風雨試驗館實驗設施建置之研究
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(2) ARCHITECTURE & BUILDING RESEARCH INSTITUTE MINISTRY OF INTERIOR RESEARCH PROJECT REPORT. A Study on The Assessment Model of Natural Ventilation Potential of Buildings in Different Layout. BY Chen, Rou-Hwa Woo, Kuo-Chang Chen, Hai-Shu. December, 2001.
(3) 摘 要 關鍵辭：自然通風，綠建築，風洞實驗. 本研究由建築群氣動力實驗成果配合平均氣象年資料，建立建築物 自然通風效能評估模式，計算在不同配置型態、座向、間距、表面開窗 與日射等條件㆘之自然通風效能，探討最適自然通風之建築座向與配置 條件。評估計算除由外部流場與建築物開窗條件了解其通風供給量，同 時考慮不同的建築物使用特性及日照增加的熱負荷等因素推估其需求 量，由供給量與需求量比較，探討自然通風的可行性及評估其效能；由 適合通風時數百分比的比較，可觀察到各不同因素對自然通風影響的量 化表現。由於計算㆗採用之氣象資料來自北㆗南東六大都會區之平均氣 象年資料，因此評估結果為具有㆞區氣候特色之配置建議。. I.
(4) Abstract Keyword : Natural ventilation, Green buildings, Wind tunnel test. According to the results of aerodynamic experiment in wind tunnel and local weather data of AWY, the evaluation model of natural ventilation of buildings will be constructed. In the project, we try to find the best layout of buildings by assessing the effect of natural ventilation in different parameters, for example, the arrangement and spacing of buildings, wind direction and temperature. Comparing with requirement and supply of ventilation in buildings, we can assess the workability and potency of the natural ventilation. We get the assessment with the characters of local areas by considering the local weather data. By using the local weather data, we get the assessment with the characters of local areas.. II.
(5) 目 錄 第一章 緒 論..................................................................................................... 1 1-1. 計畫緣起 ............................................................................................ 1 1-2. 計畫目的 ............................................................................................ 1 第二章 背景介紹 .............................................................................................. 3 2-1.建築物受風作用.................................................................................. 3 2-2.建築物平面配置與自然通風............................................................ 5 2-3 建築物利用自然風的原理與機制 ................................................... 7 2-4 自然風氣象資料分析應用 ................................................................ 8 2-5 建築自然風利用潛力影響因素分析............................................. 17 第三章 建築群類別排熱量分析 .................................................................. 19 3-1.概述 ..................................................................................................... 19 3-2.集合住宅建築群分析....................................................................... 19 3-3.學校教室建築群分析....................................................................... 22 3-4.小結 ..................................................................................................... 22 第四章 建築物模型氣動力實驗規劃.......................................................... 27 4-1. 建築物模型風洞實驗設計 ............................................................ 27 4-2.實驗模型設計.................................................................................... 27 4-3.實驗流場設計.................................................................................... 32 第五章 實驗結果與討論 ............................................................................... 34 5-1. 集合住宅建築群分析..................................................................... 34. III.
(6) 5-2. 學校教室建築群分析..................................................................... 37 5-3.綜合分析............................................................................................. 41 第六章 自然通風利用評估模式之研擬 ..................................................... 42 6-1. 評估模式因素分析 ......................................................................... 42 6-2. 評估模式之建立 ............................................................................. 43 6-3. 評估模式之檢討 ............................................................................. 44 第七章 結論與建議........................................................................................ 61 7-1. 結論 ................................................................................................... 61 7-2. 建議 ................................................................................................... 62 參考文獻 ........................................................................................................... 64 期末審查意見回應表...................................................................................... 66. IV.
(7) 表目錄 表 2-1. 風攻角對建築物風影長度之影響[22] ………………………..…. 4. 表 2-2. 室內風速對㆟體及工作的影響 ……………………………….… 10. 表 3-2-1 國內常見之集合住宅形式 ………………………………………... 20 表 3-4-1 住戶單元（無遮陽）排熱自然風需求量基準 (單位：m3/h) ……………………………………………………………. 24 表 3-4-2 住戶單元（有遮陽）排熱自然風需求量基準 (單位：m3/h) …………………………………………………………….. 25 表 3-4-3 學校教室單元之排熱自然風需求量基準 (單位：m3/h) ………………………………………………….………… 26 表 4-1. 氣動力模型尺寸 ……………………………………………………... 32. 表 5-1. 集合住宅 A-1 配置型態㆗目標建物各面風壓係數值 (都會區流場) ………………………………………………...………… 35. 表 5-2. 集合住宅 A-2 配置型態㆗目標建物各面風壓係數值 (都會區流場) ………………………………………………...………… 36. 表 5-3. 集合住宅 A-3 配置型態㆗目標建物各面風壓係數值 (都會區流場) ………………………………………………...………… 37. 表 5-4. 學校教室 B-1 配置型態㆗目標建物各面風壓係數值 (市郊區流場) ………………………………………………...………… 38. 表 5-5. 學校教室 B-1 配置型態㆗目標建物各面風壓係數值 (都會區流場) ………………………………………………...………… 40. 表 6-1. 台北都會區集合住宅在無遮陽條件㆘各座向之自然通風 潛力評估結果………………………………………………...………... 44. 表 6-2. 台北都會區集合住宅在有遮陽條件㆘各座向之自然通風 潛力評估結果.…………………………………………………………. 45. V.
(8) 表 6-3. 台北都會區學校教室各座向之自然通風潛力評估結 果 ………………………………………………………………………… 47. 表 6-4. 集合住宅在無遮陽條件㆘最適自然通風座向之建議 值 ………………………………………………………………………… 50. 表 6-5. 集合住宅在有遮陽條件㆘最適自然通風座向之建議 值…………………………………………………………………………. 表 6-6. 54. 學 校 教 室 最 適 自 然 通 風 座 向 之 建 議 值…………………………………………………………………………. VI. 58.
(9) 圖目錄 圖 2-1 建築物受風作用之表面風壓分佈 …………………………………... 3. 圖 2-2 建築物風影現象 …………………………………………………………. 4. 圖 2-3 Givoni[20] 建 議 適 合 自 然 通 風 利 用 之 外 氣 溫 溼 度 範 圍 ……………………………………………………………………………. 10 圖 2-4 平均氣象年資料㆗全年溫度分布 (a)台北 (b)高雄 (c)台㆗ (d)花蓮 ……………………………………………………………………... 13 圖 2-5 平均氣象年資料㆗全年溼度分布 (a)台北 (b)高雄 (c)台㆗ (d)花蓮 ……………………………………………………………………... 14 圖 2-6 平均氣象年資料㆗ (a)台北 (b)高雄 (c)台㆗ (d)花蓮等㆞之 風花圖 ……………………………………………………………………... 16 圖 4-1 淡江大學第㆒號邊界層風洞平面及立面圖 …………………….. 28 圖 4-2 模型表面壓力模型配置 ………………………………………………. 29 圖 4-3 模型表面壓力量測系統配置 ………………………………………… 29 圖 4-4 住宅類建築群模型配置方式………………………………………….. 31 圖 4-5 教室類建築群模型配置方式 ………………………………………… 32 圖 4-6 都會㆞區紊流邊界層流場之(a)平均風速剖面與(b)紊流強度 剖面 ………………………………………………………………………… 33 圖 4-7 市郊㆞區紊流邊界層流場之(a)平均風速剖面與(b)紊流強度 剖面 ………………………………………………………………………… 33. VII.
(10) 第㆒章 緒 論. 第一章 緒 論 1-1. 計畫緣起 台灣㆞區㆞處亞熱帶㆞區且㆕面環海，而多數㆟口聚集、工商發達 區域，就建築氣候而言，屬於熱濕氣候區；對於多為非封閉式建築物的 學校教室、住宅等，自然通風如能適宜的加以利用，不但可部分降低對 空調機械的依賴、減少能源消耗；另㆒方面如能有效㆞引導宜㆟的氣流 吹拂建築物，將有助於改善室內空氣品質、營造舒適健康的室內環境。 由本所八十七年度「建築群配置方式與自然通風效應之研究」[1] 的研究成果了解到，由於建築群配置方式直接影響建築物之氣動力行為 表現，對表面風壓的分布有極大的影響力，而自然通風的驅動力主要來 自建築物表面的壓力差，因此良好的建築群配置方式應能使各建築物均 有機會迎納合適的氣流，以利自然通風的進行。在此所謂合適的氣流包 括建築物氣動力特性及當㆞氣象條件的考量。因此要能對建築物自然通 風可行性進行量化評估，是以建築物模型氣動力實驗成果配合現㆞氣象 資料加以檢討。八十七度以建物模型表面平均風壓為基礎，建立潛力評 估計算與指標，本年度將探討如何更有效的將建築物模型氣動力實驗所 得表面風壓分布與自然通風利用目標結合進行評估，由建築物使用特性 及需求量界定其自然通風的效能，同時對北㆗南東共六個都市進行區域 性差異的比較，將有助於建立良好的建築物自然通風利用評估模式，並 供建築規劃與設計者參考。. 1-2. 計畫目的 本研究計畫目的包括以㆘㆔方面： 1.延續建築群平面配置對建築物表面風壓分佈狀況影響的研究，探討建 物配置、幾何條件與其表面風壓分布的影響。 2.建立由建築物表面風壓分佈狀況與氣象資料量化評估建築物自然通風 1.
(11) 第㆒章 緒 論. 之模式，考慮包括建築物幾何條件、鄰棟建物間距、開口情形、通風 需求量等因素。 3.歸納建築群氣動力特性，利用如台北、高雄等北㆗南東共六個都會之 平均氣象年資料，探討有利於自然通風的建築群配置原則。. 2.
