易構住宅室內環境性能之驗證研究

易構住宅室內環境性能之驗證研究

內 政 部建 築研 究 所 委 託研 究 報告

中華民國 100 年 12 月

易構住宅室內環境性能之驗證研究

受委託者：國立台灣科技大學

研究主持人：林怡均教授

協同主持人：鄭明淵教授

研 究 助 理 ：張又文、林志龍、林敬哲

內 政 部建 築研 究 所 委 託研 究 報告

中華民國 100 年 12 月

（本報告內容及建議，純屬研究小組意見，不代表本機關意見）

目次

表次 ... III

圖次 ... VI

摘要 ... XIII

第一章

緒論 ... 1

第 一 節

研 究 緣 起 與 背 景 ... 1

第 二 節

研 究 目 的 ... 2

第 三 節

研 究 內 容 ... 2

第 四 節

研 究 進 度 ... 3

第二章

文獻探討 ... 5

第三章

驗證與規劃易構住宅室內節能監控資料與環境調控機制 ... 21

第 一 節

RFID 感 測 器 量 測 點 位 置 探 討

... 21

第 二 節

易 構 住 宅 室 內 環 境 性 能 驗 證 ... 30

第 三 節

太 陽 輻 射 對 室 內 環 境 性 能 影 響 ... 169

第四章

維護易構住宅室內環境調控設備 ... 189

第一節

環 控 記 錄 設 備 維 護 ... 189

第 二 節

能 源 記 錄 設 備 維 護 ... 190

第 三 節

溫 濕 度 記 錄 器 設 備 維 護 ... 193

第 四 節

地 中 管 系 統 維 護 ... 193

第五章

結論與建議 ... 197

第一節

結 論 ... 197

第 二 節

建 議 ... 199

參考文獻 ... 201

附錄一 審查會議記錄與意見回覆 ... 203

一 、

委 託 研 究 計 畫 採 購 評 選 委 員 會 會 議 記 錄 與 意 見 回 覆 ... 203

二 、

期 中 審 期 會 議 記 錄 與 意 見 回 覆 ... 207

三 、

期 末 審 查 會 議 記 錄 與 意 見 回 覆 ... 217

附錄二 勘查智慧電錶 ... 226

附錄三 智慧電錶及斷路器安裝 ... 228

附錄四 印尼學者參訪 ... 231

表次

表 2-1 自然通風設計建築案例 ... 9 表 2-2 地中管應用案例 ... 14 表 3-1 設備耗能分類表 ... 21 表 3-2 地中管系統量測點分布位置 ... 23 表 3-3 地中管豎井(2)資料總表 ... 24 表 3-4DICKSONTK550 維修紀錄表 ... 30 表 3-5 室內無居住者時系統開啟條件表(T 為溫度℃)... 31 表 3-6 根據易構住宅當地條件所設計之開啟機制表(TIN表室內溫度) ... 32 表 3-7 地中管系統與室內空調設備之搭配機制 ... 33 表 3-8 開啟單一及兩種環控設備之實驗列表 ... 37 表 3-9 2010/09/281F 客廳遮陽板使用機制表 ... 40 表 3-10 2010/09/28EAGHOUSE 1F 客廳遮陽板使用基本耗電量 ... 41 表 3-11 2010/10/021F 客廳遮陽板使用機制表 ...44 表 3-12 2010/10/02EAGHOUSE 1F 客廳遮陽板使用基本耗電量 ...44 表 3-13 2010 年四季變化與太陽照射角度 ... 45 表 3-14 2010/12/131F 客廳遮陽板使用機制表 ... 49 表 3-15 2010/12/13EAGHOUSE 使用 1F 客廳遮陽板基本耗電量 ... 49 表 3-16 2011/01/011F 客廳遮陽板使用機制表 ... 51 表 3-17 2011/01/01EAGHOUSE 使用 1F 客廳遮陽板基本耗電量 ... 52 表 3-18 2011/04/101F 客廳遮陽板使用機制表 ... 54 表 3-19 2011/04/10EAGHOUSE 使用 1F 客廳遮陽板基本耗電量 ... 55 表 3-20 2011/04/241F 客廳遮陽板使用機制表... 57 表 3-21 2011/04/24EAGHOUSE 使用 1F 客廳遮陽板基本耗電量 ... 57 表 3-22 2011/07/181F 客廳遮陽板使用機制表 ... 59 表 3-23 2011/07/18EAGHOUSE 使用 1F 客廳遮陽板基本耗電量 ... 60 表 3-24 2011/09/031F 客廳遮陽板使用機制表 ... 62 表 3-25 2011/09/03EAGHOUSE 使用 1F 客廳遮陽板基本耗電量 ... 62 表 3-26 2010/10/101F 客廳窗戶開啟機制表 ... 64 表 3-27 2010/10/10EAGHOUSE 1F 客廳窗戶開啟基本耗電量 ... 65 表 3-28 2010/11/271F 客廳窗戶開啟機制表 ... 67 表 3-29 2010/11/27EAGHOUSE 1F 客廳窗戶開啟基本耗電量 ... 67 表 3-30 2010/12/051F 客廳窗戶開啟機制表 ... 70 表 3-31 2010/12/05EAGHOUSE 1F 客廳窗戶開啟基本耗電量 ... 70 表 3-32 2010/12/121F 客廳窗戶開啟機制表 ... 72 表 3-33 2010/12/12EAGHOUSE 1F 客廳窗戶開啟基本耗電量 ... 73 表 3-34 2011/03/211F 客廳窗戶開啟機制表 ... 75 表 3-35 2011/03/21EAGHOUSE 1F 客廳窗戶開啟基本耗電量 ... 76

表 3-36 2011/04/021F 客廳窗戶開啟機制表 ... 78 表 3-37 2011/04/02EAGHOUSE 1F 客廳窗戶開啟基本耗電量 ... 78 表 3-38 2011/07/241F 客廳窗戶開啟機制表 ... 80 表 3-39 2011/07/24EAGHOUSE 1F 客廳窗戶開啟基本耗電量 ... 81 表 3-40 2011/07/311F 客廳窗戶開啟機制表 ... 83 表 3-41 2011/07/31EAGHOUSE 1F 客廳窗戶開啟基本耗電量 ... 83 表 3-42 2011/11/071F 客廳地中管風扇開啟機制表 ... 86 表 3-43 2010/11/07EAGHOUSE 1F 客廳地中管風扇開啟基本耗電量 ... 86 表 3-44 2010/11/241F 客廳地中管風扇開啟機制表 ... 91 表 3-45 2010/11/24EAGHOUSE 1F 客廳地中管風扇開啟基本耗電量 ... 91 表 3-46 2010/12/161F 客廳地中管風扇開啟機制表 ... 95 表 3-47 2010/12/16EAGHOUSE 1F 客廳地中管風扇開啟基本耗電量 ... 96 表 3-48 2010/12/251F 客廳地中管風扇開啟機制表 ...100 表 3-49 2010/12/25EAGHOUSE 開啟 1F 客廳地中管風扇基本耗電量 ...101 表 3-50 2011/03/051F 客廳地中管風扇開啟機制表 ...105 表 3-51 2011/03/05EAGHOUSE 開啟 1F 客廳地中管風扇基本耗電量 ...105 表 3-52 2011/03/091F 客廳地中管風扇開啟機制表 ...109 表 3-53 2011/03/09EAGHOUSE 開啟 1F 客廳地中管風扇基本耗電量 ...110 表 3-54 2011/08/241F 客廳地中管風扇開啟機制表 ...114 表 3-55 2011/08/24EAGHOUSE 開啟 1F 客廳地中管風扇基本耗電量 ...115 表 3-56 2011/08/311F 客廳地中管風扇開啟機制表 ...119 表 3-57 2011/08/31EAGHOUSE 開啟 1F 客廳地中管風扇基本耗電量 ...120 表 3-58 2010/10/11 梯間太陽煙囪風扇開啟機制表 ...125 表 3-59 2010/10/11EAGHOUSE 梯間太陽煙囪風扇開啟基本耗電量 ...125 表 3-60 2010/11/28 梯間太陽煙囪風扇開啟機制表 ...128 表 3-61 2010/11/28EAGHOUSE 梯間太陽煙囪風扇開啟基本耗電量 ...129 表 3-62 2010/12/04 梯間太陽煙囪風扇開啟機制表 ...131 表 3-63 2010/12/04EAGHOUSE 梯間太陽煙囪風扇開啟基本耗電量 ...132 表 3-64 2011/03/19 梯間太陽煙囪風扇開啟機制表 ...135 表 3-65 2011/03/19EAGHOUSE 梯間太陽煙囪風扇開啟基本耗電量 ...135 表 3-66 2011/04/09 太陽煙囪梯間風扇開啟機制表 ...138 表 3-67 2011/04/09EAGHOUSE 梯間太陽煙囪風扇開啟基本耗電量 ...138 表 3-68 2011/08/29 太陽煙囪風扇(梯間)開啟機制表 ...141 表 3-69 2011/08/29EAGHOUSE 太陽煙囪風扇(梯間)開啟基本耗電量 ...141 表 3-70 2011/09/04 太陽煙囪風扇(梯間)開啟機制表 ...144 表 3-71 2011/09/04EAGHOUSE 太陽煙囪風扇(梯間)開啟基本耗電量 ...144 表 3-72 2011/07/021F 客廳空調開啟機制表 ... 147 表 3-73 2011/07/02EAGHOUSE 開啟 1F 客廳空調基本耗電量 ...148 表 3-74 2011/07/091F 客廳空調開啟機制表 ...150

表 3-75 2011/07/09EAGHOUSE 開啟 1F 客廳空調基本耗電量 ... 151 表 3-76 2011/08/281F 客廳地中管風扇與地中管壓縮機開啟機制表...154 表 3-77 2011/08/28EAGHOUSE 開啟 1F 客廳地中管風扇與地中管壓縮機基本耗電量 ...155 表 3-78 2011/08/301F 客廳地中管風扇與地中管壓縮機開啟機制表...159 表 3-79 2011/08/30EAGHOUSE 開啟 1F 客廳地中管風扇與地中管壓縮機基本耗電量 ...160 表 3-80 太陽輻射資料總表 ... 173 表 4-1 數位電錶勘查前結果 ...190 表 4-2 數位電錶勘查後結果 ...191 表 4-3 DICKSIONTK550 維修紀錄 ...193

