行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告
本土可調整式集合住宅立面統整系統之研發 研究成果報告(精簡版)
計 畫 類 別 ： 個別型
計 畫 編 號 ： NSC 95-2221-E-011-180-
執 行 期 間 ： 95 年 08 月 01 日至 96 年 07 月 31 日 執 行 單 位 ： 國立臺灣科技大學建築系
計 畫 主 持 人 ： 魏浩揚
計畫參與人員： 碩士班研究生-兼任助理：李虹茂、賴逸群
處 理 方 式 ： 本計畫涉及專利或其他智慧財產權，1 年後可公開查詢
中 華 民 國 96 年 10 月 29 日
行政院國家科學委員會補助專題研究計畫 ■ 成 果 報 告
□期中進度報告
本土可調整式建築立面統整系統之研發
計畫類別：■個別型計畫 □ 整合型計畫 計畫編號：NSC 95－2221－E－001－180－
執行期間： 95 年 08 月 01 日至 96 年 07 月 31 日 計畫主持人：魏浩揚
計畫參與人員：李虹茂、賴逸群
成果報告類型(依經費核定清單規定繳交)：■精簡報告 □完整報告
執行單位： 國立台灣科技大學建築系
中 華 民 國 96 年 07 月 31 日
DEVELOPMENT OF AN ADAPTABLE FA c ADE SYSTEM
FOR DOMESTIC BUILDING IN TAIWAN
National Taiwan University of Science and Technology Department of Architecture
Associate Prof. HAO-YANG WEI
2007/07/31
中文摘要
台灣的現代集合住宅建築立面構成向來偏重形式上的思考，缺乏對本地風土、氣候環境 之誠實對應及物理性與功能性的探討，以致城鄉集合住宅的風貌往往由「樣式」化的立面主 流所主宰。有鑑於此，國內綠建築領域的專家學者，近十年來，大聲疾呼外殼節能之重要性。
然而，目前國內立面外殼節能的構法，仍側重「固定式立面」之發展，即在一定的構成形式 下，以不變應萬變，對應各種天候影響，以獲致最佳的室內氣候環境。以此種出發點所發展 之立面構造雖能創造能源效益之最優年平均值，然其缺點係無法針對每一種季節與天候條件 提供個別最佳化之立面外殼解。除此之外，完成後的建築立面，常因加裝鐵窗、棚架、花台、
分離式冷氣室外機、有線電視纜線或於陽台加窗等二次施作行為而遭破壞，立面構成普遍缺 乏統整的考量。
為提升本土集合住宅建築立面的功能性，並整合所有立面構造元素，本研究乃提出「可 調式立面整合系統」概念，即利用多種可調整之控制元件，如遮陽、導光板、防盜鐵窗、開 口部構材、各類玻璃、外牆板、管線渠道、冷氣或通風光電設備、眩光遮簾…等，藉手動、
機械控制、自控、溫控…等等方式，以最佳化的方式逐時滿足之立面性能需求，並將所有立 面相關構件統整於一開放性構造系統之中，以解決本土集合住宅立面雜亂無章的視覺問題。
職是之故，本研究希望能在本地特有的立面使用需求、營造技術、建材供應現況及氣候 環境等限制條件下，建構一套本土可調式集合住宅立面系統之構法理論；從本地技術、低科 技、低造價的觀點，開發一「本土可調式集合住宅立面統整系統」原型，以作為各種立面構 件填充體性能測試之支架體系統，提供未來進一步實驗之研究基礎。
由於本計劃屬構法開發之嘗試，操作過程擬遵照德國工程師協會頒佈之 VDI 2221 準則 「科 技系統及產品之構法開發方法」進行。首先彙整可調式建築統整立面構法理論與案例，繼而 調查台灣特有立面構材與技術現況；再根據分析與調查之結果設定構法開發之性能需求，進 而開發適合本土的「本土可調式建築統整立面原型」 。
本土可調式統整立面系統(Adaptable Integrate Facade System)雛型之思考，係根據「可
調式立面」理論，在台灣現有的建材供應鍊及技術水平下，尋找可調式環境控制外殼與本土
特有立面需求之統整性立面解答。此系統雛型遵守開放性模矩計劃之原則，並根著於本土建
築立面鐵窗加掛、陽台圍封等雙層立面之作法，以內外兩層可調式立面控制外部環境對適內
環境之物質流、能量流與訊號流。而雙層立面間隔之留空層，則可容納內皮立面、分離式冷
氣、窗型冷氣等設備與鐵窗、雨庇、遮陽、花台等立面附置物，及立面線路架設系統。除此
之外，該立面系統尚整合框架結構系統及水平與垂直管線渠道，以便收納立面各式管線。結 構系統採單向柱梁框架系統。橫向大梁腹板預留開孔，縱向小梁與樓板結合成一 U-Deck 系 統，此規劃便利於走管，使濕室之位置得以自由設計，提供平面極高的開放性。
該立面系統若能發展完成並推廣普及，將有助於建構適合台灣氣候環境且又具在地特質 的集合住宅立面形式，進而對城鄉建築風貌的改善及本土立面性能提升，提供正面而積極的 貢獻。
關鑑詞: 開放建築、系統整合、雙層立面、可調式立面、構法研發
英文摘要
Residents in apartment buildings in Taiwan often customized their facades and conduct refurbishment to meet their spatial and functional needs. It implies the design and construction conventions of apartment buildings have failed to meet residents’ needs in spatial flexibility, climatic control, security, and functionality. To resolve these problems, the Adaptbale Integrated Facade System (AIFS) was first developed as a domestic and integral solution, by applying the theories, concepts, and technologies of open building, systems integration, and double facade. Then an AIFS prototype was developed to accommodate its applicability to typical apartment building design and construction. By integrating five subsystems:
the open frame structure, the adjustable outer envelope, the insulating inner envelope, the relocatable interior partition, and the accessible piping distribution, the AIFS is expected to deliver the benefits of spatial flexibility, sustainability, effective climatic control and security, uncluttered and diverse facade appearance, improved functionality and facilitated maintenance.
