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班級名稱 : 太陽能與節能建築技術師碩士學分班課程 : 建築節能材料與節能設計 Part I- 設計基礎創意中心鄭忠志 2010.07.19

亞熱帶氣候 - 台灣 1958-1998 年平均地表淨短波輻射圖台灣地處亞熱帶, 氣候溫暖 / 潮濕 / 多雨, 年平均溫度 22.4 o C, 相對溼度 80% 夏季 5~9 月, 每日氣溫經常可達 27 到 35 度 7 月的平均氣溫達到 28 度冬季時間短, 氣候也較溫暖,1 月平均氣溫為 14 度太陽輻射年總量 942 1,584 kwhr/m 2 年北部資源貧乏, 少於 1,160 kwhr/m 2 年東南與南部資源較豐富,1,400 1,740 kwhr/m 2 年全球年平均雨量分佈圖多雨, 達 2,510 mm ( 圖片來源 : 台大大氣系氣候圖集 ) 3 Copyright 2010 ITRI 工業技術研究院

北 / 高兩地平均氣溫台北市屬亞熱帶季風氣候高雄市屬熱帶氣候全年溫暖 / 無冬季夏季平均 27.4-29.2, 冬季平均 15.8-17.6, 日夜間溫差小於 10 夏季風 : 東偏南為主, 平均風速 2.4 m/s; 冬季風 : 東偏北為主, 平均風速 3.0 m/s 全年溫暖 / 無冬季夏季平均 28-28.5, 冬季平均 19-20.2, 日夜間溫差小於 10 夏季風 : 東偏北為主, 平均風速 3.2 m/s; 冬季風 : 北偏西為主, 平均風速 3.1 m/s 台北平均氣溫高雄平均氣溫度 C 35 30 25 1971-2000 台北統計月較差最高氣溫最低氣溫平均氣溫度 C 35 30 25 1971-2000 高雄統計月較差最高氣溫最低氣溫平均氣溫 20 15 10 平均溫度 15.8 ~29.2 月較差平均 6.6 20 15 10 平均溫度 18.8 ~28.9 月較差平均 6.8 5 5 0 1 月 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10 月 11 月 12 月月份 0 1 月 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10 月 11 月 12 月月份 ( 整理資料來源 : 氣象局統計資料 1971~2000) 4 Copyright 2010 ITRI 工業技術研究院

北 / 高兩地雨量 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 mm 夏雨多於冬雨年均雨量 2,325mm 台北 85-98 各月平均雨量一二三四五六七八九十十一十二月份 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 mm 高雄 87-98 各月平均雨量冬季乾燥, 夏季多雨年均雨量 1,785mm 一二三四五六七八九十十一十二月份 300 250 200 150 台北不降雨日數平均降雨時間 53%, 比高雄多 3 個月. 300 250 200 150 高雄不降雨日數每年降雨時間平均只有 29% 100 100 50 50 0 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 0 87 88 89 9 0 91 92 93 94 95 9 6 97 98 ( 整理資料來源 : 氣象局統計資料 1998~2009) 5 Copyright 2010 ITRI 工業技術研究院

建築物熱能進出來源建築物熱能產生 / 進入 : 1. 內部產生 (Internal Gains) 13.3%, 通風 / 滲透 (Infiltration) 13%, 地板 ( 傳導熱 Conduction) 8.2% 2. 窗 ( 輻射熱 Solar Gain) 23%, 窗 ( 傳導熱 Conduction) 1.5%, 屋頂 (Roof) 22.8% 牆 (Wall) 18.2% 23% + 1.5% + 22.8% + 18.2% = 65.5% 建築熱負荷將近 7 成藉由建築外殼 ( 窗 / 屋頂 / 外牆 ) 進入圖片來源 : 台電網站 9 Copyright 2010 ITRI 工業技術研究院

