遮陽網對建築外殼不同材料表面降溫效果影響之研究

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(1)國立高雄大學都市發展與建築研究所碩士論文. 遮陽網對建築外殼不同材料表面降溫效果影響之研究 A Study on the Cooling Effect of Solar Screen on Varied Building Skin Materials. 研究生：黃淑惠撰指導教授：劉安平博士. 中華民國一○一年八月.

(2) 遮陽網對建築外殼不同材料表面降溫效果影響之研究指導教授：劉安平博士國立高雄大學都市發展與建築研究所學生：黃淑惠國立高雄大學都市發展與建築研究所摘要當陽光直接照射建築物時，建築外殼的開口與牆體會因熱傳作用而導致室內溫度上升。除了在炎熱季節無法提供使用者熱舒適的室內環境之外，也造成空調設備過高的能源耗用與用電成本。因此，如何能讓建築外殼降溫已成為低碳建築的最基本設計策略。例如，運用遮陽網就是其中之一。本研究已完成在鋼鐵表面、清玻璃、反射玻璃、馬賽克磁磚牆面或水泥粉光牆面採用遮陽網的降溫效果分析。主要研究成果的摘要如下： 1. 六種遮陽網的日射遮蔽率大小排序為：80%黑網 > 70%黑網 > 80%銀網 > 80%綠網> 60%黑網 > 50%黑網。 2. 若遮陽網直接被覆在材料表面，相較於無遮陽網時的表面溫度，原則上，其表面溫度會大幅的增加。 ˙清玻璃表面溫度的增加約 10℃。 ˙鋼鐵表面，因其較高的放射率與熱傳導本質，在中午期間的增溫現象不明顯，大部份是降溫約 1.5℃。但在白天的其他時間，鋼鐵表面溫度的增加約 2~5℃。 3. 若遮陽網在玻璃上方 20cm，相較於無遮陽網時的表面溫度，其玻璃表面溫度變化為： ˙清玻璃表面溫度降低約 11℃。 ˙反射玻璃表面溫度，在 7~9 時升高約 6℃；在 10~16 時降低約 2~6℃。 4. 若遮陽網在材料表面上方 30cm，相較於無遮陽網時的表面溫度，原則上，都能讓材料表面產生明顯的降溫效果。 ˙清玻璃表面溫度的降低約 2℃。 ˙鋼鐵金屬表面溫度的降低約 15℃。 ˙水泥粉光牆面的表面溫度降低，南向牆面約 11℃，西向牆面約 10℃。 ˙馬賽克磁磚牆面的表面溫度降低，南向牆面約 2℃，西向牆面約 6℃。 5. 若相較於周遭的氣溫，雖然遮陽網會讓材料表面溫度下降，但仍高於當時氣溫，可能高達 5~28℃。但在夜晚，除了在垂直牆面的情況，都是低於氣溫，最大約 3℃。關鍵字：遮陽網、表面降溫、遮蔭、降溫效果、建築節能.

(3) A Study on the Cooling Effect of Solar Screen on Varied Building Skin Materials Advisor: Dr. Anping, Liu Graduate Institute of Urban Development and Architecture National University of Kaohsiung Student: Huang Shu Hui Graduate Institute of Urban Development and Architecture National University of Kaohsiung. Abstract The effect of direct sunlight on building skin during the hot summer will raise the interior air temperature due to the thermal transfer taken place in the openings and walls on building envelopes. Such kind of thermal behavior cannot provide a comfortable indoor environment for occupants in the hot season and will also lead to extremely high energy consumption and electricity cost of the air conditioners. Therefore, how to lower the temperature of the building envelope have become the basic design strategies for low-carbon buildings. The application of solar screens is one of the commonly-used examples. This study had analyzed the cooling effects of varied solar screen on different material surfaces such as steel, clear glass, reflective glass, mosaic tiles, and cement mortar. The key research findings are as follows: 1. The rankings of solar transmittance of the six solar screens are: 80% black net > 70% black net > 80% silvery net > 80% green net > 60% black net > 50% black net. 2. If solar screens directly cover the building material surfaces, the surface temperature will raise largely in principle when compared with that without covering.  The surface temperature of clear glass increases about 10oC at a maximum.  Owing to the high emissivity and thermal conduction of the steel surface, its temperature change is unapparent during the noon, which is generally decreased by 1.5oC, but the temperature will increase about 2~5oC in other periods of the day. 3. If the solar screens are 20cm above the glass, when compared with the one without solar screens, the temperature changes of two types of glass surfaces are as follows:  The surface temperature of clear glass is turned down by 11oC.  The surface temperature of reflective glasses increases 6oC during 7:00~9:00 am but decrease 2~6oC during 10:00 am~16:00 pm. 4. If the solar screens are 30cm above the material surfaces, the noteworthy cooling effects are emerged on all material surfaces in principle when compared with the uncovered one.  The surface temperature of clear glass reduces 2oC..

(4)  There are 15oC falls on the surface temperature of steel.  The surface temperature of cement mortar wall also decreases, by 11oC on the south wall and by 10oC on the west wall.  The surface temperature of mosaic tiles decreases, by 2oC on the wall southward and by 6oC on the wall westward. 5. Although the solar screens can make the surface temperatures of building materials lower than the uncovered material surfaces, they are still 5~28oC higher than the surrounding air temperatures at that time. In the night, the surface temperatures of building materials are lower than the neighboring air temperatures except the vertical walls, with a maximum value of 3oC.. Keywords: Solar screen, Surface cooling, Shading, Cooling effects, Building energy conservation.

(5) 謝誌在高雄大學二年的碩士研究的生涯即將畫下句點！感謝上天的賜福，在我過了三十五歲還能享受全職的學生生活。承蒙指導教授. 劉安平老師在專業知識方面細心指導與. 剖析，尤其在我的論文寫作方面讓我增長許多知識與見解。您為了修正本論文，不知殺死了多少腦細胞！在此，向您說聲“感恩老師，讓您費心了！” 特別感謝在南投市的其祿企業有限公司熱心提供實驗所需的遮陽網以及專業的諮詢，解答了我在本研究最初對遮陽網相關的疑惑。再者，感謝台灣玻璃工業股份公司與其經銷商慈峰玻璃股份有限公司熱心贊助實驗所需的玻璃材料，讓本論文在最後關頭得以順利完成。感謝本研究室的蘇榮宗學長、潘妍呈學姐以及張力元學長，因為你們的傳承與關照，使我在實驗方面與論文寫作的過程多了些協助。感謝本研究室的所有成員以及楊佳蓉同學，因為你們的陪伴，增添許多在高大生活的色彩。感恩謝華江大哥與陳耀如老師，如果沒有您最初的指引和教導，哪來今日這般悠閒的學習生活！特別感謝潘仲平帥哥，如果沒有你陪著我在艷陽下搭設遮陽網、深夜裡在高大校園設計實驗用的框架，我的實驗不會如此順利完成。最後感謝我的家人：無怨無悔照顧我的母親張翠雲女士、視我如女兒般的親家吳章華紳士、我最愛的姊姊桂香、姊夫瑞鵬、以及最貼心的外甥昱慶和昱萱，對你們的感恩非三言兩語所能道盡！很榮幸能與你們共享這份喜悅。. 黃淑惠謹誌於 2012 年 8 月.

(6) 目錄. 目錄中文摘要英文摘要謝誌目錄. Ⅰ. 表目錄. Ⅳ. 圖目錄. Ⅵ. 第一章緒論第一節研究動機與目的. 1−1. 一、研究動機. 1−1. 二、研究目的. 1−3. 第二節研究範圍與方法. 1−3. 一、研究範圍. 1−3. 二、研究方法. 1−5. 第三節研究流程. 1−7. 第二章文獻回顧第一節建築外殼的熱獲得與降溫手法. 2−1. 一、建築外殼熱獲得. 2−1. 二、建築外殼降溫設計方法. 2−2. 第二節室外遮陽網的種類與優缺點. 2−11. 一、遮陽網種類. 2−11. 二、遮陽網優缺點. 2−11. 第三節國內外遮陽網應用案例. 2−12. 第四節室外遮陽網熱效應. 2−15 I.

(7) 目錄. 一、在窗內側或外側安裝的效果比較. 2−15. 二、遮陽網顏色影響. 2−17. 三、遮陽網架設高度影響. 2−18. 四、遮陽網熱效應. 2−19. 第三章實驗設計第一節實驗規劃. 3−1. 一、實驗用遮陽網與玻璃種類. 3−1. 二、實驗單元基本空間規劃. 3−2. 三、實驗項目與作業內容. 3−4. 第二節儀器設備與實驗流程. 3−12. 一、儀器設備. 3−12. 二、實驗誤差與實驗數據校正. 3−13. 三、實驗流程. 3−16. 第四章實驗數據分析第一節實驗期間氣候說明. 4−1. 第二節六種遮陽網之遮蔽效果以及其熱性質的比較. 4−5. 一、遮陽網的日射遮蔽率. 4−5. 二、遮陽網熱性質的影響. 4−8. 第三節遮陽網對玻璃材料表面降溫影響. 4−11. 一、清玻璃. 4−11. 二、反射玻璃. 4−17. 三、綜合比較. 4−20. 第四節遮陽網對不透光外殼材料表面溫度之影響. 4−23. 一、鋼鐵金屬材料屋面. 4−24. 二、馬賽克磁磚牆面. 4−35. II.

(8) 目錄. 三、水泥粉光牆面. 4−37. 四、遮陽網對馬賽克磁磚牆面與水泥粉光牆面降溫效果之綜合比較. 4−39. 第五節外殼透光與不透光材料表面溫度變化的比較. 4−41. 第五章結論與建議第一節結論. 5−1. 一、六種遮陽網之遮蔽效果以及其蓄熱性質的影響. 5−1. 二、遮陽網對玻璃表面溫度的影響. 5−3. 三、遮陽網對其下方 30cm 的不透光外殼材料表面溫度的影響. 5−4. 第二節建議. 5−5. 一、應用注意事項. 5−5. 二、後續研究方向. 5−6. 參考文獻. I−1. 附錄一遮陽網高度小於 30cm 時貨櫃屋面的鋼鐵金屬表面溫度變化. II−1. 附錄二不同網孔密度之黑色遮陽網對貨櫃屋面溫度的影響. II−3. 附錄三實驗期間的逐時日射量. II−5. 附錄四透光材料：清玻璃 vs.網孔密度 70%黑色遮陽網（直接被覆和相距 30cm）II−10 附錄五透光材料：清玻璃與反射玻璃 vs.六種遮陽網（相距 20cm）. II−14. 附錄六不透光材料：鐵金屬 vs.網孔密度 70%黑色遮陽網(直接被覆和相距 30cm) II−19 附錄七不透光材料：馬賽克磁磚 vs.南向牆面或西向牆面的網孔密度 70%黑色遮陽網（相距 30cm）. II−23. 附錄八不透光材料：水泥粉光面 vs.南向牆面或西向牆面的網孔密度 70%黑色遮陽網（相距 30cm）. II−30. III.