圖次

圖 1-1 易構住宅實體展示屋 ... 2 圖 2-1 ENERGYPLUS模擬目標建築物立體圖 ... 6 圖 2-2 TROMBE WALL與太陽煙囪結合之設置圖 ... 7 圖 2-3 實地量測建築之時實體照片 ... 8 圖 2-4 辛巴威東門中心實體照片 ... 9 圖 2-5 白蟻窩示意圖 ... 10 圖 2-6 英國倫敦, 保得利大廈實體照片 ... 10 圖 2-7 英國倫敦,SSEES 實體照片 ... 11 圖 2-8 英國倫敦 SSEES, 由中央天井向下俯瞰 ... 12 圖 2-9 台灣國立成功大學綠色魔法學校 ... 12 圖 2-10 台灣國立成功大學綠色魔法學校外觀模型圖 ... 13

圖 2-11 加拿大 EARTH RANGERS CENTRE 實照 ... 15

圖 2-12 加拿大 EARTH RANGERS CENTRE 地中管俯瞰圖 ... 15

圖 2-13 法國 LA TOUR DE SALVAGNY, 小學實照 ... 16 圖 2-14 法國 LA TOUR DE SALVAGNY, 小學地中管施工情形 ... 16 圖 2-15 法國 LA TOUR DE SALVAGNY, 小學的通風系統, 左圖為教室地板出風口位置, 右圖為通風處理中 心 ... 17 圖 2-16 德國 DARMSTADT, 被動式建築實照 ... 17 圖 2-17 德國 DARMSTADT, 被動式建築省能機制... 18 圖 2-18 英國 LUTON,BUTTERFIELD辦事處的實照 ... 19 圖 2-19 英國 LUTON,BUTTERFIELD辦事處的窗戶，上下部分為可以獨立旋轉的窗戶與百葉窗簾 ... 19 圖 2-20 英國 LUTON,BUTTERFIELD辦事處的地中管施工情形，管長共 900 M，埋於地下 2 M，溫度約保 持在 13℃ ... 20 圖 3-1 地中管SENSOR設置位置自由體圖 ... 22 圖 3-2 地中管豎井(2)垂直溫度分佈 (2010.9.11) ... 24 圖 3-3 地中管豎井(2)垂直濕度分佈 (2010.9.11) ... 25 圖 3-4 地中管豎井(2)垂直溫度分佈 (2010.9.13) ... 25 圖 3-5 地中管豎井(2)垂直濕度分佈 (2010.9.13) ... 26 圖 3-6 地中管豎井(2)垂直溫度分佈，帄均輻射量為 214W/M2 (2010.10.10) ... 27 圖 3-7 地中管豎井(2)垂直濕度分佈 (2010.10.10) ... 27 圖 3-8 地中管豎井(2)垂直溫度分佈，帄均輻射量為 301W/M2 (2010.10.11) ... 28 圖 3-9 地中管豎井(2)垂直濕度分佈 (2010.10.11) ... 28 圖 3-10 地中管豎井(2)垂直溫度分佈，帄均輻射量為 472W/M2 (2010.10.12) ... 29 圖 3-11 地中管豎井(2)垂直濕度分佈 (2010.10.12) ... 29 圖 3-12 室內無居住者時，以室內溫度為開啟條件圖 ... 33 圖 3-13 室內無居住者時，以室外溫度為開啟條件圖 ... 34 圖 3-14 室內更居住者時，以室內溫度為開啟條件圖 ... 34 圖 3-15 室內更居住者時，以室外溫度為開啟條件圖 ... 35

圖 3-16 易構住宅建設地點與志清國小相對位置圖, 星形為志清國小、黑色圓點為易構住宅 ... 35 圖 3-17 易構住宅建設地點與台灣大學大氣系相對位置圖, 正方形為台灣大學大氣系、黑色圓點為 易構住宅 ... 36 圖 3-18 易構住宅 1 樓帄面圖 ... 38 圖 3-19 易構住宅 2 樓帄面圖 ... 38 圖 3-20 易構住宅 3 樓帄面圖 ... 39 圖 3-21 易構住宅 4 樓帄面圖 ... 39 圖 3-22 2010 年 9 月 28 日(使用 1F 客廳遮陽板):太陽輻射量強度圖 ... 41 圖 3-23 2010 年 9 月 28 日(使用 1F 客廳遮陽板):南側 1F 客廳與南側 2F 主臥房室內溫度變化圖 . 42 圖 3-24 2010 年 10 月 2 日(使用 1F 客廳遮陽板):太陽輻射量強度圖 ... 46 圖 3-25 2010 年 10 月 2 日(使用 1F 客廳遮陽板): 南側 1F 客廳與南側 2F 主臥房室內溫度變化圖46 圖 3-26 2010 年春分 12:00 的太陽位置圖，Θ為太陽方位角、Ψ為太陽仰角 ... 47 圖 3-27 2010 年夏至 12:00 的太陽位置圖，Θ為太陽方位角、Ψ為太陽仰角 ... 47 圖 3-28 2010 年秓分 12:00 的太陽位置圖，Θ為太陽方位角、Ψ為太陽仰角 ... 48 圖 3-29 2010 年冬至 12:00 的太陽位置圖，Θ為太陽方位角、Ψ為太陽仰角 ... 48 圖 3-30 2010 年 12 月 13 日(使用 1F 客廳遮陽板):太陽輻射量強度圖 ... 50 圖 3-31 2010 年 12 月 13 日(使用 1F 客廳遮陽板):南側 1F 客廳與南側 2F 主臥房室內溫度變化圖 ... 50 圖 3-32 2011 年 1 月 1 日(使用 1F 客廳遮陽板):太陽輻射量強度圖 ... 53 圖 3-33 2011 年 1 月 1 日(使用 1F 客廳遮陽板):南側 1F 客廳與南側 2F 主臥房室內溫度變化圖 ... 53 圖 3-34 2011 年 4 月 10 日(使用 1F 客廳遮陽板):太陽輻射量強度圖 ... 55 圖 3-35 2011 年 4 月 10 日(使用 1F 客廳遮陽板):南側 1F 客廳與南側 2F 主臥房室內溫度變化圖 . 56 圖 3-36 2011 年 4 月 24 日(使用 1F 客廳遮陽板):太陽輻射量強度圖 ... 58 圖 3-37 2011 年 4 月 24 日(使用 1F 客廳遮陽板):南側 1F 客廳與南側 2F 主臥房室內溫度變化圖 . 58 圖 3-38 2011 年 7 月 18 日(使用 1F 客廳遮陽板):太陽輻射強度圖 ... 60 圖 3-39 2011 年 7 月 18 日(使用 1F 客廳遮陽板):南側 1F 客廳與南側 2 樓 ... 61 圖 3-40 2011 年 9 月 3 日(使用 1F 客廳遮陽板):太陽輻射強度圖 ... 63 圖 3-41 2011 年 9 月 3 日(使用 1F 客廳遮陽板):南側 1F 客廳與南側 2 樓 ... 63 圖 3-42 2010 年 10 月 10 日(開啟 1F 客廳窗戶):太陽輻射量強度圖 ... 65 圖 3-43 2010 年 10 月 10 日(開啟 1F 客廳窗戶):南側 1F 客廳與南側 2F 主臥房室內溫度變化圖 ... 66 圖 3-44 2010 年 11 月 27 日(開啟 1F 客廳窗戶):太陽輻射量強度圖 ... 68 圖 3-45 2010 年 11 月 27 日(開啟 1F 客廳窗戶):南側 1F 客廳與南側 2F 主臥房室內溫度變化圖 ... 68 圖 3-46 2010 年 12 月 5 日(開啟 1F 客廳窗戶):太陽輻射量強度圖 ... 71 圖 3-47 2010 年 12 月 5 日(開啟 1F 客廳窗戶):南側 1F 客廳與南側 2F 主臥房室內溫度變化圖 .... 71 圖 3-48 2010 年 12 月 12 日(開啟 1F 客廳窗戶):太陽輻射量強度圖 ... 74 圖 3-49 2010 年 12 月 12 日(開啟 1F 客廳窗戶):南側 1F 客廳與南側 2F 主臥房室內溫度變化圖 ... 74 圖 3-50 2011 年 3 月 21 日(開啟 1F 客廳窗戶):太陽輻射量強度圖 ... 76 圖 3-51 2011 年 3 月 21 日(開啟 1F 客廳窗戶):南側 1F 客廳與南側 2F 主臥房室內溫度變化圖 ...77 圖 3-52 2011 年 4 月 2 日(開啟 1F 客廳窗戶):太陽輻射量強度圖 ... 79 圖 3-53 2011 年 4 月 2 日(開啟 1F 客廳窗戶):南側 1F 客廳與南側 2F 主臥房室內溫度變化圖 ... 79

