既有建築物室內環境氣密性能之調查研究

內政部建 築研究所協同研究報告 ( 年度 ) 109

內政部建築研究所

「創新循環綠建築環境科技計畫

(一)

協同研究計畫」

第

2案「既有建築物室內環境氣密性能

之調查研究」

資 料 蒐 集 分 析 報 告

內 政 部 建 築 研 究 所 協 同 研 究 報 告

中華民國

109 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）

計畫編號

:10915B0006

內政部建築研究所

「創新循環綠建築環境科技計畫

(一)

協同研究計畫」

第

2案「既有建築物室內環境氣密性能

之調查研究」

資 料 蒐 集 分 析 報 告

研究主持人：鄭元良

協同主持人：李訓谷

研究員：陳震宇、林霧霆、姚志廷、王家瑩

研究助理：陳彥仁、劉名宸

研究期程：中華民國109年3月25日至109年12月31日

研究經費：新台幣捌拾玖萬捌仟伍佰元整

內 政 部 建 築 研 究 所 協 同 研 究 報 告

中華民國

109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）

目次

目次 ... I

 

表次 ... III

 

圖次 ... V

 

摘要

... IX

 

第一章 緒論 ... 1

 

第 一 節

 

研 究 緣 起 與 背 景

... 1

 

第 二 節

 

研 究 方 法

... 7

 

第 三 節

 

研 究 流 程 與 進 度

... 13

 

第 四 節

 

預 期 成 果 及 效 益

... 15

 

第二章 建築氣密性法規與檢測方法之分析 ... 17

 

第 一 節

建 築 物 氣 密 性 法 規 ... 17

 

第 二 節

建 築 物 氣 密 性 量 測 方 法 ... 24

 

第 二 節 窗 戶 氣 密 性 量 測 方 法

... 35

 

第三章 現地型建築物與門窗氣密性檢測標準方法 ... 43

 

第四章 既有建築物氣密性調查 ... 53

 

第五章 結論與建議 ... 75

 

第 一 節

結 論 ... 75

 

第 二 節

建 議 ... 77

 

附錄一 協同研究計畫評選會議記錄 ... 79

 

附錄二 第一次工作會議記錄 ... 81

 

附錄三 期中審查意見回覆 ... 85

 

附錄四 第二次工作會議記錄 ... 89

 

附錄五 期末審查意見回覆 ... 95

 

附錄六 建築物氣密性能現場檢測手冊(草案) ... 99

 

附錄七 投稿論文 ... 109

 

表次

表

2-1 世 界 各 國 建 築 物 氣 密 性 法 規 ... 20

 

表

2-2 建 築 物 氣 密 性 檢 測 方 法 比 較 ... 24

 

表

2-3 鼓 風 門 量 測 設 備 總 結 ... 26

 

表

2-4 鼓 風 門 法 穩 定 加 壓 方 式 的 缺 點 ... 30

 

表

3-1 居 室 氣 密 性 檢 測 紀 錄 表 單 ... 51

 

表

3-2 居 室 氣 密 性 檢 測 結 果 紀 錄 表 ... 52

 

表

4-1 既 有 建 築 物 氣 密 性 檢 測 名 單 ... 53

 

表

4-2 臥 室 氣 密 性 檢 測 數 據 ... 55

 

表

4-3 客 廳 氣 密 性 檢 測 數 據 ... 59

 

表

4-4 書 房 氣 密 性 檢 測 數 據 ... 60

 

表

4-5 辦 公 室 氣 密 性 檢 測 數 據 ... 62

 

表

4-6 會 議 室 氣 密 性 檢 測 數 據 ... 64

 

圖次

圖

1-1 各 國 再 生 能 源 推 廣 目 標 ... 3

 

圖

1-2 在 50 Pa 大 氣 壓 力 下 時 各 國 所 需 的 氣 密 性 級

別

... 4

 

圖

1-3 Flexlab 外 觀 與 旋 轉 過 程 示 意 圖 ... 8

 

圖

1-4 BCA Skylab 外 觀 與 內 部 隔 間 示 意 圖 ... 9

 

圖

1-5 亞 熱 帶 氣 候 智 慧 型 節 能 建 築 測 試 驗 證 平 台 示

意 圖

... 11

 

圖

1-6 建 築 外 殼 設 計 圖 ... 11

 

圖

1-7 感 測 設 備 全 系 統 架 構 整 合 平 台 ... 12

 

圖

2-1： 住 宅 典 型 洩 漏 途 徑 位 置 ... 18

 

圖

2-2： 高 層 建 築 洩 漏 途 徑 示 意 圖 ... 19

 

圖

2-3 穩 態 氣 密 性 測 量 方 法 (門 扇 和 管 道 扇 加 壓 測 量

模 式

) ... 28

 

圖

2-4 明 尼 阿 波 利 斯 鼓 風 門 ... 29

 

圖

2-5 典 型 的 穩 態 氣 密 性 測 試 結 果 (對 數 -對 數 圖 ) .. 29

 

圖

2-6 用 於 在 測 試 室 中 產 生 壓 力 脈 衝 的 重 力 驅 動 活

塞 裝 置

... 31

 

圖

2-7 壓 縮 空 氣 和 活 塞 單 元 的 連 接 ... 32

 

圖

2-8 基 於 噴 嘴 的 脈 衝 單 元 ... 32

 

圖

2-9 含 有 空 氣 瓶 之 噴 嘴 單 元 的 示 意 圖 和 照 片 ... 33

 

圖

2-10 改 進 後 含 有 控 制 箱 噴 嘴 單 元 的 照 片 ... 34

 

圖

2-11 門 窗 氣 密 性 試 驗 設 備 示 意 圖 ... 35

 

圖

2-12 CNS 11527 A3236 氣 密 性 等 級 線 ... 36

 

圖

2-13 LabVIEW 儀 控 軟 體 ... 39

 

圖

2-14 聲 波 法 和 穩 態 壓 差 法 的 現 場 對 比 量 測 示 意 圖

... 40

 

圖

2-15 利 用 聲 波 法 量 測 建 築 物 氣 密 性 的 實 驗 裝 置 41

 

圖

2-16 聲 源 位 置 以 及 聲 波 測 點 ... 41

 

圖

2-17 穩 態 壓 差 法 (a)與 聲 波 法 (b)測 量 窗 氣 密 性 之

現 場 實 測 比 對

... 42

 

圖

3-1 氣 密 性 能 現 地 檢 測 實 驗 流 程 圖 ... 43

 

圖

3-2 控 制 系 統 測 試 執 行 步 驟 ... 47

 

圖

3-3 控 制 系 統 主 頁 面 ... 47

 

圖

3-4 控 制 系 統 測 試 參 數 輸 入 頁 面 ... 48

 

圖

3-5 控 制 系 統 建 築 物 基 本 資 料 輸 入 頁 面 ... 48

 

圖

3-6 控 制 系 統 建 築 物 空 間 資 訊 輸 入 頁 面 ... 48

 

圖

3-7 控 制 系 統 測 試 執 行 頁 面 ... 49

 

圖 4-1 典 型 透 天 臥 室 之 室 內 空 間 示 意 圖 ... 57

圖 4-2 典 型 透 天 套 房 之 室 內 空 間 示 意 圖 ... 57

圖 4-3 典 型 大 樓 臥 室 之 室 內 空 間 示 意 圖 ... 58

圖

4-4 典型大樓套房之室內空間示意圖

……….

58

圖

4-5 窗 戶 種 類 對 建 築 物 氣 密 性 之 影 響 ... 59

圖

4-6 典 型 大 樓 客 廳 之 室 內 空 間 示 意 圖 ... 60

圖

4-7 典 型 大 樓 書 房 之 室 內 空 間 示 意 圖 ... 61

圖

4-8 綠 建 築 辦 公 室 之 室 內 空 間 示 意 圖 ... 62

圖

4-9 辦 公 室 之 室 內 空 間 示 意 圖 ... 63

圖

4-10 室 內 空 氣 由 輕 鋼 架 天 花 板 上 方 空 隙 互 相 連 通

之 示 意 圖

... 63

圖

4-11 綠 建 築 會 議 室 之 室 內 空 間 示 意 圖 ... 65

圖

4-12 會 議 室 之 室 內 空 間 示 意 圖 ... 65

圖

4-13 會 議 室 輕 鋼 架 天 花 板 上 方 空 間 相 互 聯 通 之 示

意 圖

... 66

圖

4-14 通 風 系 統 與 滲 透 風 熱 得 之 示 意 圖 ... 72

圖

4-15 建 築 外 殼 洩 漏 量 與 空 調 耗 能 之 模 擬 結 果 .... 72

圖

4-16 建 築 外 殼 洩 漏 量 與 空 調 耗 能 之 實 驗 結 果 .... 73

摘要

關鍵字：氣密性能、建築節能、室內環境品質。

一、研究緣起

台灣位於環亞熱帶氣候區，地狹人稠，且都市化地區建築物朝向高層化空調 化發展，建築門窗的氣密性對室內環境與建築空調設備能耗具有相當大的影響， 加上近年來室外空氣污染影響室內空氣品質與隨著建築節能減碳的需求日益增 加，使得建築氣密窗在台灣社會被廣泛的使用。根據綠建材標章資料庫顯示，獲 得高性能隔音窗綠建材標章之產品數已具備市場規模。然而，氣密窗雖然可以降 低室外噪音進入室內，進而提升室內音環境品質；但是，氣密窗實際安裝在建築 物中的隔音與氣密效能卻是未被進一步驗證。 本研究目的在於引進世界先進之建築物氣密性檢測技術，開發可應用在建築 物氣密窗的現場氣密性能檢測工具。再藉以了解台灣既有建築物安裝氣密窗之氣 密性現況，並且比對通過高性能隔音綠建材標章產品與現場安裝後之氣密性能的 差異。接著再探討台灣建築物的氣密性如何影響建築物空調負荷、室內空氣品質 以及室內人員健康等議題，並進而為未來既有建築室內環境與節能改善技術奠定 紮實的基礎。

