建築外殼性能檢測分析研究(一)建築構造體熱取得率量測實驗室規劃
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(2) 內政部建築研究所研究計畫成果報告. 建築外殼性能檢測分析研究(一) －建築構造體熱取得率量測實驗室規劃. 計畫主持人：楊秉純博士 顧. 問：. 共同主持人： 研 究 人員：簡國祥博士 研 究 助理：. 研究單位：工業技術研究院 委託單位：內政部建築研究所 計畫編號：MOIS 891012 執行期程：八十八年十月至八十九年十月. i.
(3) ARCHITECTURE & BUILDING RESEARCH INSTITUTE MINISTRY OF INTERIOR. RESEARCH PROJECT REPORT. The Performance Analysis for the Building Envelope（I）－Design and Construction of a Test Facility for the Heat Gain Measurement of Envelop Material. BY YANG BING-CHWEN CHIEN KUO-HSIANG. October 26, 2000. ii.
(4) 摘. 要. 關鍵詞：建 築 材 料 、 隔 熱 能 力 、 熱 傳 導 性 能 在建築物中，影響此建築物能源效率之眾多因素中，建築材 料 之 隔 熱 能 力 是 一 項 極 為 重 要 之 因素。因 此 為 能 達 成 建 築 省 能 之 目 標，就有 必 要 針 對 各 種 建 築材 料 和 能 源 使 用 之 關 係 進 行 測 試 和 了 解 ，以 作 為 建 築 設 計 之 參 考 。因 此 建 構 一 建 築 材 料 熱 傳 導 性 能 量測實驗室，成為一重要之工作。 建築材料熱取得率檢測實驗室之規劃以及儀器設備之需求， 目 前 已 經 根 據 實 驗 室 空 間 之 限 制 完成 設 計，其 最 大 允 許 之 測 試 件 尺 寸 為 1.2m×1.2m×0.3m。 根據所規畫之測試件尺寸，均質的建材為最適合的測試件， 另 外 具 有 高 重 複 性（ 在 長 與 寬 之 方 向 上 ）的 非 均 質 建 材， 以 及 一 般 或 具 有 空 氣 夾 層 的 複 合 式 建 材 （ 在 厚 度 方 向 上 ）， 亦 能 在 此 實 驗箱體內作測試。 本實驗室量測系統之建立，將有助於國內建築材料隔熱性能 之 測 試 能 力 之 建 立；亦能 提 昇目 前 建 築 材 料 隔 熱 性 能 之 研 究 水 準 與省能建材之開發能力，以及增加建築物能源消耗分析之準確 性。. iii.
(5) ABSTRACT. Keywords: Construction material, Thermal insulation, Thermal conductivity The energy consumption of a building is affected by many factors, such as envelop design, construction material, etc. The thermal property of construction material is the one of those key factors. For the energy saving of a building, it is important to setup an experimental facility to study the thermal conductivity of the construction material. Because of the space limitation and the capacity of test facility, the maximum dimension of test specimen is 1.2m×1.2m×0.3m. According to the dimension limitation of test specimen, the homogeneous specimens are more suitable than non-homogeneous materials for the experimental studies. The composition material (in thickness direction) also can be tested in this facility. This experimental facility can be used to improve thermal test capability for construction material and enhance the accuracy for the energy consumption analysis of a building.. iv.
(6) 目 次 第一章. 序論 .................................................................................................1. 第一節 研究動機與目的 ......................................................................1 第二節 研究方法與流程 ......................................................................1 第三節 研究範圍 ..................................................................................5 第二章. 實驗裝置.........................................................................................6. 第一節 實驗箱體之規劃 ......................................................................6 第二節 實驗設備與裝置 ......................................................................7 第三節 主要儀器設備 ........................................................................13 第四節 標準測試件 ............................................................................15 第參章. 理論分析與實驗程序...................................................................17. 第一節 理論分析 ................................................................................17 第二節 系統熱損失校正實驗............................................................19 第三節 實驗步驟 ................................................................................19 第肆章. 實驗數據分析...............................................................................21. 第一節. 40－40℃之熱損失校正實驗................................................21. 第二節. 50－50℃之熱損失校正實驗................................................22. 第三節. 60－60℃之熱損失校正實驗................................................23. v.
(7) 第四節 實驗數據討論 ........................................................................23 第伍章. 日光輻射熱取得率量測系統之設計與規劃...............................25. 第一節 可見光透射率及可見光反射率............................................25 第二節 日光透射率、日光反射率及日光吸收率............................26 第三節 玻璃表面之輻射率................................................................27 第四節 日光輻射熱取得率................................................................28 第五節 量測儀器規劃 ........................................................................30 第陸章. 結論與建議...................................................................................31. 第柒章. 參考文獻.......................................................................................32. 附件一. 期初諮詢會議委員意見回應表...................................................33. 附件二. 建築外殼建材隔熱性能檢測實驗規劃座談會紀錄...................35. 附件三. 期末審查會議委員意見回應表...................................................37. 附件四. 建築材料之熱傳性質...................................................................39. 附件五. 美國 ASTM976-90 測試標準 ......................................................48. 附件六. 實驗箱體之相片...........................................................................60. vi.
(8) 圖. 目. 錄. 圖 1-2.1 熱取得率檢測實驗室研究流程 .....................................................3 圖 1-2.2 熱取得率檢測實驗室研究步驟 .....................................................4 圖 2-1.1 實驗箱體示意圖 .............................................................................9 圖 2-1.2 實驗箱體內部安排 .......................................................................10 圖 2-1.3 實驗箱體垂直測試時之組合方式 ...............................................10 圖 2-1.4 實驗箱體水平測試時之組合方式 ...............................................11 圖 2-1.5 整流器之配置圖 ...........................................................................12 圖 2-1.6 實驗箱體之尺寸 ...........................................................................13 圖 2-5.1 能量之流動分佈 ...........................................................................18 圖 3-4.1 保護熱箱........................................................................................29. vii.
(9) 第一章. 序論. 第一節 研究動機與目的 近年來，因二氧化碳排放所造成地球溫室效應之問題愈來愈 受 重 視 ， 因 此 能 源 使 用 效 率 之 提 昇也 就 更 加 重 要 。 在 此 環 境 下 ， 綠 色 建 築 也 成 為 一 項 日 益 受 到 重 視之 課 題。而 所 謂 綠 色 建 築 即 是 追 求 建 築 物 之 建 材、能源 有 效使 用 率 均 能 符 合 節 能 及 環 保 之 雙 重 要求。 在建築物中，影響此建築物之能源效率眾多因素中，建築構 造體之隔熱能力是一項極為重要之考慮因素。而在建築構造體 中 ，主 要 係 指 直 接 構 成 建 築 物 構 造體 之 各 種 建 築 材 料 。因 此 為 能 達 成 建 築 省 能 之 目 標，就 有 必要 針 對 各 種 建 築 材 料 和 能 源 使 用 之 關 係 進 行 測 試 和 了 解，以 提 供 作 為 建 築 設 計 之 參 考 。所 以 建 構 一 建築材料熱傳導性能量測實驗室就成為一重要之工作。 在這裏所謂之建築材料除了單一元件外，尚包含複合材料， 以 及 常 用 之 組 合 式 建 築 材 料 等 。而 這 項 測 試 和 分 析 中 ，最 重 要 的 即 是 各 種 建 材 其 熱 傳 導 率 之 量 測，並進 一 步 利 用 這 些 數 值 進 行 其 建 築 物 熱 取 得 率 之 計 算 和 分 析。在 這 裏 所 謂 熱 取 得 率 乃 是 指 建 材 兩 側 因 溫 差 而 所 造 成 之 熱 傳 導 量。此外 如 欲 對 建 材 之 能 源 效 率 進 一 步 分 析，則 需 再 對 建 材 對 各種 光 源 之 表 面 反 射 及 輻 射 等 性 質 進 行更深入之探討和分析。 本研究即是基於此種理念而進行建築外殼性能檢測分析實驗 室規劃，並進一步從事此項實驗室之建立。. 第二節 研究方法與流程 為建立建築構造體用建築材料其熱取得率檢測實驗室，其研 究 之 流 程 如 圖 1-2.1 所 示 。 而 其 研 究 方 法 則 可 分 成 三 個 方 向 進 行 ，即 建 築 構 造 體 用 建 築 材 料 之 資 訊 蒐 集、建 材 熱 傳 導 率 量 測 方 式 分 析 比 較 和 建 材 熱 取 得 率 計 算 及分 析 模 式 之 建 立 等 三 方 向。然. 1.