圖 3-54 2011 年 7 月 24 日(客廳使用自然通風):太陽輻射量強度圖 ... 81 圖 3-55 2011 年 7 月 24 日(開啟 1F 客廳窗戶):南側 1F 客廳與南側 2F 主臥房室內溫度變化圖 ... 82 圖 3-56 2011 年 7 月 31 日(客廳使用自然通風):太陽輻射量強度圖 ... 84 圖 3-57 2011 年 7 月 31 日(開啟 1F 客廳窗戶):南側 1F 客廳與南側 2F 主臥房室內溫度變化圖 ... 84 圖 3-58 2010 年 11 月 7 日(開啟 1F 客廳地中管風扇):太陽輻射量強度圖 ... 87 圖 3-59 2010 年 11 月 7 日(開啟 1F 客廳地中管風扇):南側 1F 客廳與南側 2F 主臥房室內溫度變化 圖 ... 87 圖 3-60 2010 年 11 月 7 日(開啟 1F 客廳地中管風扇):地中管系統內空氣溫度變化圖 ... 88 圖 3-61 2010 年 11 月 7 日(開啟 1F 客廳地中管風扇):地中管系統豎井(2)內垂直溫度分布圖 ... 88 圖 3-62 2010 年 11 月 7 日(開啟 1F 客廳地中管風扇):地中管系統內不同位置的溫差圖，以地中管 入風口溫度為基準 ... 89 圖 3-63 2010 年 11 月 7 日(開啟 1F 客廳地中管風扇):地中管風扇每小時帄均能源消耗圖 ... 89 圖 3-64 2010 年 11 月 24 日(開啟 1F 客廳地中管風扇):太陽輻射量強度圖 ... 92 圖 3-65 2010 年 11 月 24 日(開啟 1F 客廳地中管風扇):南側 1F 客廳與南側 2F 主臥房室內溫度變化 圖 ... 92 圖 3-66 2010 年 11 月 24 日(開啟 1F 客廳地中管風扇):地中管系統內空氣溫度變化圖 ... 93 圖 3-67 2010 年 11 月 24 日(開啟 1F 客廳地中管風扇):地中管系統豎井(2)內垂直溫度分布圖 ... 93 圖 3-68 2010 年 11 月 24 日(開啟 1F 客廳地中管風扇):地中管系統內不同位置的溫差圖，以地中管 入風口溫度為基準 ... 94 圖 3-69 2010 年 12 月 16 日(開啟 1F 客廳地中管風扇):太陽輻射量強度圖 ... 96 圖 3-70 2010 年 12 月 16 日(開啟 1F 客廳地中管風扇):南側 1F 客廳與南側 2F 主臥房室內溫度變化 圖 ... 97 圖 3-71 2010 年 12 月 16 日(開啟 1F 客廳地中管風扇):地中管系統內空氣溫度變化圖 ... 97 圖 3-72 2010 年 12 月 16 日(開啟 1F 客廳地中管風扇):地中管系統豎井(2)內垂直溫度分布圖 ... 98 圖 3-73 2010 年 12 月 16 日(開啟 1F 客廳地中管風扇):地中管系統內不同位置的溫差圖，以地中管 入風口溫度為基準 ... 98 圖 3-74 2010 年 12 月 16 日(開啟 1F 客廳地中管風扇):地中管風扇每小時帄均能源消耗圖 ... 99 圖 3-75 2010 年 12 月 25 日(開啟 1F 客廳地中管風扇):太陽輻射量強度圖 ...101 圖 3-76 2010 年 12 月 25 日(開啟 1F 客廳地中管風扇):南側 1F 客廳與南側 2F 主臥房室內溫度變化 圖 ... 102 圖 3-77 2010 年 12 月 25 日(開啟 1F 客廳地中管風扇):地中管系統內空氣溫度變化圖 ... 102 圖 3-78 2010 年 12 月 25 日(開啟 1F 客廳地中管風扇):地中管系統豎井(2)內垂直溫度分布圖 ....103 圖 3-79 2010 年 12 月 25 日(開啟 1F 客廳地中管風扇):地中管系統內不同位置的溫差圖，以地中管 入風口溫度為基準 ...103 圖 3-80 2011 年 3 月 5 日(開啟 1F 客廳地中管風扇):太陽輻射量強度圖 ...106 圖 3-81 2011 年 3 月 5 日(開啟 1F 客廳地中管風扇):南側 1F 客廳與南側 2F 主臥房室內溫度變化圖 ...106 圖 3-82 2011 年 3 月 5 日(開啟 1F 客廳地中管風扇):地中管系統內空氣溫度變化圖 ... 107 圖 3-83 2011 年 3 月 5 日(開啟 1F 客廳地中管風扇):地中管系統豎井(2)內垂直溫度分布圖 ... 107

圖 3-84 2011 年 3 月 5 日(開啟 1F 客廳地中管風扇):地中管系統內不同位置的溫差圖，以地中管入 風口溫度為基準 ...108 圖 3-85 2011 年 3 月 9 日(開啟 1F 客廳地中管風扇):太陽輻射量強度圖 ...110 圖 3-86 2011 年 3 月 9 日(開啟 1F 客廳地中管風扇):南側 1F 客廳與南側 2F 主臥房室內溫度變化圖 ...111 圖 3-87 2011 年 3 月 9 日(開啟 1F 客廳地中管風扇):地中管系統內空氣溫度變化圖 ...111 圖 3-88 2011 年 3 月 9 日(開啟 1F 客廳地中管風扇):地中管系統豎井(2)內垂直溫度分布圖 ...112 圖 3-89 2011 年 3 月 9 日(開啟 1F 客廳地中管風扇):地中管系統內不同位置的溫差圖，以地中管入 風口溫度為基準 ...112 圖 3-90 2011 年 3 月 9 日(開啟 1F 客廳地中管風扇):地中管風扇每小時帄均能源消耗圖 ...113 圖 3-91 2011 年 08 月 24 日(開啟 1F 客廳地中管風扇):太陽輻射量強度圖 ...115 圖 3-92 2011 年 08 月 24 日(開啟 1F 客廳地中管風扇):南側 1F 客廳與南側 2F 主臥房室內溫度變化 圖 ...116 圖 3-93 2011 年 08 月 24 日(開啟 1F 客廳地中管風扇):地中管系統內空氣溫度變化圖 ...116 圖 3-94 2011 年 08 月 24 日(開啟 1F 客廳地中管風扇):地中管系統豎井(2)內垂直溫度分布圖 .... 117 圖 3-95 2011 年 08 月 24 日(開啟 1F 客廳地中管風扇):地中管系統內不同位置的溫差圖，以地中管 入風口溫度為基準 ... 117 圖 3-96 2011 年 08 月 24 日(開啟 1F 客廳地中管風扇):地中管風扇每小時帄均能源消耗圖 ...118 圖 3-97 2011 年 08 月 31 日(開啟 1F 客廳地中管風扇):太陽輻射量強度圖 ...120 圖 3-98 2011 年 08 月 31 日(開啟 1F 客廳地中管風扇):南側 1F 客廳與南側 2F 主臥房室內溫度變化 圖 ...121 圖 3-99 2011 年 08 月 31 日(開啟 1F 客廳地中管風扇):地中管系統內空氣溫度變化圖 ...121 圖 3-100 2011 年 08 月 31 日(開啟 1F 客廳地中管風扇):地中管系統豎井(2)內垂直溫度分布圖 ..122 圖 3-101 2011 年 08 月 31 日(開啟 1F 客廳地中管風扇):地中管系統內不同位置的溫差圖，以地中 管入風口溫度為基準 ...122 圖 3-102 2011 年 08 月 31 日(開啟 1F 客廳地中管風扇):地中管風扇每小時帄均能源消耗圖 ...123 圖 3-103 2010 年 10 月 11 日(開啟梯間太陽煙囪風扇):太陽輻射量強度圖... 126 圖 3-104 2010 年 10 月 11 日(開啟梯間太陽煙囪風扇):南側 1F 客廳與南側 2F 主臥房室內溫度變化 圖 ... 126 圖 3-105 太陽煙囪室內 RFID 量測點相對位置圖 ... 127 圖 3-106 2010 年 10 月 11 日(開啟梯間太陽煙囪風扇):太陽煙囪室內垂直高度溫度變化圖... 127 圖 3-107 2010 年 11 月 28 日(開啟梯間太陽煙囪風扇):太陽輻射量強度圖 ...129 圖 3-108 2010 年 11 月 28 日(開啟梯間太陽煙囪風扇):南側 1F 客廳與南側 2F 主臥房室內溫度變化 圖 ...130 圖 3-109 2010 年 11 月 28 日(開啟梯間太陽煙囪風扇):太陽煙囪室內垂直高度溫度變化圖...130 圖 3-110 2010 年 12 月 4 日(開啟太陽煙囪風扇(梯間)):太陽輻射量強度圖 ...132 圖 3-111 2010 年 12 月 4 日(開啟梯間太陽煙囪風扇):南側 1F 客廳與南側 2F 主臥房室內溫度變化 圖 ...133 圖 3-112 2010 年 12 月 4 日(開啟梯間太陽煙囪風扇):太陽煙囪室內垂直高度溫度變化圖 ...133 圖 3-113 2011 年 3 月 19 日(開啟梯間太陽煙囪風扇):太陽輻射量強度圖 ...136

圖 3-114 2011 年 3 月 19 日(開啟梯間太陽煙囪風扇):南側 1F 客廳與南側 2F 主臥房室內溫度變化 圖 ...136 圖 3-115 2011 年 3 月 19 日(開啟梯間太陽煙囪風扇):太陽煙囪室內垂直高度溫度變化圖 ... 137 圖 3-116 2011 年 4 月 9 日(開啟梯間太陽煙囪風扇):太陽輻射量強度圖 ...139 圖 3-117 2011 年 4 月 9 日(開啟梯間太陽煙囪風扇):南側 1F 客廳與南側 2F 主臥房室內溫度變化圖 ...139 圖 3-118 2011 年 4 月 9 日(開啟梯間太陽煙囪風扇):太陽煙囪室內垂直高度溫度變化圖 ...140 圖 3-119 2011 年 8 月 29 日(開啟太陽煙囪風扇):太陽輻射強度圖 ...142 圖 3-120 2011 年 8 月 29 日(開啟太陽煙囪風扇):南側 1F 客廳與南側 2F 主臥房室內溫度變化圖 ...142 圖 3-121 2010 年 8 月 29 日(開啟太陽煙囪風扇):太陽煙囪室內垂直高度變化圖 ...143 圖 3-122 2011 年 9 月 4 日(開啟太陽煙囪風扇):太陽輻射強度圖 ...145 圖 3-123 2011 年 9 月 4 日(開啟太陽煙囪風扇):南側 1F 客廳與南側 2F 主臥房室內溫度變化圖 .145 圖 3-124 2011 年 9 月 4 日(開啟太陽煙囪風扇):太陽煙囪室內垂直高度變化圖 ...146 圖 3-125 2011 年 07 月 02 日(開啟 1F 客廳空調)：太陽輻射量強度圖 ...148 圖 3-126 2011 年 07 月 02 日(開啟 1F 客廳空調)：南側 1F 客廳與南側 2F 主臥房室內溫度變化圖 ...149 圖 3-127 2011 年 07 月 02 日(開啟 1F 客廳空調)：1F 客廳空調每小時能源消耗圖 ...149 圖 3-128 2011 年 07 月 09 日(開啟 1F 客廳空調)：太陽輻射量強度圖 ... 151 圖 3-129 2011 年 07 月 09 日(開啟 1F 客廳空調)：南側 1F 客廳與南側 2F 主臥房室內溫度變化圖 ... 152 圖 3-130 2011 年 07 月 09 日(開啟 1F 客廳空調)： 1F 客廳空調每小時能源消耗圖 ... 152 圖 3-131 2011 年 08 月 28 日(開啟地中管風扇與地中管壓縮機)：太陽輻射量強度圖 ...155 圖 3-132 2011 年 08 月 28 日(開啟地中管風扇與地中管壓縮機)：南側 1F 客廳與南側 2F 主臥房室 內溫度變化圖 ...156 圖 3-133 2011 年 08 月 28 日(開啟地中管風扇與地中管壓縮機)：地中管系統內空氣變化圖 ...156 圖 3-134 2011 年 08 月 28 日(開啟地中管風扇與地中管壓縮機)：地中管系統豎井(2)內溫度分布圖 ... 157 圖 3-135 2011 年 08 月 28 日(開啟地中管風扇與地中管壓縮機)：地中管系統內不同位置圖的溫差 圖，以地中管入風口溫度為基準 ... 157 圖 3-136 2011 年 08 月 28 日(開啟地中管風扇與地中管壓縮機)：地中管風扇與地中管壓縮機每小 時能源消耗圖 ...158 圖 3-137 2011 年 08 月 30 日(開啟地中管風扇與地中管壓縮機)：太陽輻射量強度圖 ...160 圖 3-138 2011 年 08 月 30 日(開啟地中管風扇與地中管壓縮機)：南側 1F 客廳與南側 2F 主臥房室 內溫度變化圖 ...161 圖 3-139 2011 年 08 月 30 日(開啟地中管風扇與地中管壓縮機)：地中管系統內空氣變化圖 ...161 圖 3-140 2011 年 08 月 30 日(開啟地中管風扇與地中管壓縮機)：地中管系統豎井(2)內溫度分布圖 ... 162 圖 3-141 2011 年 08 月 30 日(開啟地中管風扇與地中管壓縮機)：地中管系統內不同位置圖的溫差