Keywords: Open Building, Systems Integration, Double Facade, Adaptable Facade
目錄
1. 計畫緣由與目的……….1
2. 國內外相關研究………...……3
3. 結果與討論……….……..……..…….8
4. 計畫成果自評……….……….…..25
5. 參考文獻……….…………...28
6. 附錄(可供推廣之研發成果資料表)……….30
計畫緣由與目的
「立面」界定內外空間，可過濾室外環境不利的因子，導引吾人所需的能量流、物質流 與訊號流進入室內，並提供安全的屏障，為建築構造當中極為重要的一環，其構成不但決定 了室內環境品質的舒適度，也影響了建築物外表的視覺觀瞻。
長久以來，台灣的建築立面構成向來偏重形式上的思考，缺乏物理性與功能性的探討，
以致城鄉建築的風貌往往由「樣式」化的立面主流所主宰，缺乏對本地風土、氣候環境之誠 實對應。有鑑於此，國內綠建築領域的專家學者，近十年來，大聲疾呼外殼節能之重要性，
尤其鼓吹良好的通風、遮陽、隔熱處理係地處亞熱帶的台灣建築立面必須照顧的課題。
然而，目前國內立面節能外殼的構法，側重「固定式立面」之發展，即在一定的構成形 式下，以不變應萬變，對應各種天候影響，以獲致最佳的室內氣候環境。以此種出發點所發 展之立面構造，其最佳化之著眼點，在於一年四季能源效益之平均最優值，然其缺點係無法 針對每一種季節與氣候條件提供最佳化之立面外殼構成形式。最顯著的例子為: 東向固定式 垂直遮陽立面，在上午可有效遮擋低角度陽光，但在陰雨天或在下午，卻有可能造成東向房 間過暗，而需於晝間開燈、產生熱及耗能的問題。
相較於此，「可調式立面整合系統」 ，係利用多種可調之控制元件，如遮陽、導光板、防 盜鐵窗、開口部構材、各類玻璃、外牆板、管線渠道、冷氣或通風光電設備、眩光遮簾…等 構件或智慧性材料，以手動、機械控制、自控、溫控…等等方式，逐時滿足最佳化之立面性 能需求。在強調綠建築的今天，此種整合式立面的作法已成為歐美、日本等先進國家建築立 面技術發展的重點。
除了物理性之外，立面的可調性，尚不能自外於建築生命週期各期程之內部、外部空間 的更動，尤需考慮其與內裝界面之關係，使其能隨空間及硬體之改變而有所對應，充分發揮 開放建築之精神。
由於台灣的營造技術、建材供應現況、氣候環境及開放建築需求與先進國家殊有不同，
本研究希望能從本地特有限制條件下，建構一套本土可調式立面系統之構法理論，並以此為 基礎，開發一「本土可調式立面系統」之原型，以作為各種立面構件填充體性能測試之支架 體系統，提供未來進一步實驗之研究基礎。
此可調式整合立面系統之研發，主要的目的係以本土現有的立面材料與技術，經有計劃 的構法統整後，發揮最大的環境調適性，以最佳化的方式滿足本土的立面需求。
本研究的前題係從本地技術(Local Tech)、低科技(Low-Tech)、低造價(Low-Cost)的觀
點出發，採簡易模式，以本地常見的立面系統及構材，藉適當的組構方式，達成立面的性能 要求。因之，高成本、高科技的立面操作方式，非本研究之探討對象。
台灣建築立面之構成，除求取容積、建蔽率極大值及基本法規面之滿足外，造形意念的 樣式考量往往扮演極為關鍵的角色。而氣候風土、節能及其他機能性的考慮則往往非為重點。
依此設計取向所發展出的台灣建築立面常以僵化、固定的構築形式，對應萬變的機能要求，
而無法充分滿足遮陽、導光、隔熱、隔音、防盜…等機能所需。除此之外，城鄉建築的立面，
常因加裝鐵窗格柵、棚架、花台或於陽台加窗等二次施作，及安裝分離式冷氣室外機或有線 電視纜線之架設而遭破壞，立面構成普遍缺乏統整的考量(圖 1)。
圖 1、本土立面實存(本研究攝影)
本土可調式整合立面之開發，恰可統整目前有關遮陽、導光、隔熱、隔音、防盜等等現 有立面產品及開放建築相關研究成果，發展出易於推廣的平價立面系統，具極高的經濟效益。
由於該立面的素材均取自本土，若能普及，將有助於建構適合台灣氣候環境且又具在地特質
的立面形式。進而對城鄉建築風貌的改善及塑造，具正面積極的意義。
國內外相關研究
「可調式立面」並非現今專有的建築技術，無論西方或東方的先民均有傑出的智慧先例。
下圖分別為意大利人及日本人針對當地氣候環境條件所開發的立面開口部系統，有效控制室 外的光線、空氣，進入室內，並形成內外空間界定及造形的重要元素(圖 2)。
圖 2、義大利及日本的順應天候需求的可調式立面構造
隨著科技進步，工程師及建築師逐漸將先進的材料技術導入立面設計，而有諸多革新性 的進展。Mike Davis 及 Richard Rogers 於 70 年代所發展的可變立面系統:「多價牆」
(Polyvalent wall)為一種僅具 1 micro 厚度的超薄牆體，其能順應外界氣候環境條件改變牆 面的特質，不但能控制光線的進入，尚能以太陽能晶片發電(圖 3)。
圖 3、由 Mike Davis 及 Richard Rogers 所發展的可變立面系統(Polyvalent wall)
Polyvalent wall designed by Mike Davis (Richard Rogers Partnership, London)
1. Silica weather skin and deposition substrate.(二氧化矽耐候皮層物) 2. Sensor and control logic layer,
external.(偵測及控制邏輯層, 外側) 3. Photoelectric grid(光電格柵) 4. Thermal sheet radiator / selective
absorber (平版式熱幅射器/選擇性吸收) 5. Electro-reflective deposition(電子反
射物質層)
6. Micro-pore gas-flow layer (微孔隙氣流層)
7. Electro-reflective deposition(電子反 射物質層)
8. Sensor and control logic layer, internal(偵測及控制邏輯層, 內側) 9. Silica depositions substrate and
inner skin(二氧化矽儲存物結晶及內皮) 9.
