我國建築技術規則建築節能設計法規因
應建築多樣化趨勢應有之調適策略研究
內 政 部建 築研 究 所 委 託研 究 報告
PG10501－0808 105301070000G0018
我國建築技術規則建築節能設計法規因
應建築多樣化趨勢應有之調適策略研究
受 委 託 者 ： 臺灣建築學會 研 究 主 持 人 ： 鄭政利 協 同 主 持 人 ： 林憲德 研 究 員 ： 柯驊耕、陳佳君 研 究 助 理 ： 陳怡蓉 研 究 期 程 ： 中華民國 105 年 1 月至 105 年 12 月 研 究 經 費 ： 新臺幣 127.2 萬元目 次
目次
表次‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧III
圖次‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧VII
摘要‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ XI
第一章 緒論‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧1
第一節 研究緣起與背景‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧1
第二節 蒐集之資料、文獻分析‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧3
第三節 研究目的與重要性‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧16
第四節 研究成果‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧17
第二章 研究方法及進度安排‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 19
第一節 研究方法‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧19
第二節 研究進度及完成之工作項目‧‧‧‧‧‧‧‧‧22
第三章 邁向建築節能法規立體化的時代‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 25
第一節 新增山地建築節能設計規範的方法‧‧‧‧‧‧25
第二節 新增山地建築節能設計規範的效益分析‧‧‧‧28
第四章 ENVLOAD 指標耗能因子解析與標準模型建立‧‧‧‧‧‧31
第一節 建築外殼性能的耗能因子‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧31
第二節 建築空間分類‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧33
第三節 標準模型建立‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧36
第五節 動態耗能解析‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧55
第五章 空調型建築新 ENVLOAD 指標公式與基準建立‧‧‧‧‧ 63
第一節 ENVLOAD 新公式建立原則‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 63
第二節 結合熱負荷解析建立 ENVLOAD 新公式‧‧‧‧‧ 65
第三節 重要發現‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧67
第四節 建立 ENVLOAD 新基準值‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧69
第六章 自然通風設計對 Req 與 ENVLOAD 公式之修正‧‧‧‧‧ 73
第一節 Req 與 ENVLOAD 指標之自然通風設計優惠計算法 74
第二節 自然通風潛力 VP 計算法‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧75
第三節 通風節能效益 Vac 計算法‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧93
第七章 結論與建議‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 95
第一節 結論‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧95
第二節 建議‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧96
附錄一 eQuest 耗能解析細部數據‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧101
附錄二 各氣候分區之 ENVLOAD 變數組成‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧141
附錄三 新舊 ENVLOAD 計算數值‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧151
附錄四 建議修正草案‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧161
附錄五 審查意見及回應‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧167
附錄六 專家諮詢會議‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧175
參考書目‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧185
表 次
表次
表 1-1 各類型空間性能式基準表‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 4
表 1-2 各類型空間 ENVLOAD 計算公式之各項係數表‧‧‧‧‧‧ 6
表 1-3 各地區日射修正係數 fk‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 8
表 1-4 通風修正係數 fvi‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 8
表 1-5 外遮陽修正係數 Ki 表(水平遮陽)
‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 9
表 1-6 大用戶單位面積年用電量密度(EUI)比較表‧‧‧‧‧‧ 13
表 2-1 研究進度‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 22
表 3-1 海拔 800m 以上高海拔地區簡化建築節能規定‧‧‧‧‧26
表 3-2 高海拔地區簡化建築節能規定建議與中國相似氣候區的保
溫水準比較‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧27
表 3-3 山地節能規範的節能成效‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 29
表 3-4 高海拔鄉鎮人口(內政部 2016 年 1 月統計數據) ‧‧‧ 29
表 4-1 影響建築物外殼耗能因子分類‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧31
表 4-2 建築空間分類建議與對應之使用類別一覽表‧‧‧‧‧‧34
表 4-3 空調型建築空間分類使用標準表‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧35
表 4-4 各耗能特性空間分區之標準模型基本參數設定表‧‧‧‧36
表 4-5 實牆部的三種水準假定‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧39
表 4-6 玻璃部的三種水準假定‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧40
表 4-7 空調型建築耗能特性空間分區之標準模型開口率假定‧‧41
表 4-8 田口氏直交表產生之 27 組標準模型─以辦公文教集會分區
為例‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧43
表 4-9 北宜金馬地區 DH 與 IHk (十小時系統)
‧‧‧‧‧‧‧ 49
表 4-10 北部氣候區 DH 與 IHk（適用新公式之全空調型分區）‧ 50
表 4-11 中部氣候區 DH 與 IHk（適用新公式之全空調型分區）‧ 51
表 4-12 南部氣候區 DH 與 IHk（適用新公式之全空調型分區）-1 52
表 4-13 南部氣候區 DH 與 IHk（適用新公式之全空調型分區）-2 53
表 4-14 辦公文教集會分區外周區顯熱負荷模擬結果‧‧‧‧‧‧57
表 4-15 百貨餐飲娛樂分區外周區顯熱負荷模擬結果‧‧‧‧‧‧58
表 4-16 醫院診療分區外周區顯熱負荷模擬結果‧‧‧‧‧‧‧‧59
表 4-17 醫院病房分區外周區顯熱負荷模擬結果‧‧‧‧‧‧‧‧60
表 4-18 旅館客房分區外周區顯熱負荷模擬結果‧‧‧‧‧‧‧‧61
表 5-1 辦公類文教集會分區各氣候分區之 ENVLOAD 變數組成‧ 66
表 5-2 辦公文教集會分區標準模型迴歸分析‧‧‧‧‧‧‧‧ 67
表 次
表 5-6 旅館客房分區標準模型迴歸分析‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 68
表 5-7 新 ENVLOAD 公式各項係數表‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 69
表 5-8 辦公文教類模擬樣本新舊公式的 ENVLOAD 計算值比較‧ 71
表 5-9 空調型建築新 ENVLOAD 基準值‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 72
圖 次
圖次
圖 1-1 全球平均氣溫變化趨勢圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 1
圖 1-2 複合化建築示意圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 2
圖 1-3 高雄醫學院大廳‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧11
圖 1-4 台中市政府中庭‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧12
圖 1-5 2015 年版綠建築評估手冊的自然通風評估法示意‧‧‧ 14
圖 2-1 研究步驟流程圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 19
圖 3-1 山地節能規範的住宅節能模擬模型‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 28
圖 4-1 建築標準模型四方位─解析模型示意‧‧‧‧‧‧‧‧ 37
圖 4-2 建築標準模型四方位─解析模型示意‧‧‧‧‧‧‧‧ 38
圖 4-3 各種玻璃對各波長的日射透過率‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 40
圖 4-4 eQuest 標準模型解析示意圖─以百貨餐飲娛樂分區為例 41
圖 4-5 辦公文教集會分區室內營運狀態時程設定‧‧‧‧‧‧ 44
圖 4-6 百貨餐飲娛樂分區室內營運狀態時程設定‧‧‧‧‧‧ 45
圖 4-7 醫院診療分區室內營運狀態時程設定‧‧‧‧‧‧‧‧ 45
圖 4-8 醫院病房分區營運狀態時程設定‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 46
圖 4-9 旅館客房分區營運狀態時程設定‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 47
圖 4-11 eQuest 操作說明圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 56
圖 6-1 CFD 模擬有效通風區域的檢討‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧73
圖 6-2 住宅類居室面積選取示意圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 76
圖 6-3 辦公類居室面積選取示意圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 76
圖 6-4 住宅類確認可通風開口示意‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 77
圖 6-5 辦公類確認可通風開口示意‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 78
圖 6-6 外型中間走廊在比「走廊寬度」更深處之開口不得視為通風
開口‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧78
圖 6-7 隔間阻擋通風面積示意‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 79
圖 6-8 住宅類臨窗通風面積 VAi 示意‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 80
