單一建築材料隔熱性能資料庫之建立
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(2) 單一建築材料隔熱性能資料庫之建立. 計畫編號:094301070000G3055. 單一建築材料隔熱性能 資料庫之建立. 計畫主持人：陳組長瑞鈴 協同主持人：林教授憲德、李助理教授訓谷 研. 究. 員：陳文洲. 研 究 助 理 ：謝蕙如、黃尊澤. 內政部建築研究所委託研究報告 中華民國 94 年 12 月.
(3) 目次. 目. 次. 目次 .......................……………………………………………………I 表次 .................................................................................................... III 圖次 ...................................................................................................... V 摘要 .................................................................................................... VI 第一章 緒論 第一節 研究背景與目的...........................................................01 第二節 研究方法與流程...........................................................04 第二章 玻璃光學與熱學性質之量測標準 第一節 單層玻璃之光學性質量測標準比對分析...................08 第二節 複層玻璃之隔熱性能量測 ..........................................21 第三章. 單一建材隔熱性能資料庫之建立. 第一節 常用建材之隔熱性能量測 ..........................................24 第二節 防火建材之隔熱性能量測 ..........................................31 第三節 再生建材之隔熱性能量測 ..........................................34 第四章 單層玻璃之光學性質資料庫之建立 第一節 單層玻璃之光學性質量測 ..........................................36 第二節 隔熱膜之光學性質量測...............................................45 第五章 量測不確定度評估...............................................................47 第六章 結論與建議事項...................................................................51 參考書目 .............................................................................................53. I.
(4) 建築外殼隔熱性能檢測程序標準化之研究. 附錄一 .................................................................................................56 附錄二 .................................................................................................69 附錄三 .................................................................................................80 附錄四 ...............................................................................................146 附錄五 ...............................................................................................170. II.
(5) 表次. 表 表 2-1. 次. 可見光波長 Dλ×Vλ 對照表............................................. 11. 表 2-2(a) 太陽熱能波長 S λ × ∆λ 對照表(中國國家標準 CNS 12381 -R3161) .............................................................................12 表 2-2(b) 太陽熱能波長 S λ × ∆λ 對照表(DIN EN 410).................13 表 2-2(c) 太陽熱能波長 S λ × ∆λ 對照表(ISO 9050)......................14 表 2-2(d) 太陽熱能波長 S λ × ∆λ 對照表(JIS R 3106) ...................15 表 2-3. 紫外線波長 U λ × ∆λ 對照表 ............................................16. 表 2-4. 玻璃表面半球輻射率之修正係數(ISO 10292)..............17. 表 2-5(a) 在絕對溫度 293K 熱輻射波長 Gλ 對照表 ....................18 表 2-5(b) 玻璃表面熱輻射率之分光反射率量測之規定波長 ......18 表 2-6. 夏季與冬季之 hr 和 hc 值(CNS)......................................19. 表 2-7. 夏季與冬季之 hr 和 hc 值 (JIS) ......................................20. 表 2-8. 不同角度玻璃之熱傳導參數...........................................22. 表 2-9. 氣體性質表.......................................................................23. 表 3-1. 合成樹脂板隔熱性能量測數據.......................................26. 表 3-2. 磁磚隔熱性能量測數據...................................................27. 表 3-3. 瀝青、塑膠、紙類隔熱性能量測數據 ..........................28. 表 3-4. 石膏、纖維材類隔熱性能量測數據 ..............................28. 表 3-5. 常用建材隔熱性能資料庫...............................................29. 表 3-6. 防火建材之組成成分.......................................................32. 表 3-7. 防火建材隔熱性能之量測結果.......................................32. 表 3-8. 再生建材隔熱性能之量測結果.......................................34. 表 4-1. 單片式非節能玻璃之光學性質(CNS) ............................39. III.
(6) 單一建築材料隔熱性能資料庫之建立. 表 4-2. 玻璃光學性質之 CNS、ISO、DIN 與 JIS 之比較 ...........40. 表 4-3. 隔熱膜光學性質之量測結果...........................................46. 表 5-1. 熱傳導係數與比容量測儀量測結果 ..............................47. 表 5-2. 熱傳導係數與比容量測儀量測不確定評估 ..................48. 表 5-3. 玻璃光學性質—穿透率／反射率之量測結果 ..............49. 表 5-4. 玻璃光學性質—穿透率／反射率之量測不確定度評估 ...........................................................................................49. 表 5-5. 玻璃光學性質—表面半球輻射率之量測結果 ..............50. 表 5-6. 玻璃光學性質—表面半球輻射率之量測不確定度評估 ...........................................................................................50. IV.
(7) 圖次. 圖. 次. 圖 1-1. 綠建材認證類別架構圖.....................................................2. 圖 1-2. 日光照射玻璃之能量分配.................................................6. 圖 1-3. 研究流程與步驟.................................................................7. 圖 3-1. 防火建材...........................................................................33. 圖 3-2. 再生粒片板.......................................................................35. 圖 3-3. 再生建材連鎖磚...............................................................35. 圖 3-4. 水庫淤泥混凝土...............................................................35. 圖 4-1. 6mm 清玻璃之紫外線透射率量測結果 ...........................38. 圖 4-2. 各色玻璃之太陽熱能透射率比較圖 ..............................41. 圖 4-3. 各色玻璃之太陽熱能反射率比較圖 ..............................41. 圖 4-4. 各色玻璃之紫外線透射率比較圖...................................41. 圖 4-5. 清色玻璃各種厚度之太陽熱能透射率比較圖 ..............42. 圖 4-6. 清色玻璃各種厚度之太陽熱能反射率比較圖 ..............42. 圖 4-7. 清色玻璃各種厚度之紫外線透射率比較圖 ..................42. 圖 4-8. 茶色玻璃各種厚度之太陽熱能透射率比較圖 ..............43. 圖 4-9. 茶色玻璃各種厚度之太陽熱能反射率比較圖 ..............43. 圖 4-10. 茶色玻璃各種厚度之紫外線透射率比較圖 ..................43. 圖 4-11. 綠色玻璃各種厚度之太陽熱能透射率比較圖 ..............44. 圖 4-12. 綠色玻璃各種厚度之太陽熱能反射率比較圖 ..............44. 圖 4-13. 綠色玻璃各種厚度之紫外線透射率比較圖 ..................44. 圖 4-14. 環保節能雙層中空玻璃...................................................45. 圖 4-15. 3M 8072 正面之透射率.....................................................46. 圖 4-16. 3M 8072 正面之反射率.....................................................46. V.
(8) 單一建築材料隔熱性能資料庫之建立. 摘. 要. 關鍵詞：ENVLOAD、隔熱性能、光學性能 一、 研究緣起 經由「建築外殼性能檢測分析研究」 、 「建材性能檢測分析實驗研究」以 及「建築外殼隔熱性能檢測程序標準化之研究」等計畫之研究成果，內政部 建築研究所業已完成建築外殼隔熱性能檢測與玻璃光學性質之量測裝置與標 準程序。對於我國在推行「綠建築標章」之日常節能指標具有相當的貢獻度。 然目前之研究成果僅獲得部分材料之隔熱性能，因此有其必要繼續針對其餘 建築外殼以及綠建材之隔熱性能進行量測，以建立完整之建築外殼隔熱性能 資料庫。 另外依據九十三年度「建築外殼隔熱性能檢測程序標準化之研究」之執 行成果，研究團隊發現建築空調負荷計算上所佔比例相當大之外牆壁板與玻 璃之隔熱性能與日光輻射取得率等相關數據之建立與驗證亦有迫切之需。 二、研究方法及過程 本研究為延續九十二年度「建材性能檢測分析實驗研究子計畫(一) - 建 築外殼建材之隔熱性能實驗」、「建材性能檢測分析實驗研究子計畫(二) – 玻 璃日光輻射熱取得率之評估研究」以及九十三年度「建築外殼隔熱性能檢測 程序標準化之研究」的研究成果，利用內政部建築研究所購置之「建築隔熱 性能量測儀器」與「玻璃日光輻射熱取得率量測系統」量測建築外牆及各式 玻璃之隔熱與光學性能；進而建立我國本土化之單一建築材料隔熱性能電腦 資料庫。 本研究之主要研究內容共區分為建材隔熱性能量測與玻璃建材日光輻射 熱取得率量測兩部分。在建材隔熱性能量測部分，本研究之研究對象包含常 用建材、防火建材以及再生建材等三項。而在玻璃光學性質量測上本年度則 以單層玻璃為主。單層玻璃量測之主要研究重點在於驗證內政部建築研究所 性能實驗群之「日光輻射熱取得率量測系統」量測準確性。本研究將針對目. VI.
(9) 摘要. 前業界已經過國際相關實驗室量測認證過之玻璃進行量測，藉由 CNS、ISO、 JIS 以及 DIN 等多國標準進行量測與計算相關玻璃光學參數，不僅能驗證 CNS 與世界先進國家標準之差異性，並且驗證內政部建築研究所性能實驗群在玻 璃光學與熱學性質之量測準確度。 三、研究成果 本研究之研究結果如下： 1.. 彙整比較 CNS、ISO、DIN 以及 JIS 有關玻璃光學與熱學性質量 測標準。. 2.. 建立玻璃光學性質量測之標準作業程序。. 3.. 完成單層玻璃光學性質 CNS、ISO、DIN、JIS 各國標準之分析比 對。. 4.. 完成「CNS12381-R3161：平板玻璃透射率、反射率及日光輻射 熱取得率試驗」標準之建議修訂草稿。. 5.. 初步建立建築外殼單一建材共 65 種之隔熱性能資料庫。. 6.. 初步建立單層玻璃（共 11 種）與隔熱膜（共 4 種）之光學性質 資料庫。. 7.. 完成「建築隔熱性能量測儀器」與「玻璃日光輻射熱取得率量 測系統」之量測不確定度評估。. 四、主要建議事項 根據本研究之執行成果，本研究針對建築材料隔熱性能與玻璃光學性能 量測提出下列具體建議。以下分別從立即可行的建議、及長期性建議加以列 舉。 立即可行的建議： 1. 玻璃熱學與光學性質檢測之重要性與日俱增，不僅影響玻璃廠商在玻 璃建材之開發，更影響玻璃於建築之應用以及節約能源之貢獻。本. VII.
(10) 單一建築材料隔熱性能資料庫之建立. 研究計畫雖已完成單層玻璃之光學性質量測，然目前建築物多採用 複層玻璃。故建議亦需針對複層玻璃之計算標準進行比對分析，以 及進行複層玻璃之光學性質不確定度評估，以提升性能實驗群於玻 璃光學性質檢測之量測公信度。 長期性建議： 1.. 目前建材隔熱性能僅能量測塊狀物質以及砂質材料之隔熱性能，然 而在隔熱膜之日光輻射熱取得率（SHGC）與遮蔽係數（SC）計算 上，必須同時擁有隔熱膜之熱學與光學性質數據。因此建議性能實 驗群採購可量測性能實驗群採購可量測薄膜之隔熱性能儀器，以量 測如隔熱膜、隔熱塗料之隔熱性能。. 2. 針對隔熱膜之光學性質量測標準方面，CNS 並無相關之量測標準， 建議日後可針對隔熱膜之光學性質量測標準上，參考世界各國相關 之標準，制訂 CNS 之隔熱膜光學性質量測標準，並利用熱環境實驗 室之相關儀器進行驗證。. VIII.
