源模擬比較。模擬結果在下一節以圖表及平均值的方式呈現。

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第三節 建築外殼熱性能模擬結果分析

本節根據操作辦公型建築外殼熱性能模擬的結果,以台灣台北為主,配合不 同氣候區(如: 北京)進行比較,分析其節能效益後,進一步找出最適合提升台灣 建築外殼隔熱性能之手法。 3-3-1 建築外殼熱性能模擬結果-台北 根據建築外殼熱性能之節能效益的模擬結果(見表3-9),以台北地區而言, 在改善建築外殼熱性能中,對於提升空調節能效益最顯著的方法為「降低玻璃的 η值」,也就是減少開口部玻璃的日射透過率,可降低從戶外進入的日射熱得, 進而達到室內環境的舒適性。透過提高建築物開口部玻璃的遮陽性能可獲得 15.0%的空調節能效益,空調的耗能從原型的EUI= 65.3 (kwh/ m2 yr)降低至EUI= 55.6 (kwh/ m2 yr),耗能比例由原型佔建築物總耗能的47.0%減少到43.0%。 其次,「減少開窗率」能夠改善建築外殼遮陽性能,藉由縮小建築物開口部 的面積,使得從玻璃傳進的日射熱得及熱傳導降低,可獲得11.3%的空調節能效 益,使得空調耗能降低至EUI= 58.0 (kwh/ m2 yr)。 接著是藉由「降低外殼U值」的方式,也就是加強建築物牆體以及屋頂的隔 熱效果,以改善建築外殼保溫性能,減少進入室內的熱流傳導來維持室內環境品 質,降低外殼U值可以減少3.3%的空調耗能,空調耗能從原型的EUI= 65.3 (kwh/ m2 yr)降低至EUI= 63.2 (kwh/ m2 yr)。 最後則是使用「降低玻璃U值」的手法,增加建築外殼保溫性能,將減少熱 流經由開口部的玻璃傳導進入建築物中,增加室內舒適度,得到的空調節能效益 為四者中最少的2.4%,空調耗能EUI= 63.7 (kwh/ m2 yr),佔建築物總耗能的46.4 %。 表 3-9 建築外殼隔熱性能模擬結果與節能效益-台北

台北 原型 降低 玻璃 U 值 降低 玻璃η值 降低 外殼 U 值 減少開窗率 平均空調EUI ( kwh/ m2 yr ) 65.3 63.7 55.6 63.2 58.0

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(本研究整理) 台北的建築外殼隔熱性能模擬結果,對於空調節能效益之影響由高至低分別 為: 「降低玻璃的η值」空調節能效率 15.0%、「減少開窗率」空調節能效率 11.3%、「降低外殼 U 值」空調節能效率 3.3%與「降低玻璃 U 值」空調節能效率 為 2.4%。 3-3-2 建築外殼熱性能模擬結果-北京 從北京的模擬結果可以發現,在改善建築外殼熱性能中,對於提升空調節能 效益最顯著的方法為「降低外殼U值」,以加強建築物牆體以及屋頂的保溫效果, 來提升建築外殼隔熱性能,減少因室內外溫差引起的熱損失。降低建築物外殼U 值可減少27.8%的暖房耗能、10.8%的冷房耗能,空調耗能節能15.8%,其節能效 果在四個改善手法中最為顯著。空調耗能從原型的EUI= 124.6 (kwh/ m2 yr)降低至 EUI= 104.9 (kwh/ m2 yr),空調耗能比例也由原型佔建築物總耗能的62.9%減少到 58.3%。 其次為採用「降低玻璃的η值」,也就是減少開口部玻璃的日射透過率的方 式改善建築外殼遮陽性能,減少從戶外進入的日射熱得。透過提高建築物開口部 玻璃的遮陽性能雖然能夠降低13.9%的空調耗能,但是進一步拆解空調耗能的組 成發現冷房耗能明顯減少了25.1%;然而暖房耗能卻增加了12.9%。因為減少了 日射熱得會使冬季室內溫度降低,造成暖房的需求提高。整體空調(含冷、暖房) 耗能降低至EUI=107.3 (kwh/ m2 yr),為建築物總耗能的59.2%。 空調節能效果第三的改善方式為「減少開窗率」,藉由縮小建築物開口部的 面積,使得從玻璃傳進的日射熱得及熱傳導降低。空調耗能雖然減少了10.1%, 在拆解耗能後發現主要減少的耗能為冷房耗能,冷房耗能減少16.0%;但是暖房 耗能增加了4.6%,主要是因為減少開口部的面積,使得冬季經由玻璃進入的日射 熱得及熱傳導減少,必須增加暖房的使用才能達到室內環境的舒適性。其空調耗 能降低至EUI=112 (kwh/ m2 yr),佔建築物總耗能的60.6%。 最後,節能效益最少的是以增加建築外殼保溫性能的「降低玻璃U值」手法, 減少建築物中的熱能經由開口部玻璃的傳導而散失,維持室內舒適度。得到的空 調節能效益為7.1%,空調節能效益的組成為12.1%的暖房節能效益以及4.8%的冷 冷房耗能比例 47% 46.4% 43.0% 46.2% 44.2% 空調節能效率 2.4% 15.0% 3.3% 11.3%