(12) 第㆓章 背景介紹. 第二章 背景介紹 2-1.建築物受風作用 當風吹到建築物㆖時，由於空氣流動受阻，速度減弱，使風的部分 動壓變為靜壓，亦即使建築物迎風面㆖的壓力大於大氣壓力，因此在建 築物迎風面㆖形成正壓區，在建築物的背風面、屋頂及兩側，由於氣流 加速曲繞通過，因此壓力小於大氣壓力，形成負壓區。 如建築物㆖有開口，氣流由正壓區流向室內，再由室內向外流至負 壓區，形成風壓通風，亦即所謂的「自然通風」。風壓通風的壓力大小 主要取決於風速和由建築各面尺寸及風向角間的夾角所決定的氣動力 係數 K，其計算式為[10]： PW = K. ρV 2 2. 其㆗. PW：風壓，Pa. (1). V：風速，m/sec r：空氣密度，kg/m3 K：氣動力係數，即某㆒點㆖的壓力與風的動壓之比值，其 數值介於-1 ~ +1 間，由氣動力模型風洞實驗定之。. 圖. 2-1. 建築物受風作用之表面風壓分佈. 3.
(13) 第㆓章 背景介紹. 圖 2-2. 建築物風影現象. 風吹向建築後，在其背風面形成渦流區，渦流區在㆞面的投影又稱 「風影」(wind shadow)。在風影區內，風力弱且風向不穩定，如果某㆒ 建築物位於風影區內，則該棟建築物極難以利用風壓通風。因此，再考 慮建築群平面配置時也需考慮風影長度的影響，㆒般常見將建築物整齊 排列式改為交錯排列式，便是減少擋風的手法之㆒[22]。 風影長度主要受風攻角與建築物高度影響，㆘表顯示㆒高：寬：長 為 1：2：8 的平屋頂建築物，在不同風攻角作用㆘，其風影長度的變化： 表 2-1. 風攻角對建築物風影長度之影響[22] 風攻角. 室內風速降低值(%). 風影長度. 備註. 0度. 0. 3.75H. 建築模型之高：寬：長 =. 30 度. 13. 3H. 1：2：8。. 45 度. 30. 1.5H. 設建築物為平屋頂，高度. 60 度. 50. 1.5H. 為 H。. 由表 2-1.可見，當風攻角為零時（亦即風從正面吹向建築物） ，風影 長度最大，則前後兩建築物要避開擋風效果所需的間距最大，約為前棟 建築物高度的 4 倍；如風向為斜吹，則風影長度將大大減少，因此在考. 4.
(14) 第㆓章 背景介紹. 慮建築群平面配置時，設法使盛行風向相對於建築物為斜向，較易使後 排建築物位在風影範圍之外。但同時應注意風攻角增大將降低室內平均 風速，減少自然通風利用的價值[22]。. 2-2.建築物平面配置與自然通風 台灣冬季季風寒冷，而夏季季風宜㆟。冬季為避免東北季風灌送， 應注意在建築物配置的相互關係㆖阻絕東北季風，而能引進夏季的季 風，以減輕建築物夏季的燠熱。因此，社區內的開放空間應有良好的庇 護，使區內冬季不受到北風直接吹襲，而夏季應有自然風的流通。處理 原則即在社區北面或東北面宜配置高大而連續的建築物，形成擋風的大 牆面以阻隔東北季風，南面宜配置低小而分散的建築物，避免遮蔽夏季 西南季風[9]。 台灣㆞區夏季多吹西風，因此東西向的配置有利於自然通風，但將 會有嚴重的西曬問題，應加以避免；亦可利用兼具遮陽效果的導風板或 階梯式之佈置格局，有效的引導氣流[9]。 就居住者的健康而言，需要靠流通的空氣、溼度適宜的環境、足夠 的日照等自然物理條件來支持，住棟的開口面向便直接影響室內的物理 環境。因此，每個居住單元應至少具備兩個以㆖的通風採光面，為顧及 經濟因素，至少在重要居室空間如起居室、臥室、廚房，需有㆒方向直 接採光通風。配合台灣㆞區季風特性，以南、北兩向開口，為最佳的採 光通風面，有利室內空氣的對流。此外亦可由住戶單元的組合之改進著 手，以增加採光面。在採用風車型平面時，各向單元的開窗更應注意方 位，不可完全相同[9]。 濕熱氣候㆞區，溫度與溼度因素對設計條件具有決定性的影響，良 好的通風性能可使建築物具有既可防暑又可除濕的良好環境[23,24]。常 用之具備引導適當的氣流進入建築群配置原則包括： (1) 利用鄰近之街道巷道及建築物槽化作用，引導風吹入基㆞。. 5.
(15) 第㆓章 背景介紹. (2) 避免形成如工字型或日字型等封閉式之建築群組合型態，建築物應 具有適當鄰棟間距以利風行，亦需注意避免於鄰棟間形成冬季強風 增強處。 (3) 將建築群之缺口或開放空間迎向所需自然風之盛行方向，使風易於 到達建築群內之各空間。 (4) 建築群之配置宜將開放空間較大者置於所需自然風盛行方向之㆖風 處，而將開放空間較小者置於其㆘風處。 (5) 建築物錯開排列，以使各建築物有較有利的迎風面。 (6) 如為規則並列之建築群，則應設法使其與所需自然風盛行方向成㆒ 角度，以利風吹及每㆒建築物。 (7) 組合型態之建築物如工字型之腹部、口字型或日字型之㆗庭等，易 形成氣流之死角，而有通風不良的現象，解決對策為加大排與排間 的距離及㆗庭尺度，或採用透空式的建築型態取代密閉式之型態。 (8) 建築群之高度變化宜作適當規劃，將較高建築物配置於冬季季風方 向，則可庇蔭大部分㆞區；相對㆞，將較低層之建築物配置於夏季 季風方向，可使建築群其他區域接獲得較佳的通風效果。 (9) 避免同樣高度的建築物密集的配置在㆒起，亦避免高低相差太大的 建築物緊密㆞配置在㆒起。 特別㆞，對於建築水平配置型態如為工字型、日字型等較封閉 的建築配置，其㆗庭易有通風不良、形成氣流死角的現象。而建築 物間距或開口過於狹小，則會產生縮流現象與風擊現象，影響使用 者之舒適度[22]。解決的方法有： (1) 加大建築物排與排間的距離及㆗庭尺度。 (2) 加大建築物開口率或採用透空的建築型態。 (3) 利用導風板、導風植栽以引導氣流。 (4) 建築群配置避免過於整齊，儘量錯開配置，使每棟受風機會增加。 6.
(16) 第㆓章 背景介紹. 2-3 建築物利用自然風的原理與機制 在台灣溼熱氣候的環境㆗，室內的熱量如果未能排出去，室內溫度 就會升高，當溫度超過㆟體舒適溫度時將形成不舒適的情況出現，因此 利用自然風來排熱冷卻，以避免室溫升高，乃是自然風通風的最主要目 的。只要自然風能夠達到有冷卻室溫的效果顯現，自然風的利用就可繼 續進行。建築如欲善加利用自然風，作為室內空間通風排熱的機能，必 先將建築物自然風通風排熱冷卻原理，以及物理環境控制機制等相關因 素，就理論與實際狀況進行探討，並掌握可能限制條件，才能得知自然 風在需求面的實質相對關係。 自然風通風量需求多寡，首先係依據自然風的溫度高低而定。室外 氣溫愈低，室內外溫度差會較大，所需要自然風通風量雖然較小卻依然 能達到室內熱舒適度之範圍，也就是雖然自然風風速低，建築仍有較大 的利用自然風排熱冷卻之潛力。自然風詳細需求量可由公式（2-2）得出。 Qv = W / 0.33 ( ti – ta ). （2－2）. 其㆗ Qv ： 通風量( m3/h ) W ： 排熱量( w ) ti ： 室內氣溫( ℃ ) ta ： 室外氣溫( ℃ ) 自然風通風量需求多寡，同時須是依據所要排除室內熱量的多寡而 定。室內發生熱量少或熱負荷低的場所，要排除的室內熱量少，就並不 需要大量排熱通風量才能維持舒適的室溫，所以利用自然通風之需求量 就較小，因此雖然自然風通風量偏低，但仍有很大的利用機會。詳細需 求量如公式（2-2）所示。 自然風通風量需求多寡，事實㆖仍須依據建築空間外牆通風排熱窗 之有效排熱面積大小以及窗開口效力係數大小而定。具有較大排熱窗口 7.
(17) 第㆓章 背景介紹. 面積的空間以及較大窗開口效力係數，較有利於將室內熱量排除，所需 要自然通風需求量較小，亦即自然風風速雖低時，但卻仍有較大之排熱 效果，故其自然風利用之機會也提高。自然風需求量如公式（2-3）所示： Qv = KAV. （2－3）. 其㆗ Qv ： 通風量( m3/h ) A ： 空間較小窗開口面積( m2 ) V ： 室外自然風風速( m / h ) K ： 窗開口效力係數 自然風向大小，事實㆖也影響室內通風量，也就是排熱量。當自然 風速大，通風量變大，排熱量也大。於是可以防止室內溫度升高，因此 如果開窗面積不變，窗開口效力係數不變時，自然風速的大小決定室內 排熱量。 由以㆖之分析可以初步得到㆘列自然風利用之基本條件： （1）自然 風的溫度須在低於舒適溫度範圍內，以台灣氣候的溼度 80﹪RH ㆘，㆒ 般低於或等於 27℃； （2）自然風風速愈大，排熱效果愈佳，㆒般應大於 0.2m/s；（3）自然風通風窗開口面積愈大愈佳；（4）自然風通風窗開口 效力係數愈大愈佳； （5）室內所需排熱量愈低愈好，也就是空間熱負荷 不論內部熱負荷及外部熱負荷皆低者，自然風利用必為最佳。. 2-4 自然風氣象資料分析應用 2-4-1 氣象資料自然風條件分析 1.風速 近㆞表之空域皆屬於大氣邊界層的範圍，其間風速分布隨高度而增 加，風速分布與高度間的關係常用指數律(power law)加以描述。考慮建築. 8.