二、研究方法及過程

本研究計畫主要建立現地型之建築物與門窗氣密性能之標準檢測方法，除了 文獻分析之外，並在研究各種建築物氣密性能檢測方法後，採用最合適的方法進 行既有建築物氣密性現況調查、窗戶隔音性能與氣密性能之關聯性研究以及建築 氣密性對室內環境品質、能耗之影響。因此本研究計畫採用文獻調查分析法、專 家諮詢法以及全尺度實驗法以達成計畫之目標。

三、 重要發現

本研究團隊與英國諾丁漢大學研究團隊合作，廣泛收集各種建築物與門窗氣 密性能檢測的文獻，分析穩態加壓法（鼓風門法）、衰減法、旋波法、聲壓法、 追蹤氣體法、脈衝法等氣密性檢測法，以及世界各國在建築物氣密性之研究與規 範。選定具備世界趨勢與操作簡單的脈衝式建築氣密性檢測技術作為現地型建築 物與門窗氣密性檢測標準方法，經過實際應用在既有建築物的量測所累積之經驗 後，研擬現地型建築物氣密性試驗方法手冊之草案，本草案不僅可應用在建築物 或需要氣密要求的居室之氣密性驗證上、也可應用在遮煙設備現地遮煙性能驗證 上、或是窗戶現地氣密性檢測應用上，未來更可作為國家標準制定之依據。 經過5 類既有建築物居室之氣密性調查與全尺寸實驗發現，門窗的種類是影響居 室氣密性的主要因素。建築物氣密性對於室內音環境有顯著之關聯性，窗戶的隔 音性能越好，其氣密性也較佳。至於建築氣密性對建築能耗之影響，本研究之實 驗結果驗證玻璃太陽輻射熱得為主要的空調熱負荷，建築氣密所造成的洩漏風熱 得對空調耗能的影響不若溫帶國家中建築氣密對暖房能耗之影響如此顯著。

四、主要建議事項

建議一 訂定「建築氣密性現場檢測標準方法」：立即可行建議 主辦機關：內政部建築研究所 協辦機關：內政部營建署、內政部建築研究所 國際上歐美先進國家已明確訂立建築氣密性能現場檢測方法，然而我國僅 有門窗之實驗室氣密檢測方法。本研究已完成「建築氣密性現場檢測標準方 法」（草案）之研擬，建議可諮詢產官學各界之意見，獲得具體結論後，進行 相關國家標準之制定。

建議二 進行門窗氣密性對建築室內環境影響之研究：立即可行建議 主辦機關：內政部建築研究所 協辦機關：內政部營建署、經濟部標準檢驗局 本研究發現窗戶氣密性能不僅為國際節能窗戶認證標章之重要參數之一， 同時窗戶氣密性與窗戶之隔音性能存在相互關聯性。為了進一步確立窗戶的期 限與隔音、氣密之相關性，以及評估適合台灣氣候之提升窗戶性能之評估基準 與現場檢測方法。建議進行門窗氣密性對建築室內環境影響之研究，以利標章 制度推行與相關產業之產品技術提升。

ABSTRACT

Keyword： Air Tightness Performance, Energy Saving, Indoor Environment Quality

Building airtightness has a relatively higher impact on building energy consumption in subtropical countries such as Taiwan. Therefore, building airtightness, which has long been adopted in the west as an important indicator and regulatory requirement for building performance in energy saving and indoor air quality, has gradually gained more attention in Taiwan due to the increasing demand for low carbon buildings in the context of the denuclearisation move in Taiwan. It also has become more relevant as the outdoor air pollution increasingly impacts the indoor air quality.

In order to understand how the building airtightness impacts the cooling energy consumption of dwellings and indoor air quality in Taiwan, the airtightness profile of Taiwanese dwellings needs to be understood as a starting point in this project. We conducted a practical literature review on the current state of the art in relation to the incumbent methodology and efforts that have been made over the last few decades in the research and development of air tightness testing methods. We found that the Pulse building air tightness measuring technique developed by the University of Nottingham is suitable to be the In-situ tool for measuring the air tightness performance of a building or window. Then, 5 types of compartments were selected in Taiwan for measuring the airtightness by the Pulse technique. The experimental results indicated that the sound insulation performance of window has a significant effect on the air leakage of a compartment.

第一章

緒論

第一節

研究緣起與背景

壹、研究緣起 台灣位於環亞熱帶氣候區，地狹人稠，且都市化地區建築物朝向高層化空調 化發展，建築門窗的氣密性對室內環境與建築空調設備能耗具有相當大的影響， 加上近年來室外空氣污染影響室內空氣品質與隨著建築節能減碳的需求日益增 加，使得建築氣密窗在台灣社會被廣泛的使用。根據綠建材標章資料庫顯示，獲 得高性能隔音窗綠建材標章之產品數已具備市場規模。然而，氣密窗雖然可以降 低室外噪音進入室內，進而提升室內音環境品質；但是，氣密窗實際安裝在建築 物中的隔音與氣密效能卻是未被進一步驗證。 本研究目的在於引進世界先進之建築物氣密性檢測技術，開發可應用在整體 建築物與隔音窗的現場氣密性能檢測工具，藉以了解台灣既有建築物氣密性現 況。並且比對通過高性能隔音綠建材標章產品之隔音性與氣密性的關聯性。接著 再探討台灣建築物的氣密性如何影響建築物空調負荷、室內空氣品質以及室內人 員健康等議題，並進而為未來既有建築室內環境與節能改善技術奠定紮實的基 礎。 貮、研究背景 由於氣候變遷、溫室效應等問題日益嚴重，各國於2015年11月在法國首都巴 黎舉辦之第21屆聯合國氣候變化綱要公約締約國大會，即以抑制全球暖化之議題 進行協議，減少溫室氣體排放量為目標，期能減緩地球暖化之速度，希望於 2060~2080年達到零碳排放之願景，表1-1為各與會國提出之溫室氣體減排之自主 貢獻目標方案(Nationally Determined Contribution, NDC)，約定自2020年起，每五 年定期檢討各國之自主貢獻目標，往後每五年更新一次該目標之內容。為配合

2015年聯合國氣候變化綱要公約，各國皆同意竭力抑制溫室氣體排放，我國立法 院也於同年通過「溫室氣體減量及管理法」將減量目標設定為2050年溫室氣體排 放量降為2005年50%以下。但台灣因天然資源匱乏，97.5%能源供給仰賴進口， 進而缺乏能源自主性，根據經濟部能源局公布之2015年能源供給結構，依能源別 區分，化石能源佔我國總供給之90.8%，化石能源依存度高將加重國家溫室氣體 減量壓力。 世界國家目前均評估其國內環境及發展可能性後，研擬出符合其國內長期利 益之發展政策目標(如圖1-1)。發展再生能源無疑是解決能源需求及達成節能減碳 之重要方向，各國相繼投入再生能源技術發展。然除了開發再生能源以外，節約 能源及提高能源使用效率同樣具有減碳之效果，根據內政部建築研究所統計資料 顯示，建築產業之耗能約佔總碳排放量的27%，且由建築物主要碳排都是來自於 電力之使用，故以低碳永續為導向之「綠建築」乃應運而生。 表1-1 各國自主減碳目標 (資料來源：本研究製作)

圖1-1 各國再生能源推廣目標 (資料來源：本研究製作) 為了滿足歐洲建築物能源性能政策（EPBD）中對降低建築能耗的要求，歐 洲國家已經建立了建築外殼隔熱性能的法規，並建立了一套建築物能效的計算方 法，例如：德國DIN 18599，義大利DOCET，西班牙CALENER等。每種簡算法 均可因著建築物的類型和氣候區域，獲得建築物最佳能源使用的建築設計以及設 備選用與運轉控制。在諸多的建築外殼節能改善手法中，建築氣密性是影響建築 能耗、人員舒適以及室內空氣環境的重要因子。根據英國諾丁漢大學Zheng X. F. （Zheng X. F., 2018）統計相關文獻的資料顯示，建築物外殼洩漏造成的建築能 耗佔總暖房負荷的13％-30％，冷房負荷4-14％；良好的建築氣密性是設計淨零能 耗建築必須被考慮的重點。因此，從建築能源需求的角度來看，為了對建築部門 進行減碳以促進全球碳減排的背景下，各國政府均要求建築物要有較佳的建築物 氣密性。因此，許多自願性的建築標準和概念，例如被動式超低能耗建築 (Passivhaus)，淨零能耗建築，可持續住宅等，都為建築氣密性的設計值設定了很 高的目標，以最大程度地降低建築能耗。被動式超低能耗建築是一種無需主動供