圖 6-9 辦公類臨窗通風面積 VAi 示意‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 80
圖 6-10 住宅類通風路徑的示意(客廳-廚房)
‧‧‧‧‧‧‧‧ 81
圖 6-11 辦公類通風路徑的示意‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 82
圖 6-12 通風路徑轉角角度之和須小於 90°‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧83
圖 6-13 通風路徑必須通過非臨窗通風面積‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 83
圖 6-14 一個可通風開口可以有多條通風路徑但彼此不能交叉‧ 84
圖 6-15 通風路徑不得穿越兩次以上一般室內隔間門‧‧‧‧‧ 84
圖 次
圖 6-19 裝設氣窗視為通風路徑可通過‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 86
圖 6-20 可通風門‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 86
圖 6-21 低矮隔間示意‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 86
圖 6-22 採天窗或有通風塔設計之空間可以形成多條通風路徑‧ 87
圖 6-23 通風路徑最近樓層的算法示意‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 87
圖 6-24 通風路徑的確認‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 88
圖 6-25 對流通風面積 CAi 計算‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 89
圖 6-26 住宅類計算範例-臨窗通風面積 VAi‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 89
圖 6-27 住宅類計算範例-對流通風面積 CAi‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 90
圖 6-28 辦公類計算範例-臨窗通風面積 VAi‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 91
圖 6-29 辦公類計算範例-對流通風面積 CAi‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 92
摘 要
摘 要
關鍵詞：等價開窗率、建築外殼耗能量、建築節能法規、自然通風設計、綠建築專章 一 、 研 究 緣 起 因應當今建築混和使用化與營業時間多樣化，同時考慮氣候變遷因素，本研究將 引入動態耗能強度理論與最新 TMY3 氣象資料來修正日漸不敷使用的我國建築節能法 規之 EVNLOAD 指標。我國建築技術規則的建築節能法規與其技術規範自 1995 年成立以 來已屆 20 年，在現代建築營運複合化、多樣化的趨勢下，原法規所規定的建築分類與 建築空間型態已與當年大異其趣，使 ENVLOAD 指標所規範的節能效益日漸減弱。例如 現代綜合醫院已經出現 ENVLAOD 指標所未規定的商店街、餐飲街，許多從未有的 24、 16 小時營業形態商業空間紛紛出現，讓單一空間定義的原 ENVLOAD 法日漸喪失其預測 精度。另外，還有近年的氣候變遷也可能造成過去採用舊氣象資料的 ENVLOAD 指標的 失真。有鑑於此，本研究將重新定義建築空間分類、並引入最新氣象資料(TMY3)，重 新建立最新動態 ENVLOAD 指標計算公式，並修正建築節能設計法規。這動態 ENVLOAD 基準可使節能法規更具信賴度，評審更具公平性，是全球首創之動態耗能基準法規。 另一方面，因應亞熱帶、熱帶氣候民間慣常以自然通風而停止空調之習慣，本研究正 式將自然通風設計導入 Req 與 EVNLOAD 指標的優惠計算。 二 、 研 究 方 法 及 過 程 在研究方法上，除了以文獻研究發分析我國現有法規與國內研究學的相關研究， 本研究還對市場上的建築使用型態進行統計調查，提出法規現況之問題，進一步地透 過模擬分析的辦法，提出我國建築節能法規應有之修正方向。三 、 重 要 發 現
在 EVNLOAD 指標修正方面，本研究將新創動態建築能源指標法（動態 ENVLOAD 法） 以替代原有固定 EVNLOAD 指標之建築能源法規。在自然通風修正指標方面，則採用通 風節能效益 Vac 導入 Req 與 EVNLOAD 公式的修正計算。此修正可鼓勵通風設計而節約 能源，避免建築物一味朝向中央空調化的耗能設計。 四 、 主 要 建 議 事 項 本研究因應氣候變遷、新型生活型態變遷下的建築節能法規的創新研究，將提出 採用全球最先進動態耗能基準的創新建築節能策略，同時也提出綠建築專章全面性的修 改建議，藉此可具體提升我國建築節能法規的管制效益與信賴度。羅列四點建議如下： 建議一 提出空調型建築新 ENVLOAD 指標的管制辦法：立即可行建議 主辦機關：內政部營建署 協辦機關：內政部建築研究所 本研究已提出動態 ENVLOAD 指標來應付更複雜、更多樣化建築類型之節能設計，其 應用範圍可由辦公廳類、百貨商場類、旅館餐飲類、醫院類等四類建築擴充及辦公廳類、 集會表演類、商業類、文教類、宗教類及醫院類等十二類組之建築物，甚至因為動態 ENVLOAD 指標之理論而可將此十二類組之建築物的 ENVLOAD 計算技術規範統合為一，而 廢止過去一類建築一技術規範之混亂情形，在此建請營建屬於修改技術規則條文時一併 執行之。 建議二
摘 要 為了城鄉健全發展之正義、改善居住環境以及提升國家建築節能成效之觀點，本研究 建議設立高海拔山地專用的建築節能設計規範。未來我們也可以在 ENVLOAD、AWSG、Req 等 指標中加入保溫採暖耗能計算，修正成為台灣高海拔氣候的新法規與節能指標海拔八百公尺 以上山地地區加強外殼隔熱之節能規範。 建議三 緩和屋頂隔熱過嚴規定與減緩反光公害問題之建議：立即可行建議 主辦機關：內政部營建署 協辦機關：內政部建築研究所 本研究建議一併修改綠建築專章有疑慮之條文。此類修改在節能相關議題上尚有以 下兩問題有待解決： (一) 屋頂隔熱過嚴的問題 此規定相當嚴格，雖對亞熱帶氣候有很大節能效益，但隔熱本來應是針對有空調且 人員常居住的居室空間才對，而執行現況卻也要求一些無人倉庫、廁所、停車場、半戶 外走廊、露台之屋頂比照辦理，因而造成隔熱投資之浪費而屢遭抱怨。有鑑於此，本研 究建議將居室與非居室空間分別用兩套標準評估。 (二) 減緩反光公害的問題 建築技術規則對建築物外牆、窗戶與屋頂所設之玻璃對戶外之可見光反射率要求 規定。然而，如今玻璃光害之問題依然嚴重，民間對此投訴、陳情、訴訟案件頻傳。 本研究建議趁此法規修正之際，可一併將玻璃可見光反射率之上限強化，同時可漸進 式地消除玻璃光害之問題。 建議四 建築技術規則建築節能設計規範部分內容配合前揭修正條文修正：立即可行建議 主辦機關：內政部營建署
以上為直接牽涉到技術規則條文的相關修改建議，但也有一些無關技術規則條文 但涉及技術規範修改的內容如下： (一) 新增空調型建築節約能源設計技術規範之建議 由於本研究已提出動態 ENVLOAD 指標來應付更複雜、更多樣化建築類型之節能設 計，因為動態 ENVLOAD 指標之理論而可將建築物的 ENVLOAD 計算技術規範統合為一， 在此建請營建署於修改技術規則條文時一併執行之。 (二) 新增山地建築節約能源設計技術規範之建議 海拔八百公尺以上山地地區加強外殼隔熱之節能規範，當然必須新增山地建築節 約能源設計技術規範，在此建請營建署於修改技術規則條文時一併執行之。 (三) 自然通風設計修正 Req 與 ENVLOAD 指標計算規範之建議 營建署未來在舊有住宿類建築節約能源設計技術規範與即將新增之空調型建築節 約能源設計技術規範中，逕行導入此計算方法即可。
摘 要
ABSTRACT
Keywords: Req, ENVLOAD, Building Energy Conservation Regulations, Natural Ventilation Design, Green Buildings Chapter
1. Background
In response to today's mix-used buildings, diversified running hours and taking into account climate change factors, this study will introduce dynamic energy intensity theory and the latest TMY3 meteorological data to revise the increasingly inadequate use of building energy efficiency regulations in ENVLOAD indicators. Taiwan's building energy conservation regulations has been more than 20 years since it was established in 1995. With the trend of building operation becoming complex, the original regulations of the building classification and architectural space pattern has been changing annually. Hence, the energy efficiency of ENVLOAD indicator has decreased gradually.
For example, the modern general hospital has emerged some spaces that the ENVLOAD indicator has not been specified, such as the shopping street, the restaurant street, hence a single definition of the original ENVLOAD method has increasingly lost its prediction accuracy. In addition, climate change in recent years may have resulted in the distortion of the ENVLOAD metric which adopted past meteorological data. In view of this, this study will redefine the space classification, and introduce the latest meteorological data (TMY3), which will re-establish dynamic ENVLOAD index formula, and amend the building energy-conserving design regulations.
The dynamic ENVLOAD benchmark is the world's first dynamic benchmark for energy efficiency with greater reliability and balance. On the other hand, due to the habit of using natural ventilation to reduce air conditioning in subtropical and tropical climates, natural ventilation design
2. Approch
In addition to the literature research on Taiwan's existing merit and reports related to domestic research, a statistical survey was also conducted on the market use of construction patterns, this study highlighted the problem of the status of the proposed regulations. Further, we proposed the up-to-date building energy conservation merit and the revision direction.
3. Results
In the aspect of ENVLOAD index, this study will create new dynamic building energy index method (Dynamic ENVLOAD), to replace the original fixed ENVLOAD indicators of building energy regulations. In the natural ventilation correction index, we introduced the ventilation energy efficiency (Vac) into the amendment calculation of Req and ENVLOAD formula. This amendment can encourage ventilation design and energy conservation, to avoid building designs that are inclined towards central air-conditioning which are energy-consuming.