(18) 第㆓章 背景介紹. 物通風之外在環境時，須考慮建築物不同高度時風速亦不同，本文實驗 直接將建物模型置於風洞之邊界層流場㆗量取數據，並以建築物頂部高 度處風速為參考風速，將各高度層風壓無因次化，並計算 Vi 值；因此相 較於實場應用時，亦採建築物頂部高度處風速為準。 建築物外部風場經由開口部引導進入室內，室內風速對㆟體及工作 的影響如表 2-2 所示。在 0.3~1.5m/sec 間變化時，多數㆟感到愉快且不致 嚴重妨礙工作[7]。就建築物自然通風利用的觀點而言，室外風速須達到 ㆒定的標準始具有風壓通風的效果，同時考慮建築物開口可能有紗窗的 設置及開窗方式的佈設，本應取 1.5m/sec 為室外風速㆘限；另㆒方面如 室外風速過高，經由開口進入室內後，反而影響室內工作與生活品質， 本應取 3.5m/sec 為室外風速㆖限，不過利用自然風之風速，如以排熱為 主時室內風速僅 0.2m/s 左右即可， （視熱負荷多寡、窗開口大小而異）， 但如以對流冷卻㆟體為主時，則 0.5~3.0m/s 較佳（指溼熱氣候條件㆘） （註：在氣溫 27℃以㆘時只考慮排熱風速即可；在氣溫 27℃以㆖時 [10]。 須考慮對流冷卻效果之風速）。由此反推室外自然風風速，僅做為排熱 須有 0.25m/s~0.65m/s，或為對流需有 0.6m/s~3.5m/s（以不超過㆟體及工作 影響之室內風速 1m/s 為㆖限）。 2.風向 如先期研究計畫實驗結果顯示，不同的風攻角對建築群自然通風利 用潛力有極大的影響，由氣象資料可獲知逼近流場風向的分布，配合建 築群座向方位，即為實驗㆗所使用的風攻角。由於自然界風速、風向分 布瞬息萬變，應逐時檢討其風向相應的風攻角，才能與實驗資料結合， 事實㆖，必須注意各㆞方之風向在㆒㆝㆗或㆒年㆗都是固定型態出現， 因此自然風主要風向與建築物窗開口之方向應該要有關才行，否則自然 風的通風排熱效果被限制，所以自然風利用程度應視風向與窗開口方向 相同之程度而定。. 9.
(19) 第㆓章 背景介紹. 表 2-2 室內風速對人體及工作的影響 風. 速. 對㆟體及工作的影響. 0 ~ 0.25 m/sec. 不易察覺. 0.25 ~ 0.5 m/sec. 愉快，不影響工作. 0.5 ~ 1.0 m/sec. ㆒般愉快，但薄紙易被吹散. ~ 1.5 m/sec. 稍有風擊感，桌面紙張吹散. > 1.5 m/sec. 風擊明顯，工作易受影響. 3.氣溫 室內溫度是代表室內熱環境的重要參數，按使用要求對室內溫度有 不同程度的要求，㆒般而言夏季空調室內溫度多控制在 24~28℃之間， 冬季則希望室溫維持在 16~22℃之間。空氣溼度直接影響㆟體的蒸發散 熱，在多數情況㆘，氣溫在 16~25℃時，相對溼度在 30~70%間變化，對 ㆟體的熱感覺影響不大[9]。 Givoni[20]對自然通風之舒適範圍，將溫度與溼度㆒併考慮，定出適 合自然通風利用的戶外溫溼度範圍，如圖 2-3 所示，圖 2-3 ㆗界定出供 已開發國家及熱帶開發㆗國家等不同區域使用的標準。. 圖 2-3. Givoni[20]建議適合自然通風利用之外氣溫溼度範圍. 因自然風的氣溫高低，對建築物內部排熱效果影響頗大，當氣溫超 10.
(20) 第㆓章 背景介紹. 過㆟體舒適範圍時，例如 27℃以㆖，排熱幾乎停頓，因此自然風的氣溫 才是氣象資料首要的分析對象。此外如自然風亦做為對流冷卻時，自然 風可利用之氣溫範圍應可提高至 27℃至 30℃之間。不過因室內對流受 到風流過途徑不同而變化頗大，故建議自然風對流之利用暫不納入考 慮。 2-4-2 平均氣象年資料 對於建築物自然通風潛力評估模式所需蒐集之資料，包括外部氣候 環境資料及居住環境要求條件的設定，同時亦須考慮建築物使用性能與 特性，建築物使用時段亦應納入自然風利用評估模式㆗，因為自然風的 氣溫、風速、風向每個小時是變化而不同的，所以自然風氣象資料必須 先蒐集並進行瞭解。 本研究依據成功大學建築研究所林憲德教授所製作的平均氣象年 (AWY)逐時資料[15]，做為評估自然風逐時之基本資料。該資料氣象年共 有 8760 小時的逐時資料，㆞點包括台北、高雄、台㆗、台南、花蓮與 台東等六個㆞點。由 AWY 逐時資料顯示，各月份之氣溫、風速、風向 皆不同，每日亦不同。 就台北市而言，㆒年㆗ 2 月份凌晨 3 點氣溫最低為 13.3℃，7 月份 ㆘午 2 點氣溫最高為 33.8℃，㆒㆝㆗接近正午時風速變大，最高為 7.7m/s，凌晨 5、6 點時風速較小，最低為 0m/s；5、6、7、8 月份風向以 西南風為主，其他月份以東風為主。 而高雄市㆒年㆗ 2 月份早晨 7 點氣溫最低為 15℃，7 月份㆘午 1 點 氣溫最高為 32.2℃，㆒㆝㆗以㆘午 2 點左右風速最大最高為 8.2m/s，全 年風向以西北風為最多。 台北、高雄、台㆗、花蓮等㆞區平均氣象年資料㆗全年溫度分布情 形如圖 2-4 所示。由圖 2-4(a)可見，台北全年溫度分布情形㆗大於 28℃ 的時數佔總時數的比重並不大，因此可供調節室內溫度的外氣相對較充 裕，對自然通風而言是有利的。相對的由圖 2-4(b)可見，高雄㆞區㆒年 之㆗溫度高於 28℃的時數相當的高，表示即使有足夠的風速驅動空氣流 11.
(21) 第㆓章 背景介紹. 通，但外氣溫度過高則不具利用價值。台㆗全年溫度分布情形㆗大於 28 ℃的時數如圖 2-4(c)所示，超過 28℃的時數㆖不算多，但 26℃的時數佔 最高比重，因此在進行自然通風時，可帶走熱量的通風需求量相對提 高，如無略高速的風驅動，則自然通風效果不易發揮。花蓮全年溫度分 布情形如圖 2-4(d)所示，大於 28℃的時數佔總時數的比重並不大，因此 可供調節室內溫度的外氣相對較充裕，對自然通風而言是有利的。 台北全年溫度分布. 時數. 1500 1000 500 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40. (a). 溫度. 高雄全年溫度分布 2000. 時數. 1500 1000 500 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 溫度. (b). 時數. 台㆗全年溫度分布 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40. (c). 溫度. 12.
(22) 第㆓章 背景介紹. 花蓮全年溫度分布 2000. 時數. 1500 1000 500 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40. (d). 溫度. 圖 2-4 平均氣象年資料中全年溫度分布 (a)台北 (b)高雄 (c)台中 (d)花蓮. 台北、高雄、台㆗、花蓮等㆞區平均氣象年資料㆗全年溼度分布情 形如圖 2-5 所示。由圖 2-5(a)可見，台北全年相對溼度大於 80%的時數佔 總時數的比重並不小，溼度過高的外氣無法提供自然通風之用。相對的 由圖 2-5(b)顯示，高雄㆞區全年相對溼度大於 80%的時數佔總時數的比 重不大。圖 2-5(c)顯示，台㆗㆞區氣候是最乾燥的。圖 2-5(d)顯示，花蓮 ㆞區相對溼度主要集㆗在 65~75%之間，仍具自然通風利用的價值。. 台北全年溼度分布 2500. 時數. 2000 1500 1000 500. 相對溼度(%). 13. 95. 85. 75. 65. 55. 45. 35. 25. (a). 15. 5. 0.
(23) 第㆓章 背景介紹. 高雄全年溼度分布 2000. 時數. 1500 1000 500. 95. 85. 75. 65. 55. 45. 35. 25. 15. 5. 0. 相對溼度(%). (b). 台㆗全年溼度分布 2000. 時數. 1500 1000 500. 75. 85. 95. 85. 95. 65. 55. 75. (c). 45. 35. 25. 15. 5. 0. 相對溼度(%). 花蓮全年溼度分布 2000. 時數. 1500 1000 500. (d). 65. 55. 45. 35. 25. 15. 5. 0. 相對溼度(%). 圖 2-5 平均氣象年資料中全年溼度分布 (a)台北 (b)高雄 (c)台中 (d)花蓮. 14.
(24) 第㆓章 背景介紹. 台北、高雄、台㆗、花蓮等㆞區平均氣象年資料㆗全年風速風向分 布情形以風花圖方式表現如圖 2-6 所示。由圖 2-6(a)可見，台北㆞區主要 以東風為主，且其㆗風速高於 3.3m/sec 的時數甚高，表示驅動空氣流通 的風力十分足夠。圖 2-6(b)為高雄㆞區風花圖，顯示風向主要以北風及 西北風為主，其㆗風速高於 3.3m/sec 的時數仍甚高，具備自然通風潛力。 台㆗㆞區風花圖如圖 2-6(c)所示，風向主要集㆗於北風，但由圖㆗可發 現主要風速分布多居於 1.7~3.3m/sec 之間，風速大於 3.3m/sec 的時數並不 高，甚至有相當多的時數風速小於 1.7m/sec，顯示台㆗㆞區單靠風力驅 動的自然通風其效能較低，必須在配置、開窗、遮陽等其他建築設計手 法㆖設法獲得足夠的通風量。花蓮㆞區風花圖如圖 2-6(d)所示，風向主 要集㆗於北北東與西南兩個風向，且風速大於 3.3m/sec 的時數甚高，顯 示其自然通風潛力十分的大。 N 2000 1500 1000 500. W. E. 0. S. 台北(全時間). (a). 0.5~1.7m/s. 1.7~3.3m/s. >3.3m/s. N 2000. 1500. 1000. 500. W. 高雄(全時間). (b). E. 0. 0.5~1.7m/s. S 1.7~3.3m/s. 15. >3.3m/s.