應能量就能滿足冷房和暖房負荷需求的節能建築。在德國的被動房建築研究所針 對此類的被動式超低能耗建築制定如下的標準： (1) 室內起居空間的年暖房負載必須低於15kWh/m2_。 (2) 室內起居空間的年冷房負載必須低於15kWh/m2_。 (3) 全年總耗能量（初級能源）不得超過60kWh/m2_。 (4) 建築物的氣密性必須低於0.6 ACH（在50Pa的測試條件下）。 (5) 室內空間的熱舒適性必須維持，以致於全年室內空間溫度超過25o_C的時 數不得超過864小時（全年10%的時數）。 根據上述的標準，被動式超低能耗建築(Passivhaus)要求每平方公尺的建築外 殼區域的洩漏面積都必須小於英鎊五分錢硬幣十分之一面積的孔洞，這個標準比 任何現有的法規要求都高得多。(如圖1-2所示) 圖1-2 在 50 Pa 大氣壓力下時各國所需的氣密性級別 (資料來源：本研究製作) 再者，現今大多數人生活在城市環境中，60％-90％的時間位於室內。因此， 室內空氣品質是影響人類健康的主要因素之一。室內空氣的污染來源相當的多，

例如：從過量的二氧化碳到食物的微小顆粒、烹飪產生的蒸汽、灰塵、浴室，淋 浴間和洗衣機的濕氣，從人造建材（如牆面塗料）釋放的甲醛、TVOC；以及天 然化合物，例如室內植物和寵物毛髮。相關研究還發現，室內空氣的污染程度是 室外空氣的5倍，尤其在通風不足的情況下，兒童房間通常是家庭污染最嚴重的 房間。短期內室內環境惡劣會導致建病態建築症候群(SBS)，例如煩躁，頭痛， 疲勞等；長期而言，室內環境會導致嚴重的健康問題，例如增加哮喘風險。由於 免疫系統相對較弱，行動不便和解決問題的能力較弱，對兒童，孕婦和老年人等 弱勢群體的健康影響可能更大。據估計，2012年在歐洲有99,000例死亡，在美洲 有81,000例死亡肇因於室內空氣污染。因此，有效和易於使用的通風策略對於創 建健康的室內環境非常重要且必要。若室內污染物在建築物過於密閉情況下，沒 有被經由外殼滲透風迅速稀釋，則室內空氣品質會受到影響。為了實現這一目標， 了解建築物的氣密性是至關重要的起點，因為通風會對建築物的熱量平衡和相關 的能量調節產生重大影響。氣密性是建築物的基本屬性，其造成不必要的通風， 並隨後通過將調節後的室內空氣與室外空氣交換（即建築物空氣滲透）而影響建 築物的能量損失。據發現，由於通風會排出有空調的室內空氣，不必要的通風佔 能源浪費的60％以上。在建築物中，氣密性測試的重要性早已在歐美先進國家得 到認可，這是由於良好的建築外殼氣密性可能節省大量能源。 由於污染物通過建材中的洩漏空隙在室內和室外空氣之間流動，使得室內環 境的良莠與建築物氣密性有直接相關性。良好的建築外殼氣密性使得室內環境更 易於控制並實現有效和高效率的通風，因為可以應用專門設計的通風手法，以最 少的能源需求為室內成員提供足夠的新鮮空氣。與能源消耗和室內空氣質量相 比，通常被忽略的另一個重要因素是長期受氣密性影響的濕氣流動對建築物耐久 性的影響。不良的氣密性會讓未經調節的空氣穿過建築材料，水汽凝結在建築外 殼結構中，從而使建築材料變質，並影響建築結構的使用壽命。相關文獻亦顯示， 對建築物外殼結構的損壞大約是由溫度和濕氣對建築材料的影響所引起的，尤其

是木牆系統。它還為黴菌的生長建立了合適的環境，這不僅會導致各種建築材料 的表面損壞，還會成為室內環境的另一個潛在污染物源或污染物。

第二節

研究方法

本研究使用文獻分析法、專家諮詢法及實尺寸實驗驗證法之方式，建立整體 建築物與隔音窗的現場氣密性能檢測方法，接著對目前台灣既有建築之氣密性現 況進行系統性檢測，並進一步探討隔音窗的隔音性與氣密性之關聯性，完成本研 究之目標。 壹、文獻分析法 本研究計畫將依照計畫之研究議題，蒐集包含國內外建築物與門窗氣密性能 檢測以及減少氣密性之設計工法，設計案例以及相關文獻資料，作為進一步本研 究計畫在實驗設計規劃階段之基礎參考。希望藉由收集文獻的分析與比對能夠明 白國際間與本研究議題相關之發展方向與現況，作為本研究計畫報告與投稿論文 撰寫之文獻回顧資料庫。 貳、專家諮詢法 研究結果經初步整理後，研究團隊將定期邀請相關學者以及產業界、工會專 家進行意見溝通交流，並針對研究內容進行審議，提出應修正及增刪之意見，作 為充實、加強本研究計畫內容之參考。再者，研究團隊將透過視訊方式定期與英 國諾丁漢大學研究團隊成員進行建築氣密性量測技術之交流與研究成果發表之 內容研擬。最後，擇期辦理期中、期末簡報來說明研究計畫執行成效、進度及所 遭遇之問題。 參、實尺寸實驗驗證法 本研究計畫將採用諾丁翰大學所開發的PULSE建築物氣密性檢測技術。 PULSE系統用於測量低壓下建築物氣密性，量測過程僅在短時間內（通常為1.5

秒）從空氣罐釋放一定量的壓縮空氣到測試建築物，藉著監測建築物和空氣罐中 的壓力變化來建立建築物壓力和洩漏之間的相關性。此部分工作項目如下： 1. 台灣既有建築5種居室類型（客廳、書房、臥室、辦公室、會議室）之氣密性 檢測，獲得初步獲得台灣不同種類型居室之氣密性現況。本研究計畫預計在北 部與南部選定上述5種居室類型進行建築物氣密性現況調查，再依照不同建築 物參數（例如：屋齡、氣密窗等）歸納彙整台灣既有建築物氣密性能。 2. 量測5種氣密窗之氣密性能量測：本研究計畫預計配合內政部建築研究所性能 實驗中心之窗戶隔音性能測試實驗排程，量測測試隔音窗試體的氣密性，並且 透過隔音性與氣密性之比對，建立兩者之間的關聯性。最後，開發可應用在建 築物氣密窗隔音性能與氣密性能檢測的現場氣密性能檢測工具。 3. 初步探討台灣建築物的氣密性如何影響建築物空調負荷與室內空氣品質。 本研究預計採用前瞻綠能基礎建設在沙崙綠能科學城所建置的亞熱帶氣候 智慧型節能建築測試驗證平台(Spinlab)作為研究的載體。全球目前分別有美國 LBNL Flexlab與新加坡BCA Skylab兩套旋轉實驗屋，但在細部設計與設置地點上 有所不同；圖1-3與圖1-4分別為Flexlab與BCA Skylab的外觀、內部隔間配置與旋 轉過程示意圖，相關的設計比較如表1-2所示。

(資料來源：McNeil, A., 2014)

圖1-4 BCA Skylab 外觀與內部隔間示意圖 (資料來源：Afifah & Loke, 2016)

表1-2 旋轉屋簡易比較 設置區域 氣候 設置地 點 可旋轉 角度 室內配置 研究或測試方向 Flexlab 美國 溫帶氣候 平地面 270 兩間測試 室和額外 的觀察 室。 1. 內部或外部條件測 試。 2. 數據收集和控制。 3. 照明和插頭負載測 試。 BCA Skylab 新加坡 熱帶氣候 建築物 上方 360 兩間測試 室和一間 觀察室。 1. 內部或外部條件測 試。 2. 數據收集和控制。 3. 照明和插頭負載測 試。 SPINlab 建築測試 驗證平台 亞熱帶氣 候 平地面 (架高地 基) 360 兩間測試 室和一間 觀察室。 已規劃建築節能七大研 究主題：室內環境、室 外環境、效能建材、智 慧化管理、能源效率、 能環大數據、系統整合 分析。 (資料來源：本研究製作) 目前我國於沙崙綠能科學城計畫當中有綠能產品示範場域，已於示範場域參 考Flexlab實驗屋與BCA Skylab旋轉實驗屋的設計，並依照該示範場之特性規劃及