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房節能效益。空調耗能EUI=115.7 (kwh/ m2 yr),佔建築物總耗能的61.1%。 表 3-10 建築外殼隔熱性能模擬結果與節能效益-北京 北京 原型 降低 玻璃 U 值 降低 玻璃η值 降低 外殼 U 值 減少開窗率 平均空調 EUI ( kwh/ m2 yr ) 124.6 115.7 107.3 104.9 112.0 空調耗能比例 (冷房+暖房) 62.9% 61.1% 59.2% 58.3% 60.6% 冷房節能效率 4.8 25.1% 10.8% 16.0% 暖房節能效率 12.1% -12.9% 27.8% -4.6% 空調節能效率 7.1% 13.9% 15.8% 10.1% (本研究整理) 北京的建築外殼隔熱性能模擬結果,對於節能效益之影響由高至低分別為: 「降低外殼 U 值」空調節能效率 15.8%、「降低玻璃的η值」空調節能效率 13.9%、 「減少開窗率」空調節能效率 10.1%與「降低玻璃 U 值」空調節能效率為 7.1%。 3-3-3 台北與北京建築外殼熱性能模擬結果比較 前一小節詳述台北與北京之建築外殼熱性能模擬結果得到的數據整理如圖 3-6 所示。模擬台北外殼熱性能節能效益最佳的方案為「降低玻璃的η值」,提高 建築物開口部玻璃的遮陽性能獲得 15.0%的空調節能效益,其次為「減少開窗 率」,使得從玻璃傳進的日射熱得及熱傳導降低,可獲得 11.3%的空調節能效益 ,由此可知台北藉由加強建築外殼的遮陽性能,能夠得到空調節能效益明顯提升 的結果。 台灣地處亞熱帶氣候區,夏季炎熱期不長,需要使用冷房空調的時間較短; 冬季溫暖,亦沒有使用暖房空調的習慣。而且台灣氣候溫和,室內外溫差較小, 經由溫差產生的熱傳導較少,故建築外殼保溫性能在台北不如能夠減少日射熱得 之建築外殼遮陽性能重要;意即相較於改善外殼 U 值來提升外殼的保溫性能, 降低玻璃的η值來加強外殼之遮陽性能,對於空調耗能的節能效益較大,且更能 夠有效提升室內環境的舒適度。