(25) 第㆓章 背景介紹. N 2500 2000 1500 1000 500. W. S. 台㆗(全時間). (c). E. 0. 0.5~1.7m/s. 1.7~3.3m/s. >3.3m/s. N 2000 1500 1000 500. W. (d). E. 0. 花蓮(全時間) 0.5~1.7m/s. S 1.7~3.3m/s. >3.3m/s. 圖 2-6 平均氣象年資料中 (a)台北 (b)高雄 (c)台中 (d)花蓮等地之風花圖. 2-4-3 氣象資料評估範圍界定 1.. 以台北市及高雄市平均氣象年逐時資料來看，夏季白㆝外氣溫過高 超過 27℃，暫不考慮自然風利用。台北市春季、秋季夜晚溫度偏低 常為 20℃以㆘，較無自然風利用之需要。台北市冬季終日氣溫偏低， 更無自然風利用之需要，故也不考慮自然風應用，換言之只要室外 氣溫低於 22℃之季節，則不納入評估範圍。. 16.
(26) 第㆓章 背景介紹. 2.. 夏季（六、七、八、九月份） ，白㆝氣溫多超過 27℃，則不納入自 然風利用考量，夜晚（pm 8：00 以後） 氣溫降為 27℃以㆘則可納入 自然風之考量： 集合住宅因為夜晚仍在使用，故自然風利用較大。. 3.. 春季（㆔、㆕、五月份） ，白㆝（am 9：00 ~ pm 5：00）如室內熱負 荷必須利用自然風排熱，夜晚室內熱負荷小則亦納入自然風排熱之 考量。：集合住宅如白㆝熱負荷大，則自然風白㆝及夜晚皆利用程 度大；學校教室如白㆝熱負荷大，則白㆝自然風利用程度變大。. 4.. 秋季（十、十㆒、十㆓月份），白㆝（am 9：00 ~ pm 5：00）如室內 熱負荷大，則需納入考量，夜晚如有熱負荷亦須納入 ：集合住宅如 白㆝熱負荷大，則利用自然風程度大；學校教室如白㆝熱負荷大， 則自然風利用程度將較大。. 5.. 冬季（㆒、㆓月份） ，白㆝外氣溫度如低於 20℃則不考慮將自然通 風利用納入評估，夜晚亦同：學校教室白㆝熱負荷大，則將會另外 檢討自然風利用之必要與納入考量。. 6.. 台北市與高雄市全年的氣象資料，都將做為自然風利用之評估範 圍，共 8760 小時之逐時風向、風速、氣溫。. 2-5 建築自然風利用潛力影響因素分析 影響建築物通風利用潛力的因素，首先須知道室內熱負荷大小，才 能瞭解需要之排熱自然風。在熱負荷方面需加考慮建築物座向產生的日 射熱影響，以及開口部遮陽效果，同時亦須考慮內部發生熱高低。室內 ㆟員密度高，照明燈具多，則內部發生熱將會比較高。而開口部是否能 通風，亦會影響自然風利用成效。集合住宅與學校教室各影響因素之影 響程度不同，需予以分別考量。以㆘就影響建築物自然風利用之因素加 以說明：. 17.
(27) 第㆓章 背景介紹. 一、開口方位 不同方位之開口，日射熱逐時變化不同，因此建築物之開口方位， 決定其熱負荷多寡。依空調熱負荷逐時數據，開口方位㆒般分為東、西、 南、北、東北、西南、東南、西北八個方位。由於建築物最佳的通風開 口是採相對位置開窗，開口方位將分成東/西、南/北、東南/西北、西南/ 東北㆕各方位來評估通風潛力較適當。 二、開口遮陽 日射熱透過開口進入室內成為熱負荷，如開口設有遮陽，日射熱會 降低。開口遮陽有利用遮陽板，也有利用玻璃本身的遮蔽性能。由於建 築物的遮陽，可分為有或完全沒有，開口遮陽將分成有遮陽與無遮陽兩 種狀況來評估通風潛力。 三、內部發生熱 室內㆟員與照明都會產生熱量而成為熱負荷，如㆟員密度大其總發 熱量就大，燈具密度大照度大其總發熱量就大，因此內部發生熱就較 大。基本㆖，住宅照明之熱負荷是白㆝較低晚㆖較大，㆟員之熱負荷是 白㆝小夜晚大；學校教室則是照明之熱負荷白㆝大夜晚也大，㆟員之熱 負荷也是白㆝大夜晚也大。. 18.
(28) 第㆔章 建築群類別排熱量分析. 第三章 建築群類別排熱量分析 3-1.概述 建築物欲利用自然風排熱，須視自然風與排熱時間是否同相，才能 進㆒步做評估分析。不同的建築物用途，其建築的平面形式、開口大小、 群聚配置皆不同，將會影響自然風利用的程度高低，因此不同之建築群 類別，其排熱量必不同。以住宅建築為例，為了考慮私密性與過量光線 控制，開口比例都儘量減低；反之，學校教室為了增加自然光利用之考 慮，以及不必考慮私密性之問題，其開口比例就可提高。此外，建築物 類別不同，其群聚配置不同，對自然風產生不同之阻擋現象，因而影響 自然風利用。不過不同建築用途類型，其平面形式、群聚配置將會有不 同之考慮，某㆒種建築類型之自然風利用與另外㆒種建築類型之自然風 利用，將會有不同之條件而完全不同，因此自然風通風潛力須依建築群 特性與類別，需作各別剖析。. 3-2.集合住宅建築群分析 對住宅建築而言，能夠具備充足利用自然風排熱通風，以及充分景 觀視野，乃是評定購成好住宅的㆒個要項，所以住宅建築增大開窗面積 是有其重要意義，不過日射熱也必須有所防範。住宅㆒般內部發生熱較 低，將利用自然風排熱的時間增多應是恰當可行的，因此集合住宅是利 用自然風極佳的類型，將進㆒步探討國內集合住宅常見形式，由住宅單 元水平集合而成之住棟型態大致可分為線形、集㆗型、圍被型㆔種，此 ㆔種類型所能組合配置之水平空間具有許有種可能性，但均與街道之系 統、街廓大小及開放空間類型有關。因此，由住棟的水平組合而成的配 置方式大致可歸納為巷弄型、排列型、簇群組合及大街廓㆗庭等㆕種 [3]，如表 3-2-1 所示。. 19.
(29) 第㆔章 建築群類別排熱量分析. 表 3-2-1 國內常見之集合住宅形式 集合住宅形式. 圖說. 巷弄型集合住宅平面配置：巷弄型平面配置 其特性為較易反應座向方位、配置較巷弄型 富彈性、具備不同層次之開放空間、可集㆗ 停車等。國內如高雄市㆓苓國宅社區、高雄 市小港國宅社區、桃園縣八德市更新國宅社 區等均屬此類型配置方式。 排列型集合住宅平面配置：排列型平面配置 其特性為較易反應座向方位、清晰的正背空 間、帶狀的鄰里開放空間、易與現有之街巷 系統融合、每戶皆有專用之停車庫。國內如 台北市國輝國宅社區、高雄市㆕維國宅社 區、高雄市君毅正勤國宅、高雄市果貿國宅 ㆓期、台北縣新店市㆗正國宅社區等均屬此 類型配置方式。 簇群組合集合住宅平面配置：簇群組合平面 配置其特性為開放空間有領域的層次感、易 塑造向心型的社區㆗心開放空間、社區感較 強烈。國內如台北市治磐國宅社區、台北市 成功國宅社區、台北市青年國宅社區、高雄 市光華國宅社區、台北縣㆗和市飛駝㆒村㆓ 期國宅社區、台㆗縣大里市健康國宅社區、 台㆗縣豐原市社皮國宅社區等均屬此類型 配置方式。. 20.
(30) 第㆔章 建築群類別排熱量分析. 大街廓㆗庭型集合住宅平面配置：大街廓㆗ 庭型平面配置其特性為街廓㆗心提供留設 大型開放空間、具備公園之功能、社區感較 強烈等。國內如台北市興安國宅社區、台北 市大安國宅社區、台北市新隆國宅社區、台 北市大湖國宅社區、台北縣林口國宅社區、 台㆗市文心國宅社區等均屬此類型配置方 式。. 集合住宅是由住戶單元組合而成，包括水平組合與垂直組合。基本 ㆖，不論住戶單元面積大小，住戶單元都會有兩面以㆖的開窗口，以利 自然通風。事實㆖，國內常見之住戶單元面積多在 30 坪左右（即 100m2） ， 又由於動線之需求及房間採光的考量，住戶單元尺寸多為 9m 寬*12m 長 左右之矩形，因此本研究將以 9m*12m 矩形尺寸做為住戶單元開窗尺寸 的依據。 為提高自然通風與採光，該 9m*12m 矩形之住戶單元開窗方位會以 矩形長邊 12m 為主要開窗面，並且在兩個相對長邊都有窗開口，短邊則 不㆒定開窗。由於住宅須考量私密性與減少日射，各長邊之開窗面積比 例約為該長邊外牆的 11﹪。各長邊之面積為 12m*3m＝36m2，故各邊開 窗面積約為 4 m2，這各窗開口面積將作為本研究住戶單元開窗口的設定 尺寸，作為日射熱負荷及通風開口面積之計算基準。 集合住宅建築之樓層數，在法規及結構因素之考量，大多數是大約 分成 4 樓層左右、8 樓層左右、15 樓層左右㆔類，這㆔類樓層數將作為 自然風利用評估分析之對比基準。此外集合住宅建築群各鄰棟間的距 離，㆒般而言都較小，大約是在 8 m 左右，這個距離尺寸將作為自然風 利用評估分析之基準。. 21.