(9) 表目錄. 表目錄表 2-2-1 台灣 PE 類遮陽網的分類. 2-11. 表 2-2-2 使用遮陽網的優缺點. 2-12. 表 2-3-1 國內的遮陽網應用案例. 2-13. 表 2-3-2 國外的遮陽網應用案例. 2-14. 表 2-4-1 空氣層的熱傳導係數. 2-19. 表 3-1-1 實驗選用的玻璃性能數據. 3-2. 表 3-1-2 實驗一的二組實驗其測點的位置設定. 3-5. 表 3-1-3 實驗一的共同作業內容. 3-5. 表 3-1-4 實驗二的作業內容. 3-6. 表 3-1-5 實驗三的作業內容. 3-7. 表 3-1-6 實驗四水平屋面組的作業內容. 3-9. 表 3-1-7 實驗四之遮陽網與溫度測點配置詳細說明. 3-9. 表 3-1-8 實驗四垂直牆面組的作業內容. 3-11. 表 4-1-1 各項實驗進行時間與季節屬性彙整. 4-1. 表 4-2-1 遮陽網在 10~14 時之平均日射遮蔽率. 4-6. 表 4-2-2 在 10~14 時以網孔密度 80%黑網為基準之日射遮蔽效果比較. 4-7. 表 4-2-3 遮陽網在白天的平均日射遮蔽率. 4-7. 表 4-2-4 以網孔密度 80%黑網為基準之日平均日射遮蔽效果的比較. 4-8. 表 4-3-1 遮陽網高度 20cm 下方的玻璃表面溫度與無遮陽網情況之最大溫差比較. 4-20. 表 4-3-2 遮陽網高度 20cm 下方的玻璃表面溫度與周圍氣溫之最大溫差比較. 4-21. 表 4-5-1 四種外殼材料表面溫度在有遮陽網或無遮陽網情況下的最大溫差比較. 4-42. 表 4-5-2 四種外殼材料表面溫度相較於周圍氣溫的最大溫差比較. 4-44. 表 5-1-1 在玻璃上方 20cm 的六種遮陽網其下表面溫度與周遭氣溫之最大溫差. 5-1. IV.

(10) 表目錄. 表 5-1-2 網孔密度 70%黑網在不同高度時其下表面溫度與當時氣溫的最大溫差比較（白天）. 5-2. 表 5-1-3 網孔密度 70%黑網在不同高度時其下表面溫度與當時氣溫的最大溫差比較（夜間）. 5-2. V.

(11) 圖目錄. 圖目錄圖 1-1-1 防風型室外電動垂直遮陽簾. 1-2. 圖 1-1-2 露臺屋頂電動水平遮陽簾. 1-2. 圖 1-1-3 陽臺電動垂直遮陽簾. 1-2. 圖 1-1-4 台南仁德台糖購物中心. 1-2. 圖 1-1-5 高雄市十全路跳蚤市場. 1-2. 圖 1-1-6 新竹市香山區農舍. 1-2. 圖 1-2-1 不同型式網孔遮光材料與其適用外殼部位的關係. 1-4. 圖 1-2-2 本實驗用外殼材料所屬之建築外殼材料分類關係. 1-5. 圖 1-3-1 研究流程圖. 1-7. 圖 2-1-1 辦公室建築夏季空調負荷的熱源組成. 2-2. 圖 2-1-2 住宅建築夏季空調負荷的熱源組成. 2-2. 圖 2-1-3 複層外殼建築的夏季降溫作用示意. 2-6. 圖 2-1-4 室外遮陽的不同型式. 2-9. 圖 2-4-1 室外遮陽網遮蔽太陽輻射熱和紫外線的效果. 2-15. 圖 2-4-2 安裝室內或室外遮陽網對室內溫度的影響. 2-16. 圖 2-4-3 SunTex 80 棕色遮陽網與其隔熱效果示意. 2-16. 圖 2-4-4 複層隔熱玻璃窗示意. 2-16. 圖 2-4-5 Phifer 公司遮陽網隔熱效果示意. 2-17. 圖 2-4-6 免電力自然排風器與遮陽網架設. 2-18. 圖 3-1-1 實驗網材不同類別的外觀. 3-1. 圖 3-1-2 貨櫃屋面之角鋼框架. 3-3. 圖 3-1-3 貨櫃屋面實驗單元分區示意. 3-3. 圖 3-1-4 工學院五樓頂實驗場. 3-3. VI.

(12) 圖目錄. 圖 3-1-5 活動式木框架基座與角鋼框架示意. 3-3. 圖 3-1-6 圖資大樓屋頂實驗場. 3-4. 圖 3-1-7 安裝遮陽網的牆面角鋼框架示意. 3-4. 圖 3-1-8 實驗一 A 遮陽網架設高度 110cm 之實驗環境示意及完成實景. 3-5. 圖 3-1-9 實驗一 B 遮陽網架設示意. 3-6. 圖 3-1-10 實驗二之遮陽網與日射計配置關係. 3-7. 圖 3-1-11 實驗三之遮陽網與玻璃及溫度測點的配置關係. 3-8. 圖 3-1-12 實驗三之設備材料架設實景. 3-8. 圖 3-1-13 實驗四水平屋面組之外殼材料與遮陽網的配置關係. 3-10. 圖 3-1-14 實驗四遮陽網與牆面的配置關係示意. 3-11. 圖 3-1-15 實驗四馬賽克磁磚牆面遮陽網架設實景. 3-11. 圖 3-1-16 實驗四水泥粉光牆面遮陽網架設實景. 3-11. 圖 3-2-1 實驗用儀器設備. 3-12. 圖 3-2-2 熱耦線數據室內校正. 3-13. 圖 3-2-3 日射計數據室外校正. 3-13. 圖 3-2-4 熱耦線讀數校正程序與結果. 3-14. 圖 3-2-5 日射計讀數校正程序與結果. 3-15. 圖 3-2-6 實驗流程圖. 3-16. 圖 4-1-1 2010 年 12 月至 2012 年 5 月高雄市(高雄氣象站)月平均氣溫分佈. 4-2. 圖 4-1-2 1981-2010 年高雄市的 30 年逐月氣溫分佈. 4-2. 圖 4-1-3 實驗一 A 的實驗期間逐時平均氣溫與日射量分佈. 4-2. 圖 4-1-4 實驗一 B 的實驗期間逐時平均氣溫與日射量分佈. 4-3. 圖 4-1-5 實驗二與實驗三的實驗期間逐時平均氣溫與日射量分佈. 4-3. 圖 4-1-6 實驗四的第一類實驗期間逐時平均氣溫與日射量分佈. 4-4. 圖 4-1-7 實驗四的第二類馬賽克磁磚牆面實驗期間逐時平均氣溫與日射量分佈. 4-4. VII.

(13) 圖目錄. 圖 4-1-8 實驗四的第二類水泥粉光牆面實驗期間逐時平均氣溫與日射量分佈. 4-4. 圖 4-2-1 六種遮陽網日射遮蔽率之全日變化. 4-5. 圖 4-2-2 不同網孔密度黑色遮陽網的日射遮蔽率全日變化. 4-6. 圖 4-2-3 網孔密度 80%之不同顏色遮陽網其日射遮蔽率的全日變化. 4-6. 圖 4-2-4 六種遮陽網在白天期間與 10~14 時的平均日射遮蔽效果比例關係. 4-8. 圖 4-2-5 不同網孔密度黑網之網下表面溫度變化. 4-9. 圖 4-2-6 不同顏色遮陽網之網下表面溫度變化. 4-9. 圖 4-2-7 遮陽網直接被覆時清玻璃表面之全日溫度變化. 4-10. 圖 4-2-8 清玻璃上方 30cm 架設遮陽網之全日溫度變化. 4-10. 圖 4-3-1 遮陽網在清玻璃上方對玻璃表面溫度的影響. 4-11. 圖 4-3-2 網下清玻璃與無遮陽網之間表面溫度的溫差全日變化. 4-12. 圖 4-3-3 玻璃表面溫度與周圍氣溫之溫差全日變化. 4-13. 圖 4-3-4 遮陽網直接被覆或高度 30cm 時其下方清玻璃表面溫度之全日變化. 4-13. 圖 4-3-5 六種遮陽網下方 20cm 的清玻璃表面溫度的全日變化. 4-14. 圖 4-3-6 六種遮陽網下方 20cm 的清玻璃表面溫度與無遮陽網情況之溫差比較. 4-15. 圖 4-3-7 六種遮陽網下方 20cm 的清玻璃表面溫度與周圍氣溫之溫差比較. 4-15. 圖 4-3-8 不同黑網下方 20cm 的清玻璃表面溫度與無遮陽網情況之溫差比較. 4-16. 圖 4-3-9 不同色網下方 20cm 的清玻璃表面溫度與無遮陽網情況之溫差比較. 4-16. 圖 4-3-10 六種遮陽網下方 20cm 的反射玻璃表面溫度的全日變化. 4-17. 圖 4-3-11 六種遮陽網下方 20cm 的反射玻璃表面溫度與無遮陽網時的溫差比較. 4-17. 圖 4-3-12 六種遮陽網下方 20cm 的反射玻璃表面溫度與周圍氣溫之溫差比較. 4-18. 圖 4-3-13 不同黑網下方 20cm 的反射玻璃表面溫度與無遮陽網情況之溫差比較. 4-19. 圖 4-3-14 不同色網下方 20cm 的反射玻璃表面溫度與無遮陽網情況之溫差比較. 4-19. 圖 4-3-15 白天 12~14 時在網孔密度 70%與 80%黑網下方玻璃表面溫度的變化. 4-23. 圖 4-3-16 白天 12~14 時在遮陽網下方玻璃表面溫度與無遮陽網時之溫差分佈. 4-23. VIII.