4. Recommendations
In response to climate change, under the new lifestyle changes of the building energy-conserving regulations of innovative research, this study will propose innovative building energy efficiency strategies using the world's most advanced dynamic energy benchmarks. However, we will also propose a special comprehensive green building chapter coupled with revision recommendations, which can specifically enhance the regulatory efficiency and reliability of Taiwan's building energy efficiency regulations. There are four suggestions:
Suggestion 1
Immediate and feasible recommendations
Proposed new ENVLOAD indicators of air-conditioned building control methods
摘 要
categories namely: buildings, the office buildings, rally performances sites, commercial venues, cultural and educational, religious and hospital, etc. Dynamic ENVLOAD indicators of the theory can combine the twelve categories of building into one. Thus, effectively abolishing confusion in the past for various classes of building-technical specifications. The Buildings Department is hereby invited to implement the amendments to the Technical Provisions.
Suggestion 2
Immediate and feasible recommendations
Code for heat insulation of enclosures in climates over 800 m above sea level
Authorities: Construction and Planning Agency, MOI.
Co-organization: Architecture and Building Research Institute, MOI.
In view of social balance and equal development across both urban and rural cities, the living environment and effectiveness of national building energy are improved and enhanced. This study also proposes the establishment of high-altitude mountain special building energy efficiency design specifications.
We would also add insulation heating energy calculation into the merits, ENVLOAD, AWSG, Req and other indicators in the future. Amendments are also included to form new regulations and energy-conserving targets for Taiwan's high-altitude climate where mountain areas are situated at 800 meters above sea level.
Suggestion 3
Immediate and feasible recommendations
Easing of strict roof insulation regulations & Reduction of reflective pollution problem
Authorities: Construction and Planning Agency, MOI.
Co-organization: Architecture and Building Research Institute, MOI.
Strict regulation of roof insulation in subtropical climate area results in high energy efficiency, but roof insulation regulations should focus on areas equipped with air-conditioners and also where there are high human activities. However, present regulations requires for some non-living spaces, such as unattended warehouses, toilets, indoor carparks, semi-outdoor corridors and terraces to abide by the same stringent roof insulation requirements.
In view of this, this study suggests that living spaces and non-living spaces should be assessed separately with two independent sets of criteria.
(2). Reduction of reflective pollution problem
The Building Code and Regulations requires that the reflectivity of the glass on the external walls of buildings and skylights to fall below a certain limit. However, the problem of reflect pollution is still severe, and hence civil complaints, statements and lawsuit cases are still occurring frequently. In this study, we propose to strengthen the upper limit of the visible reflectance of the glass as well as gradually eliminating the problem of the reflective pollution.
Suggestion 4
Immediate and feasible recommendations
The text of the Building Code and Regulations should be modified with the changes
Authorities: Construction and Planning Agency, MOI.
Co-organization: Architecture and Building Research Institute, MOI.
The above suggested amendments are directly related to Building Code and Regulations. However, there are some unrelated sections pertaining to Building Code and Regulations, but related to the specifications of the amendments which are stated as follows:
1. Revised building code for building energy conservation