(10) 後 進 行 實 驗 箱 體 詳 細 配 置 及 儀 器 清 單 之 規 劃 (含 規 格 之 訂 定 )， 等 一 切 完 備 後 ，則 進 行 量 測 系 統 之 建立 及 模 擬 操 作。待 此 量 測 系 統 之 操 作 運 轉 沒 問 題 後，即 開 始 進 行 分 析 及 計 算 軟 體 之 撰 寫 ，以 能 對所量測之各項數據進行分析以取得構造體用建築材料熱取得 率 。最 後 則 進 行 操 作 手 冊 之 撰 寫，以 對 將 來 之 工 作 人 員 實 施 必 要 之 教 育 訓 練 。 而 整 個 計 畫 之 研 究 步 驟 ， 如 圖 1-2.2 所 示 。 本篇論文所報導之範圍因受到實際計畫執行進度之限制，截 至 目 前 實 驗 室 剛 組 裝 完 成，因此 在 這 篇 報 告 中 並 未 對 測 試 程 序 及 實驗結果之分析作深入之著墨。. 2.
(11) 建築構造用建築材 料之資訊蒐集. 建材熱傳導率 量測方式分析. 量測系統設計及規劃. 量測系統相關儀器 規劃及配置. 實驗量測系統建立. 測試程序之模擬及確立. 分析及計算程序建立. 軟體撰寫. 操作手冊編寫. 教育訓練. 圖 1-2.1 熱取得率檢測實驗室研究流程. 3. 建材熱取得率計算 及分析模式. 標準及測試程序座談會.
(12) 研究目標. 相關文獻及測試標 準資料收集. 建築結構體用建材 (含組件)熱取得率 實驗室設計及建立. 測 試 程 序 建 立. 建 築 材 料 熱 傳 導 率 量 測. 結 構 體 用 建 材 資 訊 蒐 集. 建材 築料 結熱 構取 體得 用率 建分 築析. 分析及計算軟體開發. 教育訓練及操作手冊編寫. 圖 1-2.2 熱取得率檢測實驗室研究步驟. 4.
(13) 第三節 研究範圍. 本熱取得率檢測實驗室的建造，其主要量測的目標是針對建 築 物 外 牆 或 屋 頂 結 構 所 使 用 之 建 築材 料 為 主。由 於 受 到 實 驗 室 空 間 的 限 制 ， 本 實 驗 箱 體 所 能 檢 測 測試 件 之 最 大 尺 寸 ， 其 長 、 寬 、 厚 分 別 為 1.2m、 1.2m 與 0.3m。 目 前 所 使 用 的 建 築 材 料 種 類 非 常 多 樣 化 (1,2)，包 含 各 種 金 屬 、 塑 膠 、 木 頭 、 石 頭 、 纖 維 與 複 合 型 材 料 等 等 。 而 其 熱 傳 導 能 力差 距 也 很 大 ， 熱 傳 導 係 數 範 圍 可 能 為 200∼0.003 W/mK。 常 用 材 料 請 參 考 附 件 四 (2) 。 傳 統 上 對 於 材 料 的 熱 性 能（ 熱 傳 導 係 數、熱 阻 ） ，均 以 小 試 件 作 為 測 試 之 用。當 材 料 具 有 高均 勻 性 或 為 不 含 空 氣 層 之 複 合 材 料 時，以 小 試 件（ 如 5×5 平 方 公 分 ）作 為 測 試 樣 本，將 其 測 試 結 果 應 用 至 大 面 積（ 如 2×2 平 方 公 尺 以 上 ）時，不 至 於 產 生 太 大 的 誤 差 。若 是 材 料 具 有 較 高 之 非 均 勻 性 或 是 具 有 空 氣 夾 層 時，就 必 須 使 用 較 大 的 測 試 組 件 來 作 為 性 能 測試 之 用，方 能 量 測 得 更 具 可 靠 性 之 結 果 ，這 時 傳 統 之 測 試 儀 器 將 無 法 使 用 ；因 此 本 項 研 究 即 是 為 解 決 此 項 缺 憾 而 進 行 實 驗 箱 體 之設 計 規 劃，並 進 而 建 立 一 較 能 符合現況之量測實驗系統。 根據所規畫之測試件尺寸，均質的建材為最適合的測試件， 另 外 具 有 高 重 複 性（ 在 長 與 寬 之 方 向 上 ）的 非 均 質 建 材， 以 及 一 般 或 具 有 空 氣 夾 層 的 複 合 式 建 材 （ 在 厚 度 方 向 上 ）， 亦 能 在 此 實 驗箱體內作測試。但此實驗箱體卻仍受到既有實驗室空間之限 制 ，故 所 能 量 測 之 建 材 也 受 到 某 種程 度 之 挶 限 。若 是 用 來 測 試 高 程 度 之 非 均 質 的 建 材 時，由 於 本 實 驗 系 統 所 能 允 許 的 測 試 件 長 寬 面 積 不 夠 大 ，可 能 將 無 法 量 測 得 較 具 可 靠 度 之 實 驗 結 果。雖 然 如 此，本 實 驗 箱 體 所 量 出 之 結 果預 期 仍 能 提 供 綠 色 建 築 設 計 時 重 要 之參考資料。. 5.
(14) 第二章. 實驗裝置. 第一節 實驗箱體之規劃 根 據 相 關 之 文 獻 與 資 料 蒐 集 (3,4,5,6,8)，目 前 國 外 針 對 較 大 型 建 材 的 隔 熱 性 能 測 試 方 式 ， 有 兩 種 不 同 之 實 驗 系 統 (5) 。 一 為 保 護 熱 箱 (Guarded Hot Box)， 另 一 為 校 正 熱 箱 (Calibrated Hot Box)， 其測試件尺寸等相關資料，如下表之所示： 表 2-1.1. 實驗室 箱體形式 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13. G C C G C G G C G C C G C G G. 國外實驗箱體資料. 測試件尺寸 測試件最大 m×m 厚 度 cm 2.4×2.4/1.8×1.8 61.0 2.4×2.4 2.7×4.3 45.7 2.4×2.4/1.5×1.5 30.5 2.4×2.4 76.2 2.4×2.4/1.2×1.2 40.6 1.8×2.2/1.2×1.5 35.6 2.6×2.6 30.5 1.8×1.8/1.5×1.5 30.5 3.0×4.6 55.9 3.0×4.0 33.0 2.4×2.4/1.5×1.5 30.5 2.4×2.4 1.6×2.0/0.8×1.2 30.5 2.7×2.7/1.2×1.2 30.5. 保護熱箱與校正熱箱最大的差異，在於保護熱箱法多一個溫 控 箱，如圖 2-1.1 中 之 D 區。如 果 在 測 試 件 C 維 持 相 同 尺 寸 之 條 件 下 ，若 使 用 保 護 熱 箱 法 ，則 整 個 測 試 箱 體 尺 寸 將 會 大 於 校 正 熱 箱法之尺寸。 基於住都局材料實驗室所提供之實驗室，與配合考慮測試件 水 平 與 垂 直 旋 轉 轉 換 所 需 之 空 間，則該 實 驗 所 能 允 許 之 實 驗 箱 體. 6.