Renzo Piano 2000 年於柏林所設計之 Debis 大樓立面，為現今可調式立面之佳例。該立 面具內外兩層立面皮層。冬天可將內、外皮關閉，利用溫室效應及緩衝效果，藉以保溫隔熱。
夏天則可將外皮全部打開排熱；受日曬之面，尚可放下遮陽，以減小室內之日射熱得。由於 雙皮之構成，可使大樓在有高樓風壓的不利條件下尚可於室外溫濕度適宜的情況下進行通風 換氣，避免辦公大樓病症候群的弊病(圖 4)。
圖 4、由 Renzo Piano 所發展的可變立面系統(DEBIS 玻璃雙層立面系統)
圖 5、Herzog 所整理之可調式立面構法型錄(節錄)
國外關於可調式立面構法的研究極多。Mueller 早在 70 年代即著手整理透光性立面構造
的機能結構，並依不同的功能提出多種可變的構法與選材模式,Kaeler 於 90 年代提出氣候主
動式立面的構想(Die klima-aktive Fassade)，探討各類立面控制的構法。Oeserle 在其論
著中詳述雙層立面的可動性。Blum 等人則進一步就雙層立面的構成及其可動性控制作理論與 實務案例之介紹。Herzog 則於 2004 年在其論著中進一步歸納可調式立面內外皮層的構法類 型，建構可調式立面構法型錄，並詳述其滿足之機能關聯性(圖 5)。
國內「可調式立面」的研究尚在起步，黃國峰初步提出雙層立面本土化的可能構法原則。
林世峰則就雙層立面懸掛物於不同排列模式對室內通風效果影響進行研究。以上論文均僅針 對雙層立面的構法通則、或就立面構成的單一性能進行討論，並未觸及可變立面構成方法之 綜觀性研究，遑論實質構法的開發。
魏浩揚於 2005 年開發完成「本土再生建築系統」 ，其立面具開放系統特質，即立面構造 以開放建築觀點分為支架體、填充體。支架體為長壽性構件所構成，填充體則為短壽性構材。
因之，立面皮層可如手機一般換殼。該系統並搭配多種可動式遮陽系統，以有效控制日射熱 得(圖 6)。
圖 6、本研究室於台科大土城校地所興建之本土再生建築「NTUST-1」的可調式立面
國外的可調式立面之發展重點，目前集中於雙層立面系統之開發與模擬及性能之檢測。
隨著歐美雙層立面的蓬勃發展，台灣近年來辦公大樓漸興起玻璃雙層立面之風潮。然而，一 如一般「新建築潮流」的引進，此地的建築師往往將雙層立面當成流行的樣式。追求的重點 仍在玻璃所帶來的新鮮質感與視覺效果，而缺少功能與環境適切性等本質性探討。
針對國外雙層玻璃立面廠商的「節能性」宣傳，本土學者提出以下問題，質疑雙層玻璃 並不適用於台灣[林憲德]。
1. 熱行為: 玻璃的雙層立面主要出發點為: 寒帶國家保溫及爭取日射熱得之用。其優點 係利用雙層玻璃的溫室效應將熱留在立面留空層中，並充分發揮其保溫及緩衝的效 果。然而由於台灣地屬熱濕氣候環境，炎熱時間長，即便在雙層立面的留空層中加裝 遮陽設施，透射玻璃的短波射線由遮陽吸收後，仍會轉而發射長波的熱輻射，進而因 雙層玻璃的溫室效應，使過多的熱滯留於留空層中有待排出。又因雙層玻璃立面之對 外開口較小，盛夏時分，單靠自然通風勢必無法將立面留空層所有的蓄積熱量排出，
因而易於以傳導、對流及輻射等方式傳入室內，增加室內的日射熱得。若要以機械通 風或廢冷回收等方式減少留空層之蓄熱，則又要額外耗費能量，因之，若從節能的觀 點出發，雙層玻璃立面的作法並不適用於台灣。
2. 隔音性: 雙層玻璃之隔音性極佳雖是不爭事實，但以膠合玻璃或複層玻璃所構成優質 單層氣密窗於密閉時亦可產生相當的隔音效果。
3. 通風換氣: 台灣炎熱時間長，需要開冷氣的時間可達半年，扣除寒冬時分，真正適合 通風換氣的時間僅剩春秋兩季，且大樓所在的台灣都會區往往空氣品質極差，故利用 雙層立面使高樓通風的效率其實並不若想像中高。
4. 採光: 雙層玻璃面之採光性雖佳，但過大的玻璃面亦會造成過多的日射熱得，不利外 殼的熱行為。
5. 造價: 雙層玻璃立面之造價幾為單層立面造價的兩倍至三倍，衡量其熱、音、光、換 氣等功能性，其於熱濕氣候環境條件下的經濟效益並不理想。
有鑑於此，有識者建議回歸簡易的單層立面外殼設計，減少立面開口率並以經濟有效的 遮陽、通風、隔熱等外殼節能手法，反而更能達成本土立面節能之目的[林憲德]。
提倡雙層立面的代理廠商則深信玻璃雙層立面在熱濕氣候環境之適用性，並舉出日本、
中國、香港、馬來西亞等亞洲多國建築使用實例佐證[黃炳宏][鄭光]。由於正反兩方均缺乏 台灣實際建築之雙層立面能源解析、用電實測資料及隔音、採光數據佐證，此雙層立面的論 戰似乎一時無法獲得結論。
然而，綜觀以上有關雙層玻璃立面構法之討論，並參考雙層立面之相關資料，吾人可進 一步整理出本土可調式立面發展的可茲參考的資訊如下:
1. 適用於歐美寒帶國家的玻璃雙層立面無法全盤照搬於熱濕氣候的台灣，必須依據 本地氣候條件檢討其構成及適用性。