(14) 圖目錄. 圖 4-4-1 遮陽網高度 110cm 之下方各測點氣溫與周遭氣溫之間的溫差變化樣態. 4-24. 圖 4-4-2 遮陽網高度 30cm 時各測點的全日溫度變化. 4-25. 圖 4-4-3 遮陽網高度 50cm 時各測點的全日溫度變化. 4-26. 圖 4-4-4 遮陽網高度 70cm 時各測點的全日溫度變化. 4-26. 圖 4-4-5 遮陽網高度 90cm 時各測點的全日溫度變化. 4-26. 圖 4-4-6 遮陽網高度 30cm 在白天逐時之各測點溫度變化. 4-27. 圖 4-4-7 遮陽網高度 50cm 在白天逐時之各測點溫度變化. 4-27. 圖 4-4-8 遮陽網高度 70cm 在白天逐時之各測點溫度變化. 4-28. 圖 4-4-9 遮陽網高度 90cm 在白天逐時之各測點溫度變化. 4-28. 圖 4-4-10 遮陽網下表面測點在不同網高度的全日溫度變化. 4-29. 圖 4-4-11 遮陽網下方 10cm 測點在不同網高度的全日溫度變化. 4-29. 圖 4-4-12 遮陽網下方 20cm 測點在不同網高度的全日溫度變化. 4-30. 圖 4-4-13 遮陽網下方 30cm 測點在不同網高度的全日溫度變化. 4-30. 圖 4-4-14 遮陽網下方 40cm 測點在不同網高度的全日溫度變化. 4-30. 圖 4-4-15 遮陽網下方 50cm 測點在不同網高度的全日溫度變化. 4-31. 圖 4-4-16 遮陽網下方 60cm 測點在不同網高度的全日溫度變化. 4-31. 圖 4-4-17 遮陽網高度 90cm 之下方 70cm 與 80cm 測點的全日溫度變化. 4-31. 圖 4-4-18 在不同網高度的下方金屬表面與氣溫之間的全日溫差變化_20101229. 4-32. 圖 4-4-19 在不同網高度的下方金屬表面與氣溫之間的全日溫差變化_20110102. 4-32. 圖 4-4-20 遮陽網直接被覆時鋼鐵表面溫度之全日變化. 4-33. 圖 4-4-21 遮陽網高度 30cm 時鋼鐵表面溫度之全日變化. 4-33. 圖 4-4-22 鋼鐵表面有無遮陽網被覆之全日溫度變化. 4-33. 圖 4-4-23 不同遮陽網高度時鋼鐵上表面溫度之全日溫度變化. 4-34. 圖 4-4-24 在不同遮陽網高度下金屬表面溫度與周圍氣溫之間的溫差全日變化. 4-34. 圖 4-4-25 在不同遮陽網高度下金屬表面溫度與無遮蔽情況之間的溫差全日變化. 4-35. IX.

(15) 圖目錄. 圖 4-4-26 南向馬賽克磁磚牆面三種測點之全日溫度變化. 4-36. 圖 4-4-27 西向馬賽克磁磚牆面三種測點之全日溫度變化. 4-36. 圖 4-4-28 有無遮陽網對馬賽克磁磚牆面溫度的影響. 4-37. 圖 4-4-29 南向水泥粉光牆面三種測點之全日溫度變化. 4-38. 圖 4-4-30 西向水泥粉光牆面三種測點之全日溫度變化. 4-38. 圖 4-4-31 有無遮陽網對水泥粉光牆面溫度的影響. 4-39. 圖 4-4-32 有遮陽網的南向不同材料牆面對無遮陽網牆面的降溫效果比較. 4-39. 圖 4-4-33 有遮陽網的西向不同材料牆面對無遮陽網牆面的降溫效果比較. 4-40. 圖 4-4-34 有遮陽網的南向二種材料牆面對周圍氣溫之溫差變化比較. 4-40. 圖 4-4-35 有遮陽網的西向二種材料牆面對周圍氣溫之溫差變化比較. 4-40. 圖 4-5-1 清玻璃和鋼鐵金屬表面有無遮陽網之間的表面溫差相對於周圍氣溫變化之分佈關係. 4-43. 圖 4-5-2 四種材料上方 30cm 有遮陽網與無遮陽網之間的表面溫差相對於周圍氣溫變化之分佈關係. 4-43. X.

(16) 第一章緒論. 第一章緒論第一節研究動機與目的. 一、研究動機因應氣候變遷與地球暖化現象對地球環境日益惡化的影響，「節能減碳」再度成為世界各國「拯救地球」共識的低碳設計重要議題。在過去的 300 年，人類為了追求舒適與便利的生活水準，或促進人類文明的進展，已導致對能源與電力需求和供給壓力的日益增加，特別是在人口密集的都會地區。其結果是大量的碳排放與空氣污染，同時也造成都市高溫化的現象。這種都市熱島效應也直接或間接的造成建築物冷氣使用量大增的負面循環。因此，有效的建築物隔熱降溫與加熱等建築節能設計作法一直是備受重視的低碳建築相關議題。在讓都市降溫的低碳節能設計領域，誘導式建築設計雖然一直被認為是最基本的節能設計建築手法，但因都市基地環境或建築幾何形態本身的某些限制，導致建築物必須採用一些額外的構造或裝置來協助減緩或消除來自建築物外殼的熱獲得或熱損失的問題。經常被提及的建築外殼隔熱或降溫設計手法包括綠屋頂或牆面綠化、涼適屋瓦、屋面塗佈隔熱漆或鋪設隔熱磚、雙層壁、室外遮陽或遮蔭裝置。其中以同時具備隔熱與環境永續效益的綠屋頂最常被推薦使用，但其缺點是會因建築物屋頂荷重的增加，特別是既有的較為老舊的建築物，由於結構強度不足而可能出現的構造體損壞問題。建築物室外遮陽裝置是建築美學的基本設計元素之一，通常是以窗開口部位為主，藉以降低在窗開口位置的直接太陽輻射。傳統的室外遮陽裝置幾乎都屬於固定形式的水平或垂直或格子狀構造物，無法提供使用者對最佳視野範圍彈性調整的機會。有一些可依循導軌來收放或伸出使用的遮陽裝置，例如遮蓬（awing），或可啟閉操作的室外遮陽簾與百頁鑲板，也是經常被採用的活動式建築遮陽措施，能讓視野範圍隨使用者或環 11.

(17) 第一章緒論. 境的需要而被調整。遮陽網質輕價廉、取得容易，在國外已有許多既美觀且易於自助施工（DIY）的制式產品，非常適合做為建築外殼降溫改善的裝置，尤其是對老舊建築物，不僅可改善其熱環境的舒適性，亦可延長建築物的使用壽命。因此，美觀實用的遮陽網產品在國外目前已是低碳建築設計常用的遮陽構造物，國外的一些實際案例請看圖 1-1-1~1-1-3。在台灣，運用遮陽網的案例大多是屬於農業或園藝的溫室遮蔭或遮光功能，較少被使用於建築物外部的降溫與隔熱功能。事實上，做為建築物降溫使用的遮陽網其架設方法可以是多樣的，例如在台南仁德台糖購物中心的中庭是以遮陽網直接被覆在屋面玻璃的外表面（圖 1-1-4）；高雄市十全路跳蚤市場是將遮陽網以不等高度架設於鐵皮屋面或攤販空間的上方（圖 1-1-5）；新竹市香山區農舍將遮陽網以不同遮棚形式架設於室外空間（圖 1-1-6）。. 圖 1-1-1 防風型室外電動垂直遮陽簾圖 1-1-2 露臺屋頂電動水平遮陽簾圖 1-1-3 陽臺電動垂直遮陽簾 (資料來源：Premier Awnings). 圖 1-1-4 台南仁德台糖購物中心. (資料來源：Premier Awnings). 圖 1-1-5 高雄市十全路跳蚤市場. (資料來源：Queen City Awning). 圖 1-1-6 新竹市香山區農舍. 若相較於屋頂綠化設計，遮陽網似乎更能有效的降低室內空氣溫度。因此，瞭解並探討遮陽網應如何在建築物表面架設，以便達成預期的表面降溫效果，這是本研究的主要目標。也就是針對遮陽網的不同顏色與孔隙密度，探討建築物外殼材料表面經由其遮 12.

(18) 第一章緒論. 蔽直接日射之後的表面溫度變化或相關的熱性能問題。二、研究目的基於上述的研究動機，本研究的主要課題是遮陽網的架設能否有效減緩太陽輻射熱對建築外殼材料表面溫度的影響，特別是對其適當架設高度的探討，藉以瞭解外牆或屋面在受太陽直接曝曬之後，在不同的遮陽網架設高度下，某些材料的表面溫度其被降低程度的相關問題。表面降溫效果的綜合分析或比較數據是經由一系列的實驗量測作業取得，包括不同種類遮陽網的日射遮蔽量以及在無遮蔽情況下和同時受遮陽網遮蔽之不同建築外殼材料的表面溫度變化。本研究之目的其主要內容概述如后：（一）彙整並說明在國內外有關於遮陽網研究的不同觀點與相關成果。（二）以貨櫃屋面為例，探討遮陽網搭設高度對網下空氣層溫度的影響。（三）比較不同網孔密度或顏色的遮陽網對日射遮蔽的效果。（四）瞭解在架設高度 20cm 條件下的不同種類遮陽網對玻璃屋面之降溫效果。（五）探討在架設高度 30cm 條件下的遮陽網對不同建築外殼材料表面溫度的影響。. 第二節研究範圍及方法. 一、研究範圍本研究的範圍包括遮陽網的特性以及對建築屋面降溫效果研究的相關文獻回顧，同時也探討聚乙烯(PE)類針織遮陽網對不同建築外殼材料表面產生的降溫效果。相關內容說明如下： 1. 網孔遮光材料可區分四種：遮陽網、網印玻璃、網點遮光貼紙和隔熱貼紙。其中，. 13.

(19) 第一章緒論. 遮陽網可應用於外殼的透光部位和不透光部位；而網印玻璃、網點遮光貼紙和隔熱貼紙都是應用在玻璃類透光部位，如圖 1-2-1 所示。因此，本研究選用遮陽網作為建築外殼的遮蔽材料。遮陽網網印玻璃網孔遮光材料網點遮光貼紙. 外殼不透光部位外殼透光部位. 隔熱貼紙. 圖 1-2-1 不同型式網孔遮光材料與其適用外殼部位的關係. 2. 一般而言，採用遮陽網來降低建築物外殼材料表面溫度的應用實例幾乎都是老舊建築物。建築外殼材料通常分為透光部位材料與不透光部位材料。本研究選用的透光部位材料有二種：清玻璃與反射玻璃；選用的不透光部位材料有三種：1:3 水泥粉光牆面、馬賽克磁磚面和鋼鐵類金屬表面，材料分類關係請參考圖 1-2-2。 3. 選用之遮陽網為市場常用之高密度聚乙烯(HDPE)類針織遮陽網，其種類包含網孔密度分別為 50%、60%、70%和 80%的黑網，以及網孔密度同為 80%的銀網和綠網。 4. 在常見的採用遮陽網建築案例中，遮陽網設置高度並不一致，特別是直接被覆在材料表面上或架設高度超過 1m 的情況。另由文獻回顧得知，遮陽網在架設高度 40cm 以下，具有局部隔熱功能。因此，基於人體對舒適的感知以及探討遮陽網架設高度對材料表面溫度變化的影響，本研究採用之遮陽網的網下高度範圍是由高度 110cm 至直接被覆的情況。 5. 在台灣所處的亞熱帶熱濕氣候區，是以建築物的水平面以及南向和西向立面受直接太陽輻射熱的影響較為嚴重。因此，本實驗選擇之遮陽網設置方位有三種：水平面、正南向立面和正西向立面，以便取得符合實際的可用數據。. 14.