建置國內(位處亞熱帶)第一座、世界第三座的建築測試驗證平台。已於108年11月 底完成建築量體建置，未來能夠促進相關學研單位、廠商的建築節能技術發展。 亞熱帶氣候智慧型節能建築測試驗證平台之相關資料說明如下： (1) 建築構造：亞熱帶氣候之智慧型節能建築測試驗證平台為我國第一座全尺寸 之旋轉測試驗證平台；同時，也將成為亞熱帶氣候區(Subtropical Zone)第一座。 由於台灣地處 地震帶，在考量台灣地理條件及周圍環境、未來試驗需求等面 向，將無法全面仿製FLEXLAB、 SKYLAB之作法，而需隨著本地產業之特 性進行規劃，除確保測試驗證數據之可靠度與精確性，也能滿足在地化特殊 需求之研究實驗。圖1-5, 1-6為建築外觀示意圖與外殼設計圖，相關設計與功 能具有天窗、捲門、折疊門、明架天花板、高架地板、可移動牆面、側牆安 裝位置、可拆卸實體牆面…等。本建築外殼共有三個立面能夠替換材料，建 築外殼正面具有可拆卸帷幕牆與捲門，帷幕牆可依據實驗狀況進行調整，或 替換其他牆面設計的工法，而捲門的功能則是保護外部施工的過程不要破壞 室內環境以及安全性的防護。兩側外牆面的設計，雙層牆面的設計，第一層 為金屬折疊門，第二層為試驗體側牆安裝的位置，此第二層位置可裝設各種 設計工法與材料的外牆；若將第一層的金屬折疊門展開，則可變成雙層牆面 的設計，此兩面牆中間約留有10 cm寬的空氣層。

圖1-5 亞熱帶氣候智慧型節能建築測試驗證平台示意圖 (資料來源：本研究製作) 圖1-6 建築外殼設計圖 (資料來源：本研究製作) (2) 量測監控設備： 配合七大主題，規劃以「數據蒐集系統」、「環控系統」、 「數據分析系 統」、 「連續監測系統」為主軸，配合相關設備儀器採購，以整合「感測與診斷 設備」，進行相關驗證。量測監控設備將以數據蒐集系統為管理核心，整合電力、 照明、通風換氣、監視系統及能源管理系統等網路監控連線作業，並採電腦圖控

顯示各驗證工況，達到機電、量測設備(固定式)監控數位化管理，以有效提升管 理效率。本系統之量測設備分為固定式感知器與可攜式量測儀器二大類，相關的 感測設備全系統架構整合平台，如圖1-7。

圖1-7 感測設備全系統架構整合平台 (資料來源：本研究製作)

第三節

研究流程與進度

貮、研究進度 月 工作項目 第 1 個 月 第 2 個 月 第 3 個 月 第 4 個 月 第 5 個 月 第 6 個 月 第 7 個 月 第 8 個 月 第 9 個 月 第 10 個 月 備 註 相關文獻收集 與彙整   既有建築氣密 性能檢測實驗    窗戶氣密性能 檢測設備設計 與設備製作   期中審查  窗戶氣密性能 檢測實驗     建築氣密性能 與室內環境、 建築節能之相 關性分析     現場建築氣密 性能檢測標準 草案之編撰  □ 期末審查  研究成果提出   預 定 進 度 ( 累 積 數 ) 5 ﹪ 10﹪ 20﹪ 30﹪ 40﹪ 50﹪ 60﹪ 70﹪ 80﹪ 100﹪

第四節

預期成果及效益

壹、預期成果 1. 完成建築物氣密性檢測方法相關資料文獻之蒐集。 2. 完成我國各類型既有建築物之氣密性能現況調查、數據整理與分析。 3. 完成我國建築與窗戶之現場氣密性檢測技術及試驗方法草案。 4. 完成建築氣密性能與室內環境、建築節能之相關性分析。 5. 完成國際研討會論文發表2篇。 貳、效益 1. 本研究所完成之建築現地氣密性驗證標準能夠驗證建築物或窗戶的氣密 效果，不僅能與國際接軌，且能提升業者開發創新具氣密性能窗戶或建築 之產品或工法的研發能力。 2. 由研究成果擬定出適合國內的建築物與窗戶現地氣密性能試驗法標準草 案，藉此完善國內相關建築室內環境試驗之標準。 參、本研究計畫之重要性 本研究計畫對於技術創新、產業推廣與國家發展之重要性分述如下： 1. 技術創新： 本研究計畫在學術之主要貢獻為藉由英國在零耗能建築與建築物氣密性檢 測技術之發展經驗，透過由下而上的形式，建立台灣建築物氣密性檢測技術團 隊，獲得台灣既有建築物氣密性調查現況，並且未來可作為發展適合台灣風土 民情之建築物或窗戶氣密性要求之測試標準與法規。再者，本計畫研究團隊將 可成立一個國際平台，透過技術交流積極推廣淨零能耗建築設計及既有建築室 內環境改善之解決手法。 2. 產業推廣：

藉由本研究計畫所獲得的台灣建築物與窗戶之氣密性調查資料以及建築氣 密性對於建物能耗與室內空氣品質之研究成果，將可在未來提供給台灣相關建 築產業業者，對於推廣零耗能、低碳排節能建築效益上之參考依據，並且可透 過進一步的產學合作將建築物氣密性檢測技術應用在建築物建造與完工階段之 測試，進而提升建築工法之工程品質。 3. 國家發展： 本研究計畫不僅有助於為台灣建立氣密性之研究能量，而且還提高了一般 民眾與相關公務部門對在台灣建立建築物或窗戶氣密性標準重要性的認知，將 有助於台灣訂定台灣在地超低能耗建築(Passivhaus)標準/淨零能耗建築和建築 能源效率改造措施，進而減少建築業的碳排放，以對達到台灣能源政策目標有 所貢獻。 肆、對於參與之工作人員預期可獲之訓練 本研究計畫參與人員可以透過技術開發與性能驗證評估，讓參與人員全面 瞭解建築氣密性檢測之理論，也將精進建築氣密性之量測技術；並可學習如何 將研究結果發展成國家標準之過程。研究計畫提供了一個將理論及實務結合之 整合性研究機會，對於參與人員往後不論是從事業界實務或學術研究均有相當 大的助益。

第二章

建築氣密性法規與檢測方法之分析

第一節

建築物氣密性法規

氣密性(airtightness)是一種建築度量單位，用以描述建築外殼的密封程度。氣 密性是影響建築物空氣洩漏的基本建築性質，通常用“洩漏量(air leakage)”來量化。 洩漏量(air leakage)”是指通過建築物外殼結構中的裂縫，縫隙和不定開口的空氣 流動量。洩漏路徑通常位於牆壁與地板，天花板，窗戶/門框和其他牆壁相接的接 縫處，以及機械、電氣和管道系統貫穿部的位置，例如風管，衛生給排水管道和 電信匯流排。根據美國冷凍空調協會 ASHRAE (2009)之統計資料顯示整體建築 外殼氣密性的分佈，牆壁佔35%，樓地板佔 18%，機械通風系統的貫穿部佔 18% 以及窗戶佔15%。英國 BRE 曾對 35 棟房屋的洩漏原因進行了研究，其結果顯示 整個房屋的空氣洩漏有 16％是經由可開啟的門窗間的縫隙，13％是閣樓艙口， 窗戶/門框和永久通風口，71％是由於建築外殼結構中的縫隙和裂縫造成的。 Sherman 總結了不同類型建築物中的關鍵洩漏途徑，洩漏的位置受建築物的幾何 形狀和構造方法影響。 圖2-1 顯示了在供暖季節典型的住宅建築中通過洩漏途徑的空氣流動情形。 由於煙囪效應，溫暖的室內空氣傾向於通過房屋高層的洩漏路徑向外移動，通常 稱為“向外洩露(exfiltration)”，而室外冷空氣則通過位於房屋較低層的洩漏路徑滲 透。 通常稱為“向內滲透(infiltration)”。在需要空調季節中，由於室內和室外之間 的溫度差反向，因此流向也相反，但它會根據室外的風況而變化。

圖2-1： 住宅典型洩漏途徑位置 (資料來源：ATTMA, 2010) 建築物的氣流控制對於建築性能（諸如：壽命、空氣品質、熱舒適、節能） 是重要的參數。 一般高層建築的空氣流動模式如圖 2-2 所示。高層建築的空氣 流通驅動力一般可以區分為自然風、豎井效益以及機械通風三種。本研究探討之 建築氣密性主要是因為壓力差或是浮力效應致使自然風通過建築物外殼結構中 的裂縫，縫隙和不定開口，因此建築氣密洩漏量與自然通風之造成的通風量不同。

圖2-2： 高層建築洩漏途徑示意圖 (資料來源：RDH Building Engineering Ltd., 2013) 在計算與滲透相關的建築外殼能耗損失時，需要建築物的空氣滲透率作為重 要的參數輸入。直接測量滲透率的測試是複雜且耗時的，因此通常用建築物氣密 性的測量代替，這是更有效的選擇。從理論上講，建築物氣密性的測量可以透過 加壓至一定壓力的壓力差下通過裂縫，孔洞和縫隙測量穿過建築物外殼的空氣流 量來實現。通常，這是在一定範圍的壓力差中完成的，可以使用風扇或鼓風機等

設備將空氣吹入建築物或從建築物中抽出空氣來建立壓力差。然後，在建築物外 殼結構上獲得的壓差與通過鼓風機的相應空氣流量之間的相關性，然後將其用於 數學經驗公式來描述建築氣密性的特徵。