摘 要
(2). Revised Building Code and Regulations for mountainous buildings
In this study, it is suggested that the energy conservation standard of the shell insulation should be strengthened in the mountainous areas which are situated at heights over 800 meters above sea level. It is necessary to increase the energy-saving design codes for mountainous buildings, and the Construction and Planning Agency shall implement in conjunction with the modification of the Building Code and Regulations.
(3). Suggestion on revising of building code for building energy conservation, Req and ENVLOAD, of natural ventilation design.
Construction and Planning Agency can directly infuse the calculation method of natural-ventilation into the old accommodation building code, Req, upcoming building code of the air-conditioned buildings and ENVLOAD directly into this calculation method.
第一章 緒論
第一章 緒 論
第 一 節 研 究 緣 起 與 背 景
我國建築技術規則的建築節能法規與其技術規範自 1995 年成立以來已屆 20 餘年，為我國 建築節能政策立下輝煌成效。然而，在全球氣候變遷與能源危機之日益嚴峻化之際(圖 1-1)， 尤其在巴黎全球氣候變遷高峰會議之後，全世界的建築節能法規紛紛面臨重新檢討並被要求強 化之壓力。圖 1-1 全球平均氣溫變化趨勢圖
(資料來源：IPCC 聯合國氣候變遷委員會綜合報告)
本研究乃在此全球氣候變遷之趨勢下，執行我國建築技術規則的建築節能法規與其技術規 範之檢討。首先對於現行 ENVLOAD 指標之檢討，在現代建築營運複合化、多樣化的趨勢下，本 研究發現原法規所規定的建築分類與建築空間型態已與當年大異其趣，使 ENVLOAD 指標所規範 的節能效益日漸減弱。例如現代商辦大樓同時包含商業空間、辦公空間，甚或是展覽空間(圖 1-2)，許多從未有的 24、16 小時營業形態商業空間紛紛出現，讓單一空間定義的原 ENVLOAD 法日漸喪失其預測精度。而喪失當年建築節能法規建立的初衷。有鑑於此，本研究將重新定義建築空間分類、並引入最 新氣象資料(TMY3)，重新建立最新動態 ENVLOAD 指標計算公式，並修正建築節能設計法規。此 為應用最新動態耗能強度理論的全球首創動態耗能基準法規。
圖 1-2 複合化建築示意圖
(資料來源：建築碳足跡二版)
此外，許多過去從未有的耗能使用空間紛紛出現，如 24 小時營業形態商業空間、12 小時 營運的醫院診療空間，使得當年的建築空間無法滿足現世的建築產業實況，是故本研究藉此機 會依「建築耗能特性」重新定義空間分類。本研究結合最新的動態耗能強度理論(動態 EUI)， 客觀性地按各耗能特性空間比例，創建全球首創的動態耗能基準法規。因此，未來在計算建築 ENVLOAD、與節能基準值，不會因為建築規模大小，甚或是複合化使用的建築空間而產生節能評 估過於放鬆或嚴苛的窘境，動態基準法規能依建築物使用耗能特性量身訂做客觀公平的基準值。 接著，現代建築節能法令起源於歐美寒帶國家，大部分以隔熱性能規定為主，而鮮少導入 自然通風設計的規定，這對自然通風有極大節能潛力的熱帶、亞熱帶氣候非常不利。有鑑於此， 將自然通風設計入節能設計法規的原因，一直是熱帶、亞熱帶國家最被期待的建築節能策略。 我國早在住宿類建築的節能設計指標 Req 中導入通風修正係數 fvi 之計算，在 2012 年綠建築評第一章 緒論
第二節 蒐集之資料、文獻分析
一、台灣建築節能法規概述
台灣的建築節能法規建立於 1995 年，該法規對所有建築物規定三項最基本的水 準：1.屋頂隔熱水準 Uar 在 0.8W(m2 .k)以下。2.水平透光天窗日射取得率在 0.35~0.15 以下。3.為減少建築戶外玻璃之反光公害，所有外牆、窗戶及屋頂所設之玻璃對戶窗 戶之可見光反射率(Gri)不得大於 0.25。 台灣建築節能法規依辦公廳、百貨商場、旅館餐飲、醫院、住宿、學校、大型空 間、其他類等八種建築物的負荷特性，分別制定節能評估辦法，必須符合表 1-1「性 能式基準」。配合此法規，營建署同時也頒布八本「建築節能設計技術規範」，以利 建築管理行政及實務應用上的計算依據。此八種規範依空調模式及節能指標來分類， 可簡單歸類為「空調型建築」、「住宿類建築」、「學校及大型空間類建築」、「其 他類建築」等四類建築物類型的節能指標。其中「空調型建築」採用建築外殼耗能量 ENVLOAD 為指標，「住宿類建築」採用等價開窗率 Req 為指標，「學校及大型空間類 建築」則採用窗面平均日射取得率 AWSG 為指標。本研究即是對空調型建築的 ENVLOAD 指標提出因應氣候變遷及產業實況的調適辦法，於此並不對住宿類建築、學校及大型 空間類建築多加贅述。表 1-1 各類型空間性能式基準表
建築類別 使用項目列舉 節能指標 氣候分區 基準值 (kWh/m2 年) 空 調 型 建 築 辦公廳類 政府機關、辦公室與 圖書館 建築外殼耗能量 ENVLOAD 北區 <80 中區 <90 南區 <115 百貨商場類 百貨公司、商場 建築外殼耗能量 ENVLOAD 北區 <240 中區 <270 南區 <315 旅館類 旅館、觀光旅館 建築外殼耗能量 ENVLOAD 北區 <100 中區 <120 南區 <135 醫院類 醫院、療養院 建築外殼耗能量 ENVLOAD 北區 <140 中區 <155 南區 <190 住宿類建築 住宅、集合住宅、寄 宿舍、養老院、安養 中心、招待所 外牆平均熱傳透 率 Uaw 不分區 <3.5 W/ (m 2 .K) 等價開窗率 Req 北區 <13% 中區 <15% 南區 <18% 學校類建築 普 通 教 室 、 特 殊 教 室、行政辦公室等， 圖書館歸辦公類，體 育館、禮堂歸其他類 辦理 窗面平均日射取 得率 AWSG 北區 <160 中區 <200 南區 <230(資料來源：內政部營建署)
第一章 緒論
(一) 建築外殼耗能量 ENVLOAD 指標概述
建築外殼耗能量 ENVLOAD 指標，是我國建築法規對於「空調型建築」外殼節能設 計的依據。ENVLOAD 即為 Envlope Load 的簡稱，意指為維持健康、舒適的室內熱環境， 鄰接窗、牆、屋頂、開口部等外周區空間，在全年冷房顯熱之熱負荷量。 如式 1-1 所示，ENVLOAD 公式由冷房度時(DH)與冷房日射時(IHk)兩種氣象變數， 以及室內發散熱(G)、外殼熱損失係數(L)、外殼面之日射取得係數(Mk)等三種建築變 數組成。其中，L×DH 表示全年經過建築外殼的溫度熱損失或熱得，即是反映建築物之 外殼隔熱性能(式 1-2)；而Σ Mk×IHk 表示全年經過建築外殼的日射取得，即是反應建 築物之外殼遮陽性能(式 1-3)；室內發散熱 G 則代表不同空間分區的耗能使用特性(式 1-4)。至於常數 a0及偏回歸係數 a1、a2、a3，則為透過複迴歸分析法(Multiple Regression Method)去分析由電腦模擬精算之全年熱負荷與 G、L×DH、ΣMk×IHk 三個變數之間的關 係所得到的。現行建築技術規則對於空調型建築，採用外殼節能指標 ENVLOAD 計算， 作為節能設計之依據，空調型建築 ENVLOAD 計算式之各項係數見表 1-2。
ENVLOAD = a0 + a1 × Gx + a2 × Lx × DH + a3 × (ΣMk × IHK ) (式 1-1)
Lx = (ΣUi × Ai + 0.5 × ΣUi`× Ai`) / AFp + La (式 1-2)
Mk = {[Σ(Ki×ηi×Ai) + 0.035 ×Σ(Ui×Ai)] + 0.5 × [Σ(Ki×ηi×Ai') + 0.035 × Σ(Ui×Ai')]}/AFp (式 1-3) Gx = Gix × Acx (式 1-4) 其中 ENVLOAD：空調型建築物外殼耗能量[Wh/(m2.a)] k：方位參數 x：空調系統分區參數 i：外殼部位參數，包括實牆部位與玻璃部位 j：空調區參數