2. 雙層立面構法中最重要的「可變性」概念，即依天候狀況調整其立面構成要件及
相關設備，係本土立面發展可參考的設計策略:如 renzo piano 所設計的 DEBIS
大樓立面，其外皮玻璃可依天候情況設定全開、半開或關閉，而以最佳化的模組 狀態控制室內的氣候環境。當其外皮玻璃全開時與單層玻璃立面外掛遮陽之構法 並差異。
3. 雙層立面的多層化構成原則，及其每皮層均有其專司功能之作法，可作為本土立 面發展之決策參考。
4. 玻璃雙層立面有多種功能結構類型，每種類型各有其適用的狀況及其構成，所搭 配的空調、自然通風與節能概念也有不同，因之其熱行為解析結果自然也會有 異，發展本土雙層立面時宜窮究各種功能結構的本土適用性。
5. 雙層立面各皮層之材料與作法若能依台灣熱濕氣候條件適當安排，應能更適合台 灣的氣候環境。如雙層立面的外皮，不一定為固定式玻璃，亦可能以不透明、半 透明、半反射、多孔性材質結合遮陽之功能施作，可於必要時，使日射熱得於第 一皮層即可進行反射或阻絕。
6. 雙層立面的設備統整概念極具參考價值。雙層立面之構成往往統合照明、空調、
機電等設備，將熱濕、通風、採光、隔熱、隔音乃至防火及維修等考量共冶一爐，
值得本土立面發展借鏡。
7. 雙層立面通常具優良的控制系統，其以自控、機控、手控或混合式等方式，改變 各皮層之構成，以創造最佳的室內環境的作法，值得本土立面效法。
8. 正確的雙層立面構法往往整合於建物之整體能源構想之中，並經嚴謹的動態能源 解析模擬程序，找出最佳化的立面配置及組構方式。此種作法與目前國內統計式 的外殼節能解析模式殊有不同，值得吾人立面規劃時參考。
9. 理想的雙層立面往往會因地制宜，因不同座向、與環境變數而有不同的作法，也 因此會影響其熱行為之解析結果，此種特質有異於本土立面之操作模式，值得吾 人深思。
10. 雙層玻璃立面的自然通風概念及晝光利用的優勢，可作為本土立面發展之參考。
雙層立面的自然通風特性除可減少超高樓建築對機械空調之依賴外，尚可利用外
層構造抵擋高樓極高的瞬間陣風，使內層玻璃帷幕牆前的遮陽百葉得到完全的保
障，而可依需要可變性操作: 無太陽時升起遮陽百葉以利採光，減少室內照明用
電。有太陽時，可全面放下遮陽百葉，並調整角度，以獲致照明所需的光線，如
此不必白天點燈。
結果與討論、
1. 本土立面類型分析:
本研究經文獻蒐集國人住宅建築立面修繕、更迭之相關資料，從外牆加設之牆皮類立 面附置物、外牆開窗部外之加窗型式、外陽台的加窗型式等面向整理出如下的台灣開 放性立面之作法種類:
1. 外牆加設之牆皮類立面附置物計有兩種:玻璃窗扇(鋁門窗型)、鐵窗或鋁格 柵窗
2. 外牆開窗部外之加窗型式計有兩種: 直接在立面外加窗、2.立面外加凸窗。
3. 外陽台的加窗型式計有:垂直加窗、外加凸窗及附加三層等三種作法
彙整以上台灣本土多層立面之構成要素與類型，並根據既有牆面形式與外加立面元素 之種類，吾人可將常見的本土開放性多層立面構法歸納出下列九種類型，作為本研究 系統研發之出發點(表 1、表 2):
表 1 本土雙(多)層立面之類型與其所屬之機能結構
本土雙(多)層立面構 成類型
編號 細項分類 機能結構
A 外牆開窗外加玻璃窗扇 外牆開窗面外加皮層
式雙層立面 A-1 外牆開窗外加鐵、鋁格柵 B 外牆開窗外加凸窗型玻璃窗 外牆開窗外加凸窗式
雙層立面 B-1 外牆開窗外加凸窗型鐵、鋁格柵
窗型本土雙層立 面
C 陽台女兒牆上外加玻璃窗扇 陽台開口面內外加皮
層式雙層立面 C-1 陽台女兒牆上外加鐵、鋁格柵 D 陽台女兒牆外加凸窗型玻璃窗 陽台開口外加凸窗式
雙層立面 D-1 陽台女兒牆外加凸窗型鐵、鋁格柵
陽台型本土雙層 立面
本土雙層立面之種類
陽台加窗暨凸窗型多 層立面
E 陽台女兒牆上外加玻璃窗扇，牆面外加凸窗 型鐵、鋁格柵(附加三層立面)
陽台加窗暨凸窗 型多層立面
表 2 常見的本土多層立面構法
外牆開窗部 外部陽台
既有牆
面形式 垂直加窗 外加凸窗 垂直加窗 外加凸窗 附加三層
面 內 加 窗 外加凸 窗
面內
加窗 外加 凸 窗
外加玻 璃窗扇
鐵 格 柵 凸 窗 面 內 加 窗
面內
加鐵窗 鐵格 柵
凸窗
面內
加鐵 窗 鐵 格 柵
凸 窗
外加鐵
窗或
鋁窗
2. 可調式立面設計之邊際條件
本研究擬開發的本土可調式立面系統設定:「可調整性」及「一般性需求」為其研發必須 滿足之機能要項。由於「可調整性」為本研究之重點，故獨立出來特別討論；而所謂立面一 般性需求包括 1. 開放性、2.力學控制、3.物理控制、4.營造整合、5. 安全、6.適材設計、
7 造形等七大面向需求。至於其他因子，諸如造價、法規等面向，擬於後續研究繼續檢討改 進。以下，茲詳細說明可調式立面之邊際條件設定:
■ 可調性
本研究有關立面之「可調性」定義，乃從建築生命週期的角度，涵蓋建築立面及其所界 定的空間在四個期程中，變動需求之彈性滿足:
1. 初始設定階段之彈性:
此彈性意指: 在初始規劃階段立面系統本身所具備的設計週延性，其可針對特定 Program 與基地之需求，替個案量身打造一套專屬立面，同時保留使用者(業主)在某 種規則下參與設計之可能性者。
2. 日常使用階段之可調性:
此可調性意指: 對於季節性或天候性不同的外在條件，立面系統在使用階段所預設之 可調機制，其可彈性滿足室內空間之物理性(音響、光(遮陽、眩光、導光)、防雨、水 密、氣密、通氣…)、視覺(視野、遮蔽)、安全(防盜)以及空間更動(內外格局改變、
構件移位)…等等性能之需求者。
3. 變更階段客製化:
此客製化係: 立面系統在變更階段，面對構材、設備、管路等硬體之維護、修理、更 換，以及空間更動需求所預留的變動彈性，其可滿足業主更動調整之個別需求者。
4. 生命週期終了階段之循環性:
此循環性即: 立面系統久經使用，達生命週期終了階段，其構件、部材可以再生循環 (Recycle)或再利用(Reuse)等型式進入在地的循環體系者。
■ 立面一般性性需求
立面構成影響因子極多，本研究將可調式立面設計之一般性機能設定為下列七大面向: 1.
開放性、2.力學控制、3.物理控制、4.營造整合、5. 安全、6.適材設計、7 造形。各面向尚
可分成若干機能細項，茲進一步說明如(表 3)。
表 3 本土可調式立面開發條件之檢討要項
檢討要項 分類 檢討細項
配合彈性空間 立面配合開放空間之更動，可機動調整。
系統構件 立面構材部品化、系統化、模矩化。長、短壽構件分離規劃，使短壽構件易於替換。
開放性
開放構材 採用開放性市售規格品、減少特製品之使用，使構材補給、交換不虞匱乏。
荷重承載 有效並安全承載或傳遞自重、風壓、地震等荷重所造成之靜載或活載。
力學控制
變形控制 控制撓度、側位移、扭轉、溫度變形、挫曲，避免構件損壞、過大晃動。
熱 開口部及非開口部應具足夠之隔熱、排熱功能。
音 依立面所處環境，可提供適當之隔音、吸音之效果。立面內則具適當的音響效果。(依 CNS A1031 之 隔音等級曲線規定、性能測試則應遵照 CNS A3141 試驗標準)
光 依立面東西南北座向具提供不同的遮陽或導光控制元件，必要時可防止眩光，提供室內最佳之晝光 利用可能，並於炎熱季節減少日射熱得。
氣 依立面構成，可確保必要之通風、換氣及氣密性。春秋兩季應在外氣品質與噪音允許條件下自然通 風。(遵守建築技術規則設計施工篇第四十三、四十四、四十五條規定)
物理控制
水 立面構成提供擋雨、防濕、防潮、避免結露等功能 界面整合 1. 結構系統整合: 立面與結構系統之界面整合。
2. 設備及配管整合: 立面整合給排水、瓦斯、強弱電、空調、照明、配管配線等。
3. 立面構件整合: 整合防水、隔音、氣密、通風、採光、遮陽、導光、遮眩光及隔熱元件。
4. 內裝整合: 立面與可拆組隔間牆、設備牆、牆櫃、系統天花、系統地板之整合。
工法 構法計劃及用材需具大眾普及及技術可及性，因地制宜地採用預製、預鑄、場製、半預鑄甚或 CAM 等工法施作。考慮施工便利、工期、費工、輔助材耗用之最佳化。
造價 依產品定位設立造價目標，擬定策略滿足造價限制。
營建管理 構法計劃延伸發包管理、工種切分、責任歸屬、進場流程等檢討。並考慮工法計劃有關品管項目、
作業流程、品管分級等要項 營造整合
精度要求 依構法、工法特性擬定部材容許製造及施工誤差及其控制方法。
防火 提供足夠的樓層、隔戶防火性；並具適當之排煙機制；提供逃生空間。(遵守建築技術規則設計施 工篇第七十、七十七條規定)
防盜 滿足本土立面防偷、防盜的實質與心理需求。
視覺隔斷 提供視覺隔斷，以滿足視覺與心理安全需求。
贅落防護 防止物件、器皿、植栽、衣物等墜落。
安全
動物防護 立面應具防虫、防紋、防鴿、防獸等設計考量
耐久性 構法及材料性的耐久、耐候、防虫、防腐、防蝕處理。
適材性 構材適性之最佳化設計，以最少材料發揮最大功效
環境衝擊性 採用耗能、耗原生資源及排放量最少、干擾性最小之建材與構法工法，減少廢棄物、噪音、震動、
粉塵等環境衝擊。
維修更換 立面構法應可降低維修頻率，提高維修可及性，使立面易於保養、更修，並降低維修耗材之使用。
材料循環 盡量採再生材，或可於台灣的循環條件下再生循環之建材，並避免有礙循環之構法操作。
適材設計
拆組再用 構法計劃應使立面部品易於拆組再用，延常產品之使用壽命。
地域風格 立面盡量採用地域造形元素、材料、用色與比例，以與既有地域涵構及建築紋理搭配 美感 空間、造形、比例、顏色、用材等構成應滿足美感要求。
造形
自然、取景 立面應與基地所處之自然環境和諧一致。好的景觀應能使其引入室內。
3. 本土可調式立面原型系統設計