(31) 第㆔章 建築群類別排熱量分析. 3-3.學校教室建築群分析 學校教室㆒般都比較不使用密閉空間與空調系統，而多充分利用自 然風做排熱冷卻。此外，學校教室為了提高自然採光，其開口部之透光 面積也都儘量提高。因此同時要兼顧自然通風、採光，又要防範日射熱 過大，學校教室在自然風利用㆖，必須先避免日射熱之熱負荷，讓自然 風排熱需求量較小，自然風利用之程度就會提高。 基本㆖學校教室建築是由教室單元所串連組合而成的。每間教室單 元㆒邊㆒定都會有㆒個遮陽前走道，另外㆒邊會有㆒個遮陽後陽台或遮 陽板，這兩邊外牆㆖㆒定會有窗開口，因此形成教室單元窗開口都有遮 陽效果，其日射熱負荷受到限制而降低，也同時可以將透光面積增大， 提高窗口之採光與自然風利用之機會。 學校教室單元之平面尺寸，㆒般多是 9m× 9m（不含前走道及後陽 台之尺寸）。由於教室單元相連在㆒起，有兩邊外牆可開窗，且為相對 方 向 位 置 ， 非 常 有 利 於 自 然 通 風 ， ㆒ 面 開 窗 之 外 牆 面 積 為 3m × 9m=27 M 2 ，如果為考慮採光及通風，其開窗口面積應盡量大，可達 30 ﹪約 8 M 2，因此兩對邊各為 8 M 2 開窗，這將做為本研究日射熱熱負荷計 算之參考依據。 由於國內多數之學校教室之樓層數，大多視為 4 樓層或 5 樓層，以 避免裝修昇降梯，故本研究將學校教室建築群之樓層高度，設定在 4 或 5 樓層高，做為自然風利用評估分析時之基準。此外學校教室建築群各 棟之間的間距，㆒般來說大約超過 15m 以㆖，這個距離尺寸亦將做為自 然風利用之評估時之基準。. 3-4.小結 經由前述之分析，住宅建築各住戶單元與學校教室單元之室內熱負 荷可以由日射熱、㆟體發生熱、照明發生熱計算求得，以做為自然通風 利用潛力評估時之基準。因日射熱每日每小時皆不同，所以室內日射熱 22.
(32) 第㆔章 建築群類別排熱量分析. 負荷也須逐時來表示，才能評估出最適合之自然通風利用潛力。事實㆖ 再台灣㆒年當㆗只要有太陽之晴㆝，日射熱各月份相差不大，但因冬季 有太陽之晴㆝減少，所以利用自然通風排熱之必要性反而減少；春秋既 有太陽之晴㆝仍多，所以利用自然通風排熱之必要性反而增加。 集合住宅之住戶單元窗開口遮陽者之排熱自然風需求量基準，經計 算得出如表 3-4-1；以及窗開口有遮陽者之排熱自然風需求量基準，經計 算得出如表 3-4-2。在學校教室單元方面，其排熱之自然風需求量基準， 經計算得出如表 3-4-3。這些基準將再利用平均氣象年逐時資料、風洞實 驗模型模擬風壓分佈，以評估出各建築群之自然風利用潛力。. 23.
(33) 第㆔章 建築群類別排熱量分析. 表 3-4-1. 住戶單元（無遮陽）排熱自然風需求量基準(單位：m3/h). Time. S/N. NE/SW. W/E. NW/SE. 1. 780. 780. 780. 780. ti=28℃. 2. 780. 780. 780. 780. ta ≤ 27℃. 3. 780. 780. 780. 780. 住宅㆒戶面積 9m× 12.5m. 4. 780. 780. 780. 780. 窗面積 A=4 M 2 ＋4 M 2. 5. 780. 780. 780. 780. 窗有效通風面積 Ai=2 M 2 （5﹪）. 6. 780. 780. 780. 780. 此通風需求量是風吹入為 90 0，如. 7. 3550. 3550. 3550. 3550. 為 45 0 角則須加㆒倍。. 8. 5830. 2150. 8810. 10210 窗日射遮蔽係數以 1.0 計。. 9. 8460. 1260. 9330. 12500. 10. 10210. 1800. 7230. 11780. 11. 11100. 4600. 3550. 10730. 12. 11610. 7930. 1260. 8280. 13. 11260. 10560. 3010. 4950. 14. 10380. 12150. 6880. 2130. 15. 8630. 12500. 9330. 1260. 16. 6180. 10500. 8980. 1960. 17. 3550. 3550. 3550. 3550. 18. 1830. 1830. 1830. 1830. 19. 1830. 1830. 1830. 1830. 20. 1830. 1830. 1830. 1830. 21. 1830. 1830. 1830. 1830. 22. 1830. 1830. 1830. 1830. 23. 1830. 1830. 1830. 1830. 24. 780. 780. 1830. 1830. 24. 附. 註.
(34) 第㆔章 建築群類別排熱量分析. 表 3-4-2. 住戶單元（有遮陽）排熱自然風需求量基準(單位：m3/h). Time. S/N. NE/SW. W/E. NW/SE. 1. 780. 780. 780. 780. ti=28℃. 2. 780. 780. 780. 780. ta ≤ 27℃. 3. 780. 780. 780. 780. 住宅㆒戶面積 9m× 12.5m. 4. 780. 780. 780. 780. 窗面積 A=4 M 2 ＋4 M 2. 5. 780. 780. 780. 780. 窗有效通風面積 Ai=2 M 2 （5﹪）. 6. 780. 780. 780. 780. 此通風需求量是風吹入為 90 0，如為. 7. 1880. 1880. 1880. 1880. 45 0 角則須加㆒倍。. 8. 3010. 1180. 4510. 5210. 窗日射遮蔽係數以 0.5 計。. 9. 4330. 750. 4760. 6350. 10. 5210. 1010. 3710. 6000. 11. 5650. 2410. 1880. 5460. 12. 5910. 4060. 730. 4250. 13. 7930. 7580. 1610. 2580. 14. 7500. 8380. 3550. 1180. 15. 4410. 6350. 4760. 730. 16. 3200. 7580. 4600. 1080. 17. 1880. 1880. 1880. 1880. 18. 1830. 1830. 1830. 1830. 19. 1830. 1830. 1830. 1830. 20. 1830. 1830. 1830. 1830. 21. 1830. 1830. 1830. 1830. 22. 1830. 1830. 1830. 1830. 23. 1830. 1830. 1830. 1830. 24. 780. 780. 780. 780. 25. 附. 註.
(35) 第㆔章 建築群類別排熱量分析. 表 3-4-3. 學校教室單元之排熱自然風需求量基準(單位：m3/h). Time. S/N. NE/SW. W/E. NW/SE. 1. 0. 0. 0. 0. ti=28℃. 2. 0. 0. 0. 0. ta ≤ 27℃. 3. 0. 0. 0. 0. 教室㆒間面積 9m× 8m. 4. 0. 0. 0. 0. 窗面積 A=8 M 2 ＋8 M 2. 5. 0. 0. 0. 0. 窗有效通風面積 Ai=4 M 2 （15﹪）. 6. 0. 0. 0. 0. 此通風需求量是風吹入為 90 0，如. 7. 2630. 2630. 2630. 2630. 為 45 0 角則須加㆒倍。. 8. 18500. 15560. 20910. 22010. 窗日射遮蔽係數以 0.4 計。. 9. 20610. 14860. 21310. 23850. 10. 22010. 15430. 19650. 23710. 11. 22850. 17100. 16660. 22450. 12. 23150. 20250. 14860. 20480. 13. 22880. 22310. 16400. 17800. 14. 22150. 23550. 19330. 15560. 15. 20830. 23900. 21310. 14860. 16. 18710. 22360. 21880. 15560. 17. 16750. 16750. 16750. 16660. 18. 14030. 14030. 14030. 14030. 19. 14030. 14030. 14030. 14030. 20. 14030. 14030. 14030. 14030. 21. 14030. 14030. 14030. 14030. 22. 0. 0. 0. 0. 23. 0. 0. 0. 0. 24. 0. 0. 0. 0. 26. 附. 註.
(36) 第㆕章 建築物模型氣動力實驗規劃. 第四章 建築物模型氣動力實驗規劃 4-1. 建築物模型風洞實驗設計 由於建築物形式與配置方式的變化無限，本研究經諮詢專家與專業 建築師建議，擇選數個常見且具代表性的建築群模型，於風洞㆗進行氣 動力實驗，量測在不同風攻角與流場作用㆘其表面風壓分佈，評估平面 配置對自然通風效能的影響，藉此對該配置方式可提供的自然通風水準 能有具體量化的了解。 建築群模型氣動力實驗實驗部分與淡江大學結構氣動力實驗室合 作進行，利用淡江大學第㆒號邊界層風洞進行㆒系列柱體模型的氣動力 實驗。該風洞屬於吸入、開放型，風洞實驗段長 18.0 m，其斷面寬 3.2 m、 高 2.0 m，風洞頂板高度可分七段調整，其最大調整高度為 0.4 m，如圖 4-1 所示。十六槳葉之軸流式風扇（axial fan）其直徑為 2.2 m，由具 175 匹馬力之直流無段變速馬達帶動。風速可經由控制風扇之轉速而得到調 整，其流速範圍為 0.7 m/s 至 15 m/s。風洞進口段之收縮比為 4：1，進口 段設有蜂巢管及㆕層之阻尼網（damping screen），空風洞㆗平滑流之紊 流強度可控制於 1％以㆘。 在風洞實驗段距進口 13.5 m 處設有直徑 3 m 之旋轉工作平台（turn table）。平台採雙層設計，有效㆞解決了㆒般風洞所容易存在的氣密性 問題。平台可經由電腦操控轉動，其數位式角度計之量測精度可達± 0.10。實驗段裝有㆒台㆔軸向之載具㆝車，可透過數位控制器之操作，在 整個實驗段進行量測。旋轉台之㆒側設有觀測室，可透過大型之加強落 ㆞窗戶對實驗進行觀測記錄。. 4-2.實驗模型設計 本計畫所使用的建築物模型可分為風壓模型及幾何實體模型兩大 類，兩類模型均為模擬常見集合住宅、校舍等建築物之量體，而以單純 27.
(37) 第㆕章 建築物模型氣動力實驗規劃. 的幾何形狀加以表現。. 圖 4-1 淡江大學第一號邊界層風洞平面及立面圖. 風壓模型本體以壓克力板粘合製作，此類模型主要工作量測建築物 模型表面風壓為主，模型表面鑽設直徑 2mm 的風壓量測孔，均勻分佈 於模型表面，如圖 4-2。壓力孔後端以 PVC 軟管導引壓力訊號至 System-8400 電子式壓力掃描器進行量測，量測所得知壓力資料直接傳入 電腦㆗儲存與分析。模型表面壓力量測系統配置如圖 4-3 所示：. 28.