目前建築物氣密性的量測標準以BS EN 13829:2001 - ‘Thermal Performance of Buildings - Determination of air permeability of buildings - Fan pressurisation method’最具代表性，大部分的歐盟國家之建築氣密性法規都是依循此 EN 標準 建立的。目前世界上有三十多個國家對新建建築物的氣密性有最低要求，而且這 個數字隨著節能減排的需求一直在增長。表2-1 為各國建築氣密性之法規要求。 根據研究團隊調查世界各國的建築氣密性法規要求發現全世界目前最常用的氣 密法規值是在室內外壓力差為50Pa 的洩漏量。此建築物氣密規範值為隨著氣候 區域、建築類型以及通風系統類型不同而改變。一般而言，緯度越高的國家要求 的建築氣密性越高。再者，研究團隊整理世界各國綠建築標章的建築氣密性要求 如表2-2。綠建築標章的建築氣密性要求均比國家建築法規的氣密規範更嚴格。 表2-1 世界各國建築物氣密性法規 國家 洩漏量 壓力差 (Pa) 建築類型 德國 3.0 （自然通風） 1.5 （機械通風） ACH 50 住宅 愛爾蘭 7 m3_/h/m2 _{50 住宅} 英國 5 m3_/h/m2 _{50 住宅} 瑞士 0.75 m3_/h/m2 _{4 住宅}

法國 0.6 (single family house) 0.8 (Multi-family building)

m3_/h/m2 _{4 住宅}

比利時 12 m3_/h/m2 _{50 住宅}

27 (北部寒冷氣候區)

義大利 10 m3_/h/m2 _{98 學校}

美國 加拿大

5 (氣候區 1 and 2) ACH 50 IECC 2012 住宅 3 (氣候區 3 ~8)

美國 加拿大

<2 (tight) ACH 50 ASHARE 90.1 商業建築 2~5 (quite tight) 土耳其 2~5 (Multi-dwelling) 4~10 (single flat) ACH 50 住宅 阿布達比 2.0 L/s∙m2 _{75 商業建築} 印度 0.4 CFM/ft2 _{75 大型建築} 日本 5 (等效洩漏面積) cm2_/m2 _{50 住宅} (資料來源：本研究製作) 表2-2 世界各國綠建築標章之氣密性規範 國家 洩漏量 壓力差 (Pa) 歐盟 0.6 ACH 50 被動房 加拿大 1.5 ACH 50 R-2000

美國 4.25 (氣候區 1 and 2) ACH 50 LEED 1 分 3.5 (氣候區 3 and 4)

2.75 (氣候區 5-7) 2.0 (氣候區 8)

美國 3.0 (氣候區 1 and 2) ACH 50 LEED 2 分 2.5 (氣候區 3 and 4)

2.0 (氣候區 5-7) 1.5 (氣候區 8)

美國 6 (氣候區 1 and 2) ACH 50 Energy Star 3.0 5 (氣候區 3 and 4) 4 (氣候區 5-7) 3 (氣候區 8) 卡達 0.6~2.2 m3_/h/m2 _{4 QSAS} 杜拜 10 m3_/h/m2 _{50 Green} Building Regulations 香港 5 m3_/h/m2 _{50 HK-BEAM} (資料來源：本研究製作) 東南亞國家建築氣密性能法規收集與分析 新加坡

新加坡的建築法規Building Control Regulations 對於建築物的整體氣密性並 無要求，僅在Approved Document 規範中要求建築物外殼的窗戶必須依照新加坡 標準：SS 212 : 2007 測試門窗的氣密性以及滿足 0.85m3 _/hr/m2_{的氣密性基準。} 馬來西亞 馬來西亞目前對建築構造沒有氣密性要求。在熱帶氣候區，建築物氣密性對 能源效率提升的潛力之研究相當少。 此外，因為馬來西亞的建築物通常是由機 械送風系統引入新鮮空氣而產生正壓，導致建築物氣密性對建築能耗的貢獻不大。 香港 香港建築環境評估法(HK-BEAM)為香港政府自 1996 年起所推動的自願性 評估方法。HK-BEAM 可為建築物用户提供了一個能說明建築物综合品質的性能 標章評估法，無論是新建的建築物、翻修的建築物或者正在使用的建築物。經香 港建築環境評估法的建築物將比未取得規定性能水平的同類建築物更加安全、健

康、舒適、功能更全、節能效率更高。香港建築環境評估法的評估架構共分為基 地環境、材料、能源消耗、用水、室內環境品質、創新等六大項目。其中在室內 環境品質 6.4 項：通風中的 6.4.3 點對於非可控通風中規定空調型或機械通風型 建築物為减少房屋内外非可控風（滲透風）之流動，透過適當通風開口部的設計 手法，達到降低外界污染空氣之滲透。該項分數至多可得2 分。若採用非平衡測 試法對多區域建築物中代表性特徵居室抽樣進行建築氣密性測試，且氣密性符合 基準值可得1 分。若採用全建築物測試法或採用平衡測試法對多區域建築物中代 表性特徵居室全部進行建築氣密性測試，且氣密性符合基準值可得2 分。 菲律賓 處於高溫、高濕氣候區的菲律賓為了發展符合世界潮流的永續建築， 2012~2015 年由 IFC Philippine 執行的綠建築法規研究案中研擬出菲律賓本土的 綠建築法規：PHILIPPINE GREEN BUILDING CODE。菲律賓綠建築法規(2016) 目前僅要求7 種類型的新建建築必須符合綠建築法規。綠建築法規中共有能源效 率、水資源效率、材料永續、固態廢棄物管理、基地永續以及室內環境品質等6 大項目。其中在能源效率大項中，為了減少建築物能耗，共有16 個指標。在第 一個指標終即為建築物外殼的氣密與水氣防治。這個指標要求新建建築物必須針 對建築物整體外殼（包含不同構件之接縫處、管道貫穿部、門窗等）之氣密與水 密性能提出設計方案。但是菲律賓的綠建築法規中並無強制要求建築物必須進行 氣密性能量測。

第二節

建築物氣密性量測方法

在BS EN 13829:2001 中規定建築物外殼的氣密性量測方法為風扇加壓法。 此法是利用外加風扇讓建築物室內外產生壓力差，此時風扇的加壓風量與室內外 壓力差之間存在著線性的關係。 Ｑ＝Ｃ(∆p)n_{，其中：Q 為風扇的加壓風量、∆p 為建築物是內外壓力差、C 與} n 為常數。 因此，當不同型態的建築物之參數被建立後，建築物的洩漏量就可以由上式 所決定。最後把建築物的洩漏量除以建築物的平面面積即可獲得建築物的氣密性。 在測試建築物的氣密性時，空調系統必須關閉；同時所有的空調進氣與排氣 口必須被封閉。再者，所有的被動通風口也必須關閉，例如：門窗必須是關閉狀 態。 目前建築物氣密性量測方法，計有：穩態加壓法（鼓風門法）、衰減法、旋 波法、聲壓法、追蹤氣體法、脈衝法等。其相關的特性之比較，如下表所示。一 般而言，建築物氣密性的量測方法可區分為穩態與暫態量測法兩種。 表2-2 建築物氣密性檢測方法比較 方法 穩態加壓 衰減法 旋波法 聲壓法 追蹤氣體 暫態法 整體建築物氣密性 No No No Yes Yes Yes

裝設時間 (s) 600-1200 未知 未知 未知 1200-2400 120-240 壓力量測 間歇監測 N/A N/A N/A N/A 連續監測 測試時間 (s) 600-900 1.5-300 N/A N/A 1800+ 11-15

壓力範圍 (Pa) 10-60+ 0-500 4-10 N/A 1-4 1-50 洩漏處偵測 Yes No -- -- No Yes (資料來源：本研究製作) 壹、穩態法 測量建築物洩漏量的主要挑戰之一是建築物壓力的測量。在自然條件下，建 築物將承受由風和浮力效應（即室外空氣流動以及室內與室外環境之間的溫差） 引起的壓力。該壓力通常在1-4 Pa 範圍內，並且需要從跨越建築物外殼結構的測 量壓力差中算出，以獲得實際建築物承受的壓力差。實際上，由於風的動態性質， 當風況不利時，此問題變得更加突出。解決這一問題的方法之一是在高壓下測量 建築物的空氣洩漏量，以消除風/浮力效應的影響。這也是為何目前的建築物氣密 性量測方法都需要使用風扇加壓方法的原因。 眾所周知，鼓風門法為最著名和使用最廣泛的穩定加壓方法，多年來為測量 建築物的氣密性提供了一種方便的手段。在1977 年，瑞典學者 Ake Blomsterberg 以‘鼓風窗’的形式將業界熟知的鼓風門建築物氣密性測量技術實際應用在既有 建築物上。隨後，Ake Blomsterberg 在普林斯頓大學參與大量建築物氣密量測的 研究工作，使得此技術在美國有進一步發展和推廣，奠定日後應用之基礎。在此 項技術的幫助下，研究人員發現隱藏的洩漏位置會導致大量的空氣洩漏量，這被 認為是理解建築物氣密性的巨大飛躍。鼓風門法初期在美國被用以瞭解建築的自 然洩漏量。借助於鼓風門測試，研究學者發現經由肉眼看不見的隱藏縫隙的洩漏 量占房屋整體洩漏量的比列很高。同時，鼓風門法也成為在建築物節能改造過程 中十分有用的工具。從此以後，鼓風門法受到了建築業界的廣泛關注。據美國的 家庭能源機構統計，美國全國曾經有13 家鼓風門生產廠家，現在只剩下三個廠 家仍在營業。鼓風門技術前後經歷了很多的發展和改變，從一開始的採用複合板 和塑膠面板製作的笨重模型到如今的比較輕便並且可以調整大小的設計。而且該