本土可調式統整立面系統(Adaptive Integrate Fassade System)雛型之思考，係從本土 立面實存的元素出發，尋找可調式環境控制外殼與本土特有立面需求之統整性立面解答。此 系統雛型乃根著於本土建築立面鐵窗加掛、陽台圍封等雙層立面之作法，以內外兩層可調式 立面控制外部環境對適內環境之物質流、能量流與訊號流。而雙層立面間隔之留空層，則可 容納內皮立面、分離式冷氣、窗型冷氣等設備與鐵窗、雨庇、遮陽、花台等立面附置物，及 立面線路架設系統。除此之外，該立面系統尚提供水平與垂直管線渠道，以便收納立面各式 管線(圖 7、圖 8)。
圖 7、本土可調式統整立面系統雛型之架構說明
圖 8、可調式立面統整系統構成說明
可調式外 可調式內
管道渠道 開放性留空 開放性支架
室外 室內
開放性支架
結構支架 體系統
管道支架 體系統 (U-deck) 外皮立面
填充體 管道渠道 支架體
內皮立面 填充體
可拆組隔 間系統
牆前配管 系統 留空層
整個可調式立面系統的空間及實體規劃採模矩化原則，以 30CM(3M)為基本模矩，使台系、
日系、歐系、美系之建材產品均能在此基礎上相互統合。以下分別就本雛型系統之四個最重 要的子系統之構成:1. 可調式外皮、2. 可調式內皮、3. 結構支架體系統、4. 管道渠道等，
作進一步說明(圖 8、圖 9):
圖 9、可調式立面統整系統整體外觀
1. 模矩計劃
系統之平面模矩受「停車」 、 「市售材規格」與「住宅使用機能」等多重因素影 響。面寬跨距定為 6.6m，縱深跨距 12m，柱寬 60cm，以利柱間雙車位規劃。6.6m 之 面寬+60cm 之柱寬，可作為一間客廳，或彈性規劃成 3m+3m、3.6m+3.6m、2.1m+5.4m、
3m+3.6m、4.5m+2.1m 等兩間不同面寬的單人房、雙人房或搭配廁所或廚房等空間。
AIFS 原型的最小樓層高度為 3 米，梁之構造高度若為 60cm 時，約保有 240cm 之淨 高。由於系統之統整特性，60cm 的 U-Deck 高度可容納風管、空調室內機與照明等 等之構件，不需額外訂作天花。室內空間若有更高的需求，則可考慮 3 米 3、3 米 6 等樓層高度，使其室內空間淨高分別為 270cm、300cm。
考慮市售產品之整合，不論垂直或水平之系統構件的尺寸均以 3M(即 30cm)為優
先基本尺寸，以搭配市售三尺、六尺，四尺、八尺規格之構件。由此，可提高本建
物之系統開放性，並有降低造價之空間。
本系統立面帷幕 150cm 的分割寬度即由 120cm 的系統天花或高架地坪再加上
30cm 的小梁寬度所導出(圖 10)。120cm 之寬度恰可符合兩塊 60cm×60cm 市售系統天
花或高架地坪單元之規格，也易搭配市售燈具與出、回風單元。
圖 10、可調式立面統整系統之模矩規劃與 U-Deck 構成
2. 結構與管道渠道支架體系統:
本系統模擬之樓層住宅採單向柱梁框架系統。結構系統之橫向大梁為腹板挖圓 洞工字梁。縱向小梁與樓板結合成一 U-Deck 系統，計劃以 SRC 輕質混凝土預製構件 施作，以增其強度並減輕重量。縱向大梁與柱皆為內鋼骨、外包混凝土之預鑄構件，
現場以高張力螺栓鎖合其鋼骨部材，再於其接合處灌漿封縫。此作法可確保系統之 防火性並兼顧住宅的隔音需求(圖 11)。
該系統之最大特色為結構系統與配管系統整合一氣: 垂直管道間可配置於柱前
之空間，以不妨礙立面之開口面積，亦可以分散或集中等與柱位相錯的方式設置垂
直管道間(表 4)。水平管道間走於工字大梁前的立面外側，由於僅佔據樓板與大梁
前之空間，不致影響所有空間的採光與視野。水平管道間與垂直管道間共同構成立
面之配管網絡。U 型樓板的概念係整合高架地板與天花之作法，將水平方向之管道
收納於開口向上或開口向下的凹槽內，以單向模式，將水平支管輸送至立面水平管
道間的水平幹管，再沿最近之垂直管道間輸送而下(或上)。
表 4、AIFS 系統的垂直與水平主幹管之配置模式可能性方案
圖 11、可調式立面統整系統之結構系統(柱梁框架及 U-Deck 系統)
圖 12、可調式立面統整系統之結構系統剖透
圖 13、可調式立面統整系統之結構支架體與垂直-水平配管渠道
圖 14、可調式立面統整系統之結構與配管系統
本系統利用與樑柱整合之水平 U 型溝渠及垂直 H 型管道間的 60cm 縱深空間收納 垂直水平方向之給排水、排氣、瓦斯以及冷氣冷凝水管等管線管路。各類管線以明 管方式配管，以利檢測、維修與更動。四吋或五吋雜排水及污水管，可利用 U 型樓 板及梁前水平渠道約 60cm 的垂直高度滿足 1/50 的洩水坡度需求。廚房、廁所空間 的排水管與垂直主幹管之距離至少可拉至 17 公尺處。此種配管模式與界面系統設 計，允許廚房與廁所空間設置於平面上有向上開口 U 型樓板之任何位置，提供平面 極大的開放性(圖 11~16)。