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圖 3-6 台北與北京空調改善效率比較 (本研究整理) 北京位於溫帶氣候區,夏季炎熱而冬季寒冷,相較於天氣溫和的台灣,北京 的氣候較為嚴峻,亦較為依賴空調系統來調節室內環境的舒適性。在模擬外殼熱 性能節能效益後得到的最佳方案為「降低外殼 U 值」空調節能效率 15.8%,其次 是「降低玻璃的η值」空調節能效率 13.9%,可見改善外殼 U 值來提升外殼的保 溫性能的方式對於冬季寒冷的北京來說最為重要;而降低玻璃的η值以加強外殼 遮陽性能也相當重要。 由於北京氣候嚴峻,室內外溫差大,需要使用保溫性能較佳之外殼來避免溫 差產生的熱傳導。再者,北京夏季高溫炎熱,外殼有良好的遮陽性能能夠減少日 射熱得,對降低冷房的耗能也多有助益。 圖 3-7 台北及北京月均溫資料比較 (本研究整理) 26↑冷房啟動溫度 19↓暖房啟動溫度

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3-3-4 建築外殼熱性能節能效益模擬分析結果 根據建築外殼隔熱性能之節能效益模擬結果整理空調耗能 EUI 比較(圖 3-8) 可看出,在建築外殼熱性能的改善項目中,對於提升空調節能效益最顯著的方法 為「降低玻璃的η值」,也就是減少開口部玻璃的日射透過率,從開口部進入的 日射熱得變少,不僅可使空調的耗能減少 15.0%,也能夠維持室內環境的舒適。 圖 3-8 改善建築外殼隔熱性能後之空調耗能 EUI 比較 (本研究整理) 而模擬方案「改善外殼 U 值」後,空調節能效益為 3.3%,僅高於「改善窗 玻璃 U 值」的節能效益 2.4%。此結果顯示,雖然「改善外殼 U 值」之節能效益 不如「降低玻璃 η 值」好,但是檢討本研究設定改善後的「外殼 U 值」為 1.75 W/ m2‧ ,發現此數值與美國 Zone 1~2 與中國華南等氣候相近地區之外牆 U 值上k 限 Uwmax 範圍相較仍屬偏高(美國 ASHRAE 規範:0.85~3.3 W/ m2 k ‧ 與中國華 南規範:0.7~2.0 W/ m2 k ‧ ),若將改善後的外殼 U 值調降至符合國外隔熱規範, 必然尚有節能潛力。 再者,強化建築外殼隔熱數值規範除了有節能方面的好處之外,於冬、夏季 戶外溫度較不舒適時,亦能增進室內溫度的穩定性與舒適性,面對氣候漸趨極端 化、惡劣化,本研究建議修改強化外殼隔熱規範以兼顧舒適、節能,並符合國際 趨勢。

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第四章 建築外殼熱性能法規之建議

本章提出強化外殼隔熱規範方案後,與台灣現行辦公類及住宿類建築使用之 外殼熱性能法規: ENVLOAD 指標及 Req 指標進行比較分析,本研究使用實驗計 畫法生成之建築模擬樣本,試算本研究建議修改之外殼隔熱規範與台灣現行使用 外殼熱性能法規於執行面上達成之難易程度,以驗證本研究提出之外殼隔熱規範 有助於提升我國建築外殼節能法規;本研究亦顧及與產業界之結合,故進行回收 年限檢討以了解成本效益。

第一節 強化建築外殼熱性能法規

不同類型的建築因為其使用方式不同,建築物耗能情形也會有相當大的差 異。因此本研究提出之外殼隔熱規範,依據不同的使用行為將規範值分為「住宿 類」及「其他類」兩部份各做規定。本研究建議之強化項目如前章所分析,主要 針對台灣建築外殼節能效益最為顯著之方案「降低玻璃的η值」以及改善潛力較 大之方案「降低外殼 U 值」和「降低玻璃 U 值」加以強化規範之,期能以加強 外殼的遮陽及保溫性能兩者並重的方式,提昇我國建築的外殼節能效益,本研究 提出之外殼隔熱規範如表 4-1。 表 4-1 本研究建議修改之外殼節能法規 (本研究整理) 立面開窗率> 0.5 0.5≧立面開 窗率>0.4 0.4≧立面開 窗率>0.3 0.3≧立面開 窗率>0.2 0.2≧立面開 窗率 外牆平均 熱傳透率 基準值 W/(m2.K) 窗平均 熱傳透 率 窗平均 遮陽係 數 窗平均 熱傳透 率 窗平均 遮陽係 數 窗平均 熱傳透 率 窗平均 遮陽係 數 窗平均 熱傳透 率 窗平均 遮陽係 數 窗平均 熱傳透 率 窗平均 遮陽係 數 住宿類 建築 2.0 2.7 0.10 3.0 0.15 3.5 0.25 4.7 0.35 6.5 0.55 其他類 建築 2.0 2.7 0.20 3.0 0.30 3.5 0.40 4.7 0.50 6.5 0.60