(11) 摘要. ABSTRACT Keywords: ENVLOAD, Thermal Property, Optical property This project continue the 「Experimental Study for the Performance Test and Analysis of Building Materials (II)」 , 「Improvement of Isolated Test for the Construction Material of the Building Envelope」applying the Thermal Properties Analyzer to measure and analyze the thermal conductivity and volume heat capacity of various construction materials of the building envelope. On the other hand, the experimented facility of the Solar Heat Gain Coefficient (SHGC) is used to measure and analyze the SHGC and the over all heat transfer coefficient of various glasses. The thermal properties database including four kinds of the construction material and glass SHGC database are established from the present project, respectively. The research contents in this project are listed as follows: 1. Collect and compare the results of other countries for the SHGC and the over all heat transfer coefficient of various glasses. 2. Develop the database of the thermal conductivity and volume heat capacity for the construction materials of the building envelope. 3. Develop the database of the Solar Heat Gain Coefficient (SHGC) for various glasses and thermal film. 4. Review and revise the CNS 2381-R3161 national standard draft.. IX.
(12) 第一章 緒論. 第一章 緒 論 第一節 研究背景與目的 在兩次全球性石油能源危機，以及近幾年來全球溫暖化、南北極冰層融 化及地球沙漠化等現象之後，世界各國為了挽救地球日益惡化的環境，已展 開全面性的地球環保責任。我國於 1996 年成立行政院國家永續發展委員會以 來，經建會已將「綠建築」納入「城鄉永續發展政策」之執行重點，內政部 建築研究所亦提中「綠建築與居住環境科技」計畫，期能以具有前瞻性、整 合性的政策方案，善盡建築產業對地球環境的責任。 如今「綠色營建政策」 更名列政府「挑戰 2008 年國家重點發展計畫」之一。其中「建築節能政策」 是「綠建築」最重要的一環。同時由內政部建築研究所以「綠色廳舍改善計 畫」，進行舊公有建築物之綠色改造運動，以及在 2003 年底舉行之「優良綠 建築設計競賽」、「綠建築博覽會」等活動，足見綠色建築政策勢必成為我國 永續營建政策之重大趨勢。 再者，為追求舒適健康室內居住及永續地球環境，提昇國人生活品質； 由內政部建築研究所推動之綠建材標章制度，已於 93 年 7 月完成制度之規 劃，並配合內政部建築研究所實驗群檢測實驗機制建置，正式受理申請。內 政部建築研究所進行綠建材認證類別分析，其認證類別可歸納為高性能、生 態、再生、健康等四大方向(如圖 1-1 所示)。其中 1. 健康綠建材必須具備低 逸散、低污染以及低臭氣等性能。2. 生態綠建材具有抑制溫室效應、抑制臭 氧層破壞、使用本土建築材料、省資源、省能源等性能。3. 再生綠建材必須 具備再循環、再利用以及廢棄物減量等性能。4. 高性能綠建材必須具備耐久 性佳、不需維護、高隔熱、高防音等性能。因此為達到舒適、健康與環保之 居住環境，並且配合綠建材標章之推動，符合綠建材標章評定基準的產品將 成為消費者選擇之重大依據。. 1.
(13) 單一建築材料隔熱性能資料庫之建立. 圖 1-1 綠建材認證類別架構圖 經由「建築外殼性能檢測分析研究」 、 「建材性能檢測分析實驗研究」以 及「建築外殼隔熱性能檢測程序標準化之研究」等計畫之研究成果，內政部 建築研究所業已完成建築外殼隔熱性能檢測與玻璃光學性質之量測裝置與 標準程序。對於我國在推行「綠建築標章」之日常節能指標具有相當的貢獻 度。然目前之研究成果僅獲得部分材料之隔熱性能，因此有其必要繼續針對 其餘建築外殼以及綠建材之隔熱性能進行量測，以建立完整之建築外殼隔熱 性能資料庫。本研究為延續九十二年度「建材性能檢測分析實驗研究子計畫 (一) - 建築外殼建材之隔熱性能實驗」、「建材性能檢測分析實驗研究子計畫 (二) – 玻璃日光輻射熱取得率之評估研究」以及九十三年度「建築外殼隔熱 性能檢測程序標準化之研究」的研究成果，本研究計畫之主要研究對象為目 前國內所使用之建築材料中其隔熱性能未列於「建築節約能源設計技術規範 與實例」或相關參考文獻以及新開發之建築材料（包含綠建材）。 另外依據九十三年度「建築外殼隔熱性能檢測程序標準化之研究」之執 行成果，研究團隊發現建築空調負荷計算上所佔比例相當大之外牆壁板與玻 璃之隔熱性能與日光輻射取得率等相關數據之建立與驗證亦有迫切之需。. 2.
(14) 第一章 緒論. 因此本研究計畫預期採用內政部建築研究所購置之「建築隔熱性能量 測儀器」與「玻璃日光輻射熱取得率量測系統」量測建築外牆及各式玻璃之 隔熱性能；並且將量測結果與「建築節約能源設計技術規範」中之相關資料 進行比對，以印證「建築節約能源設計技術規範」中之有關建材隔熱性能數 據之適用性，最後建立我國本土化之單一建築材料隔熱性能電腦資料庫。此 即本研究計畫之研究目的。本研究成果對國內建築外殼省能之推展與促進本 土化優良建材產業之發展應有相當程度的貢獻，對於提昇國內經濟發展和達 成綠色建築之目標也有正面的幫助。. 3.
(15) 單一建築材料隔熱性能資料庫之建立. 第二節 研究方法與流程 空調型建築之節能指標為建築物外殼耗能指標 ENVLOAD 計算公式與 建築外殼之隔熱性能有密切之關係。由下式之 ENVLOAD 公式可知，L 與 Mk 均與建築物外殼之外殼熱傳遞率 Ui 有關。 ENVLOAD = a 0 + a1 × G + a 2 × L × DH + a3 × ∑ Mk × IHk. 其中：L 代表建築外殼的熱損失係數 Mk 代表日射取得係數。 而外殼熱傳遞率 Ui 之公式為. Ui =. 1 1 h0 + ∑ dx / K x + ra + 1 / hi. 由於建築室內外熱對流係數(h0,hi)受到在建築外殼的熱對流現象影響甚 鉅，一般在設計時都設為定值（無風狀態） ，且中空層的熱阻亦設為定值。因 此單一建材之熱傳導係數對外殼熱傳遞率 Ui 有關鍵性之影響。故若能得到精 確的單一建材熱傳導係數，則 ENVLOAD 之計算將更為準確。 本研究為延續九十二年度「建材性能檢測分析實驗研究子計畫(一) - 建 築外殼建材之隔熱性能實驗」、「建材性能檢測分析實驗研究子計畫(二) – 玻 璃日光輻射熱取得率之評估研究」以及九十三年度「建築外殼隔熱性能檢測 程序標準化之研究」的研究成果，利用內政部建築研究所購置之「建築隔熱 性能量測儀器」與「玻璃日光輻射熱取得率量測系統」量測建築外牆及各式 玻璃之隔熱性能；進而建立我國本土化之單一建築材料隔熱性能電腦資料庫。 本研究計畫採用建築研究所性能實驗群購置之「建材隔熱性能量測儀器 Unitherm 2022」係依據 ASTM E1530 測試標準：保護熱流計法(Guarded Heat Flow Meter Method)所建立之儀器。熱流計法(Hot Wire Method, HWM)是目前 最廣泛使用之軸向熱流法之一種。熱流計法量測理論是利用熱通量由上層平 台之熱量產生器經由試件流至下層平台所建立之溫度梯度反比於試件熱傳導 係數來量測出試件之熱傳導係數。熱流計法關鍵的誤差控制是在降低徑向的 熱量損失(radial heat loss)，使得在試件上所產生的熱量能經由試件傳至下層 的熱通量轉換器上。而「攜帶式熱傳導係數與比容量測儀」採用類似熱線法 之動態量測法量測建材之熱傳導係數。熱線法(Hot Wire Method, HWM)最常 被應用在耐火材料、隔熱磚、粉末或纖維材料之量測上。熱線法是利用暫態. 4. (1-1).
(16) 第一章 緒論. 的徑向熱流量測原理，因此需要待測物體為等向性(isotropic)物質。熱線法(Hot Wire Method, HWM)利用探針在待測物體內的加熱，藉由量測溫度與時間的 動態關係，來求得待測物之熱傳導係數，是目前量測時間最快速之方法。而 「固定式熱傳導係數與比容量測儀」採用熱平板法量測法來量測建材之熱傳 導係數。熱平板法(Hot Plate Method, HPM)已被廣泛地用在量測隔熱材料之熱 傳導係數上，目前熱平板法有 ASTM C177 等測試標準。 性能實驗群之「日光輻射熱取得率量測系統」的設計與規劃乃依據中國 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＂做為主要之參考。所需量測之儀器包括：(一)紫外光/可見光/近紅外 光分光譜儀儀器。(二)玻璃表面之輻射率量測儀器(或稱為紅外線光譜儀)。 有關上述量測儀器之操作原理與使用說明請參考相關之計畫報告。 本研究之主要研究內容共區分為建材隔熱性能量測與玻璃建材日光輻射 熱取得率量測兩部分。 在建材隔熱性能量測部分，本研究之研究對象預期包含下列三項： 1. 常用建材：建築外牆壁板為熱能直接進入建築物內的主要管道之 一。在講求節約能源的前題下，具有良好隔熱性質之隔 熱材料已廣泛被應用在建築外牆上。而隔熱性能之的高 低完全視建材本身的傳導係數而定，因此量測建築外牆 壁板之熱傳導係數已成為計算建築外殼耗能之必備參 數。建築外牆壁板為一複合材料，其組成包含鋼筋混凝 土、水泥砂漿、矽酸鈣板以及磁磚等材料。而建築外牆 壁板之熱傳透率（Ui 值）係由各單一材料之熱傳導係數 （K 值）所決定，因此各常用單一材料之熱傳導係數之 量測為本計畫主要工作之一。本研究預期先針對在綠建 築標章審查時常送件之建材 ，以及現行 ENVLOAD 已 頒佈材料表裡有的建材兩大部分進行量測。 2. 再生建材：目前綠建材的使用在相關單位之大力提倡下已被廣泛之 推廣與採納，然而大部分之綠建材多利用再生工法或是 混合材料所製成，其隔熱性能並未列於相關文獻或規範 之中，導致建築師或建築節能評審人員無從比對其節能. 5.