工字大梁前、立面外側高度 60cm 水平渠道空間除可搭配中央空調的風管與冷媒 管之走管架設外，也可配置分離式冷氣的室外機。水平渠道的外側飾面可採百葉單 元面板，以利室外機的通風，百葉尚可作為室外機之視覺遮蔽。分離式冷氣的室內 機安排於底部開口的 U-Deck 中，其出風與回風口均與 U-Deck 底面之天花板整合。
室內機與室外機之間的冷媒、冷凝管以及電源線可經 H 型大梁梁腹的圓洞，立面及
U-Deck 預先留設的端部開口相聯，不需現場穿洞，也不致影響結構。若有室內新鮮
空氣的需求，可以設置於工字大梁前、立面外側高度 60cm 水平渠道空間的全熱交換
機提供；此種作法，尚有節能效果。
圖 15、可調式立面統整系統 U-Deck 與配管、地板、天花之整合模式
圖 16、可調式立面統整系統之外皮、內皮立面、U-Deck 與配管、地板、天花之整合模式
3. 可調式外皮:
本系統之外殼立面由兩個皮層所構成。外皮層的功能定義為「遮陽、導光、擋 風、防盜與耐候」之控制性皮層，作為視覺、氣候控制及雨水遮蔽的第一道屏障並 兼具保護作用。
在初始設定的彈性方面，本系統可依立面所在的東、西、南、北座向及基地特 性彈性調整其組構模式，搭配不同的光、熱控制模組化元件: 北向: 可不需任何遮 陽，但可加置導光版。南向: 配合內層開口部，設置水平遮陽格柵。東向及西向: 配 合內層的開口部，設置垂直遮陽隔柵。模組化的預製垂直單元，以不鏽鋼、鍍鋅鐵 件或鋁等耐久金屬製造，懸吊於嵌入 RC 結構內的溝槽上，其花紋、樣式可客製化。
有高度隔音但亦有視覺穿透性需求之場所，外皮單元可作成玻璃窗類之構件。
在日常使用的可調性方面，北向的導光板可加裝活動裝置。南向或東西向遮陽 亦可以橫拉、推開、折疊式格柵或捲簾等機制達成其可調性，以獲得適當的日射量、
室內照度與視野景觀。格柵式的可動遮陽系統於夜間可整面合起，滿足視覺遮蔽及 隱私之需求，但仍可透風，同時遂行防盜鐵窗和安全防護的功能。
由於該類外皮構造均可以台灣市售產品或半成品為材，工廠預製並於工地現場 以乾式工法施作，故其維護、修理、更換極為便利，故在變更客製化方面頗具優勢，
又因其結點之可拆組性，該類構件於其生命週期終了時，可在台灣的循環體系下得 到適當的分料再生循環。
本研究共計發展 1. 橫拉式沖孔板、2. 水平轉翻轉式可動羽板、3. 中式直櫺 格柵系統及 4. 中式斜櫺格柵系統等四種外皮系統(圖 17~20)，並實際於台科大建築 系土城實驗場試作 1:1 足尺模形之橫拉式沖孔板及中式直櫺格柵系統等兩款可動式 立面系統(圖 21~23)。
圖 17、外皮立面替選方案 I (橫拉式沖孔板，適合東西向、與南向立面)
圖 18、外皮立面替選方案 II (水平轉翻轉式可動羽板，適合南向立面)
圖 19、外皮立面替選方案 III (中式直櫺格柵系統，適合東西向、與南向立面)
圖 20、外皮立面替選方案 IV (中式斜櫺格柵系統，適合東西向、與南向立面)
圖 21、外皮立面替選方案 I 之實作案例 (橫拉式沖孔板，適合東西向、與南向立面)
圖 22、外皮立面替選方案 I 實作案例之細部大樣
圖 23、外皮立面替選方案 III 之實作案例(中式直櫺格柵系統，適合東西向、與南向立面)
4. 可調式內皮:
內皮立面為具耐候、隔熱、隔音、氣密、防水功能並區隔室內外之牆皮；其構 材均採市售系統、構件或由半成品加工而成之構材，以利日後更修、抽換之開放性。
內皮立面由市售鋁門窗及輕量化可拆組系統單元式牆組構而成。鋁門窗具氣窗，以 利單邊通風換氣。輕量化可拆組單元外牆系統由「骨架」及「填充體」兩種子系統 組成，骨架以輕量槽鋼或角木為材，填充體部分則於骨架內置岩棉等隔熱材，內、
外封板，外板前加置防水層。防水層外加置透氣層及耐厚牆皮。此種透氣式外牆構 法具較佳的熱阻值及抗結露性。以耐久分離性構法組構之內皮，有利於內外裝之抽 換與修理。此外，內層立面開口部之開口型式需搭配適當的通風換氣、採光等建築 物理之構想，以利春、秋季節換氣，並考慮採用具斷熱設計之門窗，以利隔熱，進 而避免夏季需空調時，冷氣由室內經窗戶傳導至室外所造成的能源浪費。(圖 24、
圖 25)
由於內皮立面的組成構件易於拆除、重組，故可增進整體系統的空間彈性和重 複使用性，使得本系統充分滿足「變更客製化」與「生命週期終了循環性」方面的 需求。
市售鋁門窗
板片式 預製外牆
透氣式外皮耐候層
（模矩化纖維水泥板）
市售鋁門窗
溝渠蓋板
C 型槽鋼 骨料
圖 24、內皮立面之構成
圖 25、可調式立面統整系統室內透視
圖 26、可調式立面統整系統剖透視
計畫成果自評
本研究根據「可調式立面」理論，在台灣現有的建材供應鍊及技術水平下，建構本土可 調式統整立面的原型，以作為後續研發之基礎。該系統之構成遵守開放性模矩計劃之原則，