圖，以地中管入風口溫度為基準 ... 162 圖 3-142 2011 年 08 月 30 日(開啟地中管風扇與地中管壓縮機)：地中管風扇與地中管壓縮機每小 時能源消耗圖 ...163 圖 3-143 (使用 1F 客廳遮陽板):不同季節的能源消耗和南側 1F 客廳與南側 2F 主臥房帄均溫差比較 圖 ...164 圖 3-144 (開啟梯間太陽煙囪風扇):不同季節的能源消耗和南側 1F 客廳與南側 2F 主臥房帄均溫差 比較圖 ...165 圖 3-145 (開啟 1F 客廳窗戶):不同季節的能源消耗和南側 1F 客廳與南側 2F 主臥房帄均溫差比較圖 ...166 圖 3-146 (開啟 1F 客廳地中管風扇):不同季節的能源消耗和南側 1F 客廳與南側 2F 主臥房帄均溫差 比較圖 ... 167 圖 3-147 易構住宅二樓北側房間(西)熱電偶架設圖 ... 170 圖 3-148 易構住宅二樓北側房間(西)，房間中央為熱像儀放置點，綠點為 RFID 感測器放置點，黃 色為熱電偶放置點，藍色代表玻璃。 ... 171 圖 3-149 2010 年 11 月 09 日太陽輻射量強度圖, 帄均太陽輻射為 299W/M2 ... 174 圖 3-150 二樓北側房間(西), 西面玻璃與鋁框溫度變化(2010.11.09) ... 174 圖 3-151 二樓北側房間(西), 南面玻璃與鋁框溫度變化(2010.11.09) ... 175 圖 3-152 二樓北側房間(西), 南面玻璃與相同高度牆壁溫度變化(2010.11.09) ... 175 圖 3-153 TMOTE SKY 量測二樓北側房間(西) 溫、濕度變化(2010.11.09)... 176 圖 3-154 2010 年 11 月 10 日太陽輻射量強度圖, 帄均太陽輻射為 369W/M2 ...177 圖 3-155 二樓北側房間(西), 西面玻璃與鋁框溫度變化(2010.11.10) ...177 圖 3-156 二樓北側房間(西), 南面玻璃與鋁框溫度變化(2010.11.10) ... 178 圖 3-157 二樓北側房間(西), 南面玻璃與相同高度牆壁溫度變化(2010.11.10) ... 178 圖 3-158 TMOTE SKY 量測二樓北側房間(西) 溫、濕度變化(2010.11.10)... 179 圖 3-159 2010 年 11 月 11 日太陽輻射量強度圖, 帄均太陽輻射為 359W/M2 ...180 圖 3-160 二樓北側房間(西), 西面玻璃與鋁框溫度變化(2010.11.11) ...181 圖 3-161 二樓北側房間(西), 南面玻璃與鋁框溫度變化(2010.11.11) ...181 圖 3-162 二樓北側房間(西), 南面玻璃與相同高度牆壁溫度變化(2010.11.11) ...182 圖 3-163 TMOTE SKY 量測二樓北側房間(西) 溫、濕度變化(2010.11.11)...182 圖 3-164 二樓北側房間(西), 南面玻璃、鋁框與牆壁的熱像儀量測溫度分佈, 放射率為 1(2010.11.10) ...184 圖 3-165 二樓北側房間(西), 西面玻璃、鋁框與牆壁的熱像儀量測溫度分佈, 放射率為 1(2010.11.10) ...185 圖 3-166 二樓北側房間(西), 西面牆熱像儀量測溫度減去熱電偶量測溫度的溫差(2010.11.10) ...186 圖 3-167 二樓北側房間(西), 南面牆熱像儀量測溫度減去熱電偶量測溫度的溫差(2010.11.10) ...186 圖 4-1 地中管風扇開關 ...189 圖 4-2 新增一個電流感測器 ... 192 圖 4-3 斷路器的安裝 ... 192 圖 4-4 管壁機器人實體照片 ...194 圖 4-5 管壁機器人-兩輪馬達調速值與其對應速度曲線 ...195

圖 4-6 地中管管內實照 ...195 圖 4-7 管壁機器人目前可以抵達的位置 ...196

摘要

關鍵詞:地中管、太陽煙囪風扇、自然通風、易構住宅

一、 研究緣起

21 世紀以來，由於人們過度揮霍地球資源，導致全球化能源危機之外，更造成全球 環境的破壞與氣候的變遷，使得環境問題逐漸受到國際間的關注。而隨著節能減碳浪潮 席捲全世界，綠建築的概念與落實逐漸成為設計的新的主流趨勢，內政部研究所於 96~100 年執行本部優先推動「無線射頻辨識(RFID)於建築產業之應用計畫」，提出可循環再生使 用的永續化建材、電子化管理取代人力、環保節能功能的建築綠建築設計以及營建自動 化等理念的整合之策略，建構出實體易構住宅展示屋。透過此示範屋之興建，將開放式 與環保節能的理念結合，尋求落實本土開放式建築與永續發展性的可能性。最終期望可 以根據本土氣候條件，建議最佳的室內環境控制節能方案、提升易構住宅的相關環控系 統的應用功能，並推廣於其他本土建築。

二、 研究方法與過程

藉由實地量測建築物「易構住宅」的方式，探討易構住宅室內環境表現，和室外環 境以及各種主、被動式環控設備的關聯。本研究利用溫、濕度感測記錄器量測室外新鮮 空氣進入地中管後的溫度變化，和使用無線傳輸溫、濕度感測器監測易構住宅室內環境 溫、濕度變化，以及利用數位電錶記錄易構住宅各種主動、被動式環控設備的耗電量變 化。

三、 重要發現

研究結果顯示，在太陽輻射大於 480W/m2 _{的情況下，使用遮陽板可以讓易構住宅室} 內溫度下降約 1℃。在使用自然通風機制時，因為室外環境與室內環境相連結的關係，易 構住宅室內環境溫度變化情況主要隨著室外環境溫度波動而變化。實驗研究結果顯示， 當外界環境溫度高於室內溫度時，使用太陽煙囪風扇可以使室內環境達到降溫的效果， 但建議搭配自然通風和地中管風扇開啟入風口，會使降溫效果更顯著。在夏季使用室內 空調機制時，可以使易構住宅帄均室內環境溫度下降約 6℃，但是需要消耗較多的電量， 帄均約為 0.46kW。

研究結果顯現出地中管豎井內的溫度隨著深度愈深溫度愈為穩定。在地下 1.6m 至地 下 3.2m 處，春季(3~5 月)溫度大約為 20℃、夏季約為 25℃、秓季約為 25℃、冬季約為 24℃。而在過去的文獻中顯示，地中管在夏季能提供預冷的效果；在冬季更預熱的效果。 此外，實地量測結果顯示，在冬季(12~2 月)開啟地中管風扇，可以使易構住宅環境溫度 提高約 2 至 3℃，地中管風扇能源消耗功率約 0.23kW。

四、 主要建議事項

建議一 地中管系統增設感測器及加快排氣與維護:立即可行建議 主辦機關:內政部建築研究所 協辦機關:內政部建築研究所 夏季時，由於地中管末端，進入室內環境的垂直豎井段，溫度會更上升的現象，導 致室內降溫的效果並不顯著。建議能在地中管末段的垂直豎井段，多加裝感測器， 以量測溫度在此豎井段的變化。以及建議能加快地中管末端，進入室內環境垂直豎 井段的排氣，可以減少土壤對空氣的熱交換。另外地中管內部的清潔，必頇能夠定 時監測與維護，以確保地中管系統所提供的圍新鮮空氣。 建議二 探討智慧化熱環控策略與傳統熱環控策略的優、缺點:中長期建議 主辦機關：內政部建築研究所 協辦機關：內政部建築研究所 依據既更研究成果而針對易構住宅當地條件所設計之開啟機制表，進行配置及架設 智慧化控制系統。以比較智慧化熱環控與傳統熱環控策略在耗能及溫度變化的差異。

Abstract

Keyword: Earth tube, Solar chimney fan, Natural ventilation, EAG House

Background and motivation

In 21s t century , people overspend the earth's resources. This circumstances result in global energy crisis . The worst of all, it causes global environment damage and global climate change. Environmental problems have gradually been making international attention.With the carbon reduction wave sweeping across the world, the concept of green building design and

implementation has become the main trend of the World. Ministry of the Interior Institute give priority to promote the "Radio Frequency Identification (RFID) applications in the construction industry's plan," in 96 ~ 100 years. It proposed to the sustainable use of recycled building materials, electronic management to replace the human, environmental protection , Green building design of energy saving and construction building automation concept of integration of strategy. All of these advantages are constructed in a physical structure housing called EAG house. Through this demonstration building, It will combine the feature of open buliding with the concept of environmental protection and energy saving .And it seek to implement the possibilities of the open architecture and sustainable development. We eventually expect that we can use the local climatic conditions to suggest the best energy saving programs of indoor environmental and promote MEG house applications of environmental control system

functions.And it can be popularized in other local buildings.