(17) 單一建築材料隔熱性能資料庫之建立. 效果。因此綠建材隔熱性能量測之建立為推行綠建築工 作中當務之急。故本研究將針對再生建材進行隔熱性能 之量測。 3. 防火建材：由於人為災害（如火災）對生命安全所造成危害之防治 在近年來大受重視，防火建材將大量被使用在現代建築 上。而防火建材除了必須得知其耐然程度外，其隔熱性 能在早期火災之熱量傳遞上亦扮演相當重要之角色。因 此防火建材亦為本研究之研究對象之一。 而在玻璃建材日光輻射熱取得率量測方面，由圖 1-2 可知，照射於玻璃 建材之日光輻射熱進入室內造成空調負荷可區分為兩部分：一部份是直接穿 透而進入室內，一部份則為玻璃所吸收再傳入室內。因此玻璃之光學性質是 在計算建築外殼耗能量 ENVLOAD 重要之參數。故在建立本土玻璃建材光學 與熱學性質資料庫亦成為當務之急，此即本研究之重要工作之一。. 玻璃. 日光輻射熱 透射. 反射 再輻射. 圖 1-2 日光照射玻璃之能量分配 本研究之玻璃光學性質量測之研究對象預期針對單層玻璃。單層玻璃量 測之主要研究重點在於驗證內政部建築研究所性能實驗群之「日光輻射熱取 得率量測系統」量測準確性。本研究將針對目前業界已經過國際相關實驗室 量測認證過之玻璃進行量測，藉由 CNS、ISO、JIS 以及 DIN 等多國標準進. 6.
(18) 第一章 緒論. 行量測與計算相關玻璃光學參數，不僅能驗證 CNS 與世界先進國家標準之差 異性，並且驗證內政部建築研究所性能實驗群在玻璃光學與熱學性質之量測 準確度。. 研究目標. 相關文獻及測試標準之資料收集. 單一建築材料 隔熱性能電腦 資料庫建立. 玻璃之日光輻 射熱取得率電 腦資料庫建立. 圖 1-3 研究流程. 7. 新式玻璃. 計畫結束. 低輻射玻璃. 常用玻璃. 再生建材. 防火建材. 常用建材. 計畫期末報告 之編寫.
(19) 單一建築材料隔熱性能資料庫之建立. 第二章 玻璃光學與熱學性質之量測 第一節. 單層玻璃之光學性質量測標準比對分析. 為使得建築研究所性能實驗群之「玻璃日光輻射熱取得率量測系統」在 量測玻璃光學性質之標準作業程序與量測精確度可達到國際水準。本研究計 畫內容之一即為蒐集世界各國有關玻璃光學性質量測之標準並進行分析比 對，進行符合國際標準之標準作業程序制訂；並進一步利用本所之實驗儀器 與制訂之標準作業程序量測單層玻璃之光學性質，再與其他國家之量測實驗 結果比對，以確定量測之精確度。 本計畫目前業已彙整 CNS、ISO、DIN 以及 JIS 四種國際標準，並整理 分類如下所示： 1. CNS12381-R3161：平板玻璃透射率、反射率及日光輻射熱取得率 試驗 2. ISO 9050：Glass in building — Determination of light transmittance, solar direct transmittance, total solar energy transmittance, ultraviolet transmittance and related glazing factors 3. JIS R 3106 ： Testing method on transmittance, reflectance and emittance of flat glasses and evaluation of solar heat gain coefficient 4. DIN EN 410：Glass in building - Determination of luminous and solar characteristics of glazing (1) 可見光之透射率和反射率 可見光(Visible light)範圍內之透射率與反射率的量測係以分光光度 計測定可見光區域每隔 10 nm 波長之分光透射率τ(λ)和分光反射率ρ (λ)。利用前述所獲得之分光透射率τ(λ)與反射率ρ(λ)代入下式即可求 得可見光之透射率τV 和反射率ρV。 780. τV =. ∑ Dλ × V λ ×τ ( λ ) 380. 780. (2-1). ∑ Dλ ×V λ 380. 8.
(20) 第二章 玻璃光學與熱學性能之量測. 780. ρV =. ∑ Dλ ×V λ × ρ ( λ ) 380. (2-2). 780. ∑ Dλ × V λ 380. 其中 Dλ×Vλ可由各標準之附表查得。 各國標準有關可見光之透射率和反射率之差異在於 Dλ×Vλ數值不同， 而可見光之波長範圍各國標準均設為 380~780nm，量測之波長間隔均為 10 nm。CNS 與 JIS 之 Dλ×Vλ數值相同，而 ISO 則與 DIN 之 Dλ×Vλ數值相同。 各國標準之 Dλ×Vλ數值如表 2-1 所示。. (2) 日光(太陽熱能)之透射率和反射率 在太陽熱能(Solar Heat)範圍內之透射率與反射率的量測是以分光光度 計在太陽熱能波長範圍內以特定間隔波長測定分光透射率τ(λ)和分光反射 率ρ(λ)；再利用前述所獲得之分光透射率τ(λ)與反射率ρ(λ)代入下式 即可求得日光透射率τe、日光反射率ρe 和日光吸收率αe。 τ e = ∑ S λ × ∆λ × τ (λ ). (2-3). ρ e = ∑ S λ × ∆λ × ρ (λ ). (2-4). λ. λ. 和α e = 1 − τ e − ρ e 其中 S λ × ∆λ 可由各標準之附表查得。 各國標準有關日光透射率和反射率之差異除了在於 S λ × ∆λ 數值不同外， 日光波長範圍與量測間隔之定義亦不同。 CNS 設定範圍為 340~1800nm、ISO 設定範圍為 300~2500nm、DIN 設定範 圍為 300~2500nm、JIS 設定範圍區分為 300~2100nm 以及 300~2500nm 兩種。 量測之波長間隔方面， . CNS 設為波長 340nm~780nm 範圍內每隔 10 nm、波長在 800nm~1800nm 範圍內每隔 50 nm 測定。. . ISO 設為波長 300nm~400nm 範圍內每隔 5 nm、波長在 400nm~800nm 範圍內每隔 10 nm 測定、波長在 800nm~2500nm 範圍內每隔 50 nm 測定。. . DIN 設為波長 300nm~800nm 範圍內每隔 20 nm、波長在 800nm~2100nm 範圍內每隔 50 nm 測定、波長在 2100nm~2500nm 範圍內每隔 100 nm. 9.
(21) 單一建築材料隔熱性能資料庫之建立. 測定。 . JIS 設為波長 300nm~380nm 範圍內每隔 5 nm、波長在 380nm~800nm 範圍內每隔 10 nm 測定、波長在 800nm~2500nm 範圍內每隔 50 nm 測定。. 各國標準之 S λ × ∆λ 數值如表 2-2 所示。. (3) 紫外線之穿透率 在紫外線(UV)範圍內之穿透射率的量測是以分光光度計在紫外線波長範 圍內以特定間隔波長測定分光透射率τ(λ)；再利用前述所獲得之分光透射 率τ(λ)代入下式即可求得紫外線之穿透率 τ UV 。 τ UV =. ∑ U λ × τ ( λ ) × ∆λ λ. (2-5). ∑ U λ × ∆λ λ. 其中 U λ × ∆λ 可由各國標準之附表查得。 紫外線穿透率僅在 ISO 與 DIN 標準中有相關之計算公式，在 CNS 與 JIS 中並無紫外線穿透率之計算公式。表 2-3 為 ISO 與 DIN 標準之 U λ × ∆λ 數值。. 10.
(22) 第二章 玻璃光學與熱學性能之量測. 表 2-1 可見光波長 Dλ×Vλ 對照表 波長(nm) 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500 510 520 530 540 550 560 570 580 590 600 610 620 630 640 650 660 670 680 690 700 710. CNS Dλ × V λ 0 0.01 0.03 0.11 0.37 1.01 2.41 4.45 7.07 10.45 16.12 22.63 35.32 54.22 74.4 92.83 99.61 103.52 99.5 91.71 83.34 67.14 56.8 45.07 33.41 22.07 14.65 8.56 4.89 2.63 1.33 0.57 0.29 0.16. DIN Dλ × V λ 0 0.0005 0.003 0.0103 0.0352 0.0948 0.2274 0.4192 0.6663 0.9850 1.5189 2.1336 3.3491 5.1393 7.0523 8.7990 9.4427 9.8077 9.4306 8.6891 7.8994 6.3306 5.3542 4.2491 3.1502 2.0812 1.3810 0.8070 0.4612 0.2485 0.1255 0.0536 0.0276 0.0146 11. ISO Dλ × V λ 0 0.0005 0.003 0.0103 0.0352 0.0948 0.2274 0.4192 0.6663 0.9850 1.5189 2.1336 3.3491 5.1393 7.0523 8.7990 9.4427 9.8077 9.4306 8.6891 7.8994 6.3306 5.3542 4.2491 3.1502 2.0812 1.3810 0.8070 0.4612 0.2485 0.1255 0.0536 0.0276 0.0146. JIS Dλ × V λ 0.00 0.01 0.03 0.11 0.37 1.01 2.41 4.45 7.07 10.45 16.12 22.63 35.32 54.22 74.40 92.83 99.61 103.52 99.5 91.71 83.34 67.14 56.8 45.07 33.41 22.07 14.65 8.56 4.89 2.63 1.33 0.57 0.29 0.16.
(23) 單一建築材料隔熱性能資料庫之建立. 720 730 740 750 760 770 780. 0.06 0.04 0.02 0.01 0.00 0.00 0.00. 0.0057 0.0035 0.0021 0.0008 0.0001 0 0. 0.0057 0.0035 0.0021 0.0008 0.0001 0 0. 0.06 0.04 0.02 0.01 0.00 0.00 0.00. 表 2-2(a) 太陽熱能波長 S λ × ∆λ 對照表(中國國家標準 CNS12381-R3161) 波長(nm) 340.00 350.00 360.00 370.00 380.00 390.00 400.00 410.00 420.00 430.00 440.00 450.00 460.00 470.00 480.00 490.00 500.00 510.00 520.00 530.00 540.00 550.00. S λ × ∆λ. 0.00291 0.00346 0.00385 0.00474 0.00494 0.00527 0.00739 0.00967 0.01023 0.01012 0.01171 0.01354 0.01447 0.01476 0.01546 0.01497 0.01525 0.01508 0.01496 0.01521 0.01534 0.01543. 波長(nm) 560.00 570.00 580.00 590.00 600.00 610.00 620.00 630.00 640.00 650.00 660.00 670.00 680.00 690.00 700.00 710.00 720.00 730.00 740.00 750.00 760.00 770.00. 12. S λ × ∆λ. 0.01543 0.01551 0.01566 0.01567 0.01541 0.01525 0.01516 0.01510 0.01506 0.01492 0.01481 0.01459 0.01447 0.01438 0.01418 0.01403 0.01085 0.01165 0.01309 0.01327 0.00314 0.01292. 波長(nm) 780.00 800.00 850.00 900.00 950.00 1000.00 1050.00 1100.00 1150.00 1200.00 1250.00 1300.00 1350.00 1400.00 1450.00 1500.00 1550.00 1600.00 1650.00 1700.00 1750.00 1800.00. S λ × ∆λ. 0.01271 0.04704 0.05583 0.04255 0.02365 0.04004 0.03601 0.02933 0.01202 0.02398 0.02061 0.01929 0.00978 0.00192 0.00522 0.01077 0.01453 0.01328 0.01189 0.01070 0.00945 0.00609.
