指導教授：呂良正臺灣大學：土木工程學研究所魏湘鈴Wei, Hsiang-LingHsiang-LingWei2014-11-252018-07-092014-11-252018-07-092014http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/260889綠建築策略中採各種綠化建築外殼除可阻隔熱流的傳遞、增加外殼的熱質外，也藉由植物生理作用伴隨的熱能釋放幫助建築物散熱，其中以蒸散作用最為顯著，且植物可以削減進入建築外殼之太陽輻射，減少建築物壁面之受熱量進而降低室內溫度，為量化植栽射折減效果，本研究根據文獻之模型與公式撰寫程式，與實測植栽下方太陽輻射量進行比較、驗證，以供後續室內溫度或空調耗能模擬。 在全球耗用總能源中約有50%來自於建築物，其中日常耗能比例遠高於其他耗能，台灣因位於亞熱帶氣候，夏季建築物空調用電占全年總用電量40%，可見減少夏季空調用電為有效降低能源消耗、以達永續發展的重要對策，本研究主要探討綠建築策略在臺灣氣候下的實際除熱與建築空調節能效果，以較簡單卻具足夠準確性的空調負荷計算法(Radiant Time Series Method)取代繁複且受限於空調專業人員操作之腦動態解析程式，使一般使用者能在設計初期進行綠建築策略節能預估與初步效益分析參考。 在確定植物輻射折減模型與綠建築空調負荷模擬之合理及準確性後，本研究進一步針對我國建築節約能源技術規範中建築外殼耗能量指標ENVLOAD提出綠建築策略相關因子建議－植物輻射折減係數Kp、冷房淨長波輻射時IL，以鼓勵各類綠建築設計之採用，也增加ENVLOAD指標於綠建築之適用性，包括該指標推廣至建築全年空調耗能等應用。Constructing greening system on a building envelope can effectively retard the heat transfer process through the envelope and at the same time increase its thermal mass. Besides, the physiological effects of plants enhance the ability of heat release, which can help cooling the building. Especially, the heat dissipation of evapotranspiration process is the most significant. Moreover, plants can abate solar radiation that entering a building envelope and therefore reduce heat gain and drop indoor temperature. In order to quantify the effect of radiation transmission through plants, the theory and algorithms according to references have been written in MATLAB language then verified by solar radiation experiments. So that the model can be utilized to simulate indoor temperature or energy consumption. Nearly half of world energy consumption is generated from buildings; and daily use occupied most of the proportion. In Taiwan, as located in subtropical climate, 40 percent of electric peak demand comes from power which is used for building air-conditioning in summer. Thus, reducing cooling electricity consumption in summer is considered the most important countermeasure for energy conservation and sustainable development. Therefore this research mainly discusses the improvement of thermal performance and energy saving when using greening system. We replaced the complicated dynamic analyze program which is limited to professional operation by a simple, robust cooling load calculation method named RTS(Radiant Time Series). Hence, users can be easier to predict the energy-saving efficiency and do benefit analysis at initial phase of design. After affirming the expressions for radiation scattering in plants and cooling load simulation of green buildings are all justified, this study further recommends that ENVLOAD for office building should be revised by adding parameters－radiation transmission of plants (Kp) and net long-wave radiation (IL) to encourage designers to involve sustainable strategy in buildings. Consequently, the applicability of ENVLOAD will be improved and further applied to energy conservation benefit estimates.