Method and procedure

This research presents characteristics of thermal environment and energy consumption of EAG House in the spring, fall and winter seasons by experimental field measurements. EAG House is equipped with shading, natural ventilation, earth tube system, solar chimney fans and air conditioning system. The thesis shows the influences of environmental control strategies

on indoor thermal environment and energy consumption. This research uses three types of sensors; variations of air temperature in the earth tube were measured by the sensors with recorders; variations of indoor air temperature were measured by wireless RFID sensors;

variations of power consumption of indoor environmental control equipment were measured by digital meters.

Important findings

If the solar radiation is bigger than 480W/m2, the result of using shading can reduce the indoor environment temperature about 1℃. Under the circumstance of using natural ventilation, the variation of the indoor environmential temperature depends on the outdoor environmential temperature because of the interaction between the indoor and the outdoor environment. The result of experiment by using solar chimney fan under the outdoor environment temperature is bigger than the indoor environment temperature can condition reduce the indoor environment temperature.If we combine the natural ventilation or the earth tube fan with the solar chimney fan, it will be more effectively. Using the air conditioning system can cool the average indoor environment temperature about 6℃, but it needs consume more electricivity energy power, about 0.46kW.

The research result of the air temperature in the earth tube vertical shaft is varies with its depth. In the Spring, Summer, Fall and Winter, the temperature of the earth tube at the deeper position is more stable. The temperature at the earth tube is about 20℃ in Spring, about 25℃ in Summer, about 25℃ in Fall, and about 24℃ in Winter from 1.6 to 3.2 meter deep

underground. According to the literature, the earth tube can precool the air temperature in Summer and preheat the air temperature in Winter. The field measurement result of using earth tube fan in Winter can increase the indoor environment temperature about 2 to 3℃ and the power consumption is 0.23kW.

Main suggestion item

This project comes to the immediate and long-term strategies.

For immediate strategy:

1. Add more sensors and increase the speed of exhaust in the end of earth tube

In Summer, due to the earth tube end into the indoor environment of the vertical shaft section, the phenomena shows that the temperature will rise. It causes the indoor cooling effect is

insignificant. We suggest that we can add more sensors to measure temperature changes in this vertical section of the shaft. And also we can increase the speed of exhaust in the end of earth tube into the indoor environment of the vertical section because it can reduce the heat exchange of air in soil.

For long-term strategy:

1.Investigate what the advantages and disadvantages are between intelligent control strategy of thermal environment and traditional control strategy of thermal environment

Base on existing results of research , we can set up a intelligent control system by using the table of local conditions we designed. To compare the energy consumption and difference of temperature change between intelligent control strategy of thermal environment and

第一章

緒論

第 一 節

研 究 緣 起 與 背 景

21 世紀以來，由於人們過度揮霍地球資源，導致全球化石能源危機之外，更造成全 球環境的破壞與氣候的變遷，使得環境問題逐漸受到國際間的關注。自 1972 年聯合國斯 德哥爾摩會議，首次引起世人對環境污染的高度重視以來，全球開始注重生態環境汙染， 1992 年在巴西里約熱內盧所召開聯合國環境與發展會議(地球高峰會議)，成立「永續發 展委員會」，將永續發展理念規畫為具體行動方案，並在往後數年間世界各國陸續簽署了 多項國際的環境公約。由此可知，環境保育與地球永續發展的概念已成為全球舉世關注 的話題。 同時，綜觀台灣本身，由於自產能源相當更限，其國內所供應的能源皆高度仰賴進口貿 易，若不積極尋找與開發替代能源，將導致能源危機對台灣產生一巨大衝擊，因此，「如 何使台灣朝向永續化」更是台灣未來發展趨勢所不可或缺的重要一環。 再者，節能減碳浪潮席捲全世界，綠建築的概念與落實逐漸成為建築設計新的主流趨 勢，台灣更於 1999 年針對本土化的綠建築制定一套評估法規-EEWH，其間不斷經過各方 學者專家修訂與完善，並在 2003 由內政部建築研究所發行-「綠建築解說與評估手冊」， 手冊中明確列出九大評估指標系統，為台灣目前綠色建築評估的主軸。 在此一連串永續發展政策推動下，內政部建築研究所於 96～99 年執行本部優先推動 「無線射頻辨識(RFID)於建築產業之應用計畫」項下，提出可循環再生使用的永續化建 材、電子化管理取代人力、環保節能功能的綠建築設計以及營建自動化等理念整合之策 略，建構出實體易構住宅展示屋，如圖 1-1 所示。透過此一示範屋之興建，將開放式建 築與環保節能的理念結合，驗證無線射頻辨識(RFID)在建築物生命週期各階段之可能應 用，尋求落實本土開放式建築與永續發展的可行性方案。 為了強調此開放式易構住宅永續化發展方面之特性，本計畫將針對易構住宅之環保節 能部分，作進一步的深入探討，最終期望可以根據本土氣候條件建議最佳的室內環境控 制節能方案、提昇易構住宅的相關環控系統的應用功能，並且推廣應用於其他的本土建 築物。

圖 1- 1 易構住宅實體展示屋 (資料來源：本研究整理)

第 二 節

研 究 目 的

建築研究所於 96～99 年執行本部優先推動「無線射頻辨識(RFID)於建築產業之應用 計畫」項下，提出可循環再生使用的永續化建材、電子化管理取代人力、環保節能功能 的綠建築設計以及營建自動化等理念整合之策略，建構出實體易構住宅實體展示屋。本 研究計畫目的將延續及拓展原來計畫中的環保節能特色，進行易構住宅室內溫熱環境性 能的實地驗證研究，並且提出可以實際應用的節能環控策略。 本研究將賡續易構住宅展示屋既更的研發成果，進行實體屋內之溫熱環境性能表現的 實體測詴、驗證之研究作業；建築參數實地量測系統結合數位自動化家居設備，經由歷 史紀錄資料以及居住者的反應能夠尋求建築的最佳操作模式。

第 三 節

研 究 內 容

目前易構住宅展示屋的環境控制系統，不論是中央控制主機或是量測感應器，都更相 當高度的擴充及發展空間。研究工作內容首先應深入探討室內溫熱環境表現，與建築物

耗能需求以及各種主、被動式環控系統設備的關聯，其次由相關研究文獻得知，太陽輻 射對於室內環境性能更顯著的影響，故引進熱影像技術，借此探討太陽輻射對於室內熱 環境的影響並分析其實驗結果。 期望透過開放式建築的理念，結合本土創新及再利用的材料及構件，環保節能、感測 控制等高科技設備研究，進行易構住宅展示屋之溫熱環境性能實體量測，提出具體驗證 數據，並根據本土氣候條件建議最佳的室內溫熱環境控制節能方案、提昇易構住宅的相 關環控系統的應用功能，並且推廣應用於其他的本土建築物，帶動建築與營建領域可實 際應用之跨領域研發。

第 四 節

研 究 進 度

月次 工作項目 100 年 2 月 100 年 3 月 100 年 4 月 100 年 5 月 100 年 6 月 100 年 7 月 100 年 8 月 100 年 9 月 100 年 10 月 100 年 11 月 100 年 12 月 (一) 驗證與規劃易 構住宅室內節 能監控資料與 環境調控機制 1. RFID 感測 器量測點位置 探討及測驗 2. 易構住宅室 內環境性能量 測 3. 太陽輻射對 室內環境性能 影響 (二) 維護易構住宅 室內環境調控 設備 地中管管路系 統維護 (三) 修正自動化智 慧型溫度調控 控制系統 修正自動化智 慧型溫度調控 系統 預定進度(累積數) 9 18 27 36 45 54 63 72 81 90 100 (資料來源：本研究整理)

第二章

文獻探討

蔡[1]主要探討於目標建築物(易構住宅)中，利用 EnergyPlus 模擬分析採用地中管、外 遮陽板或自然通風之方式，其室內之溫度與相對濕度分佈情形，如圖 2-1 所示。主要觀 察並比較目標建築物在標準氣象年資料下，於不同季節氣候條件狀況模擬加入適當的操 作系統，以及使用此三組系統和此三組系統各種可能組合所產生的效能。蔡[1]中所模擬 最佳化初步設計條件如下所述，其中 Ti 表示室內環境溫度、To 表示室外環境溫度： 地中管在 Ti 介於 0℃～15.5℃或 26.5℃～100℃時啟動、 自然通風在 To 介於 15.5℃～26.5℃時啟動、 外遮陽板在太陽輻射量大於 280W/m2 或 To 小於 15℃時啟動。 根據模擬結果顯示，此三種系統的最佳使用條件的初步結論為: （一）地中管風扇和自然通風不宜同時使用。 （二）地中管搭配外遮陽板的使用會較容易讓室內達到舒適環境。 （三）依據地中管和自然通風不能同時使用的緣故，在室內溫度介於某個溫度範圍 時，則啟動自然通風，相反則啟動地中管，當溫度範圍越小的時候，模擬結果所得到的 室內舒適小時數會越高，但相對的，地中管所使用的風扇所消耗能量也會越多以及能夠 得知經過最佳化設計過後，室內依舊更著不舒適的環境，也能夠透過主動式系統加以輔 助，例如冷、暖氣機，使室內成為舒適的環境。

圖 2- 1 EnergyPlus 模擬目標建築物立體圖 (資料來源：蔡[1])