(24) 第二章 玻璃光學與熱學性能之量測. 表 2-2(b) 太陽熱能波長 S λ × ∆λ 對照表(DIN EN 410) 波長(nm) 300 320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 640 660. S λ × ∆λ. 0.0005 0.0069 0.0122 0.0145 0.0177 0.0235 0.0268 0.0294 0.0343 0.0339 0.0326 0.0318 0.0321 0.0312 0.0294 0.0289 0.0289 0.0280 0.0273. 波長(nm) 680 700 720 740 760 780 800 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200 1250 1300 1350 1400. 13. S λ × ∆λ. 0.0246 0.0237 0.0220 0.0230 0.0199 0.0211 0.0330 0.0453 0.0381 0.0220 0.0329 0.0306 0.0185 0.0136 0.0210 0.0211 0.0166 0.0042 0.0010. 波長(nm) 1450 1500 1550 1600 1650 1700 1750 1800 1850 1900 1950 2000 2050 2100 2200 2300 2400 2500. S λ × ∆λ. 0.0044 0.0095 0.0123 0.0110 0.0106 0.0093 0.0068 0.0024 0.0005 0.0002 0.0012 0.0030 0.0037 0.0057 0.0066 0.0060 0.0041 0.0006.
(25) 單一建築材料隔熱性能資料庫之建立. 表 2-2(c) 太陽熱能波長 S λ × ∆λ 對照表(ISO 9050) 波長(nm) 300 305 310 315 320 325 330 335 340 345 350 355 360 365 370 375 380 385 390 395 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500 510. S λ × ∆λ. 0 0.000057 0.000236 0.000554 0.000916 0.001309 0.001914 0.002018 0.002189 0.002260 0.002445 0.002555 0.002683 0.003020 0.003359 0.003509 0.003600 0.003529 0.003551 0.004294 0.007812 0.011638 0.011877 0.011347 0.013246 0.015343 0.016166 0.016178 0.016402 0.015794 0.015801 0.015973. 波長(nm) 520 530 540 550 560 570 580 590 600 610 620 630 640 650 660 670 680 690 700 710 720 730 740 750 760 770 780 790 800 850 900 950. 14. S λ × ∆λ. 0.015357 0.015867 0.015827 0.015844 0.015590 0.015256 0.014745 0.014330 0.014663 0.015030 0.014859 0.014622 0.014526 0.01445 0.014313 0.014023 0.012838 0.011788 0.012453 0.012798 0.010589 0.011233 0.012175 0.012181 0.009515 0.010479 0.011381 0.011262 0.028718 0.048240 0.040297 0.021384. 波長(nm) 1000 1050 1100 1150 1200 1250 1300 1350 1400 1450 1500 1550 1600 1650 1700 1750 1800 1850 1900 1950 2000 2050 2100 2150 2200 2250 2300 2350 2400 2450 2500. S λ × ∆λ. 0.036097 0.034110 0.018861 0.01328 0.022551 0.023376 0.017756 0.003743 0.000741 0.003792 0.009693 0.013693 0.012203 0.010615 0.007256 0.007183 0.002157 0.000398 0.000082 0.001087 0.003024 0.003988 0.004229 0.004142 0.003690 0.003592 0.003436 0.003163 0.002233 0.001202 0.000475.
(26) 第二章 玻璃光學與熱學性能之量測. 表 2-2(d) 太陽熱能波長 S λ × ∆λ 對照表(JIS R 3106) 波長(nm). S λ × ∆λ. 波長(nm). S λ × ∆λ. 波長(nm). S λ × ∆λ. 300 305 310 315 320 325 330 335 340 345 350 355 360 365 370 375 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500 510 520 530. 0 0.02 0.11 0.28 0.48 0.68 1.03 1.06 1.22 1.27 1.44 1.54 1.63 1.92 2.20 2.33 3.69 5.18 7.55 8.91 9.38 8.71 10.84 12.99 13.44 13.55 14.20 13.64 13.94 14.48 13.73 14.73. 540 550 560 570 580 590 600 610 620 630 640 650 660 670 680 690 700 710 720 730 740 750 760 770 780 800 850 900 950 1000 1050 1100. 14.69 14.96 14.86 14.76 14.33 13.90 14.34 14.78 14.60 14.42 14.41 14.41 14.31 14.20 12.93 11.66 12.63 13.61 11.20 12.07 13.18 13.02 9.96 11.49 12.34 47.42 54.81 44.79 19.86 42.32 38.58 24.85. 1150 1200 1250 1300 1350 1400 1450 1500 1550 1600 1650 1700 1750 1800 1850 1900 1950 2000 2050 2100. 14.79 25.49 27.68 21.60 2.04 0.74 4.66 11.98 16.91 14.92 14.54 12.69 9.27 1.94 0.43 0.09 1.00 2.71 5.08 5.61. 300~2100. 1000.00. 2150 2200 2250 2300 2350 2400 2450 2500 2150~2500. 5.15 4.50 4.44 4.24 3.97 2.77 1.34 1.02 27.43. 15.
(27) 單一建築材料隔熱性能資料庫之建立. 表 2-3 紫外線波長 U λ × ∆λ 對照表 波長 (nm) 300 305 310 315 320 325 330 335 340 345 350 355 360 365 370 375 380. ISO Uλ×△λ 0 0.001859 0.007665 0.017961 0.029732 0.042466 0.062108 0.065462 0.071020 0.073326 0.079330 0.082894 0.087039 0.097963 0.108987 0.113837 0.058351. 波長 (nm) 282.5 287.5 292.5 297.5 302.5 307.5 312.5 317.5 322.5 327.5 332.5 337.5 342.5 347.5 352.5 357.5 362.5 367.5 372.5 377.5. DIN Uλ×△λ 0.00000 0.00000 0.00000 0.00082 0.00461 0.01373 0.02746 0.04120 0.05591 0.06572 0.07062 0.07258 0.07454 0.07601 0.07700 0.07896 0.08043 0.08337 0.08631 0.09073. (4) 玻璃表面半球輻射率 玻璃表面熱輻射率之量測，是利用紅外線波長區域之熱輻射線束，按照 與試件表面法線所成之入射角度小於 15°入射角照射，並採用分光光度計在 特定波長範圍內測定試件之分光反射率ρ(λ)。由上述所求得的分光反射率 ρ(λ)代入下式即可求得熱輻射之反射率ρh。 ρ h = ∑ Gλ • ρ (λ ). (2-6). λ. 其中 Gλ為空白試驗熱輻射線光譜分佈在絕對溫度 293K 時之相對值，其 值可由 CNS12381-R3161 之附表(3)查得。 垂直照射之熱輻射線吸收率 α h = 1 − ρ h ，此數值為垂直輻射率，半球輻 射率是以垂直輻射率乘以下列之修正係數得之。 (1) 未敷施薄膜之平板玻璃表面：0.94 (2) 敷施金屬氣化物膜之表面：0.94 (3) 敷施金屬膜或含金屬膜多層之表面：1.0. 16.
(28) 第二章 玻璃光學與熱學性能之量測. CNS 標準規定之玻璃表面半球輻射率量測範圍為 4.5 ~ 25μm，量測波長 間隔為 0.5μm。 而 JIS 標準則規定量測 30 組特定波長之分光反射率，其計 算公式為 ρ h =. 1 30 ∑ ρ (λi ) 。 30 i =1. 而 ISO 與 DIN 則在不同標準中規定玻璃表面半球輻射率，其公式與 JIS R 3106 相同。CNS 與其他各國標準不同之處在於 CNS 是採用空白試驗熱輻射線 光譜分佈在絕對溫度 293K 時之相對值，而 JIS、ISO 與 DIN 則是採用絕對溫 度 283K 時之相對值。再者，ISO 之修正係數係以垂直輻射率之範圍規定，如 表 2-4。各國標準之加權參數如表 2-5 所示。. 表 2-4 玻璃表面半球輻射率之修正係數(ISO 10292). 1. 垂直輻射率 修正係數 1 0.03 1.22 0.05 1.18 0.1 1.14 0.2 1.10 0.3 1.06 0.4 1.03 0.5 1.00 0.6 0.98 0.7 0.96 0.8 0.95 0.89 0.94 位於表列之修正係數，可利用線性內插或外插求得. 17.
(29) 單一建築材料隔熱性能資料庫之建立. 表 2-5(a) 在絕對溫度 293K 熱輻射波長 Gλ 對照表 (中國國家標準 CNS12381-R3161) 波長 (µm) 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 10.5 11.0 11.5 12.0 12.5 13.0 13.5 14.0 14.5. 波長 (µm) 15.0 15.5 16.0 16.5 17.0 17.5 18.0 18.5 19.0 19.5 20.0 20.5 21.0 21.5 22.0 22.5 23.0 23.5 24.0 24.5 25.0. Gλ 0.0053 0.0094 0.0143 0.0194 0.0244 0.0290 0.0328 0.0358 0.0379 0.0393 0.0401 0.0402 0.0399 0.0392 0.0382 0.0370 0.0356 0.0342 0.0327 0.0311 0.0296. Gλ 0.0281 0.0266 0.0252 0.0238 0.0225 0.0212 0.0200 0.0189 0.0179 0.0168 0.0159 0.0150 0.0142 0.0134 0.0126 0.0119 0.0113 0.0107 0.0101 0.0096 0.0091. 表 2-5(b) 玻璃表面熱輻射率之分光反射率量測之規定波長 (ISO 10292,JIS R 3106) No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15. No. 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30. 波 長 5.5 6.7 7.4 8.1 8.6 9.2 9.7 10.2 10.7 11.3 11.8 12.4 12.9 13.5 14.2. 18. 波 長 14.8 15.6 16.3 17.2 18.1 19.2 20.3 21.7 23.3 25.2 27.7 30.9 35.7 43.9 50.0.
(30) 第二章 玻璃光學與熱學性能之量測. (5)日光輻射熱取得率(SHGC) 日光輻射熱取得 率(SHGC)又稱為總日光穿透能 量(Total solar energy transmittance)、日光因子(solar factor)、g value。日光輻射熱取得率(SHGC)是 日光直接穿透率以及玻璃吸收熱能二次輻射進入室內之總和，其計算公式如 下所示： g = τ e + αe. hi he + hi. (2-7). 其中： τ e 為日光(太陽熱能)之透射率 α e 為日光(太陽熱能)之反射率. hi is 室內熱對流係數, he is 室外熱對流係數 本研究計畫收集比較各國標準在 hi 與 he 計算部分顯示，ISO 與 DIN 之計 算公式相同，而 CNS 與 JIS 之計算公式相似。有關各國標準 hi 與 he 之計算彙 整如下： . ISO 5090 與 DIN EN 410 4.4 ε i ⎞ ⎛ hi = ⎜ 3.6 + ⎟ W / m2 − k 0.837 ⎠ ⎝. (2-8). he = 23 W / m 2 − k. (2-9). ε i 為室內玻璃之表面半球輻射率 . CNS 12381 R 3161 hi = hr ε i + hc. (2-10). he = hr ε o + hc. (2-11). ε i 為室內玻璃之表面半球輻射率，ε o 為室外玻璃之表面半球輻. 射率，hr 和 hc 根據下表所列數值。. 夏季與冬季之 hr 和 hc 值(CNS) 單位：W / m2K. 表 2-6. 夏. 冬. hr. hc. hr. hc. 室. 內. 側. 6.3. 4.1. 5.4. 4.1. 室. 外. 側. 6.5. 12.2. 4.9. 16.3. 19.