2005 台灣能源消耗統計 Industrial 56.8% Building 18.5% 6.2% Transportation 18.5% School/Hospital 3.2% Agriculture 2005 Taiwan Energy Consumption 10809 萬公秉油當量 Building Sector : Building Sector + School/Hospital 18.5% + 6.2% = 24.7% Source: 經濟部能源局 Energy Consumption Growth% Sector Building + 7.3 % School/Hospital + 4.4 % Transportation + 2.9 % Industrial + 2.1 % Agriculture - 7.5 % Building Sector To decrease energy consumption To lower CO 2 release Building Energy Conservation Building Energy Thermal Control Technologies 10 Copyright 2010 ITRI 工業技術研究院

建築外殼節電潛力照明, 20% 住宅用電用電比例 12% 家電, 55% 12% 空調, 25% 設備 / 照明 / 人員, 4% (96%-48%)*25%=12% 冷房負荷構成項目 48% 屋頂, 22% 外牆, 17% 窗戶 - 輻射, 57% 外殼, 96% 住宅多於夜間使用, 外殼節能重點在於隔熱應用窗戶遮陽與屋頂隔熱材料讓外殼冷房負荷由 96% 降至 48% ( 減少一半的外殼冷房負荷, 相當於降低 46% 總冷房負荷 ), 可節約 12% 總用電量照明, 47% 商辦用電用電比例 24% 34% 動力, 23% 10% 空調, 10% 34% 30% 47%/2=23.5% ((47%-21%)+(19%-10%))*30%=10.5% 照明, 19% 人員, 12% 冷房負荷構成項目 21% 外殼, 47% 屋頂, 5% 外牆, 7% 窗戶 - 傳導, 7% 窗戶 - 輻射, 23% 商辦建築於日間使用, 外殼節能在於隔熱與晝光利用應用窗戶隔熱 / 透光 / 導光與屋頂 / 外牆隔熱材料能讓外殼冷房負荷由 47% 降至 21%, 照明冷房負荷由 19% 降至 10%( 減少 31% 總冷房負荷 ), 外殼隔熱節約 10.5% 總用電量 ; 提昇晝光利用約可節約一半照明用電 ( 節約 23.5% 總用電量 ), 總共達 34% 的節電量設備, 22% 滲漏, 5% 亞熱帶建築節能的達成, 需提昇外殼材料的透光透光導光導光隔熱性能 11 Copyright 2010 ITRI 工業技術研究院

Predicted Percentage Dissatisfied 溫熱舒適環境需求 PPD as Function of PMV 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0-3 -2-1 0 1 2 3 Predicted Mean Vote PMV 值代表感覺 +3 熱 +2 溫 +1 微溫 0 適中 -1 微涼 -2 涼 -3 冷季節分類氣溫範圍衣著風速 I 14 o C 20 o C 稍厚靜止 (0.1m/s) II 21 o C 厚靜止 (0.1 m/s) 22 o C 稍薄 23 o C 薄 24 o C 25 o C 最薄 III 26 o C 27 o C 最薄微風 (0.3m/s) 28 o C 最薄有感 (0.5m/s) IV 28 o C 以上難達舒適溫熱舒適評估模型 (PMV,Predicted Mean Vote) 是生理與意見值的綜合指標, 評估模型考慮六項因素, 氣溫溼度平均輻射熱氣流速衣著量與新陳代謝率居住者滿意度為 80%; 新陳代謝率為 85 kcal/hrm 2 ( 輕量家事 ); 相對溼度 81% 衣著量五類, 由稍厚 ( 標準的男士商業套裝 ) 厚稍薄薄到最薄 (T-shirt 和短褲 ); 氣流速度由 0.1m/s ( 幾乎靜止狀態 ),0.3m/s ( 舒適的微風 ), 至 0.5m/s ( 可以感知的風速 ) 按上述定義, 並採用 PMV 模型, 臺灣氣候可分為成四類氣溫在 14 o C 28 o C 間, 溫熱舒適可藉由加減衣著量及調節氣流速度獲得氣溫達 29 o C 時, 需要有高於 1.2 m/s 的氣流速方能達到舒適, 當氣溫高於 29 o C 時, 溫熱舒適難藉空氣流動取得因此, 室外氣溫高於 28 o C 時, 不利於室內通風使用 12 Copyright 2010 ITRI 工業技術研究院