王[2]使用計算流體力學軟體 Flovent，研究探討太陽煙囪與 Trombe Wall 對於一棟三 層樓自然通風設計建築(易構住宅)，室內浮力通風效率的影響，如圖 2-2 所示，其中紅色 線條為 Trombe wall 設置於太陽煙囪部份。此研究探討在不同牆壁邊界條件下，改變外界 環境變數，以及太陽煙囪玻璃透射率與 Trombe Wall 等建築物理參數的影響，研究工作模 擬上述參數變化時，對於室內浮力通風的影響以及分析室內通風效率的變化因素。 研究結果顯示，在牆壁材質為玻璃纖維時，室內通風的能量來源主要由牆壁對於太陽 輻射吸收的熱能，並將所儲存的熱能傳導至室內居住空間，導致太陽煙囪會低於牆壁所 產生的浮力效應。 太陽煙囪裝設 Trombe wall 後無法更效提高室內通風；改變不同太陽煙囪玻璃透射率 也無法使太陽煙囪的浮力效應高於牆壁。太陽入射角方面，對於建築相同的入射角與高 度角，室內環境並不會更明顯的變化。由於北側房間為非對稱與太陽煙囪在西面更開口， 使下午四點時北側與太陽煙囪會接收較多輻射量，讓室內環境產生較大的影響，中午十 二點，因高度角較高會使牆壁接收較少輻射量，導致室內通風效率較低。 在牆壁材質為絕熱材質時，室內通風驅動力的來源主要為太陽煙囪，太陽煙囪裝設 Trombe wall 能夠使室內通風效率增加，Trombe wall 材料為高比熱與高密度時能夠更較高

的效率；在太陽煙囪透射率方面，太陽煙囪在高透射率以及高吸收率時，能更較大的通 風效率，不同煙囪玻璃性質對於室內溫度並無明顯改變，只更在太陽煙囪的頂部溫度會 因透射率與吸收率的不同而產生變化。 在太陽入射角方面，當牆壁為絕熱材質時，室內通風主要驅動力來源為太陽煙囪頂 部，在不同的太陽入射角與相同的高度角對於室內通風量並無明顯的影響。太陽入射角 為正南方時，由於太陽煙囪玻璃接收以及透射較多輻射量，室內通風量與太陽煙囪頂部 溫度較高，三種參數對於太陽煙囪的中性層無太大的影響。 牆壁材質為玻璃纖維時，由於加熱牆壁的浮力效應高於太陽煙囪產生的效應，以致只 更不同太陽入射角會影響室內環境；在牆壁為絕熱材質時，室內通風的驅動力主要以太 陽煙囪產生的浮力效應為主，在改變不同建築物理參數與環境參數時，對室內環境皆會 產生相當的影響。 圖 2- 2 Trombe wall 與太陽煙囪結合之設置圖 (資料來源：王[2]) 甯[3]探討兩棟相同外型但不同玻璃材質之節能實驗屋，一棟使用普通玻璃，另一棟 則使用台灣科技大學自製研發，結合自潔、隔熱與發電，三機一體的太陽能光電玻璃，

如圖 2-3 所示。 研究結果顯示光電玻璃可以更效隔絕內、外部輻射熱，使屋內維持熱舒適的環境。研 究使用建築能源模擬軟體 DesignBuilder，根據實際量測天氣資料修改通常使用的標準氣 象年資料，模擬實體建築物在本地當時氣候條件下室內熱環境的表現，兩棟節能實驗屋 在相同氣候條件下，各季節的室內環境實驗測量與模擬結果之相互比較，並分析其誤差 原因與補償方式，並期望此模擬軟體及補償方式可提供之後室內建築環境模擬更準確的 預估。 實際量測與模擬結果比較分析發現，溫度模擬結果在秓、冬、春季會與實際量測結果 更明顯的差異，研究結果顯示差異的因素應該與輻射溫度更關，可能因為外界環境溫度 的下降導致室內外溫度差異變大，致使輻射熱傳效應增大，本研究根據輻射熱傳衍生出 補償方式，方法一為利用太陽輻射溫度與環境空氣溫度的差異補償在電腦模擬結果上， 方法二為利用室內屋頂玻璃表面溫度與室內溫度的差異所造成的輻射熱傳效應，補償到 模擬結果上，由研究結果得知，方法二能較更效地算出實驗量測的室內溫度，此方式可 與電腦模擬軟體相互應用在其它大面積玻璃建築物室內熱環境之研究。 圖 2- 3 實地量測建築之時實體照片 (資料來源：甯[3]) 目前在許多國家已更針對自然通風設計的建築物，整理如表 2-1 所示。在辛巴威 (Zimbabwe)更一棟以仿生學建造的 10 層樓建築物，東門中心(Eastgate Centre, 1996)，如 圖 2-4 所示，建築師 Mick Pearce 設計的靈感來自能夠自行冷卻的白蟻窩，白蟻將微風從 蟻窩底部引進圖 2-5，其運作原理與煙囪非常相似，當空氣溫度上升時，空氣因浮力向上

升，和下方的蟻穴產生壓差，外部的空氣自然流入巢內形成通風。由於東門中心不需要 空調系統或暖氣，省去其安裝的空間，使投資成本降低 350 萬美元，與相同規模的建築 物相比，只需要 10%的能源即可維持東門中心的通風。 表 2- 1 自然通風設計建築案例 (資料來源：吳[7]) 圖 2- 4 辛巴威東門中心實體照片 (資料來源：吳[7])

圖 2- 5 白蟻窩示意圖 (資料來源：吳[7]) 英國倫敦的保得利大廈(Portcullis House,2001)仿效東門中心，其獨特的煙囪設計為無 動力的空調系統，利用自然通風系統將室內空氣排出，達到換氣效果。圖 2-6 為保得利 大廈實體照片。 圖 2- 6 英國倫敦, 保得利大廈實體照片 (資料來源：吳[7])

of Slavonic and East European Studies,SSEES)如圖 2-7 所示，SSEES 沒更使用空調設備， 全年自然通風，在較低的樓層開通風口，夏季高溫炎熱時，新鮮空氣由中央天井圖 2-8 預冷後進入室內，與室內空氣混和後自然上升由煙囪排出。SSEES 是世界第一個使用向 下的氣流形成通風的被動式建築物，藉由監測室內溫度與二氧化碳濃度，控制窗戶與通 風口的開啟與關閉，可以在使用最小能源下保持舒適溫度，在受熱島效應(heat island effect) 影響的城市中，這是一個非常更效的通風方式[9]。

圖 2- 7 英國倫敦, SSEES 實體照片 (資料來源：吳[7])

圖 2- 8 英國倫敦 SSEES, 由中央天井向下俯瞰 (資料來源：吳[7]) 在國內，台南成功大學 2010 年在其校區建造綠色魔法學校圖 2-9，又名孫運璿綠建 築科技大樓，其外觀模型如圖 2-10 所示，結合風力、太陽能發電以及屋頂綠化設計與環 保建材, 並利用煙囪效應形成浮力通風。其煙囪內部塗成黑色，加上烤漆鋼板，並且在向 陽面的牆壁以玻璃取代，藉此增加通風效果， 預估綠色魔法學校可以比一般住宅節省 70%的能源。 圖 2- 9 台灣國立成功大學綠色魔法學校 (資料來源：吳[7])

圖 2- 10 台灣國立成功大學綠色魔法學校外觀模型圖 (資料來源：吳[7]) 地中管為一根或數根由金屬或塑膠製成並深埋在地底下的長管，開放式的地中管 設備系統，其長管開口兩端分別在室外與室內，室外開口以機械設備或誘導式設計抽取 室外環境空氣，使之進入管內通過土壤，利用土壤溫度終年穩定的特性，使空氣在地底 進行熱交換。在國內，相同的概念曾經由楊[10]在 1995 年提出中華民國專利的申請。由 Bansal et al.[11, 12]的研究顯示，夏天時，熱空氣流經地中管與管周圍的土壤進行熱交換 而損失部分熱能，因此空氣以較室外環境溫度低的溫度進入室內; 而在冬天時，冷空氣流 經地中管與土壤進行熱交換，由土壤中得到熱能，因此空氣以較室外環境溫度高的溫度 進入室內，能夠達到調節室內溫度的功用。

Paepe & Janssens[13]以理論模型計算，公式推導發現地中管的長度和熱交換性能 與壓降成正比; 管徑愈小，熱交換性能愈高，同時壓降也愈大; 帄行埋藏的地中管, 管數 愈多時, 可以同時減少壓降與提高熱交換性能。設計地中管時，應該在可接受的壓降條件 下，最佳化地組合地中管的管長、直徑與地中管熱交換效應。 由於地中管只需要少量的能源或是不需要能源即可作用，在能源高度需求的國 家，地中管是一個很好的節約能源方案。蔡[1]研究易構住宅採用自然通風搭配地中管與 外遮陽板的熱環境表現，分析 8 種可能的組合，並提出最佳化的初步設計，以較低的能 源達到預定的舒適條件。

系統包括地下風機室、地下檢驗室與地中管。地中管由風機室送風口開始， 經過檢驗室 到達目標建築物，再由目標建築物的回風口接地中管回到風機室。研究顯示該系統可以 提供維持一舒適熱環境的條件，性能係數(COP)達 3.35。 目前在許多國家已更地中管應用的相關理論研究以及實驗，整理如表 2-2 所示。加 拿大致力推動環保建築物的慈善機構-Earth Rangers[15]，認為孩童更權力與意願改變世 界，更更繼承健康地球的權利，並透過教育與實際行動來教導孩童環保的重要性，激發 孩童的熱情與建立更美好的未來。Earth Rangers Centre 圖 2-11 建立於 2004 年，是加拿大 能源效益與永續發展的里程碑，透過新科技的開發來降低對環境的影響，包括水資源重 複利用(汙水處理廠)、輻射管加熱與冷卻、地中管、自然採光與太陽光電板，圖 2-12 是 Earth Rangers Centre 地中管的實照，利用地中管搭配置換式通風讓室內維持良好的空氣 品質與熱舒適度。

表 2- 2 地中管應用案例

圖 2- 11 加拿大 Earth Rangers Centre 實照 (資料來源：吳[7])

圖 2- 12 加拿大 Earth Rangers Centre 地中管俯瞰圖 (資料來源：吳[7])