(20) 第一章緒論. 6. 本研究探討的對象是在建築物外部架設的遮陽網，不包括室內的遮陽網。. 清玻璃色板玻璃玻璃透光材料. 反射玻璃複層構造玻璃. PC 板. 雙層隔熱玻璃 Low-E 玻璃. 壓克力材料. 建築外殼材料. 1:2 防水水泥粉光. 水泥粉光面. 不透光材料. 1:3 水泥粉光. 清水水泥模面. 馬賽克磁磚. 釉面材料. 丁掛類磁磚其他. 金屬表面材料. 鋼鐵類金屬非鐵類金屬. 圖 1-2-2 本實驗用外殼材料所屬之建築外殼材料分類關係. 二、研究方法本研究採用的方法包括文獻回顧法與實驗分析法。（一）文獻回顧法首先介紹建築外殼的熱獲得與其降溫手法適用性的議題，包括建築外殼的構造隔熱設計、自身遮蔭建築外殼的幾何型態設計、建築物立體綠化、建築立面室外遮陽裝置、以及窗玻璃遮陽，特別是遮陽網。其次是說明室外遮陽網的種類、優缺點以及在國內外的一些應用案例。最後，回顧近年來有關於室外遮陽網熱效應研究的一些成果。雖然上述之文獻資料回顧內容是相對比較有限，特別是室外遮陽網熱效應部份，但對建構本研 15.

(21) 第一章緒論. 究之範圍及目的，已能產生實質的幫助。（二）實驗分析法本研究是以材料表面或空氣溫度變化的比較為主，因而採用大量的熱電耦線與資料紀錄器。但為確保實驗數據的準確度，有關於儀器設備之系統誤差或可能的人為誤差的問題已事先校正或討論其因應做法。在研究過程中，遮陽網架設在建築外殼的位置分為二部份：水平屋面和垂直牆面。在水平屋面部份選用的建築外殼材料包括屬於透光材料的清玻璃和反射玻璃，以及屬於不透光材料的鋼鐵金屬表面。在垂直牆面部份選用的建築外殼材料為不透光材料的水泥粉光牆面和馬賽克磁磚牆面。遮陽網架設高度的規劃，若為高度 110cm 的範圍是以探討在網下與金屬屋面之間的空氣溫度變化。若為高度 30cm 與緊貼材料表面的情況是以探討材料表面溫度以及其與表面無遮蔽條件或當時的周遭空氣溫度之間的溫度變化關係為主。整體而言，實驗設計的內容已涵蓋本研究原設定之目的與範圍部份，相關儀器設備與取得之數據均已經由必要的校正程序予以修正，數據呈現的圖表已能充分地提供本研究所需的解答。. 16.

(22) 第一章緒論. 第三節研究流程. 本研究的主要流程如下：. 研究動機資料蒐集與文獻回顧資料彙整與分析建築外殼熱獲得與降溫手法. 國內外遮陽網案例. 遮陽網種類與特性. 遮陽網隔熱效益. 研究範圍與內容確立研究課題確定研究目的實驗設計量測儀器校正. 框架網材搭設. 數據誤差分析. 量測點裝設. 實驗前置作業. 誤差修正檢討 No 實驗操作實驗執行. Yes. 遮陽網下方不同種類遮網高 20cm 之不同遮陽網高度對不空氣層溫度陽網之日射種類遮陽網對玻璃同建築外殼材料遮蔽率表面溫度的影響表面溫度的影響的變化. 數據整理與分析. 數據彙整與分析. 研究成果提出. 結論與建議. 圖 1-3-1 研究流程圖. 17.

(23) 第二章文獻回顧. 第二章文獻回顧本章概要性的回顧有關於建築物外殼熱獲得與常見降溫設計方法的適用性比較，特別是國內外的遮陽網使用案例，同時也包含遮陽網種類及相關性質的說明，以及與遮陽網應用有關的遮蔭效果研究比較的討論。. 第一節建築外殼的熱獲得與降溫手法. 一、建築外殼熱獲得建築物的外殼是由用來分隔室內與室外空間的表面元素所組成。這些表面的構成經常會有不透光與透光（例如玻璃窗）的部份，其設計與構造方式能顯著的影響建築物的舒適和能源耗用。其次，誘導式太陽能與自然採光的利用已被廣泛的認為是永續建築設計必要的能源效率提升對策，因為可以降低室內空間的暖房或冷房負荷以及對電力照明的需求。換言之，如何有效率的使用陽光是低碳建築的節能設計基本策略。然而，在晴朗的日子，特別是夏季白天，進入建築物室內的熱，其主要來源是強烈的直射陽光。這種直接的太陽輻射能夠穿透建築外殼的透光部位，以輻射熱方式進入室內；也能讓建築外殼不透光部位的材料在長時間曝曬並蓄積熱量之後，以熱傳導、熱對流或紅外熱線（長波長輻射）再輻射的方式將熱傳遞至室內。建築物的外殼一直持續的與室外環境交互作用，其表現的性能或熱行為，如前述的原因，對室內的環境和舒適條件都有強烈的影響。對空調型建築而言，建築外殼與空調系統二者是緊密相關的。適當的建築外殼設計能讓空調系統的性能最佳化、降低能源成本以及改善舒適。國內外的多數研究結果顯示，典型的辦公室建築在夏季的空調負荷熱源組成，如圖 2-1-1 所示。其中屬於建築外殼構件部份的熱源包含玻璃_輻射、玻璃_傳導、屋頂、牆、滲漏風。這些建築外殼構件促成建築物在夏季整體空調負荷的比例約為 47%。很明顯的，辦公室建築的夏季冷房負荷其主要熱源是來自建築外殼，其中以穿透 21.

(24) 第二章文獻回顧. 窗玻璃進入室內的直接太陽輻射熱最大，約 23%。其次是來自屋頂、牆和玻璃傳導熱的部份，合計約 19%。其餘的外殼熱源是來自縫隙的滲漏風部分，約為 5%。圖 2-1-2 顯示，典型的住宅建築在夏季的空調負荷熱源組成。很明顯的，室內空調系統的熱負荷有 48%是來自窗開口，遠超過牆與門以及屋頂和滲漏風（約佔 38%）的影響。換言之，經由建築外殼進入室內的熱，在住宅建築空調系統的熱負荷中佔非常大的比例，其影響是不容忽視的。若由舒適和節能觀點言之，住宅建築的室內熱環境是屬於受外皮構造支配(skin-dominated)的類型，採用適當的方法來控制或減緩由建築外殼進入室內的太陽熱能，就有機會讓住宅不再依賴空調設備的人工氣候調節功能。. 典型辦公室建築夏季空調負荷的熱源組成. 窗_輻射 23%. 窗_傳導 7%. 滲漏風 5%. 照明 19%. 人員 12% 牆壁屋頂 7% 5%. 設備 22%. 典型住宅建築夏季空調負荷的熱源組成. 照明人員設備屋頂牆壁窗_傳導窗_輻射滲漏風. 滲漏風 13%. 牆與門 19%. 室內熱源 14%. 屋頂 6%. 窗開口 48%. 圖 2-1-1 辦公室建築夏季空調負荷的熱源組成. 牆與門屋頂窗開口室內熱源滲漏風. 圖 2-1-2 住宅建築夏季空調負荷的熱源組成. 綜言之，長時間的濕熱氣候條件，導致空氣調節系統需求大增，因此，建築外殼的隔熱或降溫設計是非常重要的。適當的室外遮陽或遮蔭設計策略都是降低建築物夏季能源成本與建構室內熱舒適環境的關鍵要素。二、建築外殼降溫設計方法陽光能提供充足的熱、光線、陰涼地方，以及在夏季期間的涼爽舒適通風。誘導式太陽能設計的原則是彈性有效的利用以及積累這些由陽光提供的優點，促成建築物的能源成本降低、舒適改善、空間活力提升、以及在建築物生命週期內較低的維護風險，藉以達成低耗能或低碳建築的永續目標。低耗能建築的設計技術可以是不複雜的，只須善用建築物特性、太陽位置影響、基地微氣候塑造、以及開口部位的遮陽設計技術。換言. 22.

(25) 第二章文獻回顧. 之，就是結合陽光的設計，並且讓建築外殼的溫度被盡可能最小化，以便降低建築物與其室外空間的在夏季時的溫度。讓建築外殼降溫的常見設計手法包括建築外殼的構造隔熱設計、建築幾何型態的外殼自身遮蔭設計（利用量體交互遮蔽）、建築物立體綠化以及植栽遮陽設計、建築立面室外遮陽裝置、窗玻璃遮陽等。相關手法的設計概念分別說明如后。（一）建築外殼的構造隔熱設計建築外殼的構造隔熱設計其常見的設計概念可區分為三種：採用熱阻(R)較高的材料、使用表面淺色的或高太陽反射率(SRI)的材料、以及採用內含空氣層的構造。 1. 採用熱阻(R)較高的材料熱阻是材料阻擋熱傳遞能力的判斷基準，已被廣泛用來估算材料對熱的傳導性或阻抗性。基本上，材料阻止熱通過其表面傳遞的能力越高，其熱阻值就越大。此概念也經常被應用於建築產業，做為建築物隔熱效果或能源效率比較的標準。也就是，將隔熱材料加入建築物，增加構造體對熱的阻隔能力，藉以改善建築物的節能效率水準。這是因為採用熱阻(R)比較高的材料有助於降低建築物外殼構造的總熱傳透率(U)。經由外殼材料傳遞的熱量(Q)，單位 kWh，其計算式如下： Q=UATT10-3 其中，U 是建築組件的熱傳透率（單位 W／m2•K） A 是建築組件的表面積（單位 m2） T 是室內與室外環境的溫度差（單位 K）註：1℃溫度的改變是等於 1K 溫度的改變 T 是時間（單位 hours）由外殼材料傳遞的熱流量(q)，單位 W，其計算式為 q=UAT. 23.