(15) 最 大 高 度 約 為 1.8m， 而 測 試 件 最 大 高 度 可 為 1.2m。. 保護熱箱法. B. A. 校正熱箱法. B. D. C. A. C. A:加熱箱. C:測試件. B:冷卻箱. D:保護熱箱. 圖 2-1.1 保護熱箱與校正熱箱之示意圖. 因此在以最大之測試件尺寸之因素考慮下，本實驗室規劃選 擇以校正箱體作為建築外殼檢測實驗箱體之設計參考之準則。. 第二節 實驗設備與裝置 在 實 驗 箱 體 的 設 計 上 主 要 是 依 據 美 國 ASTM(American Society for Testing and Materials) C976-90 (3) 的 標 準 以 及 其 他 相 關 文 獻 (4, 5, 6, 7, 8) 來 作 設 計 。 整 個 實 驗 箱 體 主 要 區 分 成 室 內 側 、 室 外 側 與 測 試 件 三 個 部 份 ， 如 圖 2-1.1 所 示 。 在 室 內 側 與 室 外 側 箱 體 的 部 份 ，主 要 是 用 以 模 擬 一 般 建 築 物 的 內 外 環 境 ，而 測 試 件 則 是 為 建 築 物 牆 體 。室 內 側 與 室 外 側 箱 體 內 各 具 有 一 加 熱 器 、冷 卻 器 與 風 扇 ， 可 以 獨 立 控 制 各自 之 溫 度 及 氣 流 速 度 ， 如 圖 2-1.2 所 示 。 測 試 件 置 於 四 周 絕 熱 之 支 撐 架（ 成 口 字 形 ）中 央 ， 兩 側 分別 為 室 內 側 與 室 外 側 ，並 作 成 氣 密 以完 全 分 隔 室 內 側 與 室 外 側 ，使 兩邊氣流不互相影響。. 7.
(16) 整 個 測 試 箱 體 可 以 垂 直 （ 圖 2-1.3） 或 水 平 （ 圖 2-1.4） 方 式 擺 設 ，用 以 模 擬 一 般 之 垂 直 牆 面 或 水 平 屋 頂 的 狀 況 。考 慮 國 內 之 環 境 溫 度 與 風 速 變 化 等 條 件，並 配 合 實 驗 箱 體 尺 寸 等 因 素 ，實 驗 箱 體 室 內 側 溫 度 範 圍 為 5-40℃，穩 態 風 速 為 0-0.5m/s，而 室外側 溫 度 範 圍 為 0-60℃，穩 態 風 速 為 0-3m/s，最 大 風 速 可 達 10m/s。 在室內側與室外側箱體內部，擁有各自獨立之加熱器、冷卻 器 以 及 風 扇 等 三 個 重 要 組 件，可 以 個 別 調 整 及 控 制 箱 體 內 部 氣 流 溫 度 以 及 速 度 的 變 化 ， 以 模 擬 實 際建 築 物 內 外 溫 差 及 氣 流 條 件 。 箱 體 內 部 空 氣 的 溫 度 ， 是 藉 由 加 熱器 與 冷 卻 器 同 時 的 相 互 搭 配 ， 以 達 到 精 確 的 溫 度 調 整 與 控 制 。 若只 單 一 使 用 加 熱 器 或 冷 卻 器 ， 將 難 以 得 到 準 確 之 溫 控 。加 熱 器 是 採 用 電 阻 加 熱 的 方 式，藉 由 電 源供應器調整電流大小，來控制實驗所需之加熱量。在冷卻方 面 ，採 用 一 冰 水 機 提 供 低 溫 之 滷 水，利 用 流 量 的 控 制 來 調 節 箱 體 內 部 之 溫 度 。在 風 速 的 控 制 方 面，直 接 使 用 變 頻 器 控 制 風 扇 的 轉 速 。另 外 兩 側 箱 體 內 部 亦 裝 設 有 濕度 計 ，以 記 錄 實 驗 時 箱 體 內 部 之濕度，作為測試件物隔熱性能量測之參考。 箱 體 外 側 並 包 覆 有 絕 熱 材 料 （ 熱 阻 值 則 要 大 於 0.83m 2 K/W）， 以 減 少 箱 體 內 部 經 由 箱 體 壁 與 外 界 環 境 間 之 能 量 交換，並可降低加熱器或冷卻器的負載。由於實驗室空間的限 制，整 個 箱 體 外 部 尺 寸 長 寬 高 大 致 為 1.8m×1.8m×1.7m，測 試件 最 大 尺 寸 為 1.2m×1.2m×0.3m，最 大 可 能 重 量 在 1 噸 左 右（ 水 泥 ） 。 在箱體內部設備與測試件間設置有一隔板，其作用為限制氣 流 的 流 動 ，並 提 供 穩 定 之 氣 流 場 。氣 流 在 經 過 測 試 件 的 入 口 處 裝 設 有 蜂 巢 式 整 流 器 ，使 氣 流 能 盡 可能 地 均 勻 流 經 測 試 件 表 面 ，增 加 實 驗 結 果 之 可 靠 度 與 準 確 度。下 方 之 空 氣 出 口 亦 裝 設 有 格 板 式 之 整 流 器 ， 使 氣 流 流 出 後 能 均 勻 通 過 溫 度 調 節 裝 置 ， 如 圖 2-1.5 所 示 。 而 隔 板 表 面 之 熱 輻 射 係 數 要 大 於 0.8， 其 材 料 之 熱 阻 值 則 要 大 於 0.83m 2 K/W。圖 2-1.6 則 為 測 試 箱 體 的 尺 寸，以及 重 要 組 件之物理性質之需求。 實驗箱體的相片請參考附件六。. 8.
(17) 絕熱材料. 絕熱材料. 氣流整流器. 加熱裝置. 風扇. 測試件 120*120*30. 冷卻裝置. 隔板. 圖 2-1.1 實驗箱體示意圖. 9.
(18) 整流器 電源 供應器. 加熱器 風扇. 冰水機. 冷卻器. 圖 2-1.2 實驗箱體內部安排. 移動式 升高機. 旋轉軸 固 定 式 升 高 架. 室外側 箱體 室 內 側 箱 體. 測 試 件. 旋轉軸. 旋轉軸. 軌道. 圖 2-1.3 實驗箱體垂直測試時之組合方式. 10.
(19) 移動式 升高機 固 定 式 升 高 架. 旋轉軸. 室外側 箱體. 測試件 室內側 箱體 旋轉軸. 軌道. 旋轉軸. 圖 2-1.4 實驗箱體水平測試時之組合方式. 箱體外殼. 蜂巢式 整流器 隔板. 格板式 整流器. 11.
(20) 圖 2-1.5 整流器之配置圖. 絕熱材料. 箱壁厚度： 室外側 25cm 室內側 20cm. 墊片： 材質 neoprene. 30. 30. 絕熱材料 R>0.83m2K/W. 15. 氣流 整流器. 加熱 裝置. 測試件 (最大). 120 180. 風扇. 冷卻 裝置. 隔板 1m2K/W. 絕熱材料 70. 12.