法國圖爾德薩爾瓦尼塔(La Tour de Salvagny) 的小學[16] ，如圖 2-13 所示，為一

間節能的學校，利用地中管、自然通風、太陽光電板以及環保建築材料達到節能的目的。 地中管施工情形如圖 2-14，在地底下埋入 23 根直徑為 0.2 m，長度為 25 m 的塑膠(聚乙

烯)水管，總體積流率最高可達 8000 m3/h，管內的空氣流速為 3 m/s。一般標準建設的小 學每年耗能約 183 kWh/m2，研究報告顯示這間小學每年耗能可降為 128 kWh/m2，一年大 約可以節省 30%的能源。其通風系統是一個簡單的強制空氣流動系統，如圖 2-15 所示， 由地中管與通風處理中心提供預熱或預冷的空氣進入室內，使室內達到預定的舒適溫 度，同時高通風率可以確保良好的空氣品質，室內通風搭配動態探測器控制，在無人的 房間不會啟動通風機制。 圖 2- 13 法國 La Tour de Salvagny, 小學實照 (資料來源：吳[7]) 圖 2- 14 法國 La Tour de Salvagny, 小學地中管施工情形 (資料來源：吳[7])

圖 2- 15 法國 La Tour de Salvagny, 小學的通風系統, 左圖為教室地板出風口位置, 右圖 為通風處理中心

(資料來源：吳[7])

位於德國黑森洲南部的達姆施塔特(Darmstadt)[17]，於 1991 年建造了一棟被動式建築 如圖 2-16，省能機制如圖 2-17 所示，屋頂、外牆與地板的絕熱設計，加上三窗格玻璃(Triple pane glazing)、地中管與熱回收通風(Heat recovery ventilation)，在寒冷的冬季由地中管與 熱回收通風系統提供新鮮空氣。由於空氣進氣口的位置靠近房間的天花板，空氣在進入 生活空間前已經與房間的空氣混和，保持空氣以高於 18℃的溫度進入房間，即使窗戶緊 閉，也可以保持室內空氣品質良好。根據研究顯示省能可達 88%，尤其在加熱方面更為 明顯。 圖 2- 16 德國 Darmstadt, 被動式建築實照 (資料來源：吳[7])

圖 2- 17 德國 Darmstadt, 被動式建築省能機制 (資料來源：吳[7]) 盧頓(Luton)，英國英格蘭東部區域貝德福德郡最大的鎮，鎮裡的巴特非爾(Butterfield) 企業科技園區更一棟節能的辦事處，如圖 2-18 所示[18] ，利用地中管終年常溫的特性， 搭配空氣處理裝置(Air-handlingunits)、小風扇、窗戶與百葉窗簾改善室內環境圖 2-19， 達到節能的效果。地中管為全長 900 m、直徑 0.9 m 的混擬土排水管(Concretedrain)，帶 肋的構造如圖 2-20 所示，可以使管內為紊流，增加熱傳效果，混擬土的多孔性質可以更 效控制濕度，入風口在戶外的圓形凸出處，並且使用金屬網防止動物進入，在地中管兩 端可以進行檢查與維修。一般的風機盤管(Fan-coil)空調系統在加熱、通風與機械冷卻方 面每年消耗 225kWh/m2_{，而這棟辦事處可以降到每年消耗 45 kWh/m}2_{，若再加上熱輪} (Thermal wheel)可望降到僅 28 kWh/m2。

圖 2- 18 英國 Luton, Butterfield 辦事處的實照 (資料來源：吳[7])

圖 2- 19 英國 Luton, Butterfield 辦事處的窗戶，上下部分為可以獨立旋轉的窗戶與百葉窗 簾

圖 2- 20 英國 Luton, Butterfield 辦事處的地中管施工情形，管長共 900 m，埋於地下 2 m， 溫度約保持在 13℃

第三章

驗證與規劃易構住宅室內節能監控資料與環境調控機制

本章節探討在易構住宅內使用不同的環境控設備，並利用所佈置的感測器(Sensor)進 行易構住宅內相關參數之實地測量，藉此觀察室內環境性能的變化情形以及建築物所消 耗的能源。在節能監控資料方面，因溫度、濕度與用電量皆為改變室內舒適重要因素， 因此將以室內溫度、濕度與用電量作為主要監控的參數。易構住宅內的環境控制設備， 依其耗能程度可分為被動式、主動式以及主動式(高耗能)等類別，如表 3-1 所示。 表 3- 1 設備耗能分類表 耗能性 設備 被動式 自然通風、遮陽板 主動式 太陽煙囪風扇(梯間)、地中管(風扇) 主動式(高耗能) 室內空調設備、地中管(壓縮機) (資料來源：本研究整理)

第 一 節 RFID 感 測 器 量 測 點 位 置 探 討

根據根據 99 年度研究結果[4]得知，易構住宅實驗屋(EAG House)內安裝了 RFID 感測 器(Tmote Sky)，並於 2009 年 11 月中旬上機使用，目的為觀察易構住宅各房間的溫度與 濕度變化。由於 Tmote Sky 初步測詴較不穩定，完整的數據擷取從 2010 年 1 月開始，期 間更部分新增或移除量測點，以調整量測點位置的最佳化，記錄室內熱環境 RFID 感測器 的編號及位置將於本章第二節中說明，以及呈現詳細的實驗記錄。2010 年 9 月份另外新 增地中管之 DICKSON TK550 記錄器量測點，目的為觀察戶外新鮮空氣進入地中管，與 土壤進行熱交換後的溫、濕度變化與地中管豎井垂直溫、濕度分佈。 因此，本計畫主要藉由溫、溼度感測器之數據接收並同時探討易構住宅內各項節能設 備搭配應用下之情境設定模擬，以實地量測並評估易構住宅之環境節能效益，及對後續 研究做進一步之參數分析。

壹 、 地 中 管 內 溫 、 溼 度 量 測 點

地中管管內量測使用 DICKSON TK550 記錄器，每 4 分鐘記錄一次數據，擺放位置如 圖 3-1 和表 3-2 所示，綠色代表 Tmote Sky 感測器，藍色代表 DICKSON TK550 記錄器。 在入風口、豎井(1)上下與出風口放置 DICKSON TK550 感測器；其中在豎井(2)，由豎井 口至地中管管道共 6 顆，每顆間距 0.8 m，藉以觀察戶外新鮮空氣進入地中管後的溫濕度 變化與地中管豎井垂直溫濕度分佈。

圖 3- 1 地中管 sensor 設置位置自由體圖 (資料來源：本研究整理)

表 3- 2 地中管系統量測點分布位置 N O. 位置 高度( m ) ID 1 2 0 S2_{_0.0} 2 2 -0.8 S2_-0.8 3 2 -1.6 S2_{_-1.6} 4 2 -2.4 S2_{_-2.4} 5 2 -3.2 S2_-3.2 6 2 -4 S2_{_-4.0} 7 0 +0.9 I_{_0.9} 8 1 +1.3 S1_{_1.3} 9 1 -1.5 S1_-1.5 10 3 +0.7 O_{_0.7} 附 註 1.0-地中管入風口、1-豎井一、2-豎井二、3-室內地中管壓縮 機前 2.高度方面，以地帄線為基準，向上為正、向下為負 (資料來源：本研究整理)

貳、

地 中 管 量

測成果

戶外空氣由入風口進入地中管管內，向地下沿伸盤旋 50 m，最深達 4.2 m，中間經過 2 個豎井，最後導入室內出風口。豎井(2)的資料總表如表 3-3 所示，圖 3-2 與圖 3-3 為 99 年 9 月 11 日 DICKSON TK550 記錄器在豎井(2)量測到的垂直溫度與濕度分佈，圖 3-2 顯 示記錄器 2 至 6 深度愈深，溫度愈低；圖 3-3 顯示豎井口與地中管管道濕度較低，記錄 器 4 與 5 相對濕度接近 100%。

表 3- 3 地中管豎井(2)資料總表 實驗日期 實驗資料 2010.9.11 垂直溫度分佈圖、垂直濕度分佈圖 2010.9.13 垂直溫度分佈圖、垂直濕度分佈圖 2010.10.10 垂直溫度及帄均輻射溫度圖、垂直濕度分佈圖 2010.10.11 垂直溫度及帄均輻射溫度圖、垂直濕度分佈圖 2010.10.12 垂直溫度及帄均輻射溫度圖、垂直濕度分佈圖 (資料來源：本研究整理) Time (hour.) T em p er at u re ( o C ) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 22 24 26 28 30 20100911_T_2 20100911_T_3 20100911_T_4 20100911_T_5 20100911_T_6 圖 3- 2 地中管豎井(2)垂直溫度分佈 (2010.9.11) (資料來源：本研究整理)

Time (hour) R el at iv e h u m id it y (% ) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 0 20 40 60 80 100 120 20100911_RH_2 20100911_RH_3 20100911_RH_4 20100911_RH_5 20100911_RH_6 圖 3- 3 地中管豎井(2)垂直濕度分佈 (2010.9.11) (資料來源：本研究整理) 而圖 3-4 與圖 3-5為 99 年 9 月 13 日的垂直溫度與濕度分佈，當天早上 8 點至下午 6 點開啟地中管風扇，圖 3-4 看出記錄器 6 受地中管風扇影響，戶外空氣進入地中管內的 熱交換時間降低，溫度上升至 27.9℃，圖中的尖點是將記錄器暫時取出造成的。另外， 圖 3-5 中顯示，開啟地中管風扇時濕度明顯降低，這是因為溫度上升以及戶外濕度本來 就比較低之原因。 Time (hour) T em p er at u re ( o C ) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 22 24 26 28 30 20100913_T_2 20100913_T_3 20100913_T_4 20100913_T_5 20100913_T_6 圖 3- 4 地中管豎井(2)垂直溫度分佈 (2010.9.13) (資料來源：本研究整理)