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4-1-1 強化後的建築遮陽性能規範--「窗平均遮陽係數」 對於建築空調熱負荷而言,前述「降低玻璃的η值」實為「減少窗面直達室 內之輻射熱負荷」,故除了挾義上透過「降低玻璃的η值」可達成此效果,廣而 言之,「於建築開口部設置外遮陽」亦可達類似功效。本研究為了不偏廢任何可 能的建築外殼節能手法,擬訂定「窗平均遮陽係數(外遮陽係數與玻璃日射透過 率的乘積(Ki×ηi))」來強化建築外殼的遮陽性能;亦即,開口部在無外遮陽的情 形下,窗平均遮陽係數即為玻璃日射透過率η值,若要通過規範則要選擇η值較 低的玻璃材料;若由於建築經費限制,無法裝設較昂貴的「低日射透過率(低η 值)之玻璃」,則亦可透過設置外遮陽達遮陽效果以合乎規範。 本研究提出之外殼隔熱規範,其「窗平均遮陽係數」隨著立面開窗率的增加 而漸小(漸嚴);由於不同類型的建築立面開窗率差異頗大,使用行為也各不相 同,故分為住宿類及其他類建築分別規定其窗平均遮陽係數。 本研究提出之外殼隔熱規範對於住宿類建築較為嚴格:立面開窗率小於 20% 時,窗平均遮陽係數上限值為 0.55,即若無外遮陽,開口部至少需使用 6mm 綠 色單層玻璃或相同等級以上的玻璃;立面開窗率介於 20%到 30%之間,窗平均 遮陽係數上限值為 0.35;立面開窗率介於 30%到 40%之間,窗平均遮陽係數上 限值為 0.25,即若無外遮陽,則開口部約等同於使用雙銀 Low-E 玻璃之等級; 立面開窗率介於 40%到 50%之間,窗平均遮陽係數上限值為 0.15;立面開窗率 大於 50%時,窗平均遮陽係數上限值為 0.1。 其他各類建築之規範略鬆於住宿類建築之規範: 立面開窗率小於 20%時, 窗平均遮陽係數上限值為 0.6;立面開窗率介於 20%到 30%之間,窗平均遮陽係 數上限值為 0. 5;立面開窗率介於 30%到 40%之間,窗平均遮陽係數上限值為 0.4;立面開窗率介於 40%到 50%之間,窗平均遮陽係數上限值為 0.3;立面開窗 率大於 50%時,窗平均遮陽係數上限值為 0.2。 4-1-2 強化後的建築保溫性能規範 本研究提出之外殼隔熱規範以「外牆平均熱傳透率」及「窗平均熱傳透率」 規範建築物外殼的保溫性能。其中建築物外牆部分,台灣現行住宿類建築節能規 範即明定「外牆平均熱傳透率不得高於 3.5 W/(m2 .K)」,本規範則將此規範值強