技術的人性化設計也得到了不斷的改善。表2-3 列舉出目前三家生產廠家的商業 鼓風門型號。 表2-3 鼓風門量測設備總結 模型 容量 (m3_/h) 生產廠商 圖例 應用範圍 E3-DL1-DM4 0.57-527 Infiltec 管道和小型的氣 密空間 E3-A-DM4 Up to 8677.5 Infiltec 住宅和小型的商 業建築 E3-3FAN- STACK-DM4 Up to 27792 Infiltec 大型建築 G54 Up to 127000 Infiltec 大型住宅，商業 和工業建築 Minneapolis duct blaster or mini blower door 17-2549 Energy Conservatory 管道和小型的氣 密空間 Minneapolis blower door model 2, 3 and 4 510-10703 Energy Conservatory 住宅和小型的商 業建築

Minneapolis blower door 2-fan system 1020-21406 Energy Conservatory 商業建築 Minneapolis blower door 3-fan system 1530-32109 Energy Conservatory 商業建築 301 Passive-House & Ducts 0.61-1393 Retrotec 符合被動房標準 的建築以及管道 5101 classic/5121 hard panel pro 14-10874 Retrotec 住宅和小型的商 業建築 5211 Double Classic 28-21748 Retrotec 小中型商業或者 多家庭的住宅 6101 Hi- Power 8-13762 Retrotec 大型住宅和商業 建築 (資料來源：本研究製作) 目前，鼓風門是在業界最常用的測量建築物氣密性和做建築問題診斷的方法。 同時它也被世界各大主要標準組織採納為法定和其他自定的標準測量方法，例如 美國材料與試驗協會，加拿大通用標準局，國際標準組織和被動房標準。因此， 科研界展開了大量的使用鼓風門所進行的科學研究工作，這些研究主要包括一些 沒有相關建築法規的暖溫帶和亞熱帶國家，氣密性和自然條件下空氣滲透以及室 內空氣品質的關係，建築類型，建築節能改造，測量不確定性以及其他相關研究。

鼓風門法是一種穩態壓差法，它在一段高壓差的範圍內(通常 10-60 帕斯卡) 測量建築物相應的漏氣量。它是通過利用風扇在建築熱維護結構兩側創建一個穩 定的壓差並同時測量風扇所產生的空氣流量。在實踐中，這道程式可以通過裝在 建築物門窗孔裡的風扇來完成，如圖1 所示，裝在建築物既有門框裡的門扇和管 道扇。 圖2-3 穩態氣密性測量方法(門扇和管道扇加壓測量模式) (資料來源：ATTMA, 2010) 如圖2-3 所示，明尼阿波利斯鼓風門主要有三個部件，一個可以用來向室內 充氣或者抽氣而達到加壓或者減壓的可變速風扇，一個可以調節大小的輕型金屬 門框和一個可以到達密封安裝的帆布門。風扇的空氣流量和室內外的壓差可以通 過DG-700 壓力流量計讀取。 它是通過向建築物內鼓氣或者抽氣來達到建築物維護結構兩側穩定的壓差 並同時測量相應的所需空氣流量。壓差和流量是用壓力流量計來測量。這樣就可 以獲得壓力和流量關係從而建立其建築為漏氣特性，該特性通常可以通過一個壓 力-流量曲線來表達，如圖 2-4 所示。

圖2-4 明尼阿波利斯鼓風門 (資料來源：Wikimedia) 圖2-5 典型的穩態氣密性測試結果(對數-對數圖) (資料來源：ATTMA, 2010) 在很多國家和地區，建築物氣密測量結果引用在50 帕斯卡的壓差下，這個 壓差比通常建築物在自然條件下所經歷的壓差(1-4 帕斯卡)要高很多。使用 50 帕 斯卡的原因是可以通過減少由風或者溫差引起的測量誤差來達到高測量準確度 的目的。但同時業界也擔心再將此結果計算出建築物在自然條件下的空氣滲透量

時會因為推算和非線性關係而產生誤差，由庫珀等人所作的最近研究就證明了這 樣的可能性 。 從理論上和實踐上，鼓風門法提供了一種直觀而可靠的方法來理解和測量建 築物的氣密物理特性。因此，它也已經用於提供基準測量，以評估為達到相同目 的而開發的其他建築物氣密性測量技術的準確性。由於其能夠承受穩定的壓力， 因此它能夠建立合適的室內壓力環境，在其中可以藉助其他設備（例如，熱成像 儀）執行全建築的診斷。 但是，鼓風門法在科學研究和實際使用中仍存有一些缺點，主要包括以下三 個方面： 表2-4 鼓風門法穩定加壓方式的缺點 測試實用性 煩雜的安裝和拆卸程序 改變建築物外殼結構 為了減低量測誤差，需要嚴格的操作員教育訓練與考核。 測試精度 測試結果會受到背景壓力的干擾 外部壓力過大會影響量測準確度（尤其是在大風條件下） 低壓的洩漏量(外插值）之不確定性高 測試整棟建築物外殼的氣密性不易 大型建築物中的壓力分佈不均，導致測試誤差過大 加壓空氣壓力過大(50Pa)，不切實際 增加其他洩漏途徑的可能性 法規趨勢 以低壓的氣密性為基準（例如法國，瑞士） (資料來源：本研究製作) 貳、暫態法 在眾多的建築物氣密性量測技術中，英國諾丁翰大學所發展的脈衝(PULSE) 量測方法為目前最先進與最快速的方法。脈衝量測方法能在短時間內通過從已知 尺寸的空氣瓶將壓縮氣體釋放到建築物內，使建築物的壓力瞬間提高，並且透過 監測建築物及空氣瓶內的壓力變化來確定建築的氣密性。只需要 0.004%的體積

不同方式應用脈衝來測量建築物體的氣密性。Carey 和 Etheridge 在 2001 年用重 力驅動活塞製作出第一個脈衝機器。其原理與自行車泵的原理相似，機械活塞是 用來產生壓力脈衝。活塞沿著不銹鋼棒移動，不銹鋼棒的兩端由螺桿固定。一塊 橡膠密封片用於密封活塞，以在氣缸中提供氣密配合。在測試之前，汽缸和中心 桿需用矽潤滑劑潤滑，以確保活塞順利地穿過汽缸。該裝置是牢固地安裝在門板 上並密封。原理圖如圖2-5 所示。 圖2-6 用於在測試室中產生壓力脈衝的重力驅動活塞裝置 (資料來源：Carey, Etheridge, 2010) 隨後在2004 年，諾丁漢大學設計製造出一個更實用的活塞裝置， 其裝置是 通過電控電磁閥在短時間內釋放壓縮空氣供給驅動活塞。從圖3 中可看到釋放出 的壓縮空氣是通過管道，噴射到連結電磁閥出口的汽缸中。在壓縮機空氣接收器 接收到空氣時，由於汽缸中的壓力會瞬間增大，活塞將會在汽缸中移動，是通過 從空氣接收器注入空氣來移動活塞。

圖2-7 壓縮空氣和活塞單元的連接 (資料來源：Cooper and Etheridge, 2004)

該活塞單元已獲得良好測試的可重複性。然而，在後來的版本，噴嘴單元中 消除了活塞的使用，以避免空氣從活塞和氣缸壁之間的狹窄間隙洩漏，並且改善 了便攜性。如圖4 所示，第一個管口裝置是由壓縮機，壓力傳感器，電磁閥和消 音器組成。壓縮機的容積為 50 升，最大工作壓力可達 10 bar。壓縮機的噴嘴是 由一個電磁閥控制。基於應變的壓力傳感器用於測量壓縮機接收器中的瞬時壓力。 圖2-8 基於噴嘴的脈衝單元

這兩種技術都採用簡潔緊湊及便攜式的試驗裝置，並且可以在不穿透建築物 外殼的情況下進行操作。由於沒有龐大且沉重的活塞裝置，管口裝置比活塞裝置 更緊湊和便攜。另外，管口裝置通過直接從壓縮機空氣接收器中釋放高壓空氣產 生壓力脈衝，並且與活塞裝置相比能夠產生更高的壓力值。原因是在活塞裝置中， 來自壓縮機的空氣會被活塞阻塞。由於消除了流量的不確定性，噴嘴單元被認為 比活塞單元更精確。 由於管口裝置還不夠便攜，製造成本相對較高，並且需要熟練的操作人員來 進行和分析測試，該裝置被進一步通過簡易控制箱進行優化來簡化設置、實施測 試及數據採集。該控制箱是獨立的，能夠立即顯示其測試結果，而無需依賴額外 的程序或軟件來分析測試數據。圖5 展示臨時商業原型的單元設置和示意圖。 圖2-9 含有空氣瓶之噴嘴單元的示意圖和照片 (資料來源：Zheng et al, 2019) 研究測試中發現該優化管口裝置除了控制插頭的連接之外不需要現場任何 復雜的組裝，因此在設置，實施和拆卸方面會十分快速有效。但由於事實上，研 究中使用的 PULSE-80 的重量為 40.4KG，因此室內脈衝單元的設置需依賴兩個