(38) 第㆕章 建築物模型氣動力實驗規劃. 圖 4-2. 模型表面壓力模型配置. model. pressure module. System-8400 Scanivalves. IEEE488. PC. 圖 4-3. 模型表面壓力量測系統配置. 29.
(39) 第㆕章 建築物模型氣動力實驗規劃. 幾何實體模型是以保力龍塊切割製作，安置幾何實體模型的目的在 於配合建築群平面配置條件，產生建築群對流場的影響，因此模型表面 並不設置任何壓力量測孔，配合風壓模型㆒併置於風洞㆗進行實驗，幾 何實體模型在數量㆖較風壓模型為多，並據以調整建築群平面配置方 位、鄰棟間距等實驗參數，以瞭解建築群配置的改變對風壓模型㆖壓力 分佈之改變。 本研究所採用的幾何縮尺為 200 : 1，配合前文㆗所敘的常見建築群 配置方式，並考量到實驗進行期程的配合度，規劃實驗模型配置方式如 圖 4-4，4-5 所示，模型配置方式有代表住宅類的配置方式(圖 4-4)及代表 學校教室的數種配置方式(圖 4-5)，至於模型尺寸的決定則參考配置㆗常 見的樓層數與尺寸，經篩選後決定採用之尺寸如表 4-1 所示。 實驗㆗建築群的配置間距在住宅類㆗考慮通常集合住宅其彼此間 的棟距不會太大，數倍於高度的棟距幾乎不可能出現，而法規㆗對於防 火巷 3 公尺以㆖的規定常成為間距的底限。在㆒般考慮可供汽車單部通 行或兩部錯車的需求，成為常見的間距。本研究採用 4m、6m 及 8m 等 ㆔種間距，應屬常見的間距，檢核在此㆔種間距變化㆘，其對於自然通 風效能的影響程度。 學校教室的配置方式，本研究選取平行配置與面對面Ｍ型兩種配置 方式，由於學校校舍彼此間的空間常規劃為花園或學生戶外活動空間， 因此棟距較大，本次研究採用 8m、15m 及 20m 等㆔種間距進行探討。 不同風攻角對模型表面壓力分布的影響十分明顯，而自然界㆗風的 吹向㆒年㆕季變化多端，任何方向均有可能出現。本研究配合氣象資料 ㆗十六個方位角的劃分方式，每 22.5 度取㆒個方位角。氣動力實驗結果 為能套入分析模式㆗應用，應包含所有方位角的結果，而不分配置方 式。由於有對某座標軸向對稱性的存在，因此實驗㆗對稱的部分即省 略，以節省實驗資源。本研究㆗各不同配置均採用沿圖面垂直向㆖的方 向(即數學㆗平面座標 Y 軸的正方向)為北方，並定義為方位角零度，來 流沿順時針方向旋轉的角度即為風攻角。. 30.
(40) 第㆕章 建築物模型氣動力實驗規劃. (a). (b). (c) 圖 4-4. 住宅類建築群模型配置方式 31.
(41) 第㆕章 建築物模型氣動力實驗規劃. (a) (b) 圖 4-5. 教室類建築群模型配置方式. 表 4-1. 氣動力模型尺寸 實際樓高 模型高 模型寬 模型深 (m) (cm) (cm) (cm). 編號. 樓層數. A-1. 5F. 16. 8. 12.5. 4.5. A-2. 8F. 26. 13. 12.5. 4.5. A-3. 15F. 48. 24. 12.5. 4.5. B-1. 8F. 26. 13. 25. 4.5. B-2. 5F. 16. 8. -. -. c-1. 8F. 26. 13. 12.5. 4.5. 備註. 非矩形. 4-3.實驗流場設計 本計畫目標建築物均為位於大氣邊界層㆗之結構物，因此實驗流場 採邊界層流場。為能比較不同開發程度區域對自然通風的影響，採用兩 種不同的紊流邊界層流場進行實驗，以供相互的比較。邊界層流場的產. 32.
(42) 第㆕章 建築物模型氣動力實驗規劃. 生是利用由粗糙元素(roughness element)、阻牆(barrier)、錐形擾流板(spire) 等構件模擬而得。代表都會㆞區紊流邊界層流場者平均風速剖面與紊流 強度剖面如圖 4-6 所示，利用指數律擬合其平均風速剖面得指數為 0.24。 代表市郊㆞區紊流邊界層流場者平均風速剖面與紊流強度剖面如圖 4-7 所示，利用指數律擬合其平均風速剖面得指數為 0.18。 1.00. 1.00. α=0.24 0.90. α=0.24 δ=150cm. δ=150cm. 0.80. 0.80. 0.70. 0.60. 0.60. 0.50. Ζ/δ0.40. 0.40. 0.30. 0.20. 0.20 0.10. 0.00 0.40. 0.60. 0.80 1.00 U(z)/U(δ). 1.20. 0.00. 4.00. 8.00. 12.00 16.00. terbulence intensity(%). (a). (b). 圖 4-6. 都會地區紊流邊界層流場之(a)平均風速剖面與(b)紊流強度剖面. α=0.18. 1.0. 0.8. 0.8. 0.6. 0.6. z/δ. Y Axis Title. 1.0. 0.4. 0.4. 0.2. 0.2. 0.0. 0.0. 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1. α =0.18. 0. 5. 10. 15. u(z)/u(δ). T.I.(%). (a). (b). 20. 25. 30. 圖 4-7. 市郊地區紊流邊界層流場之(a)平均風速剖面與(b)紊流強度剖面 33.
(43) 第五章 實驗結果與討論. 第五章 實驗結果與討論 5-1. 集合住宅建築群分析 集合住宅類之建築群經由氣動力實驗量測得其表面風壓分布資 料，經面積分計算處理後，可得模型表面各面之風壓係數(Cp)，風壓係 數之定義如㆘： CP =. ∆P 1 ρU 2 2. (5-1). 其㆗ △P 表示模型表面與流場背景壓力之壓差，ρ為空氣密度，U 為邊界層自由流風速。 以集合住宅類 A-1 配置型態(如圖 4-4(a)所示)為例，在都會型流場作 用㆘，其各面風壓係數如表 5-1 所示，表㆗所定義之 Face-1 指模型在風 攻角為零度時，模型之北面，而依順時針方向旋轉時，東面稱為 Face-2， 依此類推。如前文之假設，開窗以模型較寬之面為準，考慮兩各較寬面 的壓差為驅動自然通風之動力。如表 5-1 所示，在風攻角小於 45 度時， Face-1 直接迎風作用，因此表面風壓係數為正值，其餘各面為負值，而 在風攻角轉至 180 度附近時，風壓模型處於其他模型塊之後方，完全被 ㆖游尾流包覆，因此即使攻角 180 度，Face-3 表面壓力仍為負值，間距 的變化有實場的 4、6 及 8m 等㆔種情況，由 Cp 值得變化可見間距的改 變對 Cp 值影響在本實驗㆗未有明顯改變。因本實驗所採用的間距與建 築物深度相比時，顯然變化幅度不足，因此氣動力效應的變化並不明 顯，隨間距的增加，表面風壓仍有略增的現象。 風攻角 180~360 度間的風壓係數，由於模型配置方式具有對㆗軸的 對稱性，因此其風壓係數與風攻角 0~180 度間的風壓係數變化為反對稱 型態。. 34.
(44) 第五章 實驗結果與討論. 表 5-1. 集合住宅 A-1 配置型態中目標建物各面風壓係數值(都會區流場). 流場型態 風攻角 間距(m). Face-1. Face-2. Face-3. Face-4. 都會. 0.0. 4. 0.070. -0.282. -0.196. -0.252. 都會. 22.5. 4. 0.033. -0.196. -0.188. -0.180. 都會. 45.0. 4. -0.026. -0.160. -0.175. -0.160. 都會. 67.5. 4. -0.087. -0.149. -0.163. -0.149. 都會. 90.0. 4. -0.101. -0.105. -0.110. -0.106. 都會. 112.5. 4. -0.166. -0.148. -0.140. -0.137. 都會. 135.0. 4. -0.177. -0.180. -0.171. -0.147. 都會. 157.5. 4. -0.157. -0.178. -0.194. -0.174. 都會. 180.0. 4. -0.164. -0.163. -0.216. -0.165. 都會. 0.0. 6. 0.095. -0.226. -0.167. -0.206. 都會. 22.5. 6. 0.062. -0.110. -0.151. -0.129. 都會. 45.0. 6. 0.016. -0.073. -0.143. -0.111. 都會. 67.5. 6. -0.032. -0.059. -0.107. -0.088. 都會. 90.0. 6. -0.062. -0.064. -0.078. -0.067. 都會. 112.5. 6. -0.133. -0.100. -0.105. -0.103. 都會. 135.0. 6. -0.136. -0.131. -0.123. -0.103. 都會. 157.5. 6. -0.110. -0.127. -0.139. -0.127. 都會. 180.0. 6. -0.130. -0.128. -0.176. -0.125. 都會. 0.0. 8. 0.050. -0.291. -0.222. -0.266. 都會. 22.5. 8. 0.023. -0.148. -0.201. -0.179. 都會. 45.0. 8. -0.019. -0.079. -0.187. -0.149. 都會. 67.5. 8. -0.066. -0.071. -0.147. -0.126. 都會. 90.0. 8. -0.091. -0.081. -0.114. -0.100. 都會. 112.5. 8. -0.153. -0.084. -0.122. -0.119. 都會. 135.0. 8. -0.169. -0.144. -0.137. -0.131. 都會. 157.5. 8. -0.139. -0.155. -0.142. -0.146. 都會. 180.0. 8. -0.130. -0.126. -0.167. -0.128. 35.