(21) 圖 2-1.6 實驗箱體之尺寸. 第三節 主要儀器設備. 1. 記 錄 器 記 錄 器 的 功 用 在 於 記 錄 整 個 實 驗 箱 體 的 狀態，包 括 風 速、加熱 與 冷 卻 功 率 、 以 及 測 試 件 、 箱 體 內外 表 面 與 氣 流 溫 度 的 分 佈 。 其需求規格如下： Channel. ： 60 (min.). Accuracy. ： ± 0.5% of effective recording span. Voltage Range ： 10 mv ~ 50V with min 10 calibrated ranges Temperature. ： T-type、K-type、RTD with accuracy ± 0.1℃. 2. 功 率 計 （ Power meter） 主 要 功 用 在 於 量 測 加 入 系 統 內 的 能量，包 含 加 熱 器 與 風 扇 的 功 率，兩者均會使系統的溫度提昇。規格如下： Range. ： 10 ~ 600 V； 1 ~ 30 A. Frequency ： 2Hz ~ 300 Hz Accuracy. ±1% (max). ： ± 0.5% of effective recording span. 3. 熱 電 偶 用 以 量 測 測 試 件、箱 體 內 外 表 面 與 氣 流 溫 度。量 測 點 數 大 約 60 點 ， 使 用 T-type 的 熱 電 偶 ， 精 度 要 求 ± 0.1℃ 。. 13.
(22) 4. 風 速 量 測 儀 器 量測流經測試件表面之空氣流速。本實驗箱體採用熱線 （ hot-wire） 式 。. 5. 溫 度 控 制 器 目 的 在 於 控 制 室 外 側 與 室 內 側 箱 體內 之 空 氣 溫 度。箱 體 內 部 空 氣 的 溫 度，是 藉 由 加 熱 器 與 冷 卻 器 同時 的 相 互 搭 配，以 達 到 精 確的溫度調整與控制。 Range Accuracy. ： -10℃ ~ 100℃ ： ± 0.1℃. 6. 加 熱 器 使用電阻加熱的方式，用以提昇箱體內部空氣溫度。. 7. 冷 卻 器 使 用 冰 水 機 控 制 滷 水 溫 度，藉由 位 於 箱 體 內 部 之 冷 卻 盤 管 與 箱 體 內 部 空 氣 進 行 熱 交 換，以 達 到 溫 度控 制 之 目 的。採用 滷 水 作 為 工 作 流 體 ， 其 溫 度 可 以 在 0℃ 下 ， 不 會 結 冰 。. 8. 風 扇 提供箱體內部空氣的循環，可調整流經測試件表面之氣流速 度。並 配 合 漸 縮、漸 擴 管 道 及 氣 流 整 流 器 之 使 用，達 到 均 勻 氣 流 之 要 求。實 驗 箱 體 中 之 風 扇 數 目 為 三 具，以提 供 實 際 之 需 求。. 9. 流 量 計 提供滷水流經箱體之流量，藉以計算出其帶走之能量。. 14.
(23) 所有使用之量測儀器及設備必須定期校正，儀器應每年送國 家 度 量 衡 中 心 或 經 認 證 之 實 驗 室 作定 期 之 校 正，以維 持 實 驗 結 果 之 準 確 度 。若 儀 器 設 備 之 校 正 時 間 有 特 別 規 定 者，則 依 廠 商 之 建 議時間送校。. 第四節 標準測試件 在實驗箱體的使用過程中，需要一個標準測試件，以作為實 驗 箱 體 校 正 之 用 。 參 考 國 外 實 驗 室 (5) 所 使 用 之 標 準 測 試 件 資 料 ， 如 表 2-4.1 所 示，本 實 驗 箱 體 採 用 Falcon Expanded Polystyrene foam， R=1.71 m 2 K/W。 表 2-4.1. 實驗室 1 2 3 4 5. 6 7 8 9 10 11 12 13. 國外實驗箱體標準測試件資料. 校正用標準件 種類與厚度 熱阻值 2 R=1.4m K/W 5cm 高 密 度 玻 璃 纖 維 板 R=3.0m 2 K/W 10cm 發 泡 Polystyrene 板 R=1.1, 2.1, 3.2m 2 K/W 高密度玻璃纖維板 R=3.0m 2 K/W 10cm 發 泡 Polystyrene 板 5, 10cm 發 泡 之 Polystyrene 板 R=1.4, 2.8m 2 K/W R=3.0m 2 K/W 10cm 發 泡 Polystyrene 板 3.8, 7.6cm Styrofoam R=1.3, 2.6m 2 K/W R=1.4m 2 K/W 5cm 高 密 度 玻 璃 纖 維 板 R=3.0m 2 K/W 10cm 發 泡 Polystyrene 板 R=1.4m 2 K/W 5cm 高 密 度 玻 璃 纖 維 板 R=1.0m 2 K/W 3.5cm 玻 璃 纖 維 板 R=3.0m 2 K/W 10cm 發 泡 Polystyrene 板 未列出 10, 20cm 發 泡 Polystyrene 板 5cm 擠 出 Polystyrene 板 3.8cm 擠 出 Polystyrene 板 Styrofoam, 10cm Fesco 板 , 玻璃纖維板 5cm 高 密 度 玻 璃 纖 維 板. 15. R=3.0, 6.0m 2 K/W R=1.3m 2 K/W R 值未列出 R=1.4m 2 K/W.
(24) R=1.8m 2 K/W. 5cm Styrofoam 板. 16.
(25) 第參章. 理論分析與實驗程序. 第一節 理論分析 在進行實驗數據分析時，並不區分室外側或室內側。只考慮 較高溫的那一側。因為能量平衡之因素，通過測試件之能量，大 致上即為由高溫側進入低溫側之能量。 穩態時高溫側的能量平衡方程式 Qin = Qh + Qbl = Qi + Qbox + Qsp + Q fl + Qcc + Qres. (3.1). 其 中 （ 圖 3-1.1） Qh :加 熱 器 所 輸 入 之 能 量 ， W。 Qbl :風 扇 所 輸 入 之 能 量 ， W。 Qi :滲 透 所 損 失 之 能 量 ， W。 Qbox :經 由 箱 壁 所 損 失 之 能 量 ， W。 Qsp :穿 透 測 試 件 之 能 量 ， W。. Q fl :經 由 側 面 所 損 失 之 能 量 ， W。 Qcc :冷 卻 盤 管 所 帶 走 之 能 量 ， W。 Qres :實 驗 誤 差 之 能 量 ， W。. 在 實 驗 的 進 行 過 程 中 Qh 、 Qbl 與 Qcc 可 藉 由 儀 器 設 備 所 量 測 得 到 。 而 Qi 、 Qbox 、 Qsp 與 Q fl 則 可 利 用 熱 量 損 失 之 校 正 實 驗 求 得 。 精 確 之 實 驗 量 測 可 將 誤 差 Qres 降 至 最 低 。 因 此 通 過 測 試 件 之 能 量 Qsp ， 可 以 由 能 量 平 衡 方 程 式 (1)計 算 得 到 。. 17.
(26) 而 Qsp 與 測 試 件 熱 傳 導 係 數 k 之 關 係，可 由 下 列 方 程 式 來 表 示： Qsp =. k ⋅ A ⋅ (Th − Tc ) L. (3.2). 其中 k ： 測 試 件 之 熱 傳 導 係 數 ， W/mK。. L ： 測 試 件 的 厚 度 ， m。 2. A：測試件的表面積，m 。 Th ： 測 試 件 高 溫 側 的 表 面 平 均 溫 度 ， ℃ 。 Tc ： 測 試 件 低 溫 側 的 表 面 平 均 溫 度 ， ℃ 。. 測 試 件 之 幾 何 尺 寸 L 與 A，可 直 接 量 測 得 知。而 兩 測 之 表 面 溫 度 Th 與 Tc ， 則 由 穩 態 時 之 實 驗 結 果 量 得 。 因 此 測 試 件 之 熱 傳 導 係 數 k ， 可 藉 由 方 程 式 (2)計 算 得 到 。 高溫側. 低溫側. Qh. Qcc. Qi 測 試 件 Qsp. Qbl Qbox. Qfl. 圖 3-1.1 能量之流動分佈. 18.