DHx：冷房度時[K.h/a]，查表，詳見建築節約能源設計技術規範 Mk：k 方位外殼面之日射取得係數，依式 1-3 求得 IHk：k 方位外殼之冷房日射時[Wh/(㎡.a)]，查表，詳見建築節約能源設計技術規範 a0：常數項 [Wh/(m2.a)]，查表 1-2 a1、a2、a3：偏迴歸係數，查表 1-2 Ui：i 部位外殼熱傳透率[W/(㎡.K)] Ai：空調區 i 部位外殼面積[㎡] Ai'：非空調區 i 部位外殼面積[㎡] AFp：外周區空調總樓地板面積[㎡]，即各外周區空調樓地板面積之和 Lax：x 類空調系統分區之建築物外氣換氣所增加之熱損失[W/(㎡.K)]，查表 1-2 η i：i 部位玻璃日射透過率，查表，詳見建築節約能源設計技術規範 Ki：i 部位玻璃之外遮陽係數，無外遮陽時為 1.0，查表，詳見建築節約能源設計技術規範 Acx：x 類空間空調系統分區之冷房空調運轉時間[h/a]，查表，見建築節約能源設計技術規範 Gix：x 類空間系統分區之室內平均發熱量基準值 [W/㎡]
表 1-2 各類型空間 ENVLOAD 計算公式之各項係數表
空調時間 建築類型及其 空調系統分區 常數 偏迴歸係數 Lax Gix a0 a1 a2 a3 W/(m2.K) W/m2 24 小時系 統 旅館第一類 -20947 0.2 0.027 1.127 0.472 6.8 醫院第一類 4.94 39.5 12 小時系 統 旅館第二類 -10070 1.713 0.413 1.457 2.022 16.2 百貨商場類 2.022 16.2 10 小時系 統 旅館第三類 -20370 2.01 0.033 1.079 1.011 9.0 醫院第二類 1.88 20.9第一章 緒論 營建署另外出版了《建築節約能源設計技術規範》，提供 ENVLOAD 指標之標準計 算依據，其中提供了七大氣候分區的冷房日射時(IHk)、冷房度時(DH)的標準，可計算 各氣候分區的建築耗能狀況。 由於台灣南北之氣候寒暑程度差異甚大，相同建築案例在南北氣候所計算之 ENVLOAD 指標顯出現明顯的差距，為了避免節能法規在南北區域產生太大寬嚴不一致 情形，因此在建築技術規則中，明確規定台灣北中南，三種氣候分區的建築外殼耗能 量基準值 ENVLOADc 如表 1-1 所示，讓 ENVLOAD 指標同時保有氣候差異之鑑別度與法規 管制的公平性。
(二) 住宿類建築的節能設計指標 Req 概述
我國關於住宿類建築的節能設計指標 Req 之計算公式如下：Req ＝ (Σ窗面積 Agi × 日射加權 fk × 遮陽修正 Ki × 通風修正 fvi)
÷ 外殼總面積 Aen ＜ 基準值（北 0.13、中 0.15、南 0.18） (式 1-5) Uaw ＜ 基準值 3.5 W/(㎡.k) (式 1-6) 其中： Req：等價開窗率(﹪) Uaw：外牆平均熱傳透率 (W/(㎡.k)) Aen：集合住宅外殼總面積(㎡) fk：k 方位日射修正係數（－），參見表 1-3 fvi：通風修正係數（－），參見表 1-4 ki：外遮陽日射透過率修正係數（－），參見表 1-5 Agi：i 部位之外殼玻璃窗面積(㎡)。
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表 1-3 各地區日射修正係數 fk
(資料來源：建築節約能源設計技術規範)
表 1-4 通風修正係數 fvi
開窗形式 樓高 固定窗 通風固定窗 橫拉窗 旋轉窗 推窗 (以通風裝置寬度為窗戶單位計算, 高度最高以兩米計算，超過兩米以 上之固定玻璃視為另一扇窗計算) ＜10F 2.5 1.5 1.0 0.8 0.8 11F~20F 2.0 1.3 0.9 0.6 0.6 ＞21F 1.5 1.1 0.8 0.5 0.5(資料來源：建築節約能源設計技術規範)
地 區 別 北宜金馬 桃竹苗 中彰投雲 嘉南澎 高 屏 臺 東 花 蓮 水平面 (H) 2.189 2.324 2.884 3.018 3.296 3.131 2.722 南 (S) 1.000 1.042 1.380 1.468 1.561 1.427 1.179 南南西 (SSW) 0.996 1.040 1.419 1.567 1.595 1.443 1.115 西南 (SW) 0.983 1.032 1.407 1.591 1.590 1.444 1.071 西南西 (WSW) 0.932 0.982 1.315 1.514 1.497 1.368 0.995 西 (W) 0.835 0.883 1.146 1.334 1.313 1.209 0.879 西北西 (WNW) 0.726 0.770 0.961 1.115 1.105 1.0321 0.776 西北 (NW) 0.602 0.641 0.759 0.862 0.867 0.823 0.659 北北西 (NNW) 0.496 0.528 0.595 0.649 0.665 0.635 0.553 北 (N) 0.446 0.474 0.518 0.551 0.572 0.535 0.497 北北東 (NNE) 0.512 0.545 0.591 0.619 0.662 0.633 0.597 東北 (NE) 0.643 0.686 0.740 0.758 0.855 0.839 0.797 東北東 (ENE) 0.788 0.838 0.910 0.922 1.073 1.060 1.005 東 (E) 0.909 0.962 1.065 1.073 1.263 1.245 1.173 東南東 (ESE) 1.006 1.061 1.216 1.225 1.438 1.407 1.308 東南 (SE) 1.045 1.098 1.311 1.325 1.531 1.480 1.349 南南東 ( SSE ) 1.036 1.083 1.360 1.396 1.560 1.473 1.295 註：本表為以 18℃基準溫度之各地冷房日射時 IHk〔Wh／(ｍ２ .a)〕換算而得的比值(以台北南向 Ihk 值為 1.0)固定窗
橫拉窗
旋轉窗
推 窗
落 地 門
FIX (玻璃磚) 玻璃磚 如: 花磚開口面積 花磚面積 2= ~ O 陽台透空率 A:不透空部位面積 B:透空部位面積 ~ O 2= A+BB固定窗
橫拉窗
旋轉窗
推 窗
落 地 門
FIX (玻璃磚) 玻璃磚 如: 花磚開口面積 花磚面積 2= ~ O 陽台透空率 A:不透空部位面積 B:透空部位面積 ~ O 2= A+BB固定窗
橫拉窗
旋轉窗
推 窗
落 地 門
FIX (玻璃磚) 玻璃磚 如: 花磚開口面積 花磚面積 2= ~ O 陽台透空率 A:不透空部位面積 B:透空部位面積 ~ O 2= A+BB固定窗
橫拉窗
旋轉窗
推 窗
落 地 門
FIX (玻璃磚) 玻璃磚 如: 花磚開口面積 花磚面積 2= ~ O 陽台透空率 A:不透空部位面積 B:透空部位面積 ~ O 2= A+BB固定窗
橫拉窗
旋轉窗
推 窗
落 地 門
FIX (玻璃磚) 如: 花磚開口面積 花磚面積 2= ~ O 陽台透空率 A:不透空部位面積 B:透空部位面積 ~ O 2= A+BB固定窗
橫拉窗
旋轉窗
推 窗
落 地 門
FIX (玻璃磚) 玻璃磚 如: 花磚開口面積 花磚面積 2= ~ O 陽台透空率 A:不透空部位面積 B:透空部位面積 ~ O 2= A+BB固定窗
橫拉窗
旋轉窗
推 窗
落 地 門
FIX (玻璃磚) 玻璃磚 如: 花磚開口面積 花磚面積 2= ~ O 陽台透空率 A:不透空部位面積 B:透空部位面積 ~ O 2= A+BB固定窗
橫拉窗
旋轉窗
推 窗
落 地 門
FIX (玻璃磚) 玻璃磚 如: 花磚開口面積 花磚面積 2= ~ O 陽台透空率 A:不透空部位面積 B:透空部位面積 ~ O 2= A+BB 玻璃磚第一章 緒論
表 1-5 外遮陽修正係數 Ki 表(水平遮陽)
水 平 遮 陽 板 方位 深度比 N NE E SE S SW W NW 0.05 0.93 0.92 0.94 0.92 0.91 0.92 0.94 0.92 0.1 0.88 0.87 0.91 0.86 0.85 0.86 0.91 0.87 0.15 0.78 0.77 0.81 0.77 0.68 0.77 0.81 0.77 0.2 0.71 0.70 0.74 0.70 0.55 0.70 0.74 0.71 0.25 0.71 0.67 0.69 0.66 0.51 0.66 0.69 0.67 0.3 0.70 0.65 0.66 0.62 0.49 0.62 0.66 0.65 0.4 0.68 0.61 0.61 0.55 0.44 0.55 0.61 0.61 0.5 0.68 0.58 0.56 0.50 0.41 0.50 0.56 0.58 0.6 0.67 0.56 0.53 0.47 0.38 0.47 0.53 0.56 0.7 0.67 0.54 0.49 0.43 0.36 0.43 0.49 0.55 0.8 0.67 0.53 0.47 0.41 0.35 0.41 0.47 0.54 0.9 0.67 0.52 0.45 0.39 0.33 0.39 0.45 0.53 1.0 0.67 0.52 0.43 0.38 0.32 0.38 0.43 0.52 1.2 0.67 0.51 0.41 0.37 0.31 0.37 0.41 0.51 1.4 0.66 0.50 0.40 0.36 0.30 0.36 0.40 0.50 1.6 0.66 0.50 0.39 0.35 0.29 0.35 0.39 0.50 1.8 0.66 0.49 0.38 0.34 0.28 0.34 0.38 0.49 2.0 0.66 0.48 0.37 0.33 0.27 0.33 0.37 0.48(資料來源：建築節約能源設計技術規範)