U (W/m 2 K) Heat Capacity (J/m 2 C) Roof Wall Window/SC* Floor Original Design 1.5 3.5 6.06 / 1.0 5.52x10 4 Internal Shading-1* - - 4.61 / 0.55 - Internal Shading-2* - - 4.61 / 0.25 - External Shading* - - 6.06 / 0.25 - External Wall* - 1.2 - - Roof* 0.68 - - - Floor* - - - 2.86x10 5 *Improved case **Shading Coefficient ( k W h / y r ) 1 2, 0 0 0 1 0, 1 0 0 溫熱舒適環境達成之設計方法案例說明目的 : 既有建物有效降低冷房負荷的外殼隔熱措施方法 : 進行三類住宅 ( 獨棟公寓頂層公寓中間層 ) 的冷房量計算 (cooling load calculation), 按自然通風舒適要求, 將室內氣溫設為 28 o C, 相對溼度 81%, 計算需要除去的熱量外殼隔熱措施 : 遮陽 ( 兩種內遮陽, 一種外遮陽 ) 外牆隔熱屋頂隔熱樓板儲熱 8, 2 0 0 6, 3 0 0 4, 4 0 0 2, 5 0 0 S A T A M 13 Copyright 2010 ITRI 工業技術研究院結論 -1: 最有效降低冷房負荷的外殼隔熱措施是窗戶遮陽, 就此例而言, 具有高遮蔽力 ( 低 SC 值 ) 的內遮陽成效最佳, 獲得最低的年總冷房量結論 -2: 就此例而言, 改善外牆隔熱, 未若窗戶成效顯著

熱量傳遞的方式熱量傳遞的方式分別為傳導對流及輻射傳導 (Conduction): 當一物體內部有溫差時, 熱量會藉由傳導的方式, 由高溫 TH 傳向低溫 TL, 而傳導的散熱速率 R1 和物體的熱導係數 K 傳導的散熱面積 A1 以及溫差 ΔT =(TH-TL) 的大小成正比, 與兩溫區的距離, 即厚度 d 成反比輻射 : 輻射與傳導及對流需經由介質傳遞有很大的不同, 輻射乃是熱量以電磁波的方式傳遞, 而輻射的散熱速率 R3, 係根據 Stefan-Boltzman 定律對流 : 除了傳導之外, 熱量也可以藉由液體或氣體以對流的方式傳遞, 對流的散熱速率 R2 和對流係數 h 對流的散熱面積 A2 及溫差 ΔT 有關註 :h 的大小取決於對流的流體是氣體或液體, 以及流體的密度黏性比熱導熱率和流速等因素註 :A3 為表面積,e 為吸收率,σ 為 Stefan- Boltzman 常數 18 Copyright 2010 ITRI 工業技術研究院

建築外殼隔熱方法 - 高反射表面降低空調用量市中心郊區光波反射式塗料 Cool Roof 降低都市熱島效應 Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) Department of Energy 2004 R 0.65 熱島效應 (Heat Island Effect) 太陽能光譜 Solar Energy Spectrum 2 Power Reaching Earth 1.37 KW/m 2 總太陽輻射輻射能 : 紫外線 5% 可見光 46% 近紅外線 49% 光波反射式塗料總太陽輻射能反射率 R Solar Reflectance R 0.70 25 Copyright 2010 ITRI 工業技術研究院

建築外殼隔熱 - 高反射塗料 High surface reflectance rates may achieve low surface temperatures. A light-colored surface has a higher reflectance level. For urban area, highly reflective building surfaces may cause glare problems. Anti-glare and high reflectance paint can be obtained by spectrally selective treatments. Spectrally selective performance can be formulated by adding either directional reflection fillers or pigment. 熱反射 ) 高反射保護層異質相熱消散中空球熱阻隔低熱導層需要維持材料表面清潔度 26 Copyright 2010 ITRI 工業技術研究院點對點熱傳導防水層乳漿水泥水泥基材