(27) 第二節 系統熱損失校正實驗 在正式進行實驗之前，必須先進行實驗箱體熱損失的校正實 驗。熱損失之校正實驗，可以透過以下之步驟進行： 1. 利 用 不 透 氣 之 任 意 平 板 物 件 放 置 在 支 撐 架 上 ， 並 做 好 氣 密，以 防 止 兩 側 之 間 有 氣 流 互 通 之 現 象 產 生。並 且 將 兩 側 箱 體 溫 度 設 定 在 相 同 溫 度 (高 於 環 境 溫 度 )。如 此 測 試 箱 體 兩側將沒有熱量的交換。 2. 紀 錄 實 驗 箱 體 兩 側 分 別 加 入 之 總 能量，即 個 別 為 兩 側 箱 體 所對應之熱量損失。. 熱量損失亦可利用已知熱傳導係數之標準測試件，依下節之 實驗步驟，計算出整個實驗箱體的實際熱量損失。. 第三節 實驗步驟 整個建築外殼熱取得率之量測實驗，其實驗程序如下： 1.將 測 試 件 放 置 在 四 周 絕 熱 之 支 撐 架上，並 做 好 四 周 邊 緣 之 氣 密，以防 止 室 外 側 與 室 內 側 兩 側 之 間 有 氣 流 互 通 之 現 象 產生。 2.依 實 驗 需 求 來 擺 放 垂 直 或 水 平 放 置 測 試 件。將 室 外 側、測 試件與室內側等三個組件串連組合，並做好結合處之氣 密 ， 以 避 免 箱 體 內 部 環 境 直接 受 到 外 界 大 氣 狀 態 之 影 響 。 3.打 開 控 制 面 板 之 總 電 源，並 啟 動 恆 溫 桶、冷 凝 泵、冷 凍 機、 室 內 風 扇 、 室 內 加 熱 器 、 室外 風 扇 與 室 外 加 熱 器 之 電 源 。 檢 查 所 有 儀 器 設 備 是 否 正 常，如 果 正 常 則 將 加 熱 器、冷 卻 器以及風扇調整至實驗所需之操作狀態。 4.等 待 整 個 實 驗 箱 體 達 到 穩 定 狀 態 之後，記 錄 此 時 之 實 驗 數 據。包括溫度、風速、熱量之加入與移出等數據。. 19.
(28) 5.進 行 數 據 分 析 ， 計 算 出 測 試 件 的 熱 傳 導 係 數 。. 依 據 ASTM C976-90 (3) 之 內 容 ， 對 於 均 質 之 測 試 件 ， 其 表 面 之 溫 度 量 測 點 數 每 平 方 米 至 少 兩 點，但 不 能 少 於 9 點。若 測 試 件 為 非 均 質 材 料，但 有 高 度 之 重 複 性 及 對 稱 性 ，則 溫 度 量 測 點 必 須 放在各類材料上，亦可依循前面之要求。 在最終數據記錄前的 2 個小時，在這 2 小時內測試件表面平均溫度 的變化不能超過± 0.5℃；而高溫側（可以是室外側或室內側）箱體的平 均熱功率變化不能超過± 1%，且必須具有方向性，亦即只能往功率增加 或減少的方向變化。在達到上述條件之後，如果連續兩個（或以上）的 1 個小時週期，其計算結果差別不超過 1%時，才能真正記錄此時之實 驗數據，結束此測試件的實驗。. 20.
(29) 第肆章. 實驗數據分析. 依據前一章節所敘述之實驗程序，進行實驗箱體之熱損失實驗校 正，實驗箱體兩側溫度均設定為高於環境溫度之相同溫度。在室外側箱 體部分，冰水環路處於關閉狀態，只打開加熱器。關閉冰水的原因在於， 箱體溫度高於環境溫度，可以直接藉由加熱器來控制箱體內部溫度。而 在室內側箱體部分，冰水環路與加熱器均為開啟之狀態。實驗進行了 40-40℃、50-50℃與 60-60℃之校正實驗。. 第一節 40－40℃之熱損失校正實驗 在系統熱損失之校正實驗中，將測試箱體兩側空氣平均溫度均控制 在 40℃，而環境溫度範圍為 25.91~26.66℃。標準測試件表面之平均溫 度分佈結果，如表 4-1.1 所示。測試件兩面均安置有 9 個熱電偶，其量 測點位置如圖 4-1.1 所示。 表 4-1.1 40-40℃測試件溫度. 室內側 室外側. 標準測試件表 面溫度範圍 ℃ 39.44~40.99 39.45~41.19. T. T. T. T. T. T. T. T. T. 21. 平均溫度 ℃ 40.129 40.847. T：熱電偶.
(30) 圖 4-1.1. 熱電偶之量測位置. 標準測試件之熱傳導係數 k=0.059W/m℃，表面積 A=2.6425m2，厚 度 L=0.1016m。因此，室外側經由標準測試件傳到室內側之熱量，利用 方程式(3.2)： ∆T 0.719 Q = kA = 0.059 × 2.6425 × = 1.103W L 0.1016 室外側箱體之平均加熱量為 1.154W，而冰水流量為零，因此在此 條件下，由方程式(3.1)可求出室外側之熱損失為：. Qloss = 1.154 − 1.103 = 0.051W. 第二節 50－50℃之熱損失校正實驗 在第二個校正實驗中，將測試箱體兩側空氣平均溫度均控制在 50 ℃，而環境溫度範圍為 27.7~27.9℃。標準測試件表面之平均溫度分佈， 如下表所示： 表 4-1.2 50-50℃測試件溫度. 室內側 室外側. 標準測試件表 面溫度範圍 ℃ 49.68~51.10 50.98~51.35. 表面平均 溫度 ℃ 50.36 51.11. 所以經由室外側經由標準測試件傳到室內側之熱量，可以利用方程 式(3.2)求得： 0.75 ∆T Q = kA = 0.059 × 2.6425 × = 1.151W L 0.1016 室外側箱體之平均加熱量為 1.604W，而冰水流量為零，因此在此 條件下，由方程式(3.1)可求出室外側之熱損失為：. 22.
(31) Qloss = 1.604 − 1.151 = 0.453W. 第三節 60－60℃之熱損失校正實驗 在第二個校正實驗中，將測試箱體兩側空氣平均溫度均控制在 60 ℃，而環境溫度範圍為 28.3~28.9℃。標準測試件表面之平均溫度分佈， 如下表所示： 表 4-1.3 60-60℃測試件溫度. 室內側 室外側. 標準測試件表 面溫度範圍 ℃ 59.13~60.70 59.94~61.37. 表面平均 溫度 ℃ 60.27 60.98. 所以經由室外側經由標準測試件傳到室內側之熱量，可以利用方程 式(3.2)求得： 0.71 ∆T Q = kA = 0.059 × 2.6425 × = 1.09W L 0.1016 室外側箱體之平均加熱量為 2.512W，而冰水流量為零，因此在此 條件下，由方程式(3.1)可求出室外側之熱損失為：. Qloss = 2.512 − 1.09 = 1.422W. 第四節 實驗數據討論 根據前面三節之熱損失實驗數據，顯示隨著實驗箱體內側溫度之增 加，系統熱量損失量亦隨著增加。其主要原因在於箱體內外之溫度差增 加，導致熱傳量增加。 由方程式(3.2)，此時室內側箱體溫度為 Th，外部環境溫度 Tc，實 驗箱體各個區域之 k, A, L 為定值，所以熱量損失 Qloss 與溫度差(Th-Tc) 成正比。因此 60-60℃實驗之熱損失比 40-40℃與 50-50℃實驗來得大。. 23.
(32) 24.