等價開窗率 Req，在定義上為：建築物各方位外殼透光部位，經標準化之日射、 遮陽與通風修正計算後之等價開窗面積，對其外殼總面積之比值。在此必須注意的是: Req 所管制的範圍只限於門窗之透光部位，而 Uaw 所管制的範圍只限於外牆不透光部Req 計算中的日射修正係數 fk，即方位的日射加權，是以台北市的南向全年日射 量為基準值 1.0，所換算的各地各方位全年日射量比例(如表 1-3 所示)。因此在中部 氣候區 Req 小於 0.15 的意義，事實上就是將各方向外殼的日射取得量，限制在與台北 南向 15﹪開窗率相同日射取得量之條件下之開窗率。Req 指標除了考慮「遮陽」以、 「保溫」兩因子之外，對於「通風性能」更採用表 1-4 的通風修正係數 fvi 來規範， 以防止日益惡化的密閉窗設計，並確保建築通風的潛力。通風修正係數 fvi 對於不同 開窗形式、樓層高度，賦予不同的係數 fvi，其用意在於保障良好的開窗面積與通風 性能。它對於低層建築最常用的可開式橫拉窗以 1.0 為計算基準；對於通風效果較好 的旋轉窗，則賦予 0.80 的優惠計算（即開窗可放大 1.25 倍）；對於密閉窗則給以嚴 格的懲罰性修正係數 2.5。但是對於高層建築，因為風速漸增之故，因此依樓高漸漸 給予更小的修正係數。
二、台灣建築節能法規之問題現況
(一) 現行 ENVLOAD 指標之問題
當年以全球傳統的固定耗能標準之固定 ENVLOAD 指標(各類型空間基準參見表 1-2) 將台灣空調型建築分為辦公、百貨、旅館與醫院等四大類；其營運型態又以空調 6 小 時系統、空調 10 小時系統、空調 12 小時系統、空調 24 小時系統所組成，再依氣候分 區計算整棟建築物的 ENVLOAD。 然而在時局的影響下，原固定 ENVLOAD 指標計算已不能滿足實務上的建築形態， 面對新興的複合化建築，單一建築類型的 ENVLOAD 評估面臨捉襟見肘的窘境。此固定 ENVLOAD 指標目前正面臨以下四個問題，1. 營運時間改變致使既有空間分類無法滿足 現況。2. 部分建築空間評估過於嚴苛。3. 新興的複合化建築。4. 氣候變遷致使原氣 象數據失真。分述如下： 1. 營運時間改變致使既有空間分類無法滿足現況第一章 緒論 為提升建築節能法規的泛用性，本研究重新定義若干種基本耗能特性空間，以空 間使用的「耗能特性」作為分類準則，而各類型空間的實際「營運時間」並非建築法 規所能管制的，因此本研究認為建築外殼耗能量 ENVLOAD 的氣象資料─各地區的冷房 度時 DH 與冷房日射時(IHk)，得採用單一的 10 小時營運系統作為泛用的氣象資料，建 築外殼耗能量 ENVLOAD 的評估不會受營運時間所局限，同時簡化 ENVLOAD 的計算程序。 詳細內容將於後文細說。 2. 部分建築空間評估過於嚴苛 一般辦公類建築、百貨類建築、醫院類建築及旅館類建築常會因為空間需求而有 樓層挑高的設計，像是門面大廳(圖 1-3)、室內中庭廣場(圖 1-4)等設計。在建築外殼 耗能量 ENVLOAD 的計算邏輯中，是以單位樓地板面積的耗能量作為評估指標，所以若 是遇到挑高的建築空間，外殼耗能量 ENVLOAD 的計算數值就會被放大，因而造成挑高 建築物的評估過於嚴苛的現象。
圖 1-3 高雄醫學院大廳
(資料來源：高雄醫學大學 e 快報 第 280 期)
圖 1-4 台中市政府中庭
(資料來源：台中市政府文化局網頁)
本研究認為理想的建築節能規範能因地制宜地誘導節能建築的設計，與此同時並 不會妨礙空間機能使用與建築美學，所以後續將對 ENVLOAD 提出針對評估過於嚴苛的 挑高空間的修正辦法，以期放寬建築設計的自由度，讓建築物的節能設計與機能美學 能相輔相成。 3. 新興的複合化建築 由於現代建築複合化、營運多樣化的實況，過去對單一類型空間評估的節能指標 ENVLOAD 已無法滿足現況。舉例來說，複合化辦公大樓可能包含辦公空間、員工餐廳、 演講廳、營業類超商、住商混合的情況也屢見不鮮，又好比百貨公司涵蓋的建築空間 包含營業類商場、餐廳美食街、電影院、健身房、辦公空間、倉儲空間，醫院類與旅 館類建築亦如此。建築使用複合化、營運多樣化已是不可挽回的時代趨勢，全世界建 築的營運實況都朝此風向發展。 綠色生產力基金會 2013 年的 EUI 統計數據(表 1-6)，政府機關中央行政類建築統 計樣本 29 家，而其實際用電密度 EUI 落在 38.6~360.2(kWh/m2 .yr)，合理推測建築混第一章 緒論
表 1-6 大用戶單位面積年用電量密度(EUI)比較表
(資料來源：綠色生產力基金會，2013)
4. 氣候變遷致使原氣象數據失真 台灣建築節能法規 ENVLOAD 的計算公式，是依具本土性的氣象資料(平均氣象年 TMY2)配合動態模擬解析而建立。然而近年來的氣候變遷，致使全球氣候極端化的情況 日趨頻繁，而極端高溫與極端低溫即意味著，空調最大熱負荷與最大冷負荷的需求提 升，因此若不更新 ENVLOAD 的氣象資料，恐使其計算精度產生問題。 綜上述四個台灣建築產業現況來看，為使台灣建築節能法規與其技術規範能有效 運行，應及時針對實況提出建築節能法規與其技術規範之修正。(二) 現行 Req 指標之問題
現行我國的住宿類建築 Req 指標之問題，在於自然通風優惠計算上採用逐一空間 開窗累算之不合理現象。此不合理現象乃是全世界對於複合型建築空間之自然通風行 為不甚瞭解、不甚研究之現象，尤其過去全球建築節能法規起源於寒帶國家，主要以 隔熱保溫為主軸，對於熱帶﹑亞熱帶氣候高度對於自然通風需求的課題始終不逐利研 究所致。然而，過去全世界對於自然通風之評估仍然停留於逐步累計單一房間開窗通 風性能之方式，與實際多室空間的建築通風效益是有嚴重差異的，尤其對於多開口、 複合空間在風壓力下的巨大自然對流評估喪失評估能力，這與實際民間建築因對流通 風而有好的室內環境且連動停止空調而節能的事實是背道而馳的。 幸而，我國內政部建築研究所於最新 2015 年版的綠建築評估手冊，首先開創全球 最先進的多室空間自然通風評估 VP 法，是改善此一問題的鑰匙。VP 法乃是以平面作 圖方法，在多室空間上繪製對流通風路徑以優惠實際自然對流通風效益之方法，其示 意圖如圖 1-5 所示：圖 1-5 2015 年版綠建築評估手冊的自然通風評估法示意
第一章 緒論 此 VP 法是目前全球對於多室複合空間之自然通風效益最合理科學的節能效益評 估法，本研究將繼續發展此 VP 法作為 Req 指標的優惠計算，預計可使我國的建築節能 法規更合理、更有效的掌握實際節能現況。
三、建築動態耗能密度指標(EUI)理論
(一) 建築能源評估的窘境
台灣經濟部能源局、綠色生產力基金會等產官學每年投入資源進行建築能源之調 查與研究，但截至今日，公部門並未提出一套合理公平的建築能源評估制度及可靠的 建築能源指標。所幸成功大學蘇子靖博士於 2013 年提出「建築動態耗能密度指標之研 究」，以動態客製化的標準，突破單一指標無法評估的窘境。蘇博士的研究理論於 2014 年被林憲德教授套用至建築碳足跡的評估，對台灣的建築節能管制有長足的貢獻。(二) 建築動態耗能密度(EUI)理論
蘇子靖博士的研究發現：同類型建築物的空間組成不盡相同、不同類型的建築物 卻可能含有相似的空間。台灣「建築空間混用」現象普遍，一般坊間幾乎不存在使用 型態單一單純的建築物，而此正是建築使用耗能評估無法客觀建立的最大原因。故建 築動態耗能密度理論提出，將建築物區分為不同「耗能特性」的空間，掌控個空間的 耗能特性，再將各空間重新組合，便能微而具體地獲得整棟建築物的耗電全貌。 建築能源評估，應打破建築「整棟」的觀念，將建築物視為若干耗能特性不同的 基本空間的組合，正視建築物空間組成的根本差異，方能達公平嚴謹的評估。各種基 本空間耗能密度 EUI 指標以「面積加權平均」的方式，組成計算，而得到整棟建築的 動態耗能密度指標。如此一來，每一棟建築個案之整體 EUI 會隨建築物本身獨特的「基 本空間」組成項目與面積比例而變動，所以建築的動態 EUI 指標，是一「量身訂做」 的評估基準。第三節 研究目的與重要性
一、本研究之目的在於：
我國的建築節約能源設計技術規範，因為氣候變遷、新型生活型態轉變，已經面 臨捉襟見肘的窘境。因此，本研究重新檢討建築物耗能評估應有的空間分類，讓實務 上的建築物能被囊括在內、合理性的被評估；此外，就氣候變遷的角度來解析建築使 用類型、建築外殼設計與室內熱負荷三者之間的關係。開創此嶄新的動態建築節能法 規，將更真實且合理的預測複合化建築空間的耗能情形，藉此可具體提升我國建築節 能法規的管制效益，可與空調設計實務良性接軌。 另一方面本研究也提出自然通風空調耗能折減的法規修正。自然通風設計是亞熱 帶地區特有的建築風特色，適當的開口設計得有效降低室內空調能耗，因此本研究提 出自然通風節能效益，應用於原建築節能設計規範，讓優良的的自然通風平面設計能 被重視。二、本研究計畫之重要性在於：