高反射塗料實屋量測室外熱電偶室外氣溫屋頂上表面溫度 70 室內氣溫屋頂下表面溫度 RC 天花板 60 室內 Temperature(C) 50 40 30 Temperature( ) 50 45 40 35 30 室外氣溫屋頂上表面溫度室內氣溫屋頂下表面溫度 20 6:00 12:00 20:0024:0 0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 施工前 Time(min) 25 6:00 12:00 20:0024:00 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 Time(min) 施工後 27 Copyright 2010 ITRI 工業技術研究院

透光外殼性能要求 To balance daylighting with thermal insulation, window should possess a high visible transmission level and a low total energy penetration rate, denoted as SHGC- Solar Heat Gain Coefficient. Transmittance UV VIS NIR Transmission Wavelength, µm 0.5 1.0 Sun OUTDOOR INDOOR 1.5 2.0 Reflection, R Re-radiate outdoor, A rout Absorption, A T, Transmission A rin, Re-radiate indoor 30 Copyright 2010 ITRI 工業技術研究院

窗玻璃熱傳性能參數反射吸收向外再輻射可見光透透光率射透射基本指標 SHGC 陽光熱得係數 : SHGC Solar Heat Gain Coefficient 可見光穿透率 : VT Visible Light Trans 可見光陽光熱得比 : LSG VT/SHGC 一般窗玻璃吸收型貼膜反射型貼膜降低 SHGC 對空調之影響 FIR NIR >5 坪空間可降 1 噸冷凍量 NIR NIR SHGC ~0.8 SHGC 0.65 SHGC 0.5 31 Copyright 2010 ITRI 工業技術研究院

節能潛力 : 維持窗戶 60% 可見光透過率 (T vis >60%),40% 總陽光能量透過率 (SC<35%), 將有利於空調以及照明用電以小面積開窗之商辦建物估計, 其窗玻璃經隔熱透光塗層處理 ( T vis - 60%, SC- 0.35), 將較使用一般窗玻璃建物 ( T vis - 90%, SC- 1.0) 獲得 25% 的空調用電以及 10% 的照明用電折減量 R% 透光外殼節能設計 - 隔熱貼膜 T% B-1 B-1 Wavelength, nm Wavelength, nm 32 Copyright 2010 ITRI 工業技術研究院窗戶節能裝置分析國內目前內政部補助外遮陽裝置 5,000 10,000 元 /m 2 外遮陽裝置費高, 且無法遮擋東西向低角度陽光以及全面窗戶陽光輻射遮蔽國內現有優質進口隔熱透光貼膜價格高達 4,000 7,000 元 /m 2 國產不具隔熱效果之有色貼膜價格低於 500 元 /m 2 需求性能可見光透過達 60% 具備技術需求技術國外歐美各國普遍使用複層玻璃隔熱貼膜 low-e 鍍膜中國自 90 年代底主推隔熱貼膜亞熱帶住宅無須使用複層玻璃 low-e 鍍膜窗戶單價極高, 目前難於廣為推廣日射取得率 (SHGC,Solar Heat Gain Coefficient)<55% 薄膜技術光學膜設計隔熱透光窗玻璃貼膜配方設計薄膜鍍膜技術濕式塗佈技術

隔熱貼膜熱影像分析 40 38 Common (A) Ceramic (B) Temperature ( o C) 36 34 32 平均差 2 30 1100 1200 1300 1400 1450 Time A. Common B. 量測上都是假定所有物件的輻射率皆為 1, 所以溫度的準確性先天上就會有些誤差 33 Copyright 2010 ITRI 工業技術研究院 Ceramic 紅外線熱影像儀