並由可調式外皮立面、可調式內皮立面、留空層、結構支架體系統、管道渠道所構成。此系 統雛型乃根著於本土建築立面鐵窗加掛、陽台圍封等雙層立面之作法，以內外兩層可調式立 面控制外部環境對適內環境之物質流、能量流與訊號流。而雙層立面間隔之留空層，則可容 納內皮立面、分離式冷氣、窗型冷氣等設備與鐵窗、雨庇、遮陽、花台等立面附置物，及立 面線路架設系統。除此之外，該立面系統尚提供水平與垂直管線渠道，以便收納立面各式管 線。結構系統採單向柱梁框架系統。橫向大梁腹板預留開孔，縱向小梁與樓板結合成一 U-Deck 系統，此規劃便利於走管，使濕室之位置得以自由設計，提供平面極高的開放性。
相較於本土集合住宅的傳統立面作法，本研究所開發的可調式立面系統具有如下特色:
1. 滿足本土立面的「開放性需求」:
該立面系統從本土集合住宅立面的類型出發，將本土立面常見的防盜鐵窗、雨庇、棚 架、花台、冷氣、管線等等外牆附置物收納於一統整系統之特定空間中，一來滿足本 土立面的「開放性需求」 ，二來呈現整齊的立面外貌，改善台灣城鄉的建築景觀。
2. 具生命週期觀點的「可調性」:
該立面系統之可調性涵蓋「初始設定」 、 「日常使用」 、 「變更」與「生命週期終了」等 四個建築生命週期階段的彈性調整，改善本土住宅建築立面的永續性。
3. 提供較佳的「建築物理」性能:
本系統不全盤移殖國外全玻璃之雙層立面作法，而是因地制宜，考量本土的熱濕氣候 條件，將外皮立面更換成遮陽優先與通風優先的可變性皮層，並規劃該立面系統之彈 性機制，使其在一特定的組構規則下，可根據不同座向與環境變數，機動調整其作法，
進而擁有較佳的自然通風、晝光利用、隔熱、遮陽、隔音、防水…等建築物理特性，
除能有效節能外，也可提供更為舒適的室內環境。
4. 提升系統「統整性」: 本系統雖以立面構成為其設計重點，然除了內外皮層的組合性 思考外，實則尚統整了:結構、配管、內裝、設備…等等子系統。此高度的統整性不 但有利於規劃、發包與各工種施作，亦有助於日後維護與更修之進行。
5. 極佳的構材「開放性」:
支架體採本土常見之 RC 構造為材，在適當的模矩系統規劃下，外皮、內皮立面、天
花、地坪、室內隔間牆與設備等等填充體均可採市售開放性「子系統」 、 「構件」 、 「半
成品」，相較於傳統的住宅系統，有較高的系統預製度與開放性，並有降低造價的潛
力。
6. 提供「參與」設計之可能性:
本系統的結構、配管支架體已定，然外皮、內皮、天花、地坪、室內隔間牆與設備等 等填充體，則可依需求，從市售產品或本系統所提供之元件彈性搭配，亦即業主或使 用者可利用此立面開放性架構及構材之開放性，自決其房屋構成，積極投入「參與式 設計」 ，提供業主一定範圍的空間設計自主權限與機會。
7. 提供立面「多元控制與組合」的可能性:
本系統可提供優良的控制機制，其以自控、機控、手控或混合式等方式，改變各皮層 之構成，進而搭配出最佳的組合，創造優質的室內環境。
8. 提供水平與垂直「配管開放性」:
本土可調式立面系統之結構體，可以台灣常見的 RC 框架系統施作。特別開發的 U-Deck 系統，配合大梁之預留開口，充分提供樓層平面配管配線之開放性。
本計劃對於學術研究、國家發展之預期貢獻在於:
1. 以實際的構法開發，落實綠建築有關「可調式立面」之設計理論，提供本地建築界解 決城鄉建築立面亂象之另類設計思考模式。
2. 可調式立面統整系統之原型開發，有助於提升建築立面功能性，使室內空間的環境品 質得以改善，並有效節能。除此之外，以系統化、合理化的方式減少營建廢棄物之產 生。進一步落實永續建築的理念。
3. 藉可調式立面統整系統之原型建構，倡導國人自行開發高效能之構造系統或元件，進 而希望能對提升國內系統房屋之設計與技術水平略進棉薄之力。
未來研究與展望 1. 構造細部計劃:
本案已提出本土可調式統整立面系統之原型，展望未來，應針對外皮、內皮、結構支 架體等等子系統，進行細部計劃之檢討，進而建構完整的構造型錄系統。
2. 空調水電、配管系統討論:
本研究提出立面統整的綜觀性架構思考，確立空調、水電、配管系統與立面之整合性 原則，然實際的設備配管操作，有待進一步與平面之涵容性一併深化簡討。
3. 法規面向討論:
本系統雙層立面之解法牽涉法規面之可行性，也與坪效、銷售面向息息相關。本系統
若希望能在今日的房地產市場中找到實踐的機會，則必須加強法規面向之討論。
4. 造價面向討論:
本研究在規劃上雖大量採用市售產品，但尚未觸及完整的造價討論。繼續發展「降低 造價、提升品質」的解法，實為後續研究可以著墨之所。
5. 實案操作:
本研究最終目標為將整合立面系統之概念落時於實案操作，故後續研究應與建商、營
造廠等單位密切合作。
參考文獻
外文部分
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