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化至 2.0 W/(m2 .K),而屋頂則由現行的 1.0 W/(m2.K)提升至 0.8 W/(m2.K)。其規範 之建築類型自住宿類建築擴及其他各類建築皆需遵守之。 而本強化規範對於建築保溫性能最重要改變在於新增了「建築開口部隔熱規 定」。以建築外殼部位而言,開口部窗框、玻璃通常在厚度、隔熱保溫能力皆遜 於外牆體,常成為熱量進出室內外之「熱橋」,無疑是相當大的能量損失(冬季室 內熱損失、夏季室內熱獲得)。台灣現行建築節能法規未針對開口部保溫性能加 以規範,故本研究擬新增此規範,以健全整體建築節能法規體系。 本研究所擬「建築開口部隔熱規定」是根據立面開窗率的大小決定規範之窗 平均熱傳透率: 立面開窗率小於 20%時,窗平均熱傳透率上限值為 6.5,即使用 普通玻璃即可;立面開窗率介於 20%到 30%之間時,窗平均熱傳透率上限值為 4.7,約等同使用膠合玻璃;立面開窗率介於 30%到 40%之間,窗平均熱傳透率 上限值為 3.5;立面開窗率介於 40%到 50%之間,窗平均熱傳透率上限值為 3.0, 需使用雙層玻璃夾乾燥空氣層或相同隔熱性能之玻璃;立面開窗率大於 50%時, 窗平均熱傳透率上限值為 2.7,約等同於使用雙層玻璃夾惰性氣體層。 表 4-2、表 4-3、表 4-4 及表 4-5 為符合本研究提出之外殼隔熱規範中外殼熱 傳透率基準值構造大樣,以提高建築物外殼的保溫性能,住宿類與其他各類建築 之規範相同。建築物外牆平均熱傳透率基準值由現行的 3.5 W/(m2 .K)強化至 2.0 W/(m2.K);屋頂則由現行的 1.0 W/(m2.K)提升至 0.8 W/(m2.K)。 表 4-2 外牆熱傳透率基準值構造大樣一 (本研究整理)

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表 4-3 外牆熱傳透率基準值構造大樣二 (本研究整理) 表 4-4 屋頂熱傳透率基準值構造大樣一 (本研究整理) 表 4-5 屋頂熱傳透率基準值構造大樣二 (本研究整理)

數據

圖 3-6  台北與北京空調改善效率比較  (本研究整理)          北京位於溫帶氣候區,夏季炎熱而冬季寒冷,相較於天氣溫和的台灣,北京 的氣候較為嚴峻,亦較為依賴空調系統來調節室內環境的舒適性。在模擬外殼熱 性能節能效益後得到的最佳方案為「降低外殼 U 值」空調節能效率 15.8%,其次 是「降低玻璃的η值」空調節能效率 13.9%,可見改善外殼 U 值來提升外殼的保 溫性能的方式對於冬季寒冷的北京來說最為重要;而降低玻璃的η值以加強外殼 遮陽性能也相當重要。  由於北京氣候嚴峻,室內外溫差大,需
表 4-3  外牆熱傳透率基準值構造大樣二  (本研究整理)  表 4-4  屋頂熱傳透率基準值構造大樣一  (本研究整理)  表 4-5  屋頂熱傳透率基準值構造大樣二  (本研究整理)
表 4-6  本研究設定之開窗率水準值  開窗率  水準 1.  水準 2.  水準 3.  ≦20%  12%  15%  18%  20%~30%  22%  25%  28%  30%~40%  32%  35%  38%  40%~50%  42%  45%  48%  2
表 5-1  本研究建議修改之外殼節能法規          本研究建議以窗平均遮陽係數來強化建築外殼的遮陽性能,藉由限制外遮陽 係數與玻璃日射透過率的乘積(Ki×ηi)提升外殼的熱性能規範;由於不同類型的 建築立面開窗率差異頗大,使用行為也各不相同,故分為分為「住宿類」及「其 他類」建築分別規定其窗平均遮陽係數,住宿類建築之規範較其他類建築嚴格。  本研究以外牆平均熱傳透率及窗平均熱傳透率規範建築物外殼的保溫性 能,住宿類與其他各類建築之規範相同。建築物外牆部分,平均熱傳透率基準值 由現行的 3.5 W/

參考文獻

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