透光外殼節能設計 - 可調式玻璃開窗率愈高之建物, 具動態調光性能之窗材較靜態窗材, 更能降低空調與照明用電右圖顯示開窗率達 40% 之際, 調光玻璃 + 照明控制能降低達 33% 用電量液晶調光機制利用通電後電極間電場將液晶朝同一方向排列, 使材料呈透明讓室外光線可以通過 ; 無電場時則使液晶排列散亂, 造成材料不透明狀態空調 + 照明用電 W/sf 1. 染色玻璃 2. 染色玻璃 + 內遮陽 + 照明控制 3. 染色玻璃 + 外遮陽 + 照明控制 4. 變色玻璃 + 照明控制 40 34 Copyright 2010 ITRI 工業技術研究院

透光外殼節能設計 - 隔熱窗簾窗簾頭平整表面 K24 結構與樣品空氣間隙經紗空氣層緯紗節能潛力 : 由自然通風公寓 ( 最高容許室溫 28 o C, 相對溼度 80%) 冷房模擬結果顯示, 提昇窗簾遮蔽效果有利於降低冷氣用量加裝特殊捲簾並留置 2 6cm 之空氣層的案例 (U- 2.78W/m 2 K,SC- 0.22) 其冷房量較未加裝窗簾者 (U- 6.06W/m 2 K,SC- 1.0) 降低 63.4%, 較低效窗簾 (U- 5.5W/m 2 K,SC- 0.65) 其冷房量降低 31.1% 目標 : U<4.5W/m 2 K SHGC<0.3 空隙率 >80% 成果 1: 開發四種雙層結構織物達到目標, 其中以 K24 具海綿結構抗紫外線並防火之圓形斷面紗線高陽光反射率隔熱織物最為理想, U 達 2.91W/m 2 K SHGC 達 0.23 空隙率達 98.5% 成果 2: 具優良隔熱性能的窗簾裝置應具備 (1) 室外側表面具高光反射性能 ;(2) 窗簾與窗玻璃間留置空氣層, 並與週邊空氣阻隔 ; (3) 窗簾具有孔隙以利光線與氣流穿透 35 Copyright 2010 ITRI 工業技術研究院

兩種常用天空光 - 直射光晴天天空 ( Clear Sky ) 最亮部分為太陽週邊, 大約為天空最暗部分 ( 與太陽垂直面 ) 之 10 倍, 天空照度約為 60,000~100,000 勒克斯 (lux) 較良好的室內照度需求遠超過 100 倍. 國際照明委員會 (Commission Internationale de l Eclairage, CIE) Sky cover (n ): clear sky,n<0.3 ; p-cloudy sky, 0.3 n 0.8 ; overcast, n>0.8 38 Copyright 2010 ITRI 工業技術研究院

兩種常用天空光 - 漫射光陰天 (Overcast Sky) 天頂亮度約為水平面的 3 倍左右, 雖然陰天下照度較低, 約為 5,000~20,000 勒克斯 ( lux) 仍為室內照度需求的 10 到 50 倍. 國際照明委員會 (Commission Internationale de l Eclairage, CIE) Sky cover (n ): clear sky,n<0.3 ; p-cloudy sky, 0.3 n 0.8 ; overcast, n>0.8 39 Copyright 2010 ITRI 工業技術研究院

天空照度預測依據 IES-CPC 天空照度預測模型推估天穹分類附註 NBS,NOAA 分類晴天 (clear) 半陰天 (partly cloudy) 陰天 (overcast) - 雲量覆蓋比例 n<0.3 0.3 n 0.8 n>0.8 IES-CPC a 0.8 0.3 0.3 b 15.5 45.0 21.0 c 0.5 1.0 1.0 通用模式 Ed=a+bsin c At Ed: 水平面可及照度 a: 日出及日落可及漫射光照度常數 b: 太陽高度角漫射光照度係數 c: 太陽高度角漫射光照度指數 At: 太陽高度角 ( 度 ) 北美照明工程學會之運算過程委員會 (IES Calculation Procedures Committee,IES-CPC) ** 依美國國家標準局 (National Bureau of Standard,NBS) 所提出天空比例法 (Sky Ratio Method) 或國家海洋大氣管理局 (National Oceanic and Atmospheric Administration,NOAA) 所使用天空覆蓋法 (Sky Cover Method), 將天空分成晴天 (clear) 半陰天 (partly cloudy) 陰天 (overcast) 三種 40 Copyright 2010 ITRI 工業技術研究院