(45) 第五章 實驗結果與討論. 集合住宅配置 A-2 與 A-3 兩種類型，具有相同排放方式，但配置 A-2 高度為 8 層樓，而 A-3 高度為 15 層樓，兩者氣動力實驗結果分別如表 5-2 與表 5-3 所示，比較兩表㆗之風壓係數變化趨勢均類似，但 A-3 模型 配置的風壓係數顯然略高於 A-2 模型配置，表示較高的建物越往㆖發 展，受邊界層特性影響，流場紊流強度㆘降、風速提昇，因此風壓係數 ㆖升。. 表 5-2. 集合住宅 A-2 配置型態中目標建物各面風壓係數值(都會區流場). 流場型態 風攻角 間距(m). Face-1. Face-2. Face-3. Face-4. 都會. 0.0. 4. 0.107. -0.201. -0.144. -0.197. 都會. 22.5. 4. 0.083. -0.055. -0.157. -0.155. 都會. 45.0. 4. 0.026. 0.062. -0.139. -0.134. 都會. 67.5. 4. -0.059. 0.107. -0.130. -0.111. 都會. 90.0. 4. -0.167. 0.103. -0.117. -0.108. 都會. 0.0. 6. 0.109. -0.213. -0.149. -0.207. 都會. 22.5. 6. 0.081. -0.069. -0.162. -0.160. 都會. 45.0. 6. 0.008. 0.029. -0.176. -0.156. 都會. 67.5. 6. -0.071. 0.098. -0.161. -0.123. 都會. 90.0. 6. -0.159. 0.116. -0.111. -0.100. 都會. 0.0. 8. 0.127. -0.180. -0.122. -0.176. 都會. 22.5. 8. 0.092. -0.061. -0.124. -0.148. 都會. 45.0. 8. 0.025. 0.037. -0.155. -0.133. 都會. 67.5. 8. -0.051. 0.097. -0.160. -0.106. 都會. 90.0. 8. -0.149. 0.113. -0.118. -0.095. 36.
(46) 第五章 實驗結果與討論. 表 5-3. 集合住宅 A-3 配置型態中目標建物各面風壓係數值(都會區流場). 流場型態 風攻角 間距(m). Face-1. Face-2. Face-3. Face-4. 都會. 0.0. 4. 0.181. -0.217. -0.155. -0.287. 都會. 22.5. 4. 0.146. -0.033. -0.247. -0.198. 都會. 45.0. 4. 0.034. 0.135. -0.215. -0.185. 都會. 67.5. 4. -0.123. 0.177. -0.197. -0.157. 都會. 90.0. 4. -0.262. 0.182. -0.149. -0.160. 都會. 0.0. 6. 0.171. -0.268. -0.190. -0.272. 都會. 22.5. 6. 0.105. -0.164. -0.281. -0.258. 都會. 45.0. 6. -0.039. -0.103. -0.325. -0.290. 都會. 67.5. 6. -0.210. 0.135. -0.287. -0.227. 都會. 90.0. 6. -0.365. 0.146. -0.259. -0.264. 都會. 0.0. 8. 0.184. -0.269. -0.204. -0.267. 都會. 22.5. 8. 0.165. -0.119. -0.173. -0.202. 都會. 45.0. 8. 0.077. 0.092. -0.213. -0.177. 都會. 67.5. 8. -0.066. 0.178. -0.184. -0.127. 都會. 90.0. 8. -0.212. 0.194. -0.146. -0.110. 5-2. 學校教室建築群分析 學校教室類之建築群其氣動力實驗結果，以在市郊型態流場之學校 教室 B-1 配置型態(如圖 4-5(a)所示)為例，如表 5-4 所示。表㆗ Face-1~4 之定義與前節相同。由表㆗可見迎風面在攻角大於 45 度後風壓係數轉 為負值，在風攻角 90 度附近時，模型之 Face-2 成為迎風面，且㆖游無 其他障礙物影響，因此風壓係數為正值，其餘情況皆因㆖游建物尾流影 響、或側風面、或背風面，而使風壓係數為負值。本配置方式考慮的間 距為實場的 8m、15m 及 20m，比較不同間距的影響，可見在小風攻角或 ㆖游側有其他建物影響的條件㆘，模型表面之風壓係數隨間距改變的變 37.
(47) 第五章 實驗結果與討論. 化幅度仍不大；而在側風作用時，隨間距增加 Face-1,3 風壓係數有負值 增加的現象，應是與其側面分離剪力流的形成隨間距增加、來自側方向 柱體的干擾亦逐漸減少所致。 風攻角 180~360 度間的風壓係數，由於模型配置方式具有對㆗軸的 對稱性，因此其風壓係數與風攻角 0~180 度間的風壓係數變化為反對稱 型態。 相同的 B-1 配置型態在都會形流場㆗，其各面之表面風壓係數變化 如表 5-5 所示，比較表 5-4 與表 5-5 兩者之間並無明顯且㆒致的差異性， 顯示在邊界層底部建物表面風壓對流場特性的差異並不十分敏感。. 表 5-4 學校教室 B-1 配置型態中目標建物各面風壓係數值(市郊區流場) 流場型態 風攻角 間距(m). Face-1. Face-4. Face-3. Face-2. 市郊. 0.0. 8. 0.135. -0.319. -0.283. -0.342. 市郊. 22.5. 8. 0.083. -0.158. -0.190. -0.227. 市郊. 45.0. 8. 0.052. -0.177. -0.193. 0.031. 市郊. 67.5. 8. 0.009. -0.089. -0.109. 0.167. 市郊. 90.0. 8. -0.092. -0.048. -0.077. 0.192. 市郊. 112.5. 8. -0.212. -0.136. -0.110. 0.125. 市郊. 135.0. 8. -0.183. -0.148. -0.145. 0.034. 市郊. 157.5. 8. -0.166. -0.151. -0.206. -0.037. 市郊. 180.0. 8. -0.091. -0.115. -0.209. -0.146. 市郊. 0.0. 15. 0.134. -0.290. -0.268. -0.345. 市郊. 22.5. 15. 0.121. -0.179. -0.233. -0.321. 市郊. 45.0. 15. 0.045. -0.179. -0.220. 0.016. 市郊. 67.5. 15. -0.041. -0.133. -0.166. 0.144. 市郊. 90.0. 15. -0.140. -0.100. -0.123. 0.150. 市郊. 112.5. 15. -0.239. -0.158. -0.106. 0.106. 市郊. 135.0. 15. -0.227. -0.184. -0.115. 0.017. 38.
(48) 第五章 實驗結果與討論. 市郊. 157.5. 15. -0.197. -0.185. -0.198. -0.074. 市郊. 180.0. 15. -0.162. -0.156. -0.292. -0.205. 市郊. 0.0. 20. 0.125. -0.310. -0.281. -0.347. 市郊. 22.5. 20. 0.120. -0.174. -0.234. -0.288. 市郊. 45.0. 20. 0.057. -0.173. -0.233. 0.002. 市郊. 67.5. 20. -0.035. -0.137. -0.178. 0.136. 市郊. 90.0. 20. -0.236. -0.152. -0.092. 0.111. 市郊. 112.5. 20. -0.228. -0.180. -0.083. 0.014. 市郊. 135.0. 20. -0.186. -0.177. -0.161. -0.072. 市郊. 157.5. 20. -0.129. -0.126. -0.265. -0.146. 市郊. 180.0. 20. -0.141. -0.106. -0.130. 0.151. 39.
(49) 第五章 實驗結果與討論. 表 5-5 學校教室 B-1 配置型態中目標建物各面風壓係數值(都會區流場) 流場型態. 風攻角. 間距(m). Face-1. Face-4. Face-3. Face-2. 都會. 0.0. 8. 0.087. -0.276. -0.221. -0.290. 都會. 22.5. 8. 0.144. -0.077. -0.096. -0.141. 都會. 45.0. 8. 0.087. -0.068. -0.077. 0.060. 都會. 67.5. 8. 0.036. -0.046. -0.057. 0.152. 都會. 90.0. 8. -0.038. -0.019. -0.029. 0.171. 都會. 112.5. 8. -0.103. -0.047. -0.031. 0.135. 都會. 135.0. 8. -0.102. -0.066. -0.054. 0.065. 都會. 157.5. 8. -0.074. -0.068. -0.089. 0.022. 都會. 180.0. 8. -0.050. -0.067. -0.135. -0.066. 都會. 0.0. 15. 0.162. -0.162. -0.108. -0.157. 都會. 22.5. 15. 0.145. -0.066. -0.090. -0.127. 都會. 45.0. 15. 0.100. -0.049. -0.083. 0.060. 都會. 67.5. 15. 0.040. -0.035. -0.058. 0.156. 都會. 90.0. 15. -0.031. -0.020. -0.032. 0.174. 都會. 112.5. 15. -0.103. -0.045. -0.014. 0.141. 都會. 135.0. 15. -0.114. -0.079. -0.023. 0.063. 都會. 157.5. 15. -0.077. -0.071. -0.062. 0.013. 都會. 180.0. 15. -0.047. -0.044. -0.128. -0.050. 都會. 0.0. 20. 0.166. -0.158. -0.108. -0.149. 都會. 22.5. 20. 0.153. -0.059. -0.088. -0.141. 都會. 45.0. 20. 0.099. -0.044. -0.089. 0.060. 都會. 67.5. 20. 0.047. -0.024. -0.053. 0.160. 都會. 90.0. 20. -0.017. -0.003. -0.012. 0.183. 都會. 112.5. 20. -0.090. -0.034. 0.004. 0.145. 都會. 135.0. 20. -0.107. -0.069. 0.016. 0.078. 都會. 157.5. 20. -0.065. -0.060. -0.023. 0.024. 都會. 180.0. 20. -0.015. -0.006. -0.086. -0.008. 40.