(26) 第二章文獻回顧. 在我國「建築技術規則」第十七章的綠建築基準中，已分別規範外殼的透光與不透光部分的容許熱負荷，包括平均熱傳透率和窗面平均日射取得量。其中的第 308-1 條規定，受建築節約能源管制建築物之屋頂平均熱傳透率應低於 1.0W／m2•K。第 310 條規定，住宿類建築物外殼不透光之外牆部份其平均熱傳透率應低於 3.5W／ m2•K。第 311 條與第 312 條規定，學校類建築物的居室空間以及大型空間類建築物居室空間之窗面平均日射取得量，應分別低於規定之基準值（單位 kW／m2•K）。此外，與總熱傳透率有關的外殼耗能量 ENVLOAD（單位 kW•hr／m2•year）則適用於辦公廳類、百貨商場類、旅館餐飲類及醫院類建築物。隔熱材料可以被加入外牆、屋頂、樓板或基礎之中，藉以改善建築物的熱阻值與能源效率。磚石、混凝土或乾牆材料，若與真正的高隔熱產品比較，其熱阻是相對比較低，必須配合使用隔熱材料來降低總熱傳透率。玻璃纖維與岩棉之類的多孔隙隔熱材料，雖然是不昂貴、容易安裝以及取得容易，但其熱阻效果並非最好。隔熱材料的標稱熱阻值是在理想狀態下獲得，因此，隔熱材料必須被適當的安裝與維護，不得被壓縮、受潮、出現發霉或將其孔隙填塞，以便維持其出廠時的熱阻值。 2. 使用表面顏色淺的或太陽反射係數(SRI)高的材料在炎熱的夏季白天，讓陽光（熱）在最初的位置就遠離建築物，不被積聚或吸收，這是讓建築室內環境涼爽舒適的最有效方法。換言之，除了採用高熱阻的材料之外，將陽光反射，藉以降低外殼材料對太陽輻射熱的吸收，也是常見的建築外殼降溫手法。將陽光反射並遠離建築外表面的方法有二種：使用表面顏色較淺之材料、使用太陽反射係數較高的材料。 (1) 使用淺色表面的材料黯淡且深色的材料表面吸收大約 70~90%的照射到該表面的太陽輻射能量。其中部份被吸收的能量會以傳導的方法傳遞至室內，造成室內的熱獲得。淡顏色的表面能有效反射大部分的熱，使之遠離建築物。大部分的主要油漆製造商在. 24.

(27) 第二章文獻回顧. 光線反射值(light reflectance value, LRV)的相關研究結果顯示，白色能反射 80% 的光線，但黑色只能反射 5%的光線。因此，在大部分都屬於熱濕氣候的地區，能反射來自太陽熱的淺色表面材料是最佳選擇。但在長時間都是寒冷氣候的地區，能吸收來自太陽熱的深色表面材料是最佳選擇。 (2) 使用太陽反射係數較高的材料經由過去十餘年的發展，涼適材料(cool materials)已成為越來越普遍的建築材料，特別是在涼適屋頂(cool roof)應用部分。涼適材料能在陽光之下保持涼爽，是因為其具有比較高的太陽反射係數與熱放射率(thermal emissivity)。換言之，這種材料在太陽輻射的照射之下，其表面溫度並不會產生顯著上升的現象。太陽反射係數(solar reflectance index, SRI)是一種用來比較屋頂材料涼爽程度的指標，由美國 Lawrence Berkley 實驗室發展。太陽反射係數是指將照射至材料的太陽輻射予以反射的能力（數值介於 0~110）。數值越高，效果越好。高反射係數是因為顏料特性，能在太陽光譜的紅外線部份有高反射率，但在可見光譜部份仍維持在標準樣態。也就是在白天需要自然採光的時間，材料不會被明顯的加熱。熱放射率是指將紅外線波長的熱再輻射的能力。高的熱放射率能讓材料在白天直接向天空再輻射那些已被材料本身吸收的熱量，因而在夜間能保持涼爽。因此，以涼適材料構成的涼適屋頂，其表面溫度的樣態是低於一般的塗層材料，能減少進入建築物的熱流，有效降低室內氣溫。由於室內空調系統使用量的減少，也有助於減緩都市熱島效應。不同的反光的涼適塗層可應用於薄膜、木瓦、瀝青、油毛氈、地磚等材料。對於白色金屬的涼適屋頂，由於其較低的熱放射率，因而必須有非常高的太陽反射係數(約 70~82)，才能有節能效率。這種材料在目前的缺點是其產品原始性質的維護，材料效率的快速降低可能導致在隔熱投資部份的無效。. 25.

(28) 第二章文獻回顧. (3) 採用內含空氣層的構造除了一般的內含空氣層的空心牆(cavity wall)之外，內含空氣通道的複層建築外牆構造可區分二種：複層外殼建築(double envelope or double shell)、雙層表皮立面(double skin facade)系統。 ․複層外殼建築複層外殼建築是一種能源效率的創新設計，其目的是提供一種具有建築風格的令人愉快空間，舒適又節能。若由建築剖面觀之，複層外殼建築事實上就是一種建築物在建築物之內的形式，二層外殼是分離的平行牆面。換言之，複層外殼建築的基本概念是在二建築牆體之間的氣流通路形成一種對流迴路(convective loop)。此對流迴路若要發生作用，必須有熱的進入口和出口，通常是附加的或分離的陽光空間(sun space)。為了讓氣流的對流作用更有效，特別是在夏季降溫需求大的情況，有時候會利用小型風扇協助。複層外殼構造的問題是在其氣流通路中的昆蟲與蛇鼠類動物的出沒、潮濕、發霉和黴菌滋生、以及火災時的火焰蔓延（若無防火牆或防焰設計）。其次是因大量的空氣層空間而導致建築成本過高與不易維護。. 圖 2-1-3 複層外殼建築的夏季降溫作用示意 [資料來源：Chown]. 26.

(29) 第二章文獻回顧. ․雙層表皮立面系統雙層表皮立面系統是一種新的技術，已被許多知名建築師應用在其高端(high end)的高層建築設計之中，也經常被宣稱是一種具有代表性的傑出綠建築策略，也就是對環境負責的與永續的設計。雙層表皮立面的基本概念是以外牆面來動態的回應不斷變化的周遭環境條件，在外牆的雙層表皮之間加入整合的遮陽、自然通風與隔熱的裝置或策略。其外牆的外皮層牆面經常是透明的玻璃構造物；內皮層有時候也是透明的玻璃構造牆面。在雙層表皮之間的空氣廊道，其主要功能是將極端的氣溫、風與噪音予以阻隔。因此，雙層表皮立面系統的誘導式設計基本策略包括自然通風、自然採光、太陽熱獲得。採用雙層表皮立面系統的建築物，通常都具有比較高的建造成本。（二）自身遮蔭建築外殼的幾何型態設計對於熱帶氣候區的一般建築物而言，影響熱獲得經由其建築外殼進入室內的主要因素包括建築物的方位、外牆面積、構造類別、表面裝飾、窗面積、玻璃類別、室外遮陽裝置、屋頂的面積與構造。其中大部分都與建築物的幾何形狀或型態有關，因此，自身遮蔭的建築外殼(self-shading building envelope)成為消除直接太陽輻射的建議策略。自身遮蔭建築外殼是利用建築物的形狀產生自身遮蔭的建築立面，讓立面在白天的大部分時間，都維持被遮蔽的情況，協助外殼降溫，因而能大幅降低來自建築外殼的熱傳遞量。自身遮蔭建築外殼其降溫作用形狀的空間設計元素包括翼牆、量體聯結、陽台、深凹的門窗以及拱廊。採用內院設計的建築物或簇群形式的鄰里社區，能提供自身遮蔭的內院空間與舒適的微氣候環境。此外，都市設計是城市形狀的提供者，其產生的都市形狀，特別是街道的型態比(aspect ratio)以及建築物的鄰棟間距，對城市的能源耗用或空氣品質都有很大的. 27.

(30) 第二章文獻回顧. 影響。反之，由都市的尺度，對能源的關心也包含在城市中的太陽能利用的機會，若此，太陽包絡軌跡(solar envelope)的設計概念就必須被同時考量與評估。（三）建築物立體綠化建築物立體綠化包含綠屋頂與建築立面綠化。綠屋頂或屋頂花園是在屋頂上進行綠化，讓建築物的屋頂表面溫度與周圍氣溫下降，達成能源耗用減少、都市熱島效應減緩、空氣淨化、人類舒適與健康的改善、暴雨管理的強化、生物棲地營造等目的。屋頂綠化的其他利益包含能源效率提高、屋面材料耐久性增加、火災時能阻燃、電磁波降低、噪音降低、市場價值提升、都市農業的創造、生物多樣性增加、環境教育機會的提供、在地工作機會的創造。建築立面綠化(green facade)是景觀設計的新階段，但其牆面綠化的概念可以追溯至古代的巴比倫花園。這種運用綠色植物的令人驚嘆的設計，讓建築物成為注意的焦點，也為街道景觀帶來一些色彩。換言之，建築物將因此而取得「主張保護環境(green)」的外表，成為引人注意的非常吸睛的設計。對城市而言，立面綠化的迷人設計也將成為城市的地標。這種讓人不願錯過的綠化構造物也提供整個城市一種主張保護環境的感覺。立面綠化可以固定在現有牆上、或固定在格架圍籬、纜索織網與柱之類的獨立構造物。立面綠化的優點是與綠屋頂相似的。影響立面綠化成功與否的因素是基地的自然特性，例如陽光、風、濕度、以及採用的土壤，也包含植物的選擇。綜言之，二者對建築外殼材料表面溫度的降低都有顯著的功用。近年來有關建築物立體綠化降溫效果的一些國內研究成果，說明如下： 1. 林憲德(2000)在「綠建築設計技術彙編」指出：牆面綠化可有效降低牆面的表面溫度 10~14℃。 2. 許瑞銘(2006)在「屋頂綠化熱效益的研究」指出：屋頂綠化可降低裸露混凝土平屋頂表面溫度 9.4~11.5℃。. 28.