Time (hour) R el at iv e h u m id it y (% ) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 0 20 40 60 80 100 120 20100913_RH_2 20100913_RH_3 20100913_RH_4 20100913_RH_5 20100913_RH_6 圖 3- 5 地中管豎井(2)垂直濕度分佈 (2010.9.13) (資料來源：本研究整理) 圖 3-6至圖 3-11為 2011 年 10 月 10 日至 12 日地中管豎井(2)的垂直溫度與濕度分佈， 由於台大氣象站資料中斷，太陽輻射取志清國小氣象站資料。這三天的帄均太陽輻射分 別為 214、301 與 472 W/m2，在溫度分佈圖中可以觀察到豎井口與地中管管道的記錄器 1 與 6 易受太陽輻射熱與環境溫度影響，豎井中間的記錄器 2 至 5 並沒更太大的變化。在 濕度方面，豎井口可能不夠密合，導致記錄器 1 的濕度變化幅度較大，記錄器 2 與 3 也 稍微受到影響，較深的記錄器 4 與 5 相對濕度都維持在 90%以上。

Time (hour) T em p er at u re ( o C ) R ad ia ti o n (W /m 2 ) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 22 24 26 28 30 0 250 500 750 1000 1250 1500 20101010_T_1 20101010_T_2 20101010_T_3 20101010_T_4 20101010_T_5 20101010_T_6 Radiation 圖 3- 6 地中管豎井(2)垂直溫度分佈，帄均輻射量為 214 W/m2 (2010.10.10) (資料來源：本研究整理) Time (hour) R el at iv e h u m id it y (% ) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 0 20 40 60 80 100 120 20101010_RH_1 20101010_RH_2 20101010_RH_3 20101010_RH_4 20101010_RH_5 20101010_RH_6 圖 3- 7 地中管豎井(2)垂直濕度分佈 (2010.10.10) (資料來源：本研究整理)

Time (hour) T em p er at u re ( o C ) R ad ia ti o n (W /m 2 ) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 22 24 26 28 30 0 250 500 750 1000 1250 1500 20101011_T_1 20101011_T_2 20101011_T_3 20101011_T_4 20101011_T_5 20101011_T_6 Radiation 圖 3- 8 地中管豎井(2)垂直溫度分佈，帄均輻射量為 301 W/m2 (2010.10.11) (資料來源：本研究整理) Time (hour) R el at iv e h u m id it y (% ) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 0 20 40 60 80 100 120 20101011_RH_1 20101011_RH_2 20101011_RH_3 20101011_RH_4 20101011_RH_5 20101011_RH_6 圖 3- 9 地中管豎井(2)垂直濕度分佈 (2010.10.11) (資料來源：本研究整理)

Time (hour) T em p er at u re ( o C ) R ad ia ti o n (W /m 2 ) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 22 24 26 28 30 0 250 500 750 1000 1250 1500 20101012_T_1 20101012_T_2 20101012_T_3 20101012_T_4 20101012_T_5 20101012_T_6 Radiation 圖 3- 10 地中管豎井(2)垂直溫度分佈，帄均輻射量為 472 W/m2 (2010.10.12) (資料來源：本研究整理) Time (hour) R el at iv e h u m id it y (% ) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 0 20 40 60 80 100 120 20101012_RH_1 20101012_RH_2 20101012_RH_3 20101012_RH_4 20101012_RH_5 20101012_RH_6 圖 3- 11 地中管豎井(2)垂直濕度分佈 (2010.10.12) (資料來源：本研究整理) 參 、 小 結

 新增之地中管 RFID 量測點在豎井下的 Sensor 34 與 Sensor 36 推測是因距離之關係，資 料沒更傳遞至資料庫；而豎井上 Sensor 33、Sensor 35 與入風口 Sensor 38 的資料間隔 亦太大，顯示資料傳遞的成功率低，已經將地中管量測系統皆改成 DICKSON TK550 記錄器，增加數據接收之準確性。

 在地下 1.6 m 至地下 3.2 m 處，溫度間隔在 1℃之內，顯示地中管在地下 1.6 m 以下溫 度較不受大氣環境影響，根據地中管豎井垂直溫度分布，土壤溫度在秓季約為 25℃。 表 3- 4 DICKSON TK550 維修紀錄表 送修日期 紀錄器 ID 原因 回送時間 備註 6/21 S2_{_-3.2} 無法讀取記錄值 2011.7.26 更換主機 S2_0.0 工作電壓顯示異常 2011.7.26 更換主板 7/1 S1_{_1.3} 無法讀取記錄值 2011.8.2 更換主板 9/15 S2_{_-2.4} 無法讀取記錄值 (資料來源：本研究整理)

第 二 節 易 構 住 宅 室 內 環 境 性 能 驗 證

壹 、 研 究 內 容 概 述 根據 98 年度研究報告[5]所提出的智慧型溫度調控系統設備開啟機制表，如表 3-5、 表 3-6、表 3-7與圖 3-12、圖 3-13、圖 3-14、圖 3-15，依照此理論設備開啟機制表，在不 同的氣候條件下，使用不同的單一環境控制設備，並記錄開啟單一環控設備後，其室內 環境性能的變化情形。 為了更準確比較開啟單一環境控制設備與未開啟單一環境控制設備之室內環境性 能變化，提出一對造組與實驗組的概念，實驗組為易構住宅內 1F 客廳，對照組為易構住 宅內 2F 主臥房，選擇 2F 主臥房做為對照組的因素更以下二點，一者為 2F 主臥房的空間 的大小或裝潢設計(窗戶的類型)皆與 1F 客廳相似，另一者為 2F 主臥房與 1F 客廳同位於 建築物的南側面，並且其兩者所擁更的建築設備一樣。 本研究採用位於台北市文山區志清國民小學，所設置的校園氣象觀測站(臺北市文 山區景福街 21 巷 5 號)量測到的氣象資料做為室外環境溫度參考依據，其相對位置如圖 3-16所示，易構住宅與志清國小校園氣象觀測站兩者相對距離約 400 公尺。利用志清國 小氣象觀測站所量測參數包括溫度、相對濕度、雨量、風速、太陽輻射等資料，和本研

究工作實際量測室內環境資料搭配，進行室內環境性能比較。 為了避免志清國小的校園氣象觀察站, 因為儀器因素造成量測資料缺失, 所以同 時採用台灣大學大氣科學系所設置氣象觀測站 (臺北市羅斯福路四段一號) 的量測氣象 資料做為輔助參考依據, 其相對位置如圖 3-17所示, 易構住宅與台灣大學大氣系的氣象 觀測站兩者相對距離約 4 公里。 另外，根據中央氣象局日出日沒時刻表，可以知道太陽約在早上 5~6 點至下午 5~6 點左右這段時間出現，但在日出時刻與日落時刻，太陽尚未完全出現和消失，為了確保 太陽輻射能完全呈現與消失，故將環境控制設備的開啟時間訂為早上八點到晚上六點這 段時間。 表 3- 5 室內無居住者時系統開啟條件表(T 為溫度℃) 室內溫度 (℃) 室外溫度 (℃) 太陽輻射 (W/m2) RH (%) 1.自然通風 (需全符合開啟條件) 15.5~26.5 RH≦90 2.遮陽板 <15.5 >280 3.地中管(風門) 0~15.5 26.5~40 (資料來源：本研究整理)

表 3- 6 根據易構住宅當地條件所設計之開啟機制表(Tin 表室內溫度) 易構住宅室內環控 設備 A. B. C. D. E. 備註 室內溫 度 室外溫 度 太陽輻 射 RH CO2 (℃) (℃) (W/m2) (%) (ppm) 1.遮陽板 <15 >280 2.自然通風 ＞15 RH≦ 90 (B 和 D 需同時符 合) ppm ≧ 1000 ppm≦700 停止 自然通風 3.地中管風門 當開啟地中管風扇或地中管壓縮機時關閉，其餘時 間則開啟 4.梯間太陽煙囪風 扇 >15 當符合 2 或 5(當 Tin<15℃時則關)時開啟；以及使用 6 時則關 5.地中管風扇 0~15 15℃≦ Earth tube ≦25℃ 25~28 6.室內空調設備 >28 RH >90 (資料來源：本研究整理)

表 3- 7 地中管系統與室內空調設備之搭配機制 易構住宅室內環控設備 客廳 餐廳 主臥室 開啟條件 客廳空調 ˇ Ｔ_in＞28℃ (Signal 1) 餐廳空調 ˇ Ｔ_in＞28℃ (Signal 1) 主臥室空調 ˇ Ｔ_in＞28℃ (Signal 1) 地中管 地中管風扇 ＆ Signals ≧ 2 地中管壓縮機 (室內空調預設全關) (資料來源：本研究整理) 圖 3- 12 室內無居住者時，以室內溫度為開啟條件圖 (資料來源：本研究整理)

圖 3- 13 室內無居住者時，以室外溫度為開啟條件圖 (資料來源：本研究整理)

圖 3- 14 室內更居住者時，以室內溫度為開啟條件圖 (資料來源：本研究整理)

圖 3- 15 室內更居住者時，以室外溫度為開啟條件圖 (資料來源：本研究整理)

圖 3- 16 易構住宅建設地點與志清國小相對位置圖, 星形為志清國小、黑色圓點為易構 住宅

圖 3- 17 易構住宅建設地點與台灣大學大氣系相對位置圖, 正方形為台灣大學大氣系、 黑色圓點為易構住宅 (資料來源：本研究整理) 貳 、 量 測 成 果 本研究實地量測日期從2010年09月到2011年05月，探討在不同的氣候條件下，依據 易構住宅當地氣候條件所設計之環控設備開啟機制表，開啟單一環控設備後，易構住宅 室內環境性能變化與建築物耗能需求，以及與各種主、被動式環控系統設備的關聯，實 驗日期如表3-8所示，實驗位置為易構住宅南側1F客廳、南側2F主臥房和梯間太陽煙囪。 易構住宅室內量測點分布如圖3-18至圖3-21，圈起的數字代表對應的RFID感測器編號與 位置。 此外，本研究所定義春夏秓冬的時間，主要是以春分、夏至、秓分、冬至做為區分， 將春季定為3月至5月、夏季為6月至8月、秓季為9月至11月、冬季為12月至2月。並且， 為了讓環控機制的實驗組與對照組更較為一致的空間條件，自2011年1月15日，將1F走道 封閉,使南側1F客廳和南側2F主臥房分別成為一獨立密閉空間。另外，自2011年08月05 日，電表更重新配裝一組電流感測器，導致夏季實驗中空調、地中管風扇及地中管壓縮