(31) 單一建築材料隔熱性能資料庫之建立. . JIS R 3106 hi = hr ε i + hc. (2-12). he = hr ε o + hc. (2-13). ε i 為室內玻璃之表面半球輻射率，ε o 為室外玻璃之表面半球輻. 射率，hr 和 hc 根據下表所列數值。. 夏季與冬季之 hr 和 hc 值 (JIS) 單位：W / m2K. 表 2-7. 夏. 冬. hr. hc. hr. hc. 室. 內. 側. 6.3. 3.9. 5.6. 3.3. 室. 外. 側. 6.5. 12.2. 5.1. 16.2. 本研究針對 CNS、ISO、DIN 以及 JIS 四種玻璃光學性質標準比較分析， 比較結果顯示 CNS 有將紫外線透射率加入之必要，在日光穿透率／反射率之 量測波長應修正為 300nm～2500nm，而在玻璃表面半球輻射率方面，則建議 CNS 選取之量測波長與 ISO 一致。. 20.
(32) 第二章 玻璃光學與熱學性能之量測. 第二節 複層玻璃之隔熱性能量測 在ENVLOAD中有關玻璃對建築省能之影響可區分為日光直接照射以及 外殼熱損失兩部分，其關係式如下式所示。 ENVLOAD = a0 + a1 × G + a2 × L × DH + a3 × ∑ Mk × IHk. 其中：L 代表建築外殼的熱損失係數 Mk 代表日射取得係數。 為了計算上述建築外殼的熱損失係數與日射取得係數之數據，必須量測 玻璃之熱傳導係數(U-value)、日光直接穿透率、日光直接反射率，以及半球 輻射率等玻璃光學及熱學性質。建築研究所性能實驗群購置之「建築隔熱性 能量測儀器」與「玻璃日光輻射熱取得率量測系統」業已具備單層玻璃光學 及熱學性質之量測。然而為能符合綠建築節約能源之標準，目前建築物已大 量採用雙層或膠合玻璃等複層玻璃來減低太陽光對空調負載之影響。為了使 性能實驗群具備複層玻璃熱學與光學性質量測之能力，本研究計畫之研究重 點之一即為建立複層玻璃熱學與光學性質之量測標準作業程序。 國際上玻璃廠商所出產之玻璃產品通常會列出：太陽光穿透率(Light Transmittance)、總日光能量穿透率（Total solar energy transmittance, G-value） 以及熱傳導係數(U-value)等玻璃光學及熱學參數。在複層玻璃光學性質部 分，依據上節各國標準，有關複層玻璃光學性質之計算公式均由單層玻璃之 光學性質組合而成，因此本所之「玻璃日光輻射熱取得率量測系統」可適用 於複層玻璃之光學性質量測上。而在複層玻璃熱學性質部分，目前我國CNS 標準有關複層玻璃之熱傳導測定僅於CNDS 8081：建築用組件（嵌板）本性 能試驗法之第6.5節中規定利用保護熱箱法之量測程序。然而本所之「建築隔 熱性能量測儀器」僅能量測單層均質玻璃之隔熱性能。故本節將依據ISO 10292 ： Glass in building - Calculation of steady-state U values (thermal transmittance) of multiple glazing 標準建立複層玻璃隔熱性能之計算理論。 複層玻璃之總 U 值可由公式求得：. 1 1 1 1 = + + U he ht hi. 其中： hi 為複層玻璃外部熱傳係數. 21.
(33) 單一建築材料隔熱性能資料庫之建立. he 為複層玻璃內部熱傳係數， ht 為複層玻璃之總熱傳導係數。. . 複 層 玻 璃 外 部 熱 傳 係 數 ， hi 複層玻璃外部熱傳係數之理論公式為 hi = 3.6 + 4.4ε / 0.837 ，前項代 表自然熱對流部分，而後項則為熱輻射部分，與玻璃表面半球輻 射率有關。對於一般垂直表面無風的玻璃而言，其 hi = 3.6 + 4.4 = 8.0 W /( m 2 − K ) 。. . 複 層 玻 璃 內 部 熱 傳 係 數 ， he 複層玻璃內部熱傳係數與玻璃表面風速有關，其計算公式為 he = 10.0 + 4.1v ，v. . 為風速(m/s)。一般 he 設為 23W/(m2-K)。. 複層玻璃之總熱傳導係數， ht 複層玻璃之總熱傳導係數可表示如下：. 1 N 1 M = ∑ + ∑ d m rm ht hs. 其中： hs 氣體層之總傳導係數，N 為氣體層之數目，M 為玻璃 之層數， d m 為每一層玻璃之厚度， rm 玻璃之熱阻值。 氣體層之總傳導係數可區分為輻射傳導與氣體傳導兩部分，亦 即 hs = hr + hg 。其公式如下所述： −1. ¾. ⎛1 ⎞ 1 − 1⎟⎟ ⋅ Tm3， σ hr 為輻射傳導係數：hr = 4σ ⎜⎜ + ⎝ ε1 ε 2 ⎠. 為史蒂芬—. 波茲曼常數， ε 1 , ε 2 為在 Tm 下之玻璃修正輻射率。. ¾. ， hg = Nu hg 為氣體傳導係數（熱傳導加熱對流）. λ s. 。其中 s. 為空氣層厚度， λ 為氣體熱傳導係數。 Nu = A(Gr ⋅ Pr )n ，而 Gr =. 9.81s 3 ∆Tρ 2 Tm µ. 2. , Pr =. µc 。有關不同玻璃裝設角度之 A 與 n λ. 值可參考下表。各種氣體之熱傳導係數如表 2-9 所示。. 表 2-8 不同角度玻璃之熱傳導參數 垂直平面 水平平面 45 度平面. A 0.035 0.16 0.10. 22. n 0.38 0.28 0.31.
(34) 第二章 玻璃光學與熱學性能之量測. 表 2-9 氣體性質表 氣體 空氣. 氬. 六氟化硫. 氪. 溫度 ℃ -10 0 +10 +20. 密度 1.326 1.277 1232 1.189. 1.661 1.711 1.761 1.811. 2.336 2.416 2.496 2.576. -10 0 +10 +20. 1.829 1.762 1.699 1.640. 2.038 2.101 2.164 2.228. 1.584 1.634 1.684 1.734. -10 0 +10 +20. 6.844 6.602 6.360 6.118. 1.383 1.421 1.459 1.497. 1.119 1.197 1.275 1.354. -10 0 +10 +20. 3.832 3.690 3.560 3.430. 2.260 2.330 2.400 2.470. 0.842 0.870 0.900 0.926. kg / m. 3. 黏滯係數 10. −5. 熱傳導係數. kg /( m − s ) 10. −2. 比熱 3. W /( m − K ) 10 J /( kg − K ). 1.008. 0.519. 0.614. 0.245. 由上述 ISO 10292 之標準公式可知，在求取複層玻璃之隔熱性能時必須 先量測各層玻璃之熱傳導係數以及半球輻射率。而有關單層玻璃之熱傳導係 數以及半球輻射率之量測均可以性能實驗群之「建築隔熱性能量測儀器」與 「玻璃日光輻射熱取得率量測系統」量得。. 23.
(35) 單一建築材料隔熱性能資料庫之建立. 第三章 單一建材隔熱性能資料庫之建立 第一節 常用建材之隔熱性能量測 由於建築外牆壁板之熱傳導係數已成為計算建築外殼耗能之必備參數， 在講求節約能源的前題下，具有良好隔熱性質之隔熱材料已廣泛被應用在建 築外牆上。建築外牆壁板為一複合材料，其組成包含鋼筋混凝土、水泥砂漿、 矽酸鈣板、空氣膜以及磁磚等材料。而建築外牆壁板之熱傳透率（Ui 值）係 由各單一材料之熱傳導係數（K 值）所決定，因此量測建築外殼材料之熱傳 導係數為本計畫主要工作之一。本研究首先針對在綠建築標章審查時常送件 之建材 ，以及現行 ENVLOAD 已頒佈材料表裡有的建材兩大部分進行隔熱 性能量測量測。 本研究首先由「建築節約能源設計技術規範與實例」以及「候選綠建築 證書審查通過報告書」中通過指標項目包含日常節能之申請案整理歸納出， 目前我國建築外牆常用之建材計有混凝土、水泥砂漿、PU 隔熱板、磁磚、吸 音板、玻璃等材料。因此本研究計畫將優先針對上述建材進行隔熱性能量測， 建立建築外殼隔熱性能資料庫。. 本研究計畫共完成木材類、玻璃類、水泥類、土石類、窯業製品類、合 成樹脂板類、瀝青塑膠紙類、石膏纖維材、其他類等九類 65 種常用建材之隔 熱性能量測，如表 3-1~3-4 所示。並且彙整上年度之研究成果完成常用建材 隔熱性能資料庫，與建築節約能源設計技術規範與實例中之數據相比對，如 表 3-5 所示。 由本研究計畫之單一建材隔熱性能量測結果與建築節約能源設計技術規 範與實例中之數據比對結果顯示： (1). 在木材類部分，僅杉木之量測結果高於建築節約能源設計技術規範 與實例之數據甚多，其原因可能與樹齡、產地有關。因此建議杉木 之熱傳導係數應改為 2 W/m-K。. (2). 在水泥類部分，量測結果發現混凝土之隔熱性能與製造工法、材料 成分比例有顯著之關係，建議必須針對材料成份比例與隔熱性能進. 24.
(36) 第三章 單一建材隔熱性能資料庫之建立. 行進一步之研究。 (3). 在玻璃類部分，在本研究計畫發現建築節約能源設計技術規範與實 例中僅列出玻璃之 U 值。然而隨著玻璃被廣泛應用於現代建築中， 各式特殊玻璃已被應用；因此有必要針對玻璃類之隔熱性能依據產 品類別（如平板玻璃、低輻射玻璃、膠合玻璃與隔熱膜）進行進一 步之量測與研究。. (4). 在窯業製品部分，本研究計畫共進行 6 種磁磚之量測，其結果為 0.491~0.928 W/m-K，與建築節約能源設計技術規範與實例中之數 據為 1.3 W/m-K。其原因可能製作工法、表面處理等因素有關。因 此建議磁磚之熱傳導係數應改為 0.8 W/m-K。. 25.