(31) 第二章文獻回顧. 3. 蘇榮宗(2009)在「屋頂植草覆土層熱效應之研究」指出：在晴朗炎熱天氣之中午，不同表面覆蓋材料降溫效果的先後順序：百慕達草（12.6℃）＞假儉草（12.4℃）＞台北草（11.2℃）＞白雲石（10.7℃）＞海石（9.0℃）＞彩繪石（6.9℃）。屋頂植草對屋面降溫的效果是較佳的。 4. 韓佑勳(2009)在「遮蔭網及屋頂綠化對平屋頂熱環境及建築節能之影響」指出：屋頂植草綠化能降低屋頂上表面溫度高達 25.3℃，減低下表面溫度高達 7.15℃。此外，外殼遮蔭也能由室外的植栽提供。例如落葉喬木，在冬季，稀疏的枝葉容許陽光穿透。由春季開始，樹葉的生長逐漸茂密，其遮蔭功能也會逐漸增加。（四）建築立面室外遮陽裝置在炎熱的氣候區，設計者不但要讓太陽輻射盡可能的遠離建築外殼的不透光表面，而且要特別注意窗開口部位的遮陽設計，減少入射熱，消除室內過熱問題。原則上，室外遮陽的效果是遠大於室內遮陽。室外遮陽裝置可以固定在窗的外部，也可以附屬在建築外殼上。雖然室外遮陽裝置的設計可以是很複雜，但窗開口的室外遮陽裝置其基本類型有三種：水平遮陽、垂直遮陽、格子遮陽。實務上，窗口的室外遮陽裝置其外觀可以是多樣化的，圖 2-1-4 為一些不同組合方式的示意圖。. 圖 2-1-4 室外遮陽的不同型式. 29.

(32) 第二章文獻回顧. 室外的固定遮陽裝置，其設計通常是無法在全年都要求具有 100%的遮陽效果。例如，在整個夏季，可能需要 100%的遮陽效果，在秋季只有 80~85%的效果，但在冬季期間則可能容許部份的陽光進入室內。事實上，在炎熱氣候區的冬季，例如高雄市，在冬季大部分時間，還是不希望強烈的陽光進入室內。除了室外固定遮陽裝置之外，活動的室外遮陽裝置也常被使用，包括活動百葉窗板、捲式窗簾、遮篷。這些室外遮陽裝置的設計或選擇應考量遮蔽效果、視野影響、自然採光可能性、誘導式加熱的可能性、外觀、耐久性、建築接合物件、可拆裝程度、控制方法、外殼穿透深度、火災出口等議題。（五）窗玻璃遮陽在窗玻璃的位置直接將入射的陽光阻隔在外，除玻璃材質本身之外，常見的遮陽設計方法有三種：在玻璃內表面貼反光性隔熱紙(window film)、安裝室內遮陽簾、裝設室外遮陽網或遮篷。採用窗隔熱紙的優點是能隔離紫外線、阻隔太陽輻射熱、降低窗面眩光問題、確保室內隱密性、增加玻璃在碎裂時的安全保護。窗隔熱紙能有效隔絕太陽輻射熱以及降低玻璃本身的熱傳導，因而能減少建築物在夏季的空調耗能與能源成本。然而，窗隔熱紙的反光功能也會將部分可見光阻隔在窗外，其次是隔熱紙無法被彈性的自由移除，因此在低日照的期間，室內必須使用照明器具來提供室內必要的照度水準。室內遮陽簾依材質與操作方法的不同組合有相當多的種類，例如捲簾、摺簾、百頁簾、羅馬簾、垂直簾、紗簾等。在一般的情況，室內遮陽簾雖然能阻隔直射陽光或允許部分光線進入室內，讓人感覺舒適，但在窗的鄰近區域，已穿透玻璃進入室內的太陽輻射熱還是無法被免除，其結果是讓室內的熱獲得增加。除了使用可啟閉的百葉窗、遮篷和遮陽網牆板之外，室外遮陽網的裝設也能在太陽輻射熱到達窗玻璃之前，讓遮陽網來反射、吸收並消散大部分的紫外線、輻射熱或眩光。這種遮陽方式的效果若與任何其他的室內遮陽方式相比，其效果有可能超過 70~80%。窗玻璃的室外遮陽網基本構造包含二種型式：捲簾，遮陽網（窗）板。. 210.

(33) 第二章文獻回顧. 第二節室外遮陽網的種類與優缺點. 遮陽網是一種厚實的網眼織物，用來禁止陽光到達玻璃窗或進入室內。室外遮陽網在歐美各國已被長期使用，藉以保持舒適的室內溫度，降低能源成本。在國內，常見的在室外使用的遮陽網形態，可區分為三種：窗遮陽網、陽台遮陽網、棚架式遮陽網。有關於遮陽網的種類與優點分別說明如后。一、遮陽網種類國內生產之遮陽網，依網材原料的不同，可區分為二類：聚乙烯(PE)、聚炳烯(PP)。其中的 PE 是主要的製作原料。此外，高密度聚乙烯(HDPE)由於其熔點、剛性、硬度和強度較高、吸水性小、有良好的耐太陽輻射性，因而也被廣泛採用。對 PE 類遮陽網而言，若依其網格編織方式的不同大致分為三種：針織網、平織網、以及螺紋織網。不同種類 PE 遮陽網的分類說明，請參考表 2-2-1。表 2-2-1 台灣 PE 類遮陽網的分類 (資料來源：本研究彙整) 類別. 屬性編織方式. 針織網. 平織網. 螺紋織網. 又稱百吉網，線編有打結. 網線. 又稱蘭花網，交錯平列，排線捲夾編無打結編無打結圓紗扁紗扁紗 (材質為 HDPE 塑膠顆粒熔 (寬度 2~0.35mm，厚度 (寬度 2~0.35mm，厚度解抽紗而成，直徑 0.25mm) 28~50um) 28~50um). 網孔密度. 50~90%. 50~90%. 50~90%. 使用年限. 3~5 年. 2~3 年. 2~3 年. 二、遮陽網優缺點使用遮陽網的優缺點，請參考表 2-2-2。 211.

(34) 第二章文獻回顧. 表 2-2-2 使用遮陽網的優缺點項目隔熱性. 說明 1. 可阻擋約 80%的太陽輻射熱，讓室內變得比較涼爽，減少空調耗能，降低能源成本 2. 在寒冷月月份，能將熱保留在室內，減緩熱能流失. 遮光性. 1. 讓進入的光線比較柔和，可減少窗面的眩光現象或電視與電腦銀幕上的反射眩光 2. 若添加抗 UV 劑，能阻擋有害紫外線，減少地毯、布簾、傢具和裝飾物的褪色. 視野穿透性. 1. 可提高在白天的室內隱私性 2. 提供對室外的良好能見度，開啟窗簾，讓風景回來. 維護性. 1. 比較不耐久，大約每二至三年必須更換一次 2. 容易沾塵，需經常清洗，但可降低灰塵積聚在玻璃上 3. 經過適當處理能防止網的黴菌與褪色問題. 成本. 1. 比較低的能源使用成本 2. 償還期通常低於二或三個空調季節. 其他. 1. 2. 3. 4.. 可防阻昆蟲或寵物由窗口進出能讓適宜的微風進入室內遮陽網的保護能讓玻璃維持在比較乾淨的狀況讓建築物的美能更突出. 第三節國內外遮陽網應用案列. 近年來在國內將遮陽網做為建築物外部隔熱功能的應用案例日益增多。整體而言，其安裝技術以及對建築外觀的美學表現大部分是比較不理想的。表 2-3-1 為國內的一些遮陽網應用案例涵蓋在室外的遮陽網應用型式以及在室內的遮陽網型式。這些遮陽網應用的架設方式，雖然是多樣的，但很明顯的，在室外架設的遮陽網其構造方式幾乎都是相對比較不牢固而且比較不美觀。反之，在室內的遮陽網應用，基本上，幾乎是所有的案例都能兼顧美觀要求，創造光影變化豐富的環境。暫且不論遮陽網是否真能降低整體的室內空調系統以及照明耗能程度，在國內，對於室外遮陽網應用的構件整合與節能策略的研究，特別是在農村建築或景觀遊憩方面，仍有很大的發展空間。. 國外對遮陽網應用的一些案例，如表 2-3-2 所示。對比於國內的案例，歐美國家對遮陽網的應用，很明顯的，其產品幾乎都能與建築空間結合一致，不但考量環境美學的設計，也結合自動化控制技術及節能管理，讓遮陽網能適時的回應光熱環境的變化或使用需求而便利的伸展與捲收，有效達到美觀、採光與隔熱的綜合效果。. 212.

(35) 第二章文獻回顧. 表 2-3-1 國內的遮陽網應用案例型式. 地點與說明 1. 台南仁德台糖購物中心. 2. 高雄美濃客家文物館. 3. 高雄市十全路跳蚤市場. 遮陽網直接被覆在中庭玻璃屋頂的玻璃表面. 遮陽網直接被覆在中庭玻璃屋頂的玻璃表面. 遮陽網以不等高度架設於鐵皮屋面或攤販空間的上方. 4. 新竹市香山區農舍. 5. 台南市民宅. 6. 新竹北埔民宅. 遮陽網以不同遮棚形式架設於室外空間. 遮陽網鑲板設於外牆西向窗開口部位. 遮陽網以不同形式架設於屋頂不同位置. 7. 澎湖馬公機場. 8. 新竹北埔鄧南光紀念館. 9. 花蓮鄉間某有機餐廳. 遮陽網懸掛於玻璃屋頂下方. 遮陽網懸掛於玻璃屋頂下方. 遮陽網懸掛於鐵皮屋頂下方. 10. 高雄美濃溫室之室外遮棚. 11. 高雄捷運 R4 機場站. 12. 台南仁德台糖購物中心. 遮陽網懸掛於遮棚頂下方. 遮陽網懸掛於玻璃屋頂下方. 遮陽網懸掛於結構玻璃牆面內側. 室外遮陽網型式. 室內遮陽網型式. 另外，如同中庭空間玻璃屋頂的採光設計問題，天窗(skylight)也是許多誘導式低碳建築對自然採光設計的建議策略。但在陽光強烈的地區，由於室內過熱或眩光等問題，已導致在天窗表面（玻璃或壓克力玻璃）直接被覆遮陽網的實務改善作法。. 213.