口試委員審訂書 # 誌謝 I 摘要 III 目錄 VII 表目錄 XIII 圖目錄 XV 第一章 緒論 1 1.1 研究動機與目的 1 1.2 研究範圍與限制 3 1.3 研究步驟 4 1.4 各章內容 5 第二章 建築耗能相關理論與文獻回顧探討 7 2.1 太陽日照、輻射相關理論 7 2.1.1 太陽輻射能 7 2.1.2 太陽方位角與高度角 9 2.1.3 傾斜面上輻射量 15 2.2 熱傳遞理論 22 2.2.1 傳導 22 2.2.2 對流 22 2.2.3 輻射 23 2.3 建築空調耗能計算 25 2.3.1 前言 25 2.3.2 穩態熱傳計算 25 2.3.3 動態熱流計算 25 2.3.3.1 總當量溫差法(TETD) 25 2.3.3.2 傳遞函數法(TFM) 25 2.3.3.3 冷卻負荷溫差法(CLTD) 26 2.3.3.4 輻射時間序列法(RTS) 26 2.3.4 建築外殼節能效能指標 26 2.3.5 辦公建築全年耗能預測 27 第三章 綠建築策略相關理論與文獻回顧探討 29 3.1 植物生理作用 29 3.1.1 文獻回顧 29 3.1.2 光合作用 29 3.1.3 呼吸作用 30 3.1.4 蒸散作用 30 3.1.4.1 Penman-Monteith公式 30 3.1.4.2 FAO Penman-Monteith公式 31 3.1.4.3 等效熱傳透率 35 3.2 植物與環境熱行為 37 3.2.1 建築外殼實施覆土植栽對日射熱能之熱收支機制 37 3.2.1.1 樹冠反射熱 38 3.2.1.2 樹冠日射熱能消耗 38 3.2.1.3 樹冠水分蒸散潛熱 38 3.2.1.4 土壤水分蒸發潛熱 39 3.2.1.5 土壤熱傳導熱能 39 3.2.2 植物之輻射折減作用 40 3.2.3 植物淨長波輻射 43 3.2.3.1 一般建築外殼淨長波輻射 43 3.2.3.2 綠化外殼淨長波輻射 46 3.3 綠建築策略分類—綠化屋頂 47 3.3.1 綠化屋頂之分類 47 3.3.2 綠化屋頂之作用 48 3.3.3 綠化屋頂之案例 49 3.3.4 綠化屋頂之施工 49 3.4 綠建築策略分類—綠化壁面 52 3.4.1 綠化壁面之分類 52 3.4.2 綠化壁面之作用 53 3.4.3 綠化壁面之案例 54 3.4.4 綠化壁面之施工 54 第四章 植物輻射折減實驗 55 4.1 前言 55 4.2 植物輻射折減實驗概況 56 4.3 輻射折減實驗─銀紋沿階草 57 4.3.1 實驗對象與配置 57 4.3.2 實驗結果 57 4.4 輻射折減實驗─紫背鴨跖草 59 4.4.1 實驗對象與配置 59 4.4.2 實驗結果 60 4.5 輻射折減實驗─鳳梨鼠尾草 61 4.5.1 實驗對象與配置 61 4.5.2 實驗結果 62 4.6 輻射折減實驗─山菜豆 63 4.6.1 實驗對象與配置 63 4.6.2 實驗結果 64 4.7 輻射折減實驗─黃金葛 65 4.7.1 實驗對象與配置 65 4.7.2 實驗結果 66 4.8 輻射折減實驗─細葉卷柏 67 4.8.1 實驗對象與配置 67 4.8.2 實驗結果 68 4.9 綠化外殼輻射折減之外圍區效應 69 4.10 建築立面太陽輻射實驗 73 4.11 結果與討論 77 第五章 植生牆節能實驗 81 5.1 前言 81 5.2 植生牆實驗概況 81 5.3 實驗硬體設備 89 5.3.1 實驗屋數據量測 89 5.3.2 葉面積指標量測 91 5.4 逐時冷房負荷計算─RTS法 92 5.4.1 前言 92 5.4.2 空調負荷計算流程 92 5.4.2.1 計算建築外殼邊界條件 93 5.4.2.2 計算熱得 95 5.4.2.3 將熱得區分為輻射熱與對流熱 100 5.4.2.4 利用時間序列周期函數計算輻射熱冷房負荷 100 5.4.2.5 加總冷房負荷 102 5.4.3 辦公建築案例計算 102 5.4.4 實驗屋參數設定與計算 107 5.4.4.1 材料性質 107 5.4.4.2 建築外殼熱傳透率計算 107 5.4.4.3 日射透過率(SHGC) 110 5.4.4.4 框架表面太陽吸收率 110 5.4.4.5 框架熱傳透率(Uf) 110 5.4.4.6 時間周期函數 111 5.5 實驗結果 114 5.5.1 RTS法對空調耗能模擬效果 114 5.5.2 植生牆節能效益與尺寸效應 115 第六章 綠建築之外殼耗能指標ENVLOAD修正 119 6.1 前言 119 6.2 平均氣象年(TMY2) 119 6.3 建築外殼耗能量(ENVLOAD)計算 120 6.3.1 全年室內發散熱(G) 120 6.3.2 外殼熱損失係數(L) 121 6.3.3 冷房度時(DH) 121 6.3.4 外殼日射取得係數(Mk) 122 6.3.5 冷房日射時(IHk) 122 6.4 綠建築策略相關因子─植物輻射折減係數(Kp) 123 6.4.1 計算流程 124 6.4.2 台灣不同地區之植物輻射折減係數比較 124 6.4.3 台北地區不同綠化外殼方位之植物輻射折減係數比較 125 6.4.4 植物輻射折減係數決定 126 6.5 綠建築策略相關因子─冷房淨長波輻射時(IL) 128 6.5.1 ENVLOAD公式修正 128 6.5.2 冷房淨長波輻射時決定 129 6.5.3 案例計算 136 第七章 結論與未來展望 139 7.1 結論 139 7.1.1 植物輻射折減實驗結果討論 139 7.1.2 植生牆節能實驗結果討論 139 7.1.3 外殼耗能指標ENVLOAD修正討論 140 7.2 未來展望 141 參考文獻 14312907110 bytesapplication/pdf論文公開時間：2017/08/01論文使用權限：同意有償授權(權利金給回饋學校)綠建築植生牆植物輻射折減節能空調負荷NVLOADRTS(Radiant Time Series)[SDGs]SDG7[SDGs]SDG13thesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/260889/1/ntu-103-R01521202-1.pdf