台灣南 / 北天候分析以台灣地區而言, 春夏秋三季半陰天天空照度介於 30,000-45,000 lux 左右, 冬季中午還有為 30,000 lux 左右, 均大於室內照度需 500 lux 晝光率可達 2 %時, 室外天空照度需大於 25,000lux 的基本需求, 此為照度利用最佳天候台北除夏季外, 主要以陰天為主, 以陰天策略為宜夏季日射強時可搭配室內可調整的遮蔽裝置 ; 也可運用晴天策略以對應夏天強烈日射, 但需搭配可調整控制系統, 讓陰天狀況時有更多的晝光可資利用高雄天候主要以半陰天晴天為主, 因此以晴天策略為宜 Taipei 25 o N Spring probability Ed Summer probability Ed Autumn probability Ed Winter probability Ed clear 10 12,432 clear 15 13,479 clear 15 12,439 clear 13 10,043 am09:00/p am09:00/ am09:00/ am09:00/ p-cloudy 24 28,948 p-cloudy 50 34,028 p-cloudy 40 28,995 p-cloudy 35 18,894 m15:00 pm15:00 pm15:00 pm15:00 overcast 66 13,509 overcast 35 15,880 overcast 45 13,531 overcast 53 8,818 clear 10 14,777 clear 15 15,498 clear 15 14,784 clear 13 12,623 pm12:00 p-cloudy 24 40,896 pm12:00 p-cloudy 50 44,982 pm12:00 p-cloudy 40 40,932 pm12:00 p-cloudy 35 29,842 overcast 66 19,085 overcast 35 20,992 overcast 45 19,102 overcast 53 13,926 Kaohsiung 22.5 o N Spring probability Ed Summer probability Ed Autumn probability Ed Winter probability Ed clear 23 12,549 clear 19 13,439 clear 24 12,554 clear 23 10,364 am09:00/p am09:00/ am09:00/ am09:00/ p-cloudy 52 29,494 p-cloudy 55 33,824 p-cloudy 56 29,534 p-cloudy 54 20,122 m15:00 pm15:00 pm15:00 pm15:00 overcast 26 13,764 overcast 26 15,785 overcast 20 13,783 overcast 24 9,390 clear 23 14,917 clear 19 15,499 clear 24 14,922 clear 23 12,924 pm12:00 p-cloudy 52 41,675 pm12:00 p-cloudy 55 44,991 pm12:00 p-cloudy 56 41,700 pm12:00 p-cloudy 54 31,281 overcast 26 19,448 overcast 26 20,996 overcast 20 19,460 overcast 24 14,598 Sky cover (n ): clear sky,n<0.3 ; p-cloudy sky, 0.3 n 0.8 ; overcast, n>0.8. Predictable equation of sky illuminance Ed=a+bsin c At, a b c is constant, At is the altitude of sun position. 41 Copyright 2010 ITRI 工業技術研究院 25 o N 24 o N 23 o N 22 o N

自然光應用策略晴天策略建築自然採光一般不會直接使用直射光, 而採用不具方向性的漫射光, 如天空漫射光大氣漫射光或地表漫射光但只要有適當設計, 也可運用直射光來提供適當照明晴天天光則包含天空漫射及直射日光兩種元素, 直射日光亮度高具方向性, 但變化大不易掌握且帶有過多的熱能, 因此晴天晝光設計的主要挑戰為則為光線品質的掌握陰天策略陰天狀態下, 晝光來源主要為天空漫射光, 天空漫射光為亮度低的散射光, 因此晝光設計主要為如何充份利用天空漫射光 42 Copyright 2010 ITRI 工業技術研究院