(33) 第伍章. 日光輻射熱取得率量測系統之設計與規劃. 關於建築物所使用之玻璃，其日光輻射熱取得率量測系統之 設 計 與 規 劃 ， 可 以 依 據 中 國 國 家 標 準 CNS12381-R3161"平 板 玻 璃 透 射 率 、 反 射 率 及 日 光 輻 射 熱 取 得 率 試 驗 法 (7) "做 為 參 考 。 根 據 定 義 所 謂 的 "日 光 "是 指 ， 太 陽 光 經 過 大 氣 層 ， 直 接 到 達 地 面 之 紫 外 線、可 見 光 及 近 紅 外 線 波 長 區 域 (300∼2500nm)之 輻 射 線。日光輻射熱取得率其定義是：照射至窗玻璃之日光輻射線 束 ，所 產 生 透 過 玻 璃 之 輻 射 線 束，與 被 玻 璃 所 吸 收 傳 導 至 室 內 側 熱能之合，與入射日光光束之比。. 第一節 可見光透射率及可見光反射率 1. 分 光 光 度 計 分光光度計必須具有以下之條件： 波長範圍： 340∼780nm。 波長間隔： 測 定 波 長 間 隔 為 10nm。 波長寬度： 從分光光度計狹縫所放出之輻射線束之有效波長寬度為 10nm 以 下 。 測光刻度： 測 光 之 準 確 度 在 測 光 範 圍 之 最 大 刻 度 之 1%內，再 現 性 精 密 度 在 0.5%以 內 。 波長刻度： 分光光度計波長刻度之偏差，距分光光度計之透過波長. 25.
(34) 帶 所 呈 現 最 大 強 度 波 長 1nm 以 內 。. 2. 測 定 方 法 試片： 從單板玻璃或從複層玻璃相同材料之各單板玻璃切取試 片。 分光透射率之測定： 分光光度計狹縫所射出接近平行之光束，按試片法線方 向 照 射。在 透 射 光 的 方 向，每隔 10nm 波 長 測 定 分 光 透 射 率 τ(λ)。以 光 程 中 未 插 入 試 片 時 之 空 氣 層 為 基 準 物 體，其 分 光 透 射 率 為 1。若 試 片 雙 面 之 夾 角 超 過 10 -4 徑 度 時，試 片之透射光照射到積分球接受之。 分光反射率之測定： 分光光度計狹縫所射出接近平行之光束，按入射角小於 入 射 線 與 試 樣 面 法 線 所 呈 15 0 角 之 方 向 照 射。正 反 射 光 照 射 到 積 分 球 接 受 。 每 間 隔 10nm 波 長 測 定 分 光 反 射 率 ρ(λ)。試樣 表 面 反 射 光 與 裡 面 一 次 反 射 光 間 之 光 軸 差，必 須 在 2nm 以 下 。. 使用絕對反射率測定法規定刻度之鏡面反射體為基準物體。 也 可 以 使 用 絕 對 反 射 率 測 定 方 法，與規 定 刻 度 之 標 準 鏡 面 反 射 體 比較。. 第二節 日光透射率、日光反射率及日光吸收率. 1. 分 光 光 度 計 在 波 長 780nm 以 下 ， 如 同 上 節 條 件 。 在 波 長 800nm 以 上 ，. 26.
(35) 原則上必須符合以下之條件： 波長範圍： 800∼1800nm。 波長間隔： 測 定 波 長 間 隔 為 50nm。 波長寬度： 從分光光度計狹縫所放出之輻射線束之有效波長寬度為 50nm 以 下 。 測光方式： 是從基準物之透射光光束，或反射光光束加以比較，測 光 之 準 確 度 在 測 光 範 圍 之 最 大 刻 度 之 2%以 內，再 現 性 準 確 度 在 1%以 內 。 波長刻度： 分光光度計波長刻度之偏差，距分光光度計之透過波長 帶 所 呈 現 最 大 強 度 波 長 5nm 以 內 。. 2. 測 定 方 法 波 長 範 圍 340∼780 之 日 光 透 射 率 ， 日 光 反 射 率 及 日 光 吸 收 率測定，使用符合上一節之分光光度計與測定方法，測定分光 透 射 率 及 分 光 反 射 率 。 但 測 定 之 波 長 每 隔 10nm 間 隔 測 定 之 。 波 長 範 圍 800∼1800nm 之 測 定，使 用 符 合 本 節 規 定 條 件 之 分 光 光 度 計 ， 波 長 每 隔 50nm 間 隔 測 定 之 ， 按 照 與 上 一 節 相 同 之 方 法測定分光透射率與分光反射率。. 第三節 玻璃表面之輻射率 1. 分 光 光 度 計 必須具有以下之條件：. 27.
(36) 波長範圍： 2.5∼25µm。 波長間隔： 測 定 波 長 間 隔 為 0.5µm。 波長寬度： 從分光光度計狹縫所放出之輻射線束之有效波長寬度為 0.1µm 以 下 。 測光方式： 是 從 基 準 物 之 反 射 輻 射 線 束 與 其 比較 測 定 之，測 光 準 確 度 為 測 光 範 圍 之 最 大 刻 度 之 2%以 內 ， 再 現 性 準 確 度 在 1% 以內。 波長刻度： 分 光 光 度 計 波 長 刻 度 之 偏 差，距 分 光 光 度 計 之 透 過 波 長 帶 所 呈 現 最 大 強 度 波 長 0.2µm 以 內 。. 2. 分 光 反 射 率 之 測 定 紅外線波長區域之熱輻射線束，按照與試樣面法線所成角度 小 於 150 隻 入 射 角 照 射，在 波 長 區 域 4.5∼25µm 範 圍 內，每 間 隔 0.5µm 波 長 ， 測 定 正 反 射 線 束 。 基準反射物是使用表面經真空蒸鍍厚鋁膜之磨光玻璃鏡面， 其 分 光 反 射 率 為 0.98， 求 得 試 樣 之 分 光 反 射 率 ρ(λ)。. 第四節 日光輻射熱取得率 單板玻璃之日光輻射熱取得率，是根據此單板玻璃知識內外 表 面 熱 倒 係 數 與 日 光 吸 收 率，計 算 被 玻 璃 所 吸 收 並 傳 導 至 室 內 之 熱 流 ， 與 入 射 日 光 輻 射 熱 之 比 率 ，將 此 比 率 與 日 光 透 射 率 相 加 ， 所得之和稱為日光輻射熱取得率。. 28.
(37) 複層玻璃之日光輻射熱取得率，根據以下方法，測定室內外 表 面 間 之 熱 傳 導 ，以 及 內 外 表 面 間 之 熱 傳 導 係 數，與 入 射 日 光 輻 射 熱 之 比 率 ，將 此 比 率 與 日 光 透 射率 相 加，所 得 之 和 為 熱 光 輻 射 熱取得率。. 1. 複 層 玻 璃 之 熱 傳 導 測 定 ： 按 照 CNS8081[建 築 用 組 件 (嵌版 )性 能 測 試 法 (8) ]之 第 6.5 節 方 法 ， 複 層 玻 璃 之 內 外 表 面 間 之 熱傳 導 ， 用 保 護 熱 箱 法 測 定 之 。 熱 流 方 向 為 水 平 方 向，測 定 加 熱 箱 內 空 氣 溫 度 為 30℃，冷 卻側 空 氣 溫 度 為 10℃ 時 兩 者 間 之 熱 流，如 下 圖 3-4.1 所 示，複層 玻 璃 試 片 將 加 熱 箱 前 面 完 全 遮 斷，測定 裝 置 之 構 造 使 得 不 傳 熱 至 保 護 熱 箱 前 面 。 試 片 尺 寸 為 600×600mm 以 上 。. A:加熱箱 D. A. B. B:保護熱箱 C:試樣(複層玻璃). C. D:冷卻箱. 圖 3-4.1 保護熱箱. 2. 單 層 玻 璃 之 熱 傳 導 測 定 ： 可 以 使 用 CNS9960[住 宅 用 隔 熱 材 料 之 隔 熱 性 能 試 驗 法 (9) ]。. 29.