(36) 第二章文獻回顧. 表 2-3-2 國外的遮陽網應用案例型式. 地點與說明 1. 外牆開口部設置室內遮陽網. 2. 外牆開口部設置室內遮陽網. 3. 外牆開口部設置室內遮陽網. 室內遮陽網型式 [圖片來源：Insolroll]. 4. 餐廳觀景窗設置室內遮陽網. [圖片來源：Distinctive Designs]. 5. 玻璃罩下方懸掛遮陽網. [圖片來源：Kelli’s Blinds]. 室外遮陽網型式. [圖片來源：Garage Doors Wichita]. 6. 室內遮陽網與陽台遮陽設計. [圖片來源：Archiexpo]. 7. 上海世博的馬德里空氣樹. 以可啟閉的遮陽網塑造一種人為的樹下遮蔭形式的防曬開放空間，是一種休憩用途的室外構造物。 8. 外牆開口部設置外部遮陽網. [圖片來源：Wordpress]. 11. 露臺設置電動遮陽網. [圖片來源：Las Vegas]. 9. 窗戶設置外部遮陽網. [圖片來源：Clark Awnings]. 12. 遮陽網之遮棚設計. [圖片來源：Everything Simple]. 214. 10. 入口陽台設置遮陽網. [圖片來源：Las Vegas]. 13. 街道上方的遮棚設計. [圖片來源：Darrel Ronald].

(37) 第二章文獻回顧. 第四節室外遮陽網熱效應. 在遮陽網應用時，遮陽網裝置影響建築外殼表面溫度的主要因素有六種：遮陽網的材質、顏色、網孔密度、安裝位置（屋頂、牆面）、網與建築外殼表面的距離、以及外殼表面材料的熱性質。遮陽網本身的材質、顏色與網孔密度等的規格數據，以及外殼表面材料的熱性質都可以在實驗室內被明確的建立。但遮陽網應如何架設才能讓建築外殼表面的溫度有效降低？這種熱效應的多寡是對遮陽網降溫研究的主要目標。近年來，一些與遮陽網降溫研究相關的成果，摘要說明如后。一、在窗內側或外側安裝的效果比較控制太陽輻射熱、紫外線和眩光的最有效方法是在其進入窗戶之前即予以阻擋。一旦太陽輻射進入窗戶，陽光即被吸收，並開始以熱的形式再輻射至遍佈房間內。紫外線則造成室內的布簾、傢俱、飾材、硬木地板的褪色或老化或亀裂的現象。換言之，遮陽網能吸收並消散大部分來自太陽的輻射熱，阻隔紫外線，與減緩在窗口的眩光現象。位於美國亞利桑那州的 Tucson Blinds and Shutters 公司引用美國能源部以及其他相關機構的報告後指出：窗在住宅的夏季熱獲得來源中排名第一，造成約 48%的住宅冷房成本；同時認為室外遮陽網能阻擋 90%的太陽輻射熱和 85~90%的紫外線，請看圖 2-4-1。. 圖 2-4-1. 室外遮陽網遮蔽太陽輻射熱和紫外線的效果. [資料來源：Tucson Blinds and Shutters]. 215.

(38) 第二章文獻回顧. 美國加州 abc Sun Control 公司引用某研究團隊有關於「在室內遮陽網與室外遮陽網之間的能源節約」的研究發現後指出：以七月份的南向窗戶為例，若不使用空調，在窗 o. 口沒有使用遮陽網的情況下，室內最大溫度是 97 F(約 36.1℃)；若在室內裝設灰白色遮 o. 陽網，此時，室內最大溫度是 90 F(約 32.2℃)；若在室外裝設灰白色遮陽網，其室內最 o. 大溫度是 75 F(約 23.9℃)，請看圖 2-4-2。很明顯的，若將遮陽網安裝在窗的室外側，造成的室內溫度是遠低於將遮陽網安裝在窗的室內側，二者溫差高達 8.3℃。在窗外安裝遮陽網能將室內氣溫降低約 12.2℃。換言之，如果是「室外安裝遮陽網不可行的建築環境」，因而必須採用室內遮陽網時，由於陽光已穿透玻璃進入室內，除非玻璃本身具有良好的遮蔽係數(SC)或較低的太陽熱獲得係數(SHGC)，其對室內溫度的降低是有限的。. 圖 2-4-2. 安裝室內或室外遮陽網對室內溫度的影響 [資料來源：abc Sun Control]. 圖 2-4-3. SunTex 80 棕色遮陽網與其隔熱效果示意 [資料來源：Texas Windows]. 圖 2-4-4. 複層隔熱玻璃窗示意. [資料來源：Guardian SunGuard]. 216.

(39) 第二章文獻回顧. 另外，位於美國阿拉斯加州的 Phifer 公司，在 1970 年代的能源困境時期，發明太陽能屏蔽的相關產品，特別是住家的節能，也包含商業建築與工業。Phifer 公司針對其所生產和銷售的室外遮陽網產品在夏季能降低室內熱獲得的效益提出說明，以 SunTex 為例，如圖 2-4-3 所示。在夏至，假設有 230BTU 的太陽輻射能量會照射至未被遮蔽的窗玻璃上，如果在窗的外側安裝棕色的 SunTex 80 遮陽網，在陽光落在玻璃表面之前，高達 80%的太陽熱會先被遮陽網反射。到達玻璃表面的太陽輻射熱只有 20%。若採用複層玻璃隔熱(insulated glass unit)窗，其中約 15%的太陽輻射熱將穿透玻璃窗而進入室內。 Phifer 公司也說明該公司之室外使用陽光控制網(Sun Control Screen)能在陽光到達玻璃窗或門之前，先吸收、消散大量的太陽輻射熱與眩光，讓玻璃與室內保持涼快。玻璃未安裝遮陽網與安裝遮陽網之後的效果比較，請看圖 2-4-5。在無遮陽網時，照設至隔熱玻璃窗上的輻射熱只有 20%被反射離開玻璃表面；進入室內的輻射熱約佔 81%。但在裝設陽光控制網之後，只有約 23%的輻射熱穿透玻璃進入室內。. 圖 2-4-5. Phifer 公司遮陽網隔熱效果示意. [資料來源：Solar Screens and Doors]. 二、遮陽網顏色影響陳加忠、許欣正(2000)在「遮陽網之光學性質介紹」指出：在陽光下，不同顏色針織扁紗遮陽網的溫度與氣溫之間的溫差大小順序：黑網(4~8℃) >銀網(2℃) >白網(2～4 ℃)，且遮陽網的溫度皆高於氣溫。其中的銀網材料因增加銀色反光成份，故自身吸收之太陽光能量較少。其次，白色針織細紗網其網溫與氣溫十分接近，差異值在 1℃以內。若對相同材質但染成不同顏色之針織網加以測試，無論是紅色、淺綠色或濃綠色，在陽 217.

(40) 第二章文獻回顧. 光下的針織網溫度是大於氣溫約 1℃以內。此結果顯示這種細線編織方式對於減少陽光累積能量有其功效，但自身顏色並不影響溫度變化。三、遮陽網架設高度影響室外遮陽網提供一種熱障礙或中等隔熱的功能，因為在遮陽網與材料表面之間的間隙是類似於在雙層牆之間的間隙，間隙內的空氣提供隔熱的功能。遮陽網能有效降溫的原理是在上述間隙空間內之熱量，可以長波輻射方式離開內部，但外部的太陽輻射能量被阻擋而不易進入，因此在間隙空間內的溫度幾乎等同於外界溫度，甚至更低於氣溫（陳加忠，2010）。這種阻擋外界能量進入，但讓內部能量逸出之氣候作用，稱為陽傘效應。換言之，遮陽網就像一株大型的遮蔭樹，有效的阻擋太陽輻射熱，且能有效的降低建材表面的吸熱，使在遮蔽網下的場地空間溫度降低，但保持好的透氣性。方煒(2000)在「921 震災簡易教室夏季降溫對策」指出：遮陽網距教室屋頂至少 40cm 的隔熱效果比任何隔熱漆都好。但其在「九二一震災臨時教室與簡易住宅夏日降溫與雨天隔音對策」又指出：遮陽網距離屋頂 10~15cm，具局部隔熱功能。. 圖 2-4-6. 免電力自然排風器與遮陽網架設 [資料來源：方煒]. 方煒在「溫室降溫方法」中指出：使用外遮蔭時，遮蔭網距屋面應至少有 20cm 之距離以允許空氣流動。並提出該結論的依據原因是來自空氣層的熱傳導係數的差異，如表 2-4-1 所示。. 218.

(41) 第二章文獻回顧. 空氣層的熱傳導係數. 表 2-4-1 空氣層狀態. 空氣層厚度. 空氣層熱傳導係數 kcal/m/hr/℃. 允許空氣流通之空氣層. 5cm 10cm 15cm 20cm 30cm. 0.13 0.10 0.08 0.07 0.07. 註：空氣層之長度為 4 m，靜滯空氣層之風速為 0，允許空氣流通時之風速為 0.3 m/s. 陳加忠、許欣正(2000)在「遮陽網之光學性質介紹」指出：以遮蔭網直接貼附覆蓋材料時，更增大覆蓋材料的熱累積量。錢妙芬、潘永(2001)在「塑料遮陽網大棚小氣候觀測與分析」指出：遮陽網大棚內 30cm 以上的氣溫是隨高度增高而增加，有逆溫現象，而且比棚外溫度高，只有在 30cm 以下對氣溫有一定的降低作用，約 0.4℃。吳柏青(2004)在「設施環控管理及高壓噴霧降溫系統」指出：遮陽網距屋頂應至少有 20cm 之距離已能允許空氣流通。四、遮陽網熱效應錢妙芬、潘永(2001)在「塑料遮陽網大棚小氣候觀測與分析」指出：遮陽網對棚內土壤溫度有明顯降低作用，且由 0cm 到 10cm 的降溫作用由強變弱。0cm 平均降溫 3.9 ℃~7.3℃，最大降溫 11.9℃；5cm 的平均降溫為 2.1℃~4℃，最大降溫 6.2℃；10cm 的平均降溫是 1.2℃~3.5℃，最大降溫 4.7℃。韓佑勳(2009)在「遮蔭網及屋頂綠化對平屋頂熱環境及建築節能之影響」指出：在裸露屋頂表面進行遮蔭，可以降低表面上方當日最高氣溫 1.22℃，最高綜合溫度熱指數（WBGT）降低 3.82℃，最高平均輻射溫度（MRT）降低 15.18℃。在遮蔭環境下，植栽有無對熱環境影響不大。. 219.