(37) 單一建築材料隔熱性能資料庫之建立. 表 3- 1 合成樹脂板隔熱性能量測數據 λ Cρ α 6 3 -6 （w/mk） (10 J/m .k) (10 J/m3.k). 溫度 (°c). 材料. 厚度 (mm). PVC 發泡板. 15. 0.0395. 0.154. 0.257. 26.74. 15. 0.0392. 0.166. 0.236. 27.30. 15. 0.0397. 0.174. 0.229. 28.25. 15. 0.259. 1.42. 0.182. 25.53. 15. 0.264. 1.41. 0.187. 25.59. 15. 0.266. 1.42. 0.187. 25.54. 15. 0.0500. 0.068. 0.739. 27.99. 15. 0.0510. 0.068. 0.754. 27.45. 15. 0.0498. 0.072. 0.695. 26.91. 0.0802. 0.574. 0.140. 29.37. 0.0787. 0.577. 0.137. 29.85. 85. 0.0441. 0.075. 0.588. 32.80. 85. 0.0385. 0.061. 0.628. 32.64. 85. 0.0471. 0.073. 0.571. 30.83. 150. 0.0415. 0.062. 0.667. 27.89. 150. 0.0416. 0.065. 0.639. 28.45. 150. 0.0410. 0.065. 0.630. 28.17. 150. 0.0384. 0.044. 0.874. 31.20. 150. 0.0374. 0.045. 0.836. 31.02. 150. 0.0371. 0.045. 0.829. 31.16. PU 板. PS 板. PE 發泡板. PU 發泡板. 保麗龍. 26.
(38) 第三章 單一建材隔熱性能資料庫之建立. 表 3-2 磁磚隔熱性能量測數據 Cρ α 3 -6 (10 J/m .k) (10 J/m3.k). 材料. 厚度 (mm). λ （w/mk）. 進口白磁磚. 15. 0.490. 1.77. 0.276. 30.24. 15. 0.493. 1.77. 0.278. 31.03. 15. 0.491. 1.77. 0.277. 30.08. 15. 0.820. 1.76. 0.467. 28.48. 15. 0.822. 1.76. 0.468. 28.65. 15. 0.825. 1.76. 0.469. 28.62. 15. 0.595. 1.75. 0.339. 28.65. 15. 0.599. 1.75. 0.342. 29.42. 15. 0.600. 1.75. 0.342. 29.19. 15. 0.732. 1.71. 0.429. 28.49. 15. 0.739. 1.71. 0.423. 28.97. 15. 0.733. 1.71. 0.429. 28.86. 15. 0.808. 1.45. 0.555. 23.25. 15. 0.794. 1.45. 0.547. 22.10. 15. 0.804. 1.45. 0.554. 22.77. 15. 0.930. 2.04. 0.456. 28.17. 15. 0.930. 2.03. 0.457. 27.81. 15. 0.923. 2. 02. 0.457. 26.52. 石英磁磚. 石質磁磚 (金石牌). 石質磁磚 (熊貓牌). 石質磁磚 (佳和牌). 多層次結晶化磁板 (白馬瓷磚). 27. 6. 溫度 (°c).
(39) 單一建築材料隔熱性能資料庫之建立. 表 3- 3 瀝青、塑膠、紙類隔熱性能量測數據 材料 柏油氈(紙面). 抗拉柏油氈 (不織布面). 厚紙板. 壓克力板. 發泡玻璃. 厚度 (mm) 15 15 15 15 15 15 30 30 30 20 20 20 50 50 50. λ Cρ α 6 3 -6 （w/mk） (10 J/m .k) (10 J/m3.k) 0.211 1.24 0.171 0.207 1.22 0.170 0.208 1.23 0.169 0.182 1.06 0.172 0.185 1.08 0.171 0.184 1.08 0.169 0.160 0.793 0.202 0.150 0.760 0.197 0.153 0.767 0.200 0.187 1.49 0.125 0.200 1.53 0.131 0.201 1.53 0.131 0.0537 0.0510 0.518. 0.122 0.122 0.113. 0.440 0.454 0.457. 溫度 (°c) 30.63 31.25 32.13 30.88 31.25 32.13 27.96 25.56 26.43 28.16 30.17 30.75 30.85 31.09 31.47. 表 3- 4 石膏、纖維材類隔熱性能量測數據 材料 矽酸鈣板. 木粒片水泥板. 岩棉板 纖維水泥板 石膏板. 厚度 (mm) 20 32 55 20 33.5 55 19 32 33 55 36 61. λ Cρ α 6 3 -6 （w/mk） (10 J/m .k) (10 J/m3.k) 0.373 1.56 0.239 0.311 1.56 0.199 0.351 1.56 0.225 0.323 1.50 0.215 0.355 1.56 0.228 0.352 1.53 0.231 0.423 1.56 0.271 0.371 1.54 0.240 0.364 1.44 0.252 0.450 1.62 0.278 0.221 1.10 0.200 0.220 1.12 0.196. 28. 溫度 (°c) 26.59 28.03 28.17 27.68 27.81 27.74 24.82 25.09 26.89 27.88 28.25 28.43.
(40) 第三章 單一建材隔熱性能資料庫之建立. 表 3-5 常用建材隔熱性能資料庫. 分類. 木 材. 玻 璃. 水 泥. 土 石. 窯 業 製 品. 材料名稱. 熱傳導係數 W/mK. 建築節 約能源 熱擴散係數 體積熱容量 設計技 106×J/m3K 10-6×m2/s 術規範 與實例. 楓木. 0.117. 柚木. 0.155~0.202. 0.941~1.203 0.158~0.168. 0.2. 檀木. 0.199~0.243. 1.04~1.376. 0.176~0.192. 0.2. 南方松. 0.131. 0.731. 0.178. 0.17. 柳安木. 0.272. 0.960. 0.284. 0.2. 杉木. 0.146~0.279. 1.01~1.04. 0.158~0.159. 0.13. 櫸木. 0.172~0.214. 0.746~1.36. 0.126~0.280. 清玻璃. 0.970~0.997. 1.930. 0.502~0.517. 綠玻璃. 0.927~1.01. 1.760~1.920 0.504~0.527. 藍玻璃. 0.958~1.017. 1.897~1.920 0.527~0.538. 茶玻璃 泡沫混凝 土 普通混凝 土 大理石. 0.965~1.030. 1.877~1.930 0.491~0.549. 0.227~0.246. 0.948~1.057 0.221~0.251. 0.666. 0.176. 0.17. 1.57~1.76. 1.91~1.96. 0.806~0.922. 1.4. 2.33~2.91. 2.12~2.186. 1.08~1.24. 2.8. 黃石. 2.95. 2.143. 1.38. 金米黃螺. 0.625. 1.427. 0.438. 砂粒 多功能高 壓發泡防 水隔熱磚 連鎖磚. 0.256. 1.490. 0.172. 0.379. 1.370. 0.277. 1.45. 1.440. 1.010. 紅磚 花崗石 磁磚 石質磁磚. 0.750. 1.403. 0.534. 1.02. 1.380. 0.740. 0.491~0.928. 1.45~2.03. 0.277~0.552. 1.3. 耐火磚. 1.033. 1.523. 0.680. 1.1. 29. 0.62. 0.8.
(41) 單一建築材料隔熱性能資料庫之建立. 分類. 合 成 樹 脂 板 瀝 青 、 塑 膠 、 紙 石 膏 、 纖 維 材 其他. 材料名稱. 熱傳導係數 W/mK. 建築節 約能源 熱擴散係數 體積熱容量 設計技 106×J/m3K 10-6×m2/s 術規範 與實例. PU 發泡板 PVC 發泡 板 PU 板. 0.0432. 0.070. 0.596. 0.039. 0.165. 0.241. 0.263. 1.417. 0.185. PS 板. 0.050. 0.069. 0.729. 保麗龍. 0.0395. 0.054. 0.746. 0.037. PE 發泡板 柏油氈 (紙面). 0.0795. 0.576. 0.139. 0.038. 0.209. 1.230. 0.170. 0.33. 抗拉柏油 氈(不織布 面). 0.184. 1.073. 0.171. 厚紙板. 0.154. 0.773. 0.200. 岩棉板 木粒片水 泥板 矽酸鈣板. 0.371. 1.54. 0.240. 0.355. 1.56. 0.228. 0.311. 1.56. 0.199. 石膏板 纖維水泥 板 壓克力. 0.220. 1.12. 0.196. 0.450. 1.62. 0.278. 0.196. 1.527. 0.129. 發泡玻璃. 0.208. 0.119. 0.450. 30. 0.038. 0.028. 0.21. 0.17.
(42) 第三章 單一建材隔熱性能資料庫之建立. 第二節 防火建材之隔熱性能量測 目前國內房屋多屬鋼筋混凝土建築物，此無機質之結構物，理應不致引 起火災，但由於屋內裝飾，常使用多量之紙、布、塑膠、木質類之可燃物。 國內裝潢習慣使用薄合板，此類薄板大面積的應用於壁板、天花板，甚至隔 間板，當遇火災時此類建材延燒迅速，常造成生命、財物重大損失。林勝傑 (1994)曾提出，從國內外數起建築物重大火災現場之勘查及分析發現，火災 的發生與迅速擴大燃燒，所造成重大人員傷亡及財物損失，均與建築物內大 量使用易燃性的裝修材料有關。 當火災發生時，室內居室若有耐燃建材間隔，能延長火災擴散之時間， 使避難時間加長；然而燃燒時居室隔間建材之熱傳導性，可能會導致鄰接居 室溫度的上升進而達到引燃溫度，使火災範圍擴散。故本研究計畫在隔熱性 能資料庫之建立上納入防火建材。量測目前市面上所販售的耐燃裝修建材， 之隔熱性能，作為建築師以及防火工設施在設計時之參考依據。 本研究收集市售九種防火建材（其組成成分如表） ，利用建築隔熱性能量 測儀器量測其隔熱性能。量測結果如表所示。由量測結果發現，九種市售防 火建材中熱傳導係數（0.516 w/m-k）與熱擴散係數（1.72x106J/m3-k）以蛭石 板為最高，熱傳導係數與熱擴散係數最低者為熱固性樹脂硬質發泡板，量測 結果分別為 0.0787 w/m-k 與 0.577(106J/m3-k)。而另一方面，在體積熱容量實 驗 值 亦 顯 示 蛭 石 板 （ 0.3x10-6J/m3-k ） 最 高 ， 熱 固 性 樹 脂 硬 質 發 泡 板 （0.13710-6J/m3-k）最低。由黃金城、張哲維之含水率及密度之研究數據比較 顯示，雖然熱固性樹脂硬質發泡板其密度值僅為 0.07 g/cm3，然其含水率卻 高達 51.95%，原因為其內部多為孔隙；而蛭石板之含水率僅為 10.66 %，而 密度卻為九種量測試件中第二高者 0.19 g/cm3。故吾人可推論可推論熱固性 樹脂硬質發泡板熱傳導係數與隔熱性能較低之原因乃是高含水率以及低密度 所致。 而在量測準確性比較方面，紙面石膏板量測熱傳導係數為 0.22w/m-k， 與江哲銘建築物裡所列之數值 0.14 w/m-k、「建築節約能源設計技術規範與 實例」之 0.17w/m-k 以及建材業界常用之 0.18w/m-k 接近。另外在矽酸鈣板 部分，本研究之量測結果為 0.311w/m-k，而 ASHRAE 所提供之數據為 0.22 w/m-k，兩者有相當大之誤差。量測結果與參考文獻之差異除了在量測儀器、. 31.