(38) 第五節 量測儀器規劃 依 據 前 幾 節 關 於 CNS"平 板 玻 璃 透 射 率 、 反 射 率 及 日 光 輻 射 熱 取 得 率 試 驗 法 "中 所 提 及 之 內 容，所需 之 儀 器 主 要 為 一 部 分 光 光 度計，其波長方面之規格，如下表所示：. 波長範圍. 波長間隔 有效波長寬度. 波長刻度. 340∼780nm. 10nm. 10nm 以 下. 1nm 以 內. 800∼1800nm. 50nm. 50nm 以 下. 5nm 以 內. 2.5∼25µm. 0.5µm. 0.1µm 以 下. 0.2µm 以 內. 分 光 光 度 計 之 準 確 度 在 1%以 內，再 現 度 在 0.5%以 內。該 儀 器 亦 必 須 包 含 有 積 分 球，以 及 鏡 面 反 射 體 (分 光 反 射 率 0.98 以 上 )。 在玻璃的熱傳導係數的測定方面，可以直接藉由本計畫所規 劃之實驗箱體進行測試。. 30.
(39) 第陸章. 結論與建議. 本建築外殼性能檢測分析實驗室係國內首度針對量測建築材 料 熱 傳 導 率 而 建 立 之 實 驗 系 統，其 主 要 目 的 係 在 建 立 國 內 各 式 建 材 熱 傳 導 性 能 之 資 料 庫 ，以 配 合 國 內 綠 色 建 築 之 推 動 ，而 提 供 整 體 建 築 物 耗 能 標 準 計 算 所 需 之 熱 傳導 係 數。本 實 驗 室 量 測 系 統 之 建 立 ，將 有 助 於 建 立 國 內 建 築 材 料 隔 熱 性 能 之 測 試 能 力，亦 能 提 昇 目 前 既 有 建 築 材 料 隔 熱 性 能 之 研究 與 提 昇，同 時 協 助 及 提 昇 新 型 省 能 建 材 之 開 發；而利 用 此項 實 驗 系 統 所 得 到 相 關 建 材 之 熱 傳 係數亦可增加建築物能源消耗分析之準確性。 實驗箱體之設計已參酌相標準之規定及參考國外類似實驗室 之規格，並在審酌國內現況下，已順利完成整個實驗箱體之設 計 、 整 體 實 驗 室 之 規 劃 ； 而 整 套 系 統 關 鍵之 實 驗 箱 體 ， 也 由 國 內 業 者 完 成 製 造。此 階 段 之 工 作除 了 建 立 國 內 建 築 構 造 體 熱 取 得 率 分 析 之 能 力 外，並 輔 導 國 內 業者 完 成 此 種 高 精 密 度 實 驗 箱 體 之 製 造技術和能力。 目前已經完成測試箱體熱損失之校正實驗，其結果顯示隨著 箱 體 內 外 溫 差 之 增 加，熱 損 失 也 隨著 增 加。因 此 熱 損 失 之 校 正 實 驗 需 要 針 對 各 種 可 能 之 內 外 溫 度 差，做 完 整 之 測 試 ，以 利 於 往 後 實驗之進行。 下一階段也將在實驗箱體完成整體實驗系統試運轉與熱損失 校 正 實 驗 之 後，開 始 進 行 各 項 國 內常 用 建 材 熱 傳 係 數 之 測 定 ，以 逐步建立具本土化特性之建材性能資料庫。 然而此實驗箱體及實驗系統唯一美中不足之處即是受到實驗 室 空 間 之 限 制，致 使 實 驗 箱 體 所 能量 測 建 材 之 尺 寸 受 到 限 制 ，並 進 而 使 所 能 模 擬 室 外 側 氣 流 條 件 亦受 到 侷 限。因 此 將 來 如 有 足 夠 之 實 驗 空 間 及 經 費 ，應 朝 較 大 型 系統 之 建 立 發 展，並 針 對 不 同 尺 寸 之 建 材 ， 建 立 不 同 之 箱 體 ， 如 此方 能 達 到 量 測 專 業 化 之 目 的 ， 同 時 因 每 一 箱 體 針 對 不 同 尺 寸 之 建材，而 能 達 成 實 驗 數 據 更 準 確 之目標。. 31.
(40) 第柒章. 參考文獻. 1. 賴 榮 平、林 憲 德、周 家 鵬，建 築 物 理 環 境，六 合 出 版 社，民 國 八十年。 2. 內 政 部 營 建 署，建 築 節 約 能 源 設 計 技 術 規 範，中 華 民 國 八 十 七 年。 3. ASTM Standard C976-90, "Standard Test Method for Thermal Performance of Building Assemblies by Means of a Calibrated Hot Box". 4. ASTM Standard C236-89, "Standard Test Method for Steady-State Thermal Performance of Building Assemblies by Means of a Guarded Hot Box". 5. R.G. Miller, "Hot Box Operating Techniques and Procedures: A Survey", Journal of Testing and Evaluation, Vol. 15, No. 3, 1987, pp. 153-166. 6. R.R. Zarr, D.M. Burch, T.K. Faison, C.E. Arnold and M.E. Connell, "Calibration of the NBS Calibrated Hot Box", Journal of Testing and Evaluation, Vol. 15, No. 3, 1987, pp. 167-177. 7. 中 國 國 家 標 準 CNS12381-R3161， 平 板 玻 璃 透 射 率 、 反 射 率 及日光輻射熱取得率試驗法。 8. 中 國 國 家 標 準 CNS 8081， 建 築 用 組 件 （ 嵌 板 ） 性 能 測 試 法 。 9. 中 國 國 家 標 準 CNS 9960， 住 宅 用 隔 熱 材 料 之 隔 熱 性 能 試 驗 法。. 32.
(41) 附件一. 期初諮詢會議委員意見回應表. 期初諮詢會議委員意見. 回. 應. 陳組長瑞玲： 計 畫 書 之 預 期 成 果 項 目，應 將 已 列 入 計 畫 書 中 。 建置完成實驗室予以納入。 王主任文伯： 1. 本 計 畫 在 建 築 物 節 約 能 源 1.將 協 調 相 關 單 位，另 行 研 商 與 上 意 義 重 大，希望 能 透 過 研 評 估 。 究發展出一套本土化之建 材 隔 熱 標 準，使建 築 能 將 太 陽 輻 射 熱 及 熱 傳 降 低，並 納 入 標 準 局 之 管 制。例 如 美 國 建材對於保溫即有明確的 規 定，建商 也 依 法 辦 理，對 節能有具體之貢獻。 2. 建 議 將 其 測 試 結 果 編 列 成 2.將 會 陸 續 利 用 本 實 驗 室 進 行 冊，以供業界參考。 資料庫建立。 黃博士瑞隆： 1. 有 關 建 材 之 熱 取 得 率 等 熱 1.已 納 入 參 考 依 據 。 力性能量測，除參考相關 CNS 標 準 外 ， 亦 可 參 考 ASTM C236-89。 2. 另 建 材 之 隔 熱 性 能 檢 測 希 2.本 實 驗 室 規 畫 即 朝 此 目 標 進 望 能 以 建 築 組 件 為 單 位 進 行。 行測量，此建立其真實數 據。 3. 相 關 儀 器 設 備 之 設 計 及 組 3.遵 照 辦 理 。 裝 可 能 較 為 耗 時，請 注 意 時 程的保握。 4. 本 計 畫 對 國 內 建 築 省 能 檢 測知推動，有相當大的助. 33.