(42) 第三章實驗設計. 第三章實驗設計本章說明實驗作業相關事項的規劃與實際操作流程，包括遮陽網材選擇、實驗場址空間規劃以及各項實驗單元的作業內容，並說明使用之儀器設備及數據誤差校正作法。. 第一節實驗規劃有關於實驗用遮陽網與玻璃種類、實驗單元基本空間規劃以及各項實驗的作業內容，例如遮陽網架設高度、溫度與日射計的測點配置，以及建築外殼材料的種類，分別說明如后：一、實驗用遮陽網與玻璃種類（一）實驗用遮陽網種類實驗選用的遮陽網是由高密度聚乙烯(HDPE)原料製成，其經紗和緯紗皆為圓紗，並以針織方式編成。這些遮陽網材共有六種類別，分別是網孔密度 50%、60%、70%和 80% 的黑網、以及網孔密度同為 80%的綠網和銀網。這些遮陽網的外觀請看圖 3-1-1。. 黑網_網孔密度 50%. 黑網_網孔密度 60%. 黑網_網孔密度 70%. 黑網_網孔密度 80%. 銀網_網孔密度 80%. 綠網_網孔密度 80%. 圖 3-1-1 實驗網材不同類別的外觀. 31.

(43) 第三章實驗設計. （二）實驗用玻璃種類玻璃材質包括清玻璃與反射玻璃。反射玻璃是目前最常被採用的法國綠（型號：台玻 F.GR-LVC）。二種玻璃的性能數據請看表 3-1-1。表 3-1-1 實驗選用的玻璃性能數據玻璃種類. 清玻璃. 反射玻璃. 品名. 台玻浮式平板玻璃(透明色). 厚度. 8mm. 8mm. 透過率 (%). 87. 23. 反射率 (%). 9. 28. 50. 2. 反射率 (%). 8. 13. 吸收率 (%). 16. 72. 直接透過率 (%). 76. 15. 80. 34. 可見光. 紫外線透過率(%). 太陽熱能. 總透過率 (%) 2. 總熱透過量 (W/m ) U值. 台玻在線法國綠(F.GR-LVC). 625. 295. 2. 6.09. 6.09. 2. 5.76. 6.32. 0.92. 0.39. 冬夜 (W/m K) 夏日 (W/m K). 遮蔽係數 (Shading Coefficient). 二、實驗單元基本空間規劃依據遮陽網在建築外殼的架設位置，本研究的實驗環境選擇有二種，分別為水平屋面與垂直牆面(南向及西向)，皆在高雄大學校園內。其中的水平屋面實驗場址分別是在校園內的貨櫃屋與工學院五樓頂。垂直牆面的實驗場址則在圖資大樓樓頂。在此二種實驗環境的實驗單元基本空間的規劃作業內容說明如后。（一）水平屋面實驗環境 1. 貨櫃屋實驗場水平方向的遮陽網是架設在 40 呎長的貨櫃屋頂。此貨櫃屋是以座北朝南配置於校園內，其屋頂面長 12m x 寬 2.4m，如圖 3-1-2 所示。貨櫃屋的四周環境空曠，並無. 32.

(44) 第三章實驗設計. 任何足以影響遮陽網下溫度量測的大型植栽或其他遮蔽物。貨櫃屋面被劃分成六個單元，每單元的尺寸為長 2m x 寬 2.4m。在遮陽網架高部分的實驗只使用在中間的四區(A,B,C,D)，如圖 3-1-3 所示，這是為了降低在邊緣風環境變化與遮陽網間隙之間可能形成之槽化現象，導致瞬間過高風速或空氣遲滯而對量測溫度產生影響。貨櫃屋頂上方的角鋼框架高 1.1m。在每一單元架設的遮陽網，都是以束帶緊繫於屋頂的角鋼架上，以便降低遮陽網垂墜量。實驗用資料記錄器是置於貨櫃屋內。. 圖 3-1-2 貨櫃屋面之角鋼框架. 圖 3-1-3 貨櫃屋面實驗單元分區示意. 2. 工學院五樓屋頂實驗場實驗場地空曠且四周無任何遮蔽物，如圖 3-1-4 所示。實驗用設備是高度 68cm 的活動式木框架基座，其上方配置實驗用玻璃材料以及架設遮陽網用的角鋼框架，如圖 3-1-5 所示。活動式木框架被區分成 8 個單元，總共可配置 8 組遮陽網(50cm x 120cm)與 16 片玻璃(45cm x 45cm)。角鋼框架的遮陽網高度是 20cm。. 圖 3-1-4 工學院五樓頂實驗場. 圖 3-1-5 活動式木框架基座與角鋼框架示意. （二）垂直牆面實驗環境. 33.

(45) 第三章實驗設計. 垂直牆面實驗場地是在圖資大樓屋頂之南向和西向牆面，如圖 3-1-6 所示。遮陽網用的架設框架是以角鋼構件組成。框架尺寸為寬 100cm，高 200cm，與牆面距離 30cm，如圖 3-1-7 所示。. 馬賽克磁磚面. 圖 3-1-6 圖資大樓屋頂實驗場. 水泥粉光面. 圖 3-1-7 安裝遮陽網的牆面角鋼框架示意. 三、實驗項目與作業內容（一）遮陽網下方空氣層溫度的變化 ﹝實驗一﹞ 實驗一之目的是要探討在不同架設高度的遮陽網，其下方空氣層的溫度梯度變化狀況，藉以瞭解遮陽網高度對遮陽網下方空氣層溫度的影響。也就是要瞭解遮陽網對氣溫影響的邊際高度。因此，有關於遮陽網對其網下空氣層溫度影響的實驗包含二部分：遮陽網高度 110cm（實驗一 A），在網下每 10cm 設一溫度測點，共 11 處測點。四種不同遮陽網高度分別為 30cm、50cm、70cm、與 90cm（實驗一 B），同樣是在個別的網下每隔 10cm 設一溫度量測點。此部份的二組實驗其測點位置的設定內容如表 3-1-2 所示。. 34.

(46) 第三章實驗設計. 表 3-1-2 實驗一的二組實驗其測點的位置設定實驗別. 說. 明. 實驗. • 遮陽網架設於貨櫃屋面上方 110cm 處，在貨櫃屋面的 B 區。. 一A. • 測點位置分別為遮陽網下方 0cm、10cm、20cm、30cm、40cm、50cm、60cm、70cm、80cm、 90cm、100cm。. 實驗. • 遮陽網距貨櫃屋面高度分別為 A 區 30cm、B 區 50cm、C 區 70cm、D 區 90cm。. 一B. • 各單元測點位置如下： A 區_網高 30cm_遮陽網下方 0cm、10cm、20cm。 B 區_網高 50cm_遮陽網下方 0cm、10cm、20cm、30cm、40cm。 C 區_網高 70cm_遮陽網下方 0cm、10cm、20cm、30cm、40cm、50cm、60cm。 D 區_網高 90cm_遮陽網下方 0cm、10cm、20cm、30cm、40cm、50cm、60cm、70cm、80cm. 實驗一的共同作業內容詳表 3-1-3 的說明。表 3-1-3 實驗一的共同作業內容項. 目. 說. 明. 遮陽網種類. 高密度聚乙烯（HDPE）圓紗、針織、網孔密度 70%的黑色遮陽網. 遮陽網架設高度. 貨櫃屋頂上方 30cm、50cm、70cm、90cm、110cm. 建築外殼材料. 貨櫃的鋼鐵金屬屋面，但以無光澤的硬紙板遮蔽. 圖 3-1-8 實驗一 A 遮陽網架設高度 110cm 之實驗環境示意及完成實景. 35.

(47) 第三章實驗設計. 圖 3-1-9 實驗一 B 遮陽網架設示意. 安裝溫度測點的豎桿是位於各單元的中心點。為隔絕來自貨櫃外殼金屬表面可能的再輻射熱對下方溫度測點的影響，在貨櫃屋頂面鋪設無光澤的硬紙板將熱予以阻隔。其次是將鄰近各測點的角鋼豎桿以無光澤紙張包覆。遮陽網架設狀況請看圖 3-1-8、圖 3-1-9。. （二）不同種類遮陽網之日射遮蔽率 ﹝實驗二﹞ 實驗二之目的是要比較六種遮陽網之日射遮蔽率或日射透射率。相關的實驗作業內容請看表 3-1-4 的說明。遮陽網與日射計配置關係請參考圖 3-1-10。. 表 3-1-4 實驗二的作業內容項. 目. 遮陽網種類. 說. 明. 六種高密度聚乙烯（HDPE）圓紗、針織遮陽網：網孔密度分別為 50%、60%、70%、80%的黑網、網孔密度 80%的綠網和銀網. 遮陽網架設高度. 在日射計上方 20cm 的位置. 日射計配置. 在各單元木框架上方中心點配置一個，共六處。第 7 點為對照組受太陽直接曝曬. 36.

(48) 第三章實驗設計. . . .  . 日射計上方 20cm. 綠網 80%. 黑網 80%. 銀網 80%. 黑網 70%. 架設遮陽網. 黑網 60%. . . 黑網 50%. (1) 日射計位置平面示意. (2) 六種遮陽網的平面配置日射計. 遮陽網. (3) 遮陽網與日射計之立面關係示意圖 3-1-10 實驗二之遮陽網與日射計配置關係. （三）不同種類遮陽網對玻璃表面溫度的影響 ﹝實驗三﹞ 表 3-1-5 實驗三的作業內容項. 目. 遮陽網種類. 說. 明. 六種高密度聚乙烯（HDPE）圓紗、針織遮陽網：網孔密度分別為 50%、60%、70%、80%的黑網、網孔密度 80%的綠網和銀網. 遮陽網架設高度. 玻璃上方 20cm. 建築外殼材料. 清玻璃、反射玻璃 (兩者皆為 8mm 厚，尺寸 45cm x 45cm). 溫度測點配置. 在每片玻璃的上表面中心點設置一點。清玻璃和反射玻璃各有一對照組，受太陽直接曝曬。. 實驗三的目的是要比較在不同種類遮陽網下方 20cm 的玻璃表面溫度，以及其與直接受太陽曝曬玻璃表面的溫度，或當時的周遭空氣溫度之間的溫度差，也就是遮陽網對 37.

(49) 第三章實驗設計. 玻璃表面的降溫效果。相關的實驗作業內容請看表 3-1-5 的說明。遮陽網與玻璃的配置關係以及溫度量測點配置如圖 3-1-11 所示。. 玻璃上方 20cm. 綠網 80%. 黑網 80%. 銀網 80%. 黑網 70%. 架設遮陽網. 黑網 60%. 黑網 50%. 溫度量測點. (2) 六種遮陽網與對照組的配置示意. 清玻璃組玻璃. 反射玻璃組. 遮陽網. 溫度測點. (1) 二種玻璃類別的配置示意. (3) 遮陽網與玻璃以及溫度測點之立面關係示意圖 3-1-11 實驗三之遮陽網與玻璃及溫度測點的配置關係. 圖 3-1-12 實驗三之設備材料架設實景. 38.