開口部導光設計窗功能功能分區圖例功能天候狀況直射光漫射光導光系統導光百葉 Mirror louver or blind 光轉向導光板 Light guiding shelf / Light shelf for redirection 光學導光板 Laser cut panel/ Prismatic panel 導光玻璃材 Sun directing glass 導光板 Light shelf 導光天花系統 Anidolic ceiling 導光 V V V V V V 上遮陽 - - - - - V 部視覺穿透 (V) V -/ V - V - 眩光防止 V V V V V V 遮陽 V V V 下眩光防止 (V) 部視覺穿透 (V) (V) (V) (V) (V) (V) 通風圖片取自 Daylight in Buildings -a source book on daylighting systems and components,iea SHC Task21/ECECS ANNEX 29,2000 V 代表可, 代表視設計狀況而定, - 代表不可,( ) 為可調整 External Component 43 Copyright 2010 ITRI 工業技術研究院

直射光導入 - 導光百葉系統導光百葉系統 (Mirror Louver or Blind) 導光百葉遮陽百葉德國 OKASOLAR 導光百葉系統及 BTDF 分析 (Bidirectional Transmission Distribution Function) Swiss Federal Institute of Technology (EPFL) Solar Energy and Building Physics Laboratory(LESO-PB) 提供 45 Copyright 2010 ITRI 工業技術研究院

高雄氣候條件高雄市屬熱帶氣候, 氣候特色為全年溫暖 / 無冬季 ( 夏季平均 28, 冬季平均 19 ), 日夜間溫差小於 10 ( 夏季 6, 冬季 8 ) 冬季乾旱 / 夏季多雨, 高雄平均年降雨量 1,746 mm 約為台北 80%; 夏季 6 8 月之月平均雨量 402 mm, 冬季 12 2 月之月平均雨量 15 mm; 夏季相對溼度 84%, 冬季相對溼度 76% 高雄太陽年總輻射量達 1,483 kwhr/m2yr, 屬太陽能資源較豐富帶 ( 年總輻射量 1,400 1,740 kwhr/m2yr) 夏季平均風速 2.9 m/s, 冬季 2.7 m/s; 夏季風以北向偏東與西為主, 冬風以北向以及北向偏西為主由以上分析得知, 展示屋的節能相關設計是在隔熱通風太陽能利用以及節水 / 儲水 / 水再生四項重點導入及阻擋考量因子如下 : ( 一 ) 導入 1. 氣流 2. 自然光 3. 雨水 4. 太陽能 ( 二 ) 阻擋 1. 氣流 2. 輻射熱 3. 暴雨 56 Copyright 2010 ITRI 工業技術研究院

達成溫熱舒適的建築手法影響因子評估指標 / 容許範圍空間 / 問題描述節能考量的解決方案產品整合技術氣溫氣流速度相對溼度平均輻射溫度衣著量活動量 PMV 達 +1 之間 or PPD 達 80% ( 具 80% 的人感覺滿意 ) 任何空間 : 具有高溫屋頂或牆壁增加屋頂 / 外牆的熱阻提高屋頂 / 外牆的陽光反射率高反射隔熱塗料斷熱發泡板材植草隔熱屋頂塗料 / 板材與防水結合的施工設計高反射隔熱塗料的反射 / 防眩要求, 表面易潔需求斷熱發泡板材應用於屋頂 / 外牆所需厚度舒適與節能效益計算任何空間 : 通風不良悶熱增加氣流速提供之空氣溫度需低於 28 o C 方有涼爽感風扇 ( 吊扇壁扇直立扇 ) 高效冷氣機通風窗門上氣窗按座向依照熱流場模擬建立空間基本家具配置風扇形式需求與適用活動 / 空間高效冷氣機形式需求與適用活動 / 空間舒適與節能效益計算任何空間 : 窗戶在夏季有陽光射入提升室溫增加具陽光輻射熱遮蔽材料 / 構件遮蔽材料 / 構件以能透過可見光者為佳隔熱窗簾 IR-cut 隔熱貼紙外遮陽拉扇隔熱窗簾性能需求與安裝方式設計隔熱貼紙性能需求外遮陽拉扇形 57 Copyright 2010 ITRI 工業技術研究院