人來搬運在不同高度之間。為了解決這個問題，該裝置將壓縮機與空氣瓶分開， 並將控制箱和壓力錶頭與空氣瓶結合，以減少攜帶的件數並確保兩件設備的重量 均在人工搬運的重量限制下：25 公斤。圖 2-9 顯示了最新版本的範例模型。

圖2-10 改進後含有控制箱噴嘴單元的照片 (資料來源：Zheng et al, 2019)

第二節窗戶氣密性量測方法

壹、標準法：實驗室法 CNS 11527 A3236 門窗氣密性試驗法公佈於 75 年 4 月 15 日， 最新的修 訂時間為 93 年 1 月 9 日。CNS 11527 A3236 引用自日本 JIS A 1516 門窗氣 密性試驗方法，兩者之內容幾乎相同。相異點只在於 JIS 有氣密箱的設備；而 CNS 則無。CNS 11527 氣密性測試最主要是測試窗戶與窗框連接部分，在壓力 下進氣量的狀況，對一平方公尺的測試窗戶施加1、3、5、10、15、20、30、50、 60 kgf/m2 等不同壓力，再收集一小時內其洩漏的空氣量以判別該窗之氣密等級。 在 CNS 11527 中規定窗戶氣密性能標準，是依據窗戶試體在規定的加壓線圖下 所測得之透氣量，依性能要求判定為2 等級線、8 等級線、30 等級線或 120 等 級線之氣密性標準。 圖2-11 門窗氣密性試驗設備示意圖 (資料來源：力霸鋁門窗)

圖2-12 CNS 11527 A3236 氣密性等級線 (資料來源：CNS 11527 A3236, 2004) 以下為內政部建築研究所風雨風洞實驗室之門窗氣密試驗作業程序書。 1. 適用範圍 本項試驗適用於利用門窗風雨試驗試艙，在指定壓力差下，且於試體室內、 外溫度及濕度相同之條件下測定試體空氣漏氣量。(依規範定義氣 密性能係指相 對於指定壓力差下，每單位面積單位時間內之漏氣量，單位為m3/h-m2)。 2. 試驗依據 2.1 本試驗依據 CNS 11527—”門窗氣密性試驗法”。 2.2 用語釋義 (1) 壓力差：門窗之室外側壓力與室內側壓力之差。門窗之室外側壓力較室內側 壓力高時為正壓，低時為負壓。 (2) 通氣量：在壓力差下通過門窗之空氣量。 (3) 通氣面積：用作計算通氣量之門窗面積。 3.試驗方法 將試體置入測試艙，試體安裝時須保持正確的水平及垂直度，且與測試艙之間不 產生空隙，並須無扭曲或彎曲以密貼緊固於測試艙。然後對測試艙供給空氣以產 生正的壓力差，在維持指定壓力差下，量測試體洩漏的空氣流量。 4.試驗裝置 4.1 門窗風雨試驗試艙:可測試寬 3m* 高 3m 門窗。 4.2 供氣系統：2 馬力鼓風機，型號 RB-022 數量 1 組，由變頻器控制。 4.3 空氣流量計：量測範圍為 0~3000 L/min。 4.4 大氣壓力傳感器：可量測大氣壓力及溫溼度。

4.6 LabVIEW 控制程式：所有設備以 LabVIEW 軟體設計中控 (NATIONAL INSTRUMENTS 版本 6.1)，螢幕如圖一。 5. 注意事項 5.1 操作人員務須經過訓練及本實驗室認可，熟悉作業程序始可操作本試驗。 5.2 試驗前須檢查電線是否有破損。 5.3 設備、儀器及量測單元異常，應依異常處理程序辦理。 5.4 採取適當之防範措施，以保護觀察者之安全。 6.試驗步驟 6.1 試體要求 6.1.1 試體：須為組立成使用狀態之完成品。 6.1.2 試體裝置框：能依試體使用狀態正確安裝，且能耐試驗壓力之充分剛 性者。惟若能將試體直接安裝於測試艙時，得不用裝置框。 6.1.3 試體用玻璃:試體有用到玻璃時，以預定實際使用之玻璃為準。若無特定玻 璃厚度時，採用規範所規定中厚度最小之玻璃。 6.2 試體安裝步驟 6.2.1 試體安裝時須保持正確的水平及垂直度，且與測試艙之間不產生空 隙，並 須無扭曲或彎曲以密貼緊固於測試艙。安裝試體時，裝置框與測試艙儘可能緊密， 使空氣不致洩漏。 6.3 試驗前查核 6.3.1 試驗前應進行儀器、設備、量測單元之外觀檢查，以目視判斷是否污損、 破壞。 6.3.2 檢查附屬儀器、設備、工具是否齊全。 6.3.3 填寫「MKL-J-003-01 儀控室設備使用記錄表」。 6.4 試驗前準備，可參閱「風雨試驗開(關)機程序表(小風艙)」。 6.4.1 空氣壓縮機底部螺絲鎖緊，以防止供氣洩漏。 6.4.2 開啟電源供應箱(1)之 380V、220V、空氣乾燥機、空氣壓縮機開關。 6.4.3 開啟電源供應箱(A)之 380V、小鼓風機、艙內照明燈具。 6.4.4 風雨儀控室打開電腦，並將開關箱電源切至 ON，使設備與 LabVIEW 系 統連線。 6.5 試驗開始 6.5.1 預壓:試驗前，先施加較試驗壓力 Pmax (1)大 10%之壓力差保持 3 秒以上， 施加 3 次，其壓力差須為 500Pa{50kgf/m2}以上，變化壓力差時間 為 1 秒以 上。 6.5.2 確認開閉：將門窗反覆開閉 5 次，然後扣鎖。 6.5.3 首先在試體之測試艙內側用塑膠布將開窗之周邊及縫隙封住，並封艙門， 將試艙門關閉並確認門把已旋緊避免艙壓外漏，先測試試艙漏氣量。 6.5.4 開啟 Dcon-utility 程式確認 LabVIEW 程式與艙體設備已連線。 6.5.5 電腦桌面點選 LabVIEW 自動手動，執行正風壓試驗將圖一 A 所示按鈕 指向正壓。 6.5.6 選定鼓風機之大小，選取 2 號小台鼓風機使其從 OFF 變為 ON 的狀態， 如圖一 B 所示。

6.5.7 切換儀控面板成低壓鈕，如圖一 C。 6.5.8 如圖一 D 處將其控制鈕調為自動狀態，並在 E 處輸入壓力起始值。(執行 正風壓試驗時 E 處的壓力輸入值應輸入正號或無符號)。 6.5.9 上述步驟備妥後，即將啟動開始執行程式，在圖一 F 處按下箭頭鈕表示開 始執行儀控程式，此時系統已開始運作。 6.5.10 測試艙逐漸加壓，在正壓下各階段保持最低 10 秒以上，升壓至試驗所要 求之最高壓。在試驗之壓力差階段取 10、30、50、100、200、300、 400、500 及 600Pa，Pmax 超過 600Pa 時，以不超過 100Pa 之範圍內增加壓 力。各瞬間 值之記錄可按圖一G 處 Record 鈕即可將空氣流量及壓力差記憶 入電腦中。 6.5.11 通氣量之計算：通氣量分別以各加壓階段之通氣面積每 m2_{，每小時之流} 量表示，並以下列公式換算為基準狀態值。 通氣面積之換算公式：q = Q/A×(P1T0/P0T1)。 式中，q = 換算為基準狀態之通氣量(m3_/h-m2₎ Q = 所測定之流量(m3_/h) A = 通氣面積(m2₎ P0 = 1013(hPa) P1 = 測試艙之氣壓(hPa) T0 = 273+20=293(K) T1 = 測定空氣溫度(K) 6.5.12 卸下試體之塑膠布，並封艙門，將試艙門關閉並確認門把已旋緊避免艙 壓外漏，重複步驟 6.5.9-11 項，得出另一個 q 值。將同壓力 6.5.12 之 q 值 減掉 6.5.11 之 q 值，得到真正之 q 值。 6.5.13 依所求得通氣量之結果，以縱軸作通氣量，橫軸作壓力差之兩對數座標 圖表示。 6.5.14 結束時應將壓力釋放，此時應先將圖一 D 處改為手動，再將 E 處壓 力值輸入 0，尤應注意當艙體內壓力逐漸減少至接近 0 後才將程式關閉， 圖 一 H 處圓點即為關閉鈕。 6.6 試驗結束，可參閱「風雨試驗開(關)機程序表(小風艙)」。 6.6.1 關閉電源供應箱(A)之 380V、小鼓風機、艙內照明燈具。 6.6.2 關閉電源供應箱(1)之 380V、220V、空氣乾燥機、空氣壓縮機開關。 6.6.3 風雨儀控室，開關箱電源切至 OFF，使設備能與 LabVIEW 系統不連 線。 6.6.4 空氣壓縮機底部螺絲放鬆。 6.7 結果判定 6.7.1 依所繪出之通氣量線圖，所有點位均在某一等級線下即為該等級。 6.7.2 若委託者另有要求，則依其要求測試。 6.8 撰寫報告書 6.8.1 報告書格式請參考「門窗風雨試驗測試報告」。 6.8.2 報告書可包括下列事項 (1)試體之名稱、形式，使用在試體之玻璃，試體 圖面及必要之尺度與試驗 結果。 (2)試驗機構名稱，報告簽署人姓名及日期。