根據經濟部能源局的統計，台灣建築相關產業耗電佔全國 37.7%，因此，探討建 築節能具相當的前瞻性，節能規範的實施勢在必行。過去據學術研究發展出適用於不 同建築使用空間的評估指標，如 ENVLOAD、AWSG、Req 等，妥善地管制公共建築的外殼 耗能，但隨著氣候變遷及人們使用行為的改變，建築節能指標的規範必須進行修正， 方能使指標的計算符合時下建築實況。故本研究是為促進地球能源更有效利用，從二 方面提出建築技術規則的建築節能法規與其技術規範之修正：其一，提升建築節能管 制提出 ENVLOAD 與時俱進的修正、其二是針對亞熱帶建築自然通風設計，提出建築耗 能量的優惠辦法。讓建築物的外殼耗能，可以被全面且合理的被評估。第一章 緒論
第四節 研究成果
本研究乃因應二十一世紀動態建築現況與最新氣候變遷趨勢，針對 1995 年完成的 台灣建築節能法規現況進行分析修正，透過動態建築空間組合操作，建立世界最先進 的動態耗能基準之節能設計法規。本研究可化解新興複合化建築趨勢，化解舊有定型 化建築分類與耗能特性差異的危機，建立更能具敏感度的動態節能法規。本研究同時 利用流體力學計算軟體 CFD 檢討自然通風應有之通風效益與節能成效，並將其結果落 實於建築節能規範。本研究的成果效益條列如下所示： 一、 本研究之動態 ENVLOAD 法規可化解原 ENVLOAD 法規難以適用新型複合化建築 的情形，讓複合化建築物能客觀合理的被評估。 二、 本研究之動態 ENVLOAD 法規，重新定義建築耗能特性分區，擴大 ENVLOAD 指 標的空調型建築適用範圍，將原有列於大型空間、其他類建築由敏感度較低的 AWSG 指標大量改為新動態 ENVLOAD 指標，以增加節能管制成效。 三、 本研究之動態 ENVLOAD 法規可改善原固定 ENVLOAD 法規對大型建築物、高水 準建築物過於嚴苛的不公平情形。 四、 本研究提出建築節能法規立體化，新增山地建築節能設計規範的方法，提升 高海拔地區建築物的舒適性，讓我國的建築節能法規能因地制宜地全面發展。 五、 本研究之最新 VP 修正 Req 指標與 ENVLOAD 指標，將更合理、有效反應多室空 間自然通風與民間空調使用現況。六、 本研究之新動態 ENVLOAD 指標、VP 修正 Req 指標與 ENVLOAD 指標，將對我國 建築節能法規產生更佳的節能效。
第二章 研究方法及進度安排
第二章 研究方法及進度安排
第 一 節 研 究 方 法
一、研究步驟
本研究分為三大主軸，第一部分是對於 ENVLOAD 指標的優化辦法、第二部分提出 山地建築節能辦法，第三部分則是將建築自然通風納入節能評估。 首先，本研究對於 ENVLOAD 指標需進行四步驟的假設分析：1.擬定建築外殼耗能 因子；2. 因應建築多樣化的重新空間分類；3.建立標準模型樣本；4.執行建築耗能動 態模擬解析建立新 ENVLOAD 計算法；5.檢討外殼耗能量新基準；6.修改建築節能設計 法規。研究流程見圖 2-1。接著，本研究依下列步驟提出山地建築節能指標： 1. 檢討將探討空調冷房耗能的建築節能規範，套用在山地建築的不適用性。 2. 提出山地建築節能保溫 U 值的簡化規定。 3. 分析山地建築節能設計規範施行的效益。 進一步提出自然通風的節能評估，採用以下步驟： 1. 檢討最新 2015 年版的綠建築評估手冊之多室空間自然通風評估 VP 法。 2. 以 CFD 法解析 VP 法與實際多室空間自然通風之比對研究。 3. 比照 VP 法研擬原有表 1-4 通風修正係數之修正方法。 4. 提出新的通風修正係數計算法並修改 Req 指標與 ENVLOAD 指標。
二、研究採用之方法
在 ENVLOAD 指標方面，沿用過去 ENVLOAD 計算方式，計算因室內外溫差造成的外 殼熱損失(L×DH)與日射取得量(ΣMk×IHk)，並配合動態耗能解析之外殼熱負荷，建立 單一類型空間的 ENVLOAD 新回歸方程式。 本研究配合最新的氣象數據 TMY3 與台灣新建築型態使用的實況，與最新版的綠建 築評估手冊同步，引用動態耗能密度 EUI 分析法，進而提出全球最新的動態建築節能 指標，以正視台灣新興複合化建築對建築節能政策的挑戰。 在 Req 指標修正方面，本研究將採用 2015 年版的綠建築評估手冊之多室空間自然 通風評估 VP 法，同時配合 CFD 之流體力學解析，在不改變原有 Req 指標公式下，提升 對於自然通風之優惠評估能力。ENVLOAD 指標的修正，也將自然通風節能效益納入評 估。三、研究採用方法之原因
第二章 研究方法及進度安排 均氣象年 TMY3 出爐；(三) 綠建築評估手冊動態耗能密度 EUI 分類出爐等三趨勢，是 二十一世紀新建築居住型態與全球氣候變遷下必要的調適策略。 本研究對於 Req 指標方面，採用綠建築評估手冊之多室空間自然通風評估 VP 法， 乃是內政部建築研究所最新研究成果，且經兩年使用成效良好，值得信賴。故本研究 採用此方法取代過去規範所提的自然通風優惠。
四、遭遇之困難及解決途徑
(一) 我國實務所見之建築類型空間繁雜不勝數，礙於我國新興的複合化建築，對於 建築分類有擴充、重新整頓的需求。原有的四大空調行建築已無法滿足實務分類，反 之，過多的分類卻會增加建築節能法規執行的困難度。本研究認為，太過精細的建築 分類將不利於建築節能法規的施行。原因有二，同一空間的使用機能因經營策略或市 場需求而與時俱變，舉醫院空間來說，雖然輕設備醫療空間(一般門診)與重設備醫療 空間(放射科、X 光室)之室內發散熱相差甚大，但整棟醫院的空間配置卻可能隨時發 生變化，故像這樣同屬性的類型空間，併入一空間探討即可；再者，空間分類若過於 瑣碎，在實務計算上將趨於複雜、不利於推廣，如何在化繁為簡與彈性調適之矛盾上 取得平衡乃是本研究動態 ENVLOAD 法的挑戰。本研究另闢蹊徑，不以建築使用類別為 區分，而以室內的耗能特性為分區，終將建築物分為五種耗能特性分區。 (二) 現今法規上的氣候分區，並不適用於較高海拔氣候如阿里山、日月潭等地區， 故需整理出該地區的氣象資料，才得以計算其採冷、採暖的需求。目前本研究已取得 黃國倉教授的協助，依最新的氣象資料 TMY3 整理出不同地區的冷房度時(DH)與冷房日 射時 IHk)，礙於山區的相對弱勢，提出加強保溫的對策並分析其效益。 (三) 在 Req 指標修正方面，乃在不改變原有 Req 指標公式下，修正自然通風係數之 計算而已，對於法規體系並無調整，同時能使建築師之設計更有彈性放寬之優點，應 該廣受歡迎而杳無障礙才對。五、重要儀器之配合使用情形
第二節 研究進度及完成之工作項目
一、研究進度
本研究已完成空調型建築五種耗能特性分區(辦公文教集會分區、百貨餐飲娛樂分 區、醫院診療分區、醫院病房分區、旅館客房分區)的單分區熱負荷解析。熱負荷解析 是藉由空調耗能模擬計算軟體 eQuest 分別對台灣七個氣候分區(台北、新竹、台中、 花蓮、台南、台東、高雄)，而每一個分區均採用 189 組標準模型的負荷解析結果進行 回歸分析，以此建立個別耗能特性分區的新 ENVLOAD 計算式。 關於自然通風修正的 VP 作圖評估法，利用流體力學計算軟體 CFD 驗證有效通風的 面積，而取得簡化作圖計算的方法。二、 完成之工作項目
(一) 在 ENVLOAD 方法方面，因應建築多樣化的重新空間分類 我國建築使用型態不論是產業類型或是營運時間，都隨著時代演進與使用者需求 在改變，因此，本研究藉此機會依「建築耗能特性」重新定義空間分類，將建築使用 耗能特性相似的空間，精簡併入同一類型空間，如辦公空間與旅館第三類空間。本研 究依最新多樣化、複合化的建築使用實況修正原有之四大空間類型，將空調型建築的 耗能特性分區分為辦公文教集會分區、百貨餐飲娛樂分區、醫院診療分區、醫院病房 分區、旅館客房分區。 (二) 在 ENVLOAD 方法方面，擬定建築外殼性能的耗能因子 本研究須以一般實務最常使用之開窗率及外殼設計因子(包含實牆部與玻璃部)， 定義隔熱、遮陽性能由優至劣之多樣化水準，以排列組合建立研究使用的回歸分析標 準模型樣本。第二章 研究方法及進度安排 (三) 執行建築耗能動態模擬解析以建立新動態 ENVLOAD 計算法 配合最新平均氣象年 TMY3(黃國倉，2014)之數據，以動態耗能解析軟體 eQuest 分析前述模擬案例之建築外殼耗能量(外周區之顯熱負荷)，並執行回歸分析以取得簡 化 ENVLOAD 之標準式。 (四) 修改 ENVLOAD 建築節能設計法規。 因應建築多樣化趨勢，採用綠建築評估手冊動態 EUI 之模式，建立各類型建築之 動態 ENVLOAD 標準值；同時將過去較無法顧及的高山建築的外殼保溫、部分大型空間 相對嚴苛的現象進行探討解析，提出修改建築節能設計法規之方式，詳見附件四。 (五) 在 ENVLOAD 方法方面，檢討新舊 ENVLOAD 差異性。 對於單一類型空間，新的 ENVLOAD 計算法以「相同淘汰率」為原則，調整其基準 值(ENVLOADc)，使建築節能效率 EEVi 計算結果與原 ENVLOAD 相差不大，換言之，本研 究控制建築外殼耗能計算的標準，令簡化後的新法規與過去有相當的外殼優劣標準。 對於複合型空間，所有類型空間的外殼耗能量分別計算，不同空間類型的基準值 (ENVLOADc)亦有所不同，動態組合的結果消弭過去以單一建築類型評估的不公平現 象，同時放鬆對於複合型空間的外殼耗能管制。 (六) 自然通風係數之計算 在 Req 指標方面，在不改變原有 Req 指標公式下，修正自然通風係數之計算。在 ENVLOAD 指標方面，新增自然通風係數修正之計算。 (七) 提出建築節能法規修正 修改 Req 指標之節能設計法規，同時放鬆非居室空間對於屋頂隔熱過於嚴苛的規定。