建築節能設計三部曲 ❶ 座向原理 : 依據太陽方位選擇最佳之房屋配置, 應避開日射能量高的方位, 以免房屋吸收大量日射能量, 造成空調負荷應用 : 台灣夏季日射量分佈除水平日射量外, 其次為東 / 西向, 南北向日射量最少, 因此建築物應盡量朝南北向配置台灣夏季日射量統計圖效益 : 在基地計畫上作正確的節能配置, 可有效減少空調耗能量達 1 成左右 58 Copyright 2010 ITRI 工業技術研究院

原理 : 利用遮陽方式把炎熱烈日阻擋於外, 而降低空調負荷應用 : 建築節能設計三部曲 ❸ 遮陽裝設遮陽板陽台外廊等外遮陽方式均可達到遮蔽陽光進入室內的效果 b.r201- 清玻璃 + 垂直 / 水平遮陽百葉. 清膠合玻璃 (5+5 mm ) 水平遮陽板 (50 cm深 ) 垂直遮陽板 ( 遮蔽 50%) a b a 可見光穿透率 (VT) 81% 78% 的太陽能量進入室內 (SHGC) a. 0.5 公分玻璃, b. PVB 膜. 可見光穿透率 (VT) 57% 48% 的太陽能量進入室內 (SHGC) 可見光穿透率 (VT) 34% 38% 的太陽能量進入室內 (SHGC) 效益 : 一般開口部位遮陽深度達 1 米以上, 約可節省約 1~2 成空調耗電量 - 1F 外廊 + 垂直百葉, 可減少 61% 日射能量 ; - 2F 水平 / 垂直遮陽, 可減少 40% 日射能量 a.r101- 外廊 + 垂直百葉. a b a 可見光穿透率 (VT) 81% 78% 的太陽能量進入室內 (SHGC) a. 0.5 公分玻璃, b. PVB 膜. 60 Copyright 2010 ITRI 工業技術研究院可見光穿透率 (VT) 48% 34% 的太陽能量進入室內 (SHGC) 可見光穿透率 (VT) <1% 17% 的太陽能量進入室內 (SHGC)

外牆工程外牆構造原理應用隔熱材料作隔熱改善可有效降低牆體U值達到隔熱效果 k值:0.06 W/m K k值:0.03 W/m K 一般混凝土牆體 2F牆體構造 U值=1.34 W/ K U值=3.5 W/ K 1F牆體構造 U值=0.86 W/ K 熱傳透率(U值) 當牆體結構內外溫差1 每單位面積時間通過之熱量單位 W/ K 熱導係數(k值) 單位時間流經單位面積寬與單位長度厚材料之間有單位溫度差溫度梯度為1 時所傳導的熱功率單位 W/m K 63 Copyright 2010 ITRI工業技術研究院

建築能耗分析 Heat Flow Air Flow Moisture Flow Envelope Heat Control Simulation Roof/Wall Window Performance Demonstration Solar Radiation Reflectance Coating Solar Radiation Selective Film Daylight Redirecting Material Product Heat Control Solar Radiation Photo- Catalyst Industrial Cooperation Conduction/Convection Demo House International Cooperation Energy Resource : Solar Biomass Oil Coal Gas Air Cond. /Control Lighting /Control Internal Heat /Control Applications September 20, 2006 72 Copyright 2010 ITRI 工業技術研究院

高雄節能屋-節能整合技術高雄節能屋節能整合技術外殼屋頂屋頂外牆外牆窗戶節電30% 窗戶節電以大眾節能教育為訴求肆層樓一樓65建坪總樓地板面積171坪(565m2) 總節電量70%(與相同設計之鋼筋混凝土建物相比) 雨水收集系統監控節電10% 節電再生能源太陽光電太陽光電熱水熱水燃料電池節電30% 電池節電 http://www3.nstm.gov.tw/nstm_lohas/inside.asp 73 Copyright 2010 ITRI工業技術研究院