本試驗所需壓力差不大，正常情形並不致發生玻璃破裂;但若操 作錯誤或壓力過 大則可能有危險性，故於試驗中盡量不可有人員停留 在負壓側。若有操作錯誤 發生壓力過大情形時，須迅速洩壓將壓力降至零。 8.附件:無。 9.參考文獻 一、 CNS 11527/A3236 門窗氣密性試驗法 93 年 1 月 9 日 中央標準局。 二、 CNS 3092/A2044 鋁合金製窗 94 年 7 月 12 日 中央標準局。 三、 CNS 7184/A2101 鋼製門 86 年 5 月 27 日 中央標準局。 圖2-13 LabVIEW 儀控軟體 (資料來源：蔡宜中、鄒本駒，2014) 貳、現地法 目前最常被用在量測現場窗戶氣密性的方法為聲波法。聲波法最初始的研 究重點主要是集中在尋找建築漏氣的位置而不是建築物氣密性的量測。 但是， 自從1980 年代早期，探索建築物氣密性與聲波傳播關係的研究工作就已經開 始。這是通過實驗探索空氣和聲波的傳播機制原理來建立兩者之間的關聯性。 聲波法實驗測試是將一個聲源放置在建築構件（窗戶）的內部或者外部，然後 釋放一定頻率的聲波，並用超聲波計量測在建築構件（窗戶）兩側的聲波強 度，最後建築構件（窗戶）的氣密性可以通過實測資料建立的聲波傳播損失-空 氣滲透率的經驗公式來確定。雖然早期的這些相關研究都沒有很重要的突破也 無法成為建築物構件氣密性量測的標準方法，但是， 比如適合做聲源法測試的 最佳聲波源頻率為2000 赫茲等研究結果奠基了聲波法未來的應用領域。 在最近的研究工作中，Hassan 對聲波法應用於估測建築構件氣密性的實驗 工作進行分析比較指出：由於沒有和傳統的穩態壓差法進行測量比較，因而其 準確度還不得而知。Iordache 和 Catalina 開展了對既有建築物進行現場氣密性 實測研究，分別使用聲波法和穩態壓差法對窗戶的聲波傳播損失和空氣滲透率

進行了量測，其現場實驗裝置如圖2-13 所示。另外，於其對比的穩態壓差法 (鼓風門)是通過測量房間的在窗戶密封和非密封狀態下的空氣滲透率來計算出 來的。 圖2-14 聲波法和穩態壓差法的現場對比量測示意圖 (資料來源：Iordache, Catalina, 2012) 該研究透過對比鼓風門和聲波法的現場量測，建立了空氣滲透率和聲波傳 播損失的經驗公式。該經驗公式顯示聲波傳播損失和空氣滲透率呈反比關係： ACH 0.0462∆𝐿 2.5413∆𝐿 33.29 ACH4 是在 4 Pa 壓差下的窗戶的換氣次數(h-1)，換氣次數是根據被測窗戶 所在房間的體積來計算的；∆Lp 是聲波衰減值，dB;在 27-34 分貝之間的聲波衰 減值，該範圍適用於推測大部分建築結構下的窗戶在關閉情況下的氣密性。 Varshney 在實驗室內搭建的用於量測建築構件空氣滲透率的實驗平臺，圖 2 所 示的實驗平臺室由兩個測試室組成，分別模擬室外和室內測試條件。由不同材料 製作的測試隔間牆可以安裝在兩個測試室之間，隔間牆心位置含有不同的孔縫組 合。測試過程中，兩個超聲波計分別安裝在兩個測試室內，並且與測試隔間牆保 持一定的距離。然後超聲波計用在32-8000 赫茲區段的信號對在聲壓水準進行量 測。對應的被測量聲壓值在30-130 分貝之間，測量精度是±1.4 分貝。

圖2-15 利用聲波法量測建築物氣密性的實驗裝置 (資料來源：Varshney, 2013) 再者，作者將該聲波測量法跟鼓風門法進行了現場實測比對，也發現了他 們之間存在著高度的相關性，故認為聲波法具有量測建築物構件空氣氣密性的 應用潛力。 Sanam 用聲波法和壓差法對既有建築的鋁合金窗戶氣密性進行了現場量測 研究，其實驗裝置如圖2-15 所示。窗戶的穩態壓差法的測量是按照 ASTM E 783-02 標準進行。 聲壓值的每一個測量值是基於20 秒的平均值，然後窗戶兩側的聲壓值是由 三個測量點的平均值來決定，如圖2-15 所示。 圖2-16 聲源位置以及聲波測點

（資料來源：Sanam, 2018） a. 穩態壓差法 b. 聲波法 圖2-17 穩態壓差法(a)與聲波法(b)測量窗氣密性之現場實測比對 （資料來源：Sanam, 2018） 通過對七個窗戶的測量和對比， Sanam 得出了二者的線性關係 ALR 0.1432∆𝐿 5。55 ALR 是窗戶在 75Pa 壓差下的空氣洩露量，(L/s)；∆L_p 是聲波衰減值。 但是聲波測量法也有一些應用限制和缺點，譬如，對牆體結構，漏口特徵以 及漏氣水準都有一定的要求。因此，該方法不適合測量建築物的整體氣密性而是 更適用於測量建築構件的空氣滲透率。

第三章

現地型建築物與門窗氣密性檢測標準方法

經第二章之建築物與門窗氣密性檢測方法之文獻比較分析，本研究決定採用 諾丁翰大學所開發的PULSE建築物氣密性檢測技術。研究團隊透過過去從英國 PULSE建築物氣密性檢測技術所獲得之教育訓練加上考量台灣實際建築物之樣 態，訂定以下之現地型建築物與門窗氣密性檢測標準方法。 壹、 測試準備及操作程序 圖3-1 氣密性能現地檢測實驗流程圖 （資料來源：本研究製作）

1. 試驗準備 (1) 試驗裝置之安裝： I. PULSE裝置會在整個空間內產生瞬時壓力差;但是，除非將PULSE裝置放 置於與受測空間的空氣流通處，噴嘴周圍至少有1米的間隙，否則可能導致 測試不準確。 II. PULSE裝置的控制箱也應盡可能遠離主箱體，以防止空氣釋放影響其中 的傳感器。為此提供了一條4米長的控制電纜，建議在可能的情況下，將設 備放置在拐角處或物體後面，以確保獲得最佳效果。操作員還可以在測試 期間選擇站在主箱體和控制箱之間，以防止氣流直接影響控制系統。 III. PULSE裝置控制箱的位置也應使溫度傳感器不在陽光直射下，以確保 正確讀取室溫。 (2) 氣瓶充氣： I. PULSE裝置需先安裝一個快速連接的充氣端口連接器。要開始充氣，使 用隨附的空氣軟管通過充氣端口連接器將壓縮機連接到主氣瓶充氣口。將 主箱體隔離閥轉到“充氣-Fill”位置。按照壓縮機單元提供的說明打開壓縮 機。 注意：對於第三方提供的壓縮機，檢查壓縮機設置為9-10BAR，並確保氣瓶 的安全閥不被觸發。充氣前必須計算並使用空壓機加壓至實驗所需壓力。 並將隔離閥轉到“Fill”位置再開始充氣，加壓至實驗所需壓力時手動關閉隔 離閥至 “Close”位置並關閉壓縮機。 II. 當氣瓶達到充滿時，壓縮機將自動關閉。對於較低氣瓶壓力的測試，使 用者需要手動關閉隔離閥至 “Close”位置並在正確的壓力下停用壓縮機。關 閉隔離閥並在測試前關閉壓縮機，以確保壓縮機在測試期間不會開始為氣 瓶重新充氣。如果發生這種情況，請將測試視為無效，然後重新測試。

當氣瓶開始充氣時可以使用雷射測距儀量測建築物參數，將取得空間的三 維資料及容積，並將於6.4.5節的步驟中分別輸入其所需要的參數。 2. 試驗操作 在測試之前，通常在氣瓶充氣時，應執行以下操作。 (1) 打開待測空間內所有的門和開口部(窗戶)，使空間之內部空氣可以自由流 動。 (2) 按照所遵循的任何測試標準（例如ATTMA TSL1技術標準）密閉建築物空 間。當空間氣密性太差，測試時主箱體不會噴出氣體，如果發生這種情況，測 試視為無效。 (3) 在測試之前，警告建築物內部人員在測試期間會發出噪音，在有寵物的測 試場所，建議將牠們帶離空氣釋放區域(主箱體周遭範圍)，以避免造成危險。 (4) 在門外放置標誌，以確保在測試過程中沒有人進入，以免使測試無效。測 試將根據第6.4節中的控制系統操作步驟輸入所有必需的測試詳細資訊和建築 參數。 3. 啟動PULSE裝置的測試 (1) 強烈建議保留每個測試的記錄，以滿足報告或符合規範需求。保留記錄時， 將保留以下資訊： I.測試者ID號 II.測試時間 III.現場的天氣條件 IV.測試地點（即地址） V.顯著的現場條件 VI.建築物空間氣密規定所規範之步驟 PULSE裝置的控制系統具有記錄此資訊的功能，但可以選擇根據需要製作其他 記錄。