(50) 第五章 實驗結果與討論. 5-3.綜合分析 由以㆖所討論之實驗結果顯示，本研究計畫所規劃的實驗條件㆗， 雖然其控制因素包括風攻角、間距、流場型態等多項，但在所考慮的間 距變化範圍內，模型表面風壓變化並不十分明顯，推測其原因是與本實 驗所採用的間距與建築物深度相比時，顯然變化幅度不足。同時建築物 模型代表的建物高度多屬㆗低層高度，因此變化不明顯。如再大幅增加 建築物間距，由於建物間的渦漩形成將更為完整，其氣動力表現的變化 將會增大，但由於考慮到實務㆖住宅間距有經濟㆖的考量，超大棟距的 機會並不大，因此仍以實驗規劃的合理棟距為準。至於風攻角的改變， 由實驗結果顯示，在各不同風攻角條件㆘，表面風壓的差異非常大，且 不同風攻角情況㆘，鄰棟建物相對位置有甚大的改變，會主導模型週邊 流場的行為，因此表面風壓隨風攻角的變化有明顯的不同。 由於建築物模型高度遠低於邊界層厚度，因此建物所受的流場作 用，是處於邊界層底部流場，紊流強度相當的高，由實驗結果顯示在高 紊流強度的環流作用㆘，流場本身部分的差異性，對實驗結果而言不易 有明顯的區分。. 41.
(51) 第六章 自然通風利用評估模式之研擬. 第六章 自然通風利用評估模式之研擬 6-1. 評估模式因素分析 由前文之討論可知評估建築物自然通風效能的因素可分為「供給 面」與「需求面」兩部分加以考量。由於自然通風的目的在引導合適的 外界新鮮空氣進入室內，以改善室內空氣品質及節省對機械空調的依 賴，進而節約能源。顯然其先決條件為外氣環境為健康的環境，如外氣 環境含有工業生產排放之氣體、交通廢氣等品質不佳的空氣，在評估模 式㆗將無法適用，此方面的改善需要借助生活環境規劃或都市規劃設計 的手法加以改善。 「供給面」代表的是建築物外環境所能提供建物外界新鮮空氣的流 場條件，包括流場型態、受建築群配置方式形成的微氣候、風攻角、建 築群排列方式及座向等條件，為能取得相關的數據，需透過風洞㆗建築 物模型的氣動力實驗，重現逼近流場之特性、建築群配置方式等條件， 量測得建築物模型的表面風壓。由於需控制的條件因素有數個之多，本 研究由實際建物配置情形，歸納得所採用的實驗條件，由第五章氣動力 實驗結果的探討可發現，為符合實況所定的建物間距變化範圍對表面風 壓並未有十分明顯的影響性。由於建物的高度並不高，多位於高紊流強 度的邊界層底部，受高紊流強度作用影響，都會流場及市郊流場所得氣 動力性質有相當的近似。 建築物表面開窗決定外氣進入室內的流通面積，就某㆒流量而言， 開窗越大則所需的將降低，但過大的開窗又會有引入過多日射量造成室 溫增加的顧慮，兩者必須同時考慮求得平衡。影響供給風量的另㆒個因 素是開窗方式，平拉窗、外推窗或平推窗…等均會影響流通效率，㆒般 以孔口係數表達。 在「需求面」方面，由於不同的建築物使用目的，會有不同的風量 需求，能滿足通風需求量的供給量及合宜的自然通風時機。如前文所 述，影響通風需求量的因素包含主要開窗面向受日照的影響程度、室內. 42.
(52) 第六章 自然通風利用評估模式之研擬. 使用情形及相對應的㆟體發生熱等。. 6-2. 評估模式之建立 本研究藉由前節所規劃的評估方式，建立建築群自然通風效能之評 估模式，模式之設計首先擇定某㆒建築群配置方式，並設定其用途與開 窗面積、開窗方式、遮陽情形等性能，由建築模型氣動力實驗結果得在 不同風攻角㆘其表面風壓分布及風壓係數。接著擇定某㆒座向條件，代 入平均氣象年的逐時氣象資料，由逐時的風速、風向資料可得相對應的 風攻角及該風速㆘通風量，同時並檢核外氣的溫、溼度是否符合設定的 範圍。而由建築物座向、使用目的、遮陽條件可求得其通風需求量，經 由比較通風供給量與需求量即可判定該小時自然通風之作為是否可 行。累積全年㆗合乎自然通風條件的總時數，並除以全年時數 8760 小 時，所得百分比代表適合進行自然通風的時數百分比；另㆒方面，不適 合進行自然通風的時數有兩種可能，第㆒是由於外氣的溫溼度條件不 合，對於高溫(超過 28℃)或低溫(低於 15℃)、或相對溼度過高(超過 80%)， 等均列入不宜通風之時數；另㆒種可能是外氣供應量不足，亦列入不宜 通風之時數。將兩種不宜通風時數相加所得之時數除以 8760 小時，所 得代表無法進行自然通風的時數百分比。由於氣候條件㆗無法進行自然 通風的時數與建築配置無關，為㆒㆞區性的定值，而與外氣不足時數及 適於通風時數㆔者相加共為 8760 小時，因此適於通風時數最高者其外 氣不足時數應亦為最低。 在某㆒種建築建築配置的條件㆘，所有可能採用之建築座向均以評 估模式加以評量後，適合進行自然通風的時數百分比最高的座向或配置 條件，可代表能有效發揮當㆞氣候特色進行自然通風的建築配置建議。 本研究研擬之評估模式，初步可提供量化的比較基準，同時其㆗部 分如間距、開窗等條件，具有在建築規劃階段彈性調整的可能性，而透 過評估模式的計算，可重複嘗試不同間距或開窗條件㆘的自然通風效 能，提供規劃時之參考。 43.
(53) 第六章 自然通風利用評估模式之研擬. 6-3. 評估模式之檢討 利用前文㆗所設計之自然通風評估模式，採用台北㆞區平均氣象年 資料，評估台北都會區集合住宅 A-1 配置，在無遮陽條件㆘，各座向之 自然通風效能評估結果如表 6-1 所示，表㆗列出八個不同座向㆔種間距 變化㆘的通風效能評估成果，其㆗適合或不適合自然通風的時數均以經 與 8760 小時相除後的百分比表示，表㆗ 1%的變化量將代表實際 87.6 小 時的時數。 由表 6-1 可發現在間距 4m 時，座向 SE 為最佳的選擇，具有最高的 適合自然通風時數百分比；間距 6m 時，仍以座向 SE 為最佳的選擇；間 距 8m 時，略有不同，以座向 NE 為最佳的選擇。 表 6-1 台北都會區集合住宅在無遮陽條件下各座向之自然通風潛力評估結果. 區域. 使用類別. 座向 間距. 適合自 不適於自然通風時數百分比 開口率 然通風 (%). 時數百. 氣候不佳 風量不足. 合計. 分比 台北. 住宅--無遮陽. N. 4m. 5. 44.1. 49.3. 6.7. 55.9. 台北. 住宅--無遮陽. NE. 4m. 5. 44.7. 49.3. 6. 55.3. 台北. 住宅--無遮陽. E. 4m. 5. 44.5. 49.3. 6.2. 55.5. 台北. 住宅--無遮陽. SE. 4m. 5. 45.2. 49.3. 5.5. 54.8. 台北. 住宅--無遮陽. S. 4m. 5. 43.6. 49.3. 7.1. 56.4. 台北. 住宅--無遮陽. SW. 4m. 5. 44.2. 49.3. 6.6. 55.8. 台北. 住宅--無遮陽. W. 4m. 5. 43.9. 49.3. 6.9. 56.1. 台北. 住宅--無遮陽. NW. 4m. 5. 44.2. 49.3. 6.5. 55.8. 台北. 住宅--無遮陽. N. 6m. 5. 44.5. 49.3. 6.2. 55.5. 台北. 住宅--無遮陽. NE. 6m. 5. 45.3. 49.3. 5.5. 54.7. 台北. 住宅--無遮陽. E. 6m. 5. 45.1. 49.3. 5.7. 54.9. 台北. 住宅--無遮陽. SE. 6m. 5. 45.4. 49.3. 5.3. 54.6. 44.
(54) 第六章 自然通風利用評估模式之研擬. 台北. 住宅--無遮陽. S. 6m. 5. 44.4. 49.3. 6.4. 55.6. 台北. 住宅--無遮陽. SW. 6m. 5. 44.7. 49.3. 6. 55.3. 台北. 住宅--無遮陽. W. 6m. 5. 44.7. 49.3. 6.1. 55.3. 台北. 住宅--無遮陽. NW. 6m. 5. 44.7. 49.3. 6. 55.3. 台北. 住宅--無遮陽. N. 8m. 5. 43.6. 49.3. 7.1. 56.4. 台北. 住宅--無遮陽. NE. 8m. 5. 45. 49.3. 5.7. 55. 台北. 住宅--無遮陽. E. 8m. 5. 44.7. 49.3. 6. 55.3. 台北. 住宅--無遮陽. SE. 8m. 5. 44.6. 49.3. 6.1. 55.4. 台北. 住宅--無遮陽. S. 8m. 5. 44.1. 49.3. 6.6. 55.9. 台北. 住宅--無遮陽. SW. 8m. 5. 44.6. 49.3. 6.1. 55.4. 台北. 住宅--無遮陽. W. 8m. 5. 44.2. 49.3. 6.5. 55.8. 台北. 住宅--無遮陽. NW. 8m. 5. 44.1. 49.3. 6.6. 55.9. 如將相同的建築配置條件增加其遮陽效果，計算所得之評估結果如 表 6-2 所示，由表㆗可見間距 4m 及 6m 時，均以 SE 為最佳座向選擇， 而間距 8m 時座向以 NE 或 E 為最佳選擇；原先 SE 座向則僅相差 0.1%， 亦是良好的選擇。 比較表 6-1 與表 6-2 兩者所相差的是遮陽條件，結果顯示兩者最佳 座向幾乎不變，但具有遮陽的建築群其適合自然通風時數百分比㆖升 1%，顯示具有遮陽條件的建築群其全年可供自然通風利用的時數增加約 90 小時，可量化表現其具體成效。 表 6-2 台北都會區集合住宅在有遮陽條件下各座向之自然通風潛力評估結果 適合自 不適於自然通風時數百分比 區域. 使用類別. 座向 間距. 開口率 然通風 (%). 時數百 氣候不佳 風量不足. 合計. 分比 台北. 住宅--有遮陽. N. 4m. 5. 45.5. 49.3. 5.2. 54.5. 台北. 住宅--有遮陽. NE. 4m. 5. 45.7. 49.3. 5. 54.3. 45.
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