(42) 益，相當值得執行。. 4.感 謝 對 本 計 畫 之 支 持 。. 李教授芝珊： 1. 多 年 度 之 計 畫 宜 具 體 規 畫 1.計 畫 書 已 提 及 後 續 需 進 行 之 說 明 各 年 度 之 工 作 內 容 極 工作即其相關性。 其 相 關 性 （ 延 續 性 ）， 以 利 評估各年度之適宜性。 2. 應 評 估 影 響 量 測 結 果 之 干 2.遵 照 辦 理 。 擾因子及如何降低其影響。 3.宜 進 行 經 濟 效 益 評 估 。 4. 隔 熱 特 性 與 室 內 環 境 照 度 3.遵 照 辦 理 。 之相關性，宜評估之。 4.照 度 之 影 響 不 在 本 年 度 計 畫 5.工 作 項 目 宜 定 量 。 中考慮。 5.遵 照 辦 理 。 江教授哲銘： 1. 肯 定 本 研 究 計 畫 的 價 值 與 1.感 謝 對 本 計 畫 之 支 持 。 重要性。 2. 對 建 築 物 的 外 殼 熱 傳 導 與 2.將 會 陸 續 利 用 本 實 驗 室 進 行 基 本 建 材 的 熱 傳 率，有積 極 其 他 外 牆 建 材 及 構 造 之 實 驗 建 立 基 礎 資 料 的 貢 獻。是 否 與 資 料 庫 建 立 。 建議未來亦能擴及其他外 牆建材及構造之建立。 鄭教授政利： 1. 本 研 究 主 題 在 實 驗 室 的 建 1.遵 照 辦 理 。 立 上，是否 應 包 括 空 間 的 規 畫設計檢討。 2.在 後 續 之 資 料 庫 建 立 時，會 將 2.λ及 K 值 等 在 既 有 文 獻 中 已 現有文獻資料列入比較。 有 不 少 資 料，在建 立 本 土 化 資 料 時，建 議 將 既 有 文 獻 資 料能加以比較檢討。 3. 請 加 入 複 合 建 材 的 量 測 方 3.遵 照 辦 理 。 法模式。. 34.
(43) 附件二. 建築外殼建材隔熱性能檢測實驗規劃座談會紀錄. 吳振華先生： •根 據 標 準 局 之 經 驗 ， 測 量 均 質 材 料 是 最 佳 的 。 複 合 材 料 由於變數太多，不建議量測。 •量 測 方 法 可 以 參 考 日 本 JIS-A1412， JIS-9521， JIS-1420。 鄭政利教授： •可 以 先 利 用 實 驗 箱 體 量 測 國 外 建 材 ， 並 配 合 其 原 始 數 據，驗證實驗箱體之準確性。 •在 實 驗 的 部 分 ， 可 先 從 均 質 材 料 進 行 。 王文安先生： •本 實 驗 方 法 是 否 適 合 ？ 可 以 參 考 國 外 檢 測 標 準 。 •可 以 先 量 測 複 合 材 料 中 之 單 一 均 質 材 料 。 •921 地 震 之 重 建 ， 部 分 使 用 拆 除 之 舊 建 材 。 因 此 所 使 用 之舊建材可以先測量。 •室 外 側 風 速 建 議 為 5-7m/s。 江哲銘教授： •對 於 目 前 建 築 外 牆 的 設 計 ， 單 一 材 料 並 不 適 合 使 用 ， 所 以可以先選擇幾個具代表性的複合材料作測試。 •921 教 室 既 有 材 料 先 進 行 測 試 。 災 區 所 常 用 或 緊 急 使 用 之材料，也可以先行測試。 黃瑞隆教授： •地 域 性 材 料 (如 水 泥 )之 差 異 ， 必 須 考 慮 所 可 能 產 生 之 影 響。 簡永和先生： •中 部 災 區 有 很 多 廢 棄 物 回 收 使 用 ， 可 以 取 來 測 試 。 •實 驗 室 是 否 要 取 得 認 證 ？ 王榮進科長： •建 立 本 土 化 建 材 熱 傳 導 係 數 之 資 料 庫 。 目 前 可 以 先 引 用 國外資料來應用。 •建 立 國 內 或 引 用 國 外 研 究 設 備 的 標 準 及 方 法 。 •材 料 的 收 集 是 否 由 政 府 主 導 或 由 建 商 送 件 測 試 ？ •測 試 對 象 是 均 質 或 者 複 合 材 料 ？ 若 無 法 測 試 複 合 材 料 ， 如何得到複合材料之數據？可否由均質材料來推算？. 35.
(44) •收 集 材 料 的 方 式 ， 可 以 與 建 材 公 會 或 建 築 師 事 務 所 來 合 作。 張興邦先生： •可 以 主 動 量 測 單 一 與 複 合 的 材 料 ， 而 新 近 材 料 則 可 被 動 委託測試。 •可 以 與 帷 幕 牆 協 會 合 作 。. 36.
(45) 附件三. 期末審查會議委員意見回應表. 期初諮詢會議委員意見 回 應 李教授俊璋： 1.實驗裝置完成後，應有之測試 1.已 列 入 報 告 書 中 。 項目、方法，請於成果報告中 另行補充。 2. 儀器設備及操作參數之穩定 2. 遵 照 辦 理 。 性，應進行測試並訂定誤差基 準，並考量可容受的誤差基準 範圍設定。 3.建議將本研究所參考之 ASTM 3. 提 供 最 為 精 確 之 ASTM 標準（如 C976-90 等）譯成中 C976-90 原 文 於 附 錄 中，以 避 文附於成果報告中，並說明引 免 翻 譯 有 所 損 失 原 意 。 用的原因及特殊條件背景等， 俾供參考。 4. 報告內文中圖表編號與圖表 4.不 一 致 的 地 方 ， 已 經 修 正 。 名稱不一致之處，請修正。 5.本案進度略有落後，建議執行 5. 遵 照 辦 理 。 單位儘速確認測試之各項條件 參數，列入成果報告，以確認 實驗正確性。 張建築師俊哲： 1.「台玻公司」對玻璃性能的研 1.明 年 日 光 輻 射 熱 取 得 率 實 驗 究已累積相當成果，請參考相 室 之 建 立，將 會 與 台 玻 公 司 互 關資料以加速配合研擬各項參 相 配 合 。 數。 2. 本案之研究重點應係以非透 2.遵 照 辦 理 。 光性之外牆建材構造體為主， 對於透光性之玻璃材料性能部 份仍應予妥善規劃。 3.試驗室之實驗操作程序、方法 3.遵 照 辦 理 。 及實驗數據等建議邀請相關專 家共同研討確認，以取得正確 之參數。 4.本案實驗室的建置，對應未來 4.遵 照 辦 理 。. 37.
(46) 的預期研究成果仍未完成，請 於成果報告中提出。 陳教授敬良： 1. 空氣傳熱與日射輻射熱對於 1.明 年 日 光 輻 射 熱 取 得 率 實 驗 實驗與實際狀況的差異比較， 室 將 會 納 入 考 慮 。 請列入考量。. 38.
(47) 附件四. 建築材料之熱傳性質. 39.
(48) 40.
(49) 41.
(50) 42.
(51) 43.
(52) 44.
(53) 45.
(54) 46.
(55) 47.
(56) 附件五. 美國 ASTM976-90 測試標準. 48.
(57) 49.
(58) 50.
(59) 51.
(60) 52.
(61) 53.
(62) 54.
(63) 55.
(64) 56.
(65) 57.
(66) 58.
(67) 59.
(68) 附件六. 實驗箱體之相片. 60.
(69) 61.
(70) 62.
(71) 實驗箱體之控制面板. 63.
(72) 建築外殼性能檢測分析研究(一) －建築構造體熱取得率量測實驗室規劃 出版機關：內政部建築研究所 電話：（02）27362389 地址：台北市敦化南路二段 333 號 13 樓 網址：http://www.abri.gov.tw 出版年月：八十九年十月 版（刷）次： 工本費： GPN：002244890703 ISBN：. 64.
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