(43) 單一建築材料隔熱性能資料庫之建立. 材料組成不同之外，影響之因素可能與矽酸鈣板本身含水率有關。. 表 3-6 防火建材之組成成分 建材名稱. 基本組成. 矽酸鈣板. 矽酸、石灰. 紙面石膏板. CaSO4 及 2H2O. 纖維水泥板. 第 Ι 型卜特蘭水泥、木質纖維. 木粒片水泥板. 木材粒片熱壓制成、第 Ι 型卜特蘭水泥. 岩棉板. 玄武岩、輝綠岩經熔化、纖維化. 蛭石板. 南非蛭石. 化粧熱固性樹脂板. 順丁烯二酸酐、鄰苯二甲酸酐. 熱固性樹脂硬質發泡板. 酚醛樹脂. 阻燃纖維板. 半纖維素、阻燃劑. 表 3-7 防火建材隔熱性能之量測結果 名稱. 厚度. 熱傳導係數. (mm). λ（w/m-k）. 矽酸鈣板. 32. 0.311. 1.56. 0.199. 28.03. 紙面石膏板. 61. 0.22. 1.12. 0.196. 28.43. 纖維水泥板. 55. 0.45. 1.62. 0.278. 27.88. 木粒片水泥板. 33.5. 0.355. 1.56. 0.228. 27.81. 岩棉板. 32.3. 0.371. 1.54. 0.24. 25.09. 蛭石板. 30.5. 0.516. 1.72. 0.30. 29.18. 66.5. 0.405. 1.54. 0.263. 24.99. 31. 0.0787. 0.577. 0.137. 29.85. 53. 0.335. 1.48. 0.227. 25.03. 化粧熱固性樹 脂板 熱固性樹脂硬 質發泡板 阻燃纖維板. 熱擴散係數. 體積熱容量. Cp (106J/m3-k) α (10-6J/m3-k). 32. 溫度 (°C).
(44) 第三章 單一建材隔熱性能資料庫之建立. 阻燃纖維板. 紙面石膏板. 纖維水泥板. 木粒片水泥板. 岩棉板. 蛭石板. 化粧熱固性樹脂板. 熱固性樹脂硬質發泡板. 圖 3- 1 防火建材. 33.
(45) 單一建築材料隔熱性能資料庫之建立. 第三節 再生建材之隔熱性能量測 目前綠建材的使用在相關單位之大力提倡下已被廣泛之推廣與採納，然 而大部分之綠建材多利用再生工法或是混合材料所製成，其隔熱性能並未列 於相關文獻或規範之中。因此綠建材隔熱性能量測之建立為推行綠建築工作 中當務之急。故本研究將針對再生建材進行隔熱性能之量測，以作為建築師 或建築節能評審人員之參考。 本研究計畫完成內政部建築研究所補助研究計畫— 「再生綠建材技術開 發與推廣應用（二）」研究成果之再生粒片板、再生建材製成之連鎖磚，以及 國立高雄第一科技大學營建系實驗室所開發之水庫淤泥混凝土等五種再生建 材進行隔熱性能量測。其量測結果如表 3-4 所示。 由量測結果可知，再生建材之隔熱性能受再生工法與混合材料比例之影 響甚鉅。以連鎖磚為例，2 號連鎖磚之熱傳導係數為 1 號連鎖磚熱傳導係數 之 2.2 倍。. 表 3-8 再生建材隔熱性能之量測結果 名稱. 再生粒片板 水庫淤泥混凝 土 再生建材 連鎖磚#1 再生建材 連鎖磚#2 再生建材 連鎖磚#3. 厚度. 熱傳導係數. 熱擴散係數. 體積熱容量. (mm). λ（w/m-k）. 20. 0.160. 0.698. 0.235. 26.96. 42. 0.178. 0.568. 0.304. 28.98. 57. 0.559. 1.37. 0.409. 29.40. 67. 1.22. 1.4. 0.872. 29.55. 64. 0.874. 1.47. 0.594. 28.83. Cp (106J/m3-k) α (10-6J/m3-k). 34. 溫度 (°C).
(46) 第三章 單一建材隔熱性能資料庫之建立. 圖 3-2 再生粒片板. 圖 3-3 再生建材連鎖磚. 圖 3-4 水庫淤泥混凝土. 35.
(47) 單一建築材料隔熱性能資料庫之建立. 第四章 玻璃光學性能資料庫之建立 另一方面，國內目前尚無較具公信力之實驗室可以提供玻璃建材光學性 能和熱性能的檢測，導致玻璃建材廠商所須之玻璃光學性能和熱性能數據都 要送到國外進行檢測，所以建立一套國內檢測標準及國家級之檢測實驗室是 有其必要性。本研究預期於計畫執行期間，隨實驗數據的累積，將可逐步完 成玻璃光學與熱學性質之標準量測程序，以達到與國際接軌，並使性能實驗 群成為國際級之量測實驗室之目的；藉以提升國內玻璃建材之省能效益，朝 向綠建築的目標前進。. 第一節 單層玻璃之光學性能資料庫 本研究以性能實驗群之「玻璃日光輻射熱取得率量測系統」針對單層玻 璃進行光學性質量測，並與 LBNL 實驗室之量測結果比對，以確定性能實驗 群之「玻璃日光輻射熱取得率量測系統」量測之精確度。並且利用世界各國 玻璃光學性質量測之標準計算公式並進行分析比對，以確認利用 CNS12381-R3161 為依據在量測玻璃光性質之適用性。 性能實驗群之「日光輻射熱取得率量測系統」之設計與規劃乃依據中國 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＂做為主要之參考。所需量測之儀器包括：(一)紫外光/可見光/近紅外 光分光譜儀儀器。(二)玻璃表面之輻射率量測儀器(或稱為紅外線光譜儀)。相 關之儀器規格及說明如下： (一) 紫外光/可見光/近紅外光分光光譜儀儀器規格： . 量測波長範圍：240~2600 nm。雙光束，雙 monochromator 和雙 grating 設計。. . 試件室可測試件最大可達 150(W)×150(H)×100(D)mm 以上。. . 波長正確性： a. 紫外可見光區： ± 0.2 nm b. 近紅外光區： ± 1.0 nm c. 光譜儀具備波長校正功能. . 波長再現性：. 36.
(48) 第四章 玻璃光學性能資料庫之建立. a. 紫外可見光區： ± 0.1 nm b. 近紅外光區： ± 0.5 nm . 測光種類：包括透射率( %T )、反射率( % R )和吸光率( Abs ). . 測光值範圍： a. 吸收係數：0 到 5.0 Abs。 b. 透射率/反射率：0 到 99.9。 c. 測光值正確性： ± 1 %以內。 d. 測光值再現性： ± 0.5%以內。. . 與試件面之法線成小於 15 o 之反射. (二) 玻璃表面之輻射率量測儀器規格： . 解析度優於或等於 0.5 ㎝-1(standard)。S/N 比值大於或等於 24000：1. . 使用之分光光度計波長範圍：能夠測定之波長範圍為 2.5~25µm。. . 儀器須配備有清淨設備，可避免水氣及二氧化碳的影響。. . 定之波長間隔在 0.5 µm 以下，有效波長寬度在 0.1 µm 以下，可測定 正反射線束。. . 準確度為測定範圍之最大刻度的 1%以內，再現之精密度為 0.5%以 內。. . 分光反射率之測定：紅外線波長區域之熱輻射線束，按照與樣品面 之法線成角度應小於 10o 之入射角照射。. . 附有基準反射物，其分光反射率至少為 0.98，且有認證文件。. 相關儀器之規格與操作步驟請參考「建材性能檢測分析實驗研究－子計 畫 2.玻璃日光輻射熱取得率檢測實驗」計畫報告。 本研究計畫量測之玻璃為單片式非節能平板玻璃，厚度分別為 6mm、8mm 以及 10mm，玻璃顏色計有清色、茶色、綠色以及藍色，共計 11 種玻璃。表 4-1 所示為單片式非節能玻璃之紫外線(UV)、可見光(Visible light)和太陽熱 能(Solar heat)透射率和反射率的量測結果。表中括號之數據為廠商委託 LBNL 實驗室量測所提供之數據。由表中之數據可發現本研究之量測結果與 LBNL 之量測數據相符。其間之些微差距其原因可能為玻璃製造的時間不同所致。 故性能實驗群之「日光輻射熱取得率量測系統」量測結果應具有相當的精確 性和可靠性。. 37.
(49) 單一建築材料隔熱性能資料庫之建立. 圖 4-1 為清玻璃之紫外線穿透率量測結果。由圖顯示玻璃之紫外線穿透 範圍主要分佈在波長為 315~380nm 之 UV-A 區域內。 由量測結果可發現在相同厚度之條件下，有色玻璃之穿透率與反射率皆 比清玻璃低很多，尤其在紫外線穿透率方面。以厚度 6mm 為例，茶色玻璃之 紫外線穿透率最低（穿透率=15.6%） ，而最差者為清玻璃（穿透率=51.64%）。 而在可見光和太陽輻射的穿透率與反射率方面亦是有色玻璃較清玻璃為低。 而在相同顏色玻璃之比對上下，吾人發現玻璃厚度越厚，其穿透率也會越低。 表 4-2 為利用上述各國標準所計算之玻璃光學性質數據。由比對結果得 知依據 CNS 所得之可見光(Visible light)和太陽熱能(Solar heat)透射率和反射 率與 ISO、DIN、JIS 計算結果一致，但 CNS 之紫外線(UV)穿透率較 ISO 計 算之數據低。本研究計畫所執行之各式玻璃量測數據，請參考附件三。. 100. 80. 穿透率. 60. 40. 20. 0 UV-B region:280-315nm UV-A region:315-380nm. 280. 290. 300. 310. 320. 330. 340. 350. 360. 370. 380. 波長(nm). 圖 4-1 6mm 清玻璃之紫外線透射率量測結果. 38.