表 2-1 研究進度
月次 工作項目 二 月 三 月 四 月 五 月 六 月 七 月 八 月 九 月 十 月 十一 月 十二 月 新建築空間分類 ＊ 耗能因子解析 ＊ 動態耗能解析 ＊ ＊ ＊ 居室自然通風 CFD ＊ ＊ ＊ 建立新單空間 ENVLOAD 公式 ＊ ＊ 提出期中報告 ＊ ＊ 提出空調型建築 ENVLOAD 公式 ＊ 新舊 ENVLOAD 法規 比較研究 ＊ ＊ 提出 ENVLOAD 新基準 ＊ ＊ 自然通風節能效益 分析 ＊ ＊ 山地建築節能效益 分析 ＊ ＊ 提出期末報告 ＊ ＊ 提出成果報告 ＊ ＊ 預 定 進 度 ( 累 積 數 ) 4﹪ 12﹪ 24﹪ 40﹪ 48﹪ 56﹪ 68﹪ 84﹪ 92﹪ 96﹪ 100﹪ 說明：１工作項目請視計畫性質及需要自行訂定，預定研究進度以粗線表示其起訖日期。 ２預定研究進度百分比一欄，係為配合追蹤考核作業所設計。請以每 1 小格粗組線 為 1 分，統計求得本計畫之總分，再將各月份工作項目之累積得分(與之前各月加第三章 邁向建築節能法規立體化的時代
第三章 邁向建築節能法規立體化的時代
第一節 新增山地建築節能設計規範的方法
在進入本研究主題的新 ENVLOAD 指標之開發研究之前，以下先針對 ENVLOAD 指標在 台灣複雜氣候條件的適應性問題提出討論如下： 我國的建築節能法規與國外相同，均以大都市所在平地為氣候條件來訂定節能設計 規範，對於山區、高海拔地區並未有特殊規定，因此造成平地的節能設計規定不符合山 區建築節能應有的對策。例如，我國的 ENVLOAD、AWSG、Req 等指標均以低海拔的平地建 築空調冷房耗能為主的節能規範，對於高海拔相對寒冷的地區需要保溫措施以減少採暖 能源或確保健康舒適室溫以渡日並無實質功能，與國外情形相似，現行法令要求高海拔 地區建築適用平地建築節能基準之，實有削足適履之遺憾，這是本研究在進入新 ENVLOAD 指標開發之前，優先想消除的障礙。 以氣候條件而言，台灣高海拔地區的節能對策應比照類似氣候條件的國外高緯度城 市訂立節能設計規範才對，例如日月潭海拔地區的寒暑程度應與東京、上海相似，阿里 山海拔地區的寒暑程度應與北海道、北京相似。面對這些高山氣候，理應另立適合當地 氣候的建築節能法規與規範才好，但因過去承襲國外法規的習慣並無特別關注。如今我 國的建築節能法規以邁入二十幾年歷史，已面臨全面健全思考之時代。 為了城鄉健全發展之正義、改善居住環境以及提升國家建築節能成效之觀點，本研 究建議設立高海拔山地專用的建築節能設計規範。為此，我們當然可參照國外相類似氣 候城市的節能規定作為修改之藍本，另外我們也可以在 ENVLOAD、AWSG、Req 等指標中加 入保溫採暖耗能計算，修正成為台灣高海拔氣候的新法規與節能指標。然而，以下問題 是其嚴重障礙：。 一、外國法令、規範複雜且與台灣既有系統相左，難以被接納。 二、我們可修正台灣 ENVLOAD、AWSG、Req 等指標使之符合高海拔氣候，但這些指標三、正常在山區想達到國際水準的節能要求，必須嚴格強化保溫隔熱，亦即會增加 建築成本，對經濟弱勢的山區居民是一大負擔，我們應該考量經濟與節能水準平衡， 可能難以追求國際水準，而不得不採用程序漸進的策略。 四、山區建築，不論是國家公園設施、政府機關，或是民間住家、旅館，通常保溫 不足而產生結露白樺現象，溫熱環境也相當惡劣。居民通常以穿防寒衣物、蓋大棉 被，強忍寒冷而渡日，但部分居民是採用電暖器加熱室溫來取暖，這在保溫條件極 差的建築物會產生嚴重熱損失，而消耗更大的電能。今後若仿照國際水準強化保溫， 對於一些部分追求舒適且導入採暖設施的豪宅、旅館、休閒設施、公有建築有增進 節能與改善熱環境之功能外，但對部分勤儉持家、不採暖、以防寒衣物渡冬的民眾， 難免強人所難且恐有一些反彈，提請事先注意。 本研究依此建議，提出海拔八百公尺以上地區之保溫規定如表 3-1 所示。此規定所 示的保溫水準，約為中國類似氣候的上海、北京之保溫規定的一半水準如表 3-2 所示。 之所以建議採用低於國際應有節能水準之作法，其原因即是考量山區居民的經濟弱勢條 件與實質的節能效益而做的策略。在此提醒：住宅建築因為體積小、內部發熱量低，國 際間對住宅的保溫要求通常比一般公共建築要嚴格，但是在此考量弱勢山區民眾經濟因 素，建議將兩類建築的保溫規定取相同水準，提請注意。本提案乃是採用全面比國際水 準較為放鬆之規定，而對素民的住宅類建築又採更放鬆之要求。此提案乃是考量維持政 府某程度擴大建築節能目標與改善建築居室熱環境的效果下，兼顧弱勢山區經濟所能承 擔的保溫建築支出之暫行提案。
表 3-1 海拔 800m 以上高海拔地區簡化建築節能規定
海拔 平均熱傳透率(W/m2 .K) 外門窗 外牆 立面開窗率 OR OR>40% 40%≧OR>30% 30%≧OR>20% 20%>OR第三章 邁向建築節能法規立體化的時代
表 3-2 高海拔地區簡化建築節能規定建議與中國相似氣候區的保溫水準比較
氣候區 年均溫 外牆 U 值 (W/m2 .K) 外窗 U 值 (W/m2 .K) 北京 12.9℃ 0.45(≦4F) 0.60(≧5F) 2.8 上海 17.1℃ 1.5 4.7 廣州 22.4℃ 2.0 6.5 阿里山 2000m(相當於北京) 11.2℃ 1.5 3.5 日月潭 800m(相當於上海) 19.2℃ 2.5 5.0 台灣平地 23.0℃ 3.5 -(資料來源：本研究整理)
第二節 新增山地建築節能設計規範的效益分析
如上所言，為了考量維持某程度建築節能與改善居室熱環境的效果，並兼顧弱勢山 區經濟所能承擔的保溫建築支出，表 3-1 之提案並非一步到位的國際節能水準，另外因 為山地人口稀少、建築數量不多，提醒讀者不必期望有太大、太好的節能成效，但這是 為了城鄉正義所必要跨出的第一個山地建築節能法系。為了政策所需，本研究提出表 3-1 提案所可能造成的節能成效分析如下： 海拔八百公尺以上的台灣山區居民普遍非常節儉，他們儘管夏季有短暫炎熱但通常 不使用冷氣空調，雖然冬季寒冷但多以防寒衣物禦寒，且多半採用移動型電熱器簡約地 使用暖氣。為了模擬山區建築在表 3-1 節能提升後的節能成效，本研究假設一 95.5m2 的一樓平房建築如圖 3-1，其外殼隔熱水準如表 3-3 所示。依此採用 eQuest 程式的模擬 結果如表 3-3 所示，亦即在依新節能規範下設計的新住宅比起就規範的住宅，在阿里山 可節約電熱器用電 169.7kWh/yr（節電率 19.94%），在日月潭可節約電熱器用電 22.39 kWh/yr（節電率 31.36%）。圖 3-1 山地節能規範的住宅節能模擬模型
第三章 邁向建築節能法規立體化的時代 另外，本研究統計內政部對山地戶口的統計如表 3-4 所示，發現海拔 800~1800m 與 1800m 以上的戶數各為 50,714 與 18,587 戶。依表 3-3 之節電成效與此戶數計算住家部分之總節能成 效為 22.39×50,714＋169.7×18,587 = 4,290,040 kWh/yr。此節電量僅為住家之情形，假定公 共建築（如公所、賓館、招待所、公務機關）之節電量與之相同，則公家民間建築的節電量應 為 8,580,080 kWh/yr，亦即此乃本研究表 3-3 建議之山地節能法規的節能成效也。 總之，以上是考量維持某程度建築節能與改善居室熱環境的效果，並兼顧弱勢山區居民承 擔的保溫之經濟考量下之山地節能規範提案，其節能成效為 8,580,080 kWh/yr，這對全國耗能 總量之貢獻雖然不大，但對我國建築節能法規的立體化以及改善山地居住環境有莫大助益。
表 3- 3 山地節能規範的節能成效
(資料來源：本研究整理)
表 3- 4 高海拔鄉鎮人口(內政部 2016 年 1 月統計數據)
所屬鄉鎮 戶數 總人口數 海拔 800-1800m 鄉鎮 富里鄉、光復鄉、金峰鄉、達仁鄉、海瑞鄉、泰武鄉、 來義鄉、春日鄉、大埔鄉、水里鄉、國姓鄉、獅潭鄉、 尖石鄉、五峰鄉、那瑪夏鄉、桃源鄉、茂林區、和平 區、復興區 50,714 143,899 海拔 1800m 以上鄉鎮 秀林鄉、萬榮鄉、卓溪鄉、阿里山鄉、信義鄉 、仁 愛鄉 18,587 59,720(資料來源：內政部 2016 年 1 月統計數據)
開口率 屋頂 U 值 (W/m2 .K) 外牆 U 值 (W/m2 .K) 外窗 U 值 (W/m2 .K) 暖氣耗電量 (kWh/yr) 節電量 (kWh/yr) 阿里山 基準案 30% 0.8 3.5 6.0 851 日月潭 基準案 30% 0.8 3.5 6.0 71.4 阿里山 節能案 30% 0.8 1.5 2.5 681.3 169.7 日月潭 節能案 30% 0.8 2.5 4.5 49.01 22.39第四章 ENVLOAD 指標耗能因子解析與標準模型建立