(50) 第四章 玻璃光學性能資料庫之建立. 表 4-1 單片式非節能玻璃之光學性質(CNS) 試件名稱. 6mm 清色 6mm 綠色 6mm 藍色 6mm 茶色 8mm 清色 8mm 綠色 8mm 茶色 10mm 清色 10mm 綠色 10mm 藍色 10mm 茶色. 可視光. 太陽熱能. 紫外線. 透射率 %. 反射率 %. 透射率 %. 反射率 %. 透射率 %. 88.52 (88) 74.977 (71) 55.156 (55) 49.302 (50) 87.58 (87) 69.275 (65) 41.372 (41) 86.078 (86) 62.98 (60) 38.728 (39) 35.74 (33). 8.877 (8) 7.787 (7) 6.722 (6) 6.373 (6) 8.778 (8) 6.422 (7) 6.173 (5) 8.612 (8) 6.096 (7) 5.566 (5) 5.34 (6). 78.487 (78) 48.722 (44) 45.498 (45) 49.179 (50) 76.642 (76) 36.96 (37) 40.836 (42) 69.745 (73) 30.08 (31) 29.078 (30) 33.97 (35). 7.855 (8) 6.128 (6) 6.13 (6) 6.15 (6) 7.55 (8) 5.635 (6) 5.922 (5) 7.248 (7) 5.406 (6) 5.165 (6) 5.158 (5). 51.64 (52) 24.683 (20) 22.44 (24) 15.679 (17) 48.2 (50) 15.93 (15) 11.648 (14) 43.455 (47) 11.184 (12) 14.36 (15) 9.374 (9). 39.
(51) 單一建築材料隔熱性能資料庫之建立. 表 4-2 玻璃光學性質之 CNS、ISO、DIN 與 JIS 之比較 試件名稱. 6mm 清色. 6mm 藍色. 6mm 綠色. 6mm 茶色. 8mm 清色. 8mm 綠色. 8mm 茶色. 10mm 清色. 10mm 藍色. 10mm 綠色. 可視光. 太陽熱能. 紫外線. 透射率 %. 反射率 %. 透射率 %. 反射率 %. 透射率 %. CNS ISO DIN JIS CNS ISO DIN JIS CNS ISO DIN JIS CNS ISO DIN JIS CNS ISO DIN JIS CNS ISO DIN JIS CNS ISO DIN JIS CNS ISO DIN JIS CNS ISO DIN JIS. 88.526 88.53 88.53 88.526 55.157 55.168 55.168 55.157 74.98 74.99 74.98 74.99 49.3 49.3 49.3 49.3 87.58 87.58 87.58 87.58 69.28 69.29 69.29 69.28 41.37 41.37 41.37 41.37 86.08 86.08 86.08 86.08 38.73 38.74 38.74 38.73. 8.877 8.878 8.878 8.877 6.72 6.72 6.72 6.72 7.79 7.79 7.79 7.79 6.37 6.37 6.37 6.37 8.778 8.779 8.779 8.778 7.32 7.33 7.32 7.33 6.173 6.173 6.173 6.173 8.612 8.613 8.613 8.612 5.57 5.57 5.57 5.57. 78.487 78.346 78.424 77.954 45.5 46.31 46.49 45.4 48.27 48.07 49.81 45.9 49.18 48.97 48.36 49.77 74.62 72.7 74.85 70.86 35.96 33.73 38.85 35.08 40.84 39.52 40.25 39.44 69.75 68.11 70.19 66.16 29.08 29.42 30.45 27.93. 7.855 7.824 7.988 7.77 6.13 6.05 6.28 5.83 5.63 5.57 5.79 5.34 5.92 5.8 6 5.65 7.55 7.41 7.69 7.15 5.63 5.57 5.79 5.34 5.92 5.8 6 5.65 7.25 7.12 7.4 6.86 5.17 5.1 5.3 4.92. 51.64 59.1 51.64 59.1 22.44 26.97 22.44 26.97 24.68 29.25 24.68 29.25 15.68 18.52 15.68 18.52 48.2 56 48.2 56 15.93 19.45 15.93 19.45 11.65 14.01 11.65 14.01 43.46 50.69 43.46 50.69 14.36 17.3 14.36 17.3. CNS. 62.98. 6.91. 30.08. 5.4. 11.18. ISO. 63. 6.91. 30.66. 5.33. 13.71. DIN. 63. 6.91. 31.99. 5.54. 11.18. JIS. 62.98. 6.91. 28.46. 5.12. 13.71. 40.
(52) 第四章 玻璃光學性能資料庫之建立. 厚度=6mm 清色 茶色 綠色 藍色. 100 90 80. 透射率 (%). 70 60 50 40 30 20 10 0 250. 500. 750. 1000. 1250. 1500. 1750. 2000. 2250. 2500. 波長 (nm). 圖 4-2 各色玻璃之太陽熱能透射率比較圖 厚度=6mm 清色 茶色 綠色 藍色. 12 11 10 9. 反射率 (%). 8 7 6 5 4 3 2 1 0 250. 500. 750. 1000. 1250. 1500. 1750. 2000. 2250. 2500. 波長 (nm). 圖 4-3 各色玻璃之太陽熱能反射率比較圖. 厚度=6mm 清色 茶色 綠色 藍色. 100 90. 紫外線透射率 (%). 80 70 60 50 40 30 20 10 0 280. 290. 300. 310. 320. 330. 340. 350. 360. 370. 380. 波長 (nm). 圖 4-4 各色玻璃之紫外線透射率比較圖. 41.
(53) 單一建築材料隔熱性能資料庫之建立. 厚度=6mm清色 厚度=8mm清色 厚度=10mm清色. 100 90 80. 透射率 (%). 70 60 50 40 30 20 10 0 250. 500. 750. 1000. 1250. 1500. 1750. 2000. 2250. 2500. 波長 (nm). 圖 4-5 清色玻璃各種厚度之太陽熱能透射率比較圖 厚度=6mm清色 厚度=8mm清色 厚度=10mm清色. 12 11 10 9. 反射率 (%). 8 7 6 5 4 3 2 1 0 250. 500. 750. 1000. 1250. 1500. 1750. 2000. 2250. 2500. 波長 (nm). 圖 4-6 清色玻璃各種厚度之太陽熱能反射率比較圖 厚度=6mm清色 厚度=8mm清色 厚度=10mm清色. 100 90. 紫外線透射率 (%). 80 70 60 50 40 30 20 10 0 280. 290. 300. 310. 320. 330. 340. 350. 360. 370. 380. 波長 (nm). 圖 4-7 清色玻璃各種厚度之紫外線透射率比較圖. 42.
(54) 第四章 玻璃光學性能資料庫之建立. 厚度=6mm茶色 厚度=8mm茶色 厚度=10mm茶色. 100 90 80. 透射率 (%). 70 60 50 40 30 20 10 0 250. 500. 750. 1000. 1250. 1500. 1750. 2000. 2250. 2500. 波長 (nm). 圖 4-8 茶色玻璃各種厚度之太陽熱能透射率比較圖 厚度=6mm茶色 厚度=8mm茶色 厚度=10mm茶色. 12 11 10 9. 反射率 (%). 8 7 6 5 4 3 2 1 0 250. 500. 750. 1000. 1250. 1500. 1750. 2000. 2250. 2500. 波長 (nm). 圖 4-9 茶色玻璃各種厚度之太陽熱能反射率比較圖 厚度=6mm茶色 厚度=8mm茶色 厚度=10mm茶色. 100 90. 紫外線透射率 (%). 80 70 60 50 40 30 20 10 0 280. 290. 300. 310. 320. 330. 340. 350. 360. 370. 380. 波長 (nm). 圖 4-10 茶色玻璃各種厚度之紫外線透射率比較圖. 43.
(55) 單一建築材料隔熱性能資料庫之建立. 厚度=6mm綠色 厚度=8mm綠色 厚度=10mm綠色. 100 90 80. 透射率 (%). 70 60 50 40 30 20 10 0 250. 500. 750. 1000. 1250. 1500. 1750. 2000. 2250. 2500. 波長 (nm). 圖 4-11 綠色玻璃各種厚度之太陽熱能透射率比較圖 厚度=6mm綠色 厚度=8mm綠色 厚度=10mm綠色. 12 11 10 9. 反射率 (%). 8 7 6 5 4 3 2 1 0 250. 500. 750. 1000. 1250. 1500. 1750. 2000. 2250. 2500. 波長 (nm). 圖 4-12 綠色玻璃各種厚度之太陽熱能反射率比較圖 厚度=6mm綠色 厚度=8mm綠色 厚度=10mm綠色. 100 90. 紫外線透射率 (%). 80 70 60 50 40 30 20 10 0 280. 290. 300. 310. 320. 330. 340. 350. 360. 370. 380. 波長 (nm). 圖 4-13 綠色玻璃各種厚度之紫外線透射率比較圖. 44.
(56) 第四章 玻璃光學性能資料庫之建立. 第二節 隔熱膜之光學性能資料庫 隨著建築物空調節能指標 ENVLOAD 之推行，目前在建築物上所採用之 玻璃多已使用具有高隔熱效能之雙層玻璃或膠合玻璃。甚至玻璃廠商在雙層 玻璃中另外裝設高透光性且高隔熱性之隔熱膜（如圖 4-14 所示），使得玻璃 應用在現代建築物上可兼具其美觀、日光運用以及建築節能之功用。有鑑於 此，本研究針對性能實驗群熱環境實驗室之「紫外光/可見光/近紅外光分光光 譜儀」與「玻璃表面半球輻射率量測儀器 FT-IR」兩台光學量測儀器在隔熱 膜光學性質量測上進行可行性分析與探討，進而發展熱環境實驗室在隔熱膜 光學性質量測之能力，其量測平台之建立請參照九十四年「熱環境實驗室性 能評估與 CNLA 認證之建立」計畫報告。 表 4-3 為利用隔熱膜光學性質之測試平台之量測結果。其量測出之光學 性能平均值均在儀器誤差範圍之內。目前本研究業已完成 4 種汽車隔熱膜之 光學性能量測，其量測數據，請參考附件四。. 圖 4-14 環保節能雙層中空玻璃（育璽實業有限公司提供）. 45.
(57) 單一建築材料隔熱性能資料庫之建立. 表 4-3 隔熱膜光學性質之量測結果 試件名稱. 可視光. 太陽熱能. 紫外線. 透射率 %. 反射率 %. 透射率 %. 反射率 %. 透射率 %. 3M 8702 正面. 36.98. 24.03. 34.38. 23.57. 0.35. 3M 8702 反面. 37.02. 19.16. 34.41. 19.84. 0.30. 3M 3001 正面. 5306. 27.65. 42.33. 37.80. 6.33. 3M 3001 反面. 52.92. 24.34. 42.25. 35.59. 6.59. 3M 8801 正面. 36.16. 6.29. 50.10. 7.15. 1.36. 3M 8801 反面. 36.30. 9.18. 50.22. 9.26. 1.31. 3M 8803 正面. 18.05. 27.15. 20.29. 27.74. 0.14. 3M 8803 反面. 18.18. 11.69. 20.30. 15.45. 0.14. 803TG-1 100 90 80. 透射率 (%). 70 60 50 40 30 20 10 0 250. 500. 750. 1000. 1250. 1500. 1750. 2000. 2250. 2500. 波長 (nm). 圖 4-15 3M 8072 正面之透射率 803TR-1 35. 30. 反射率 (%). 25. 20. 15. 10. 5. 0 250. 500. 750. 1000. 1250. 1500. 1750. 2000. 2250. 波長 (nm). 圖 4-16 3M 8072 正面之反射率. 46. 2500.
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