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研究生: 李政賢
Lee, Cheng-Hsien
論文名稱: 以永續觀點探討既存建築物改善更新可行性之研究—以台灣南部辦公建築為例—
A Practical Study on the Sustainable Approaches for the Renovation of the Existing Building —A Case Study of an Existing Office-Building in Southern Taiwan—
指導教授: 江哲銘
Chiang, Che-Ming
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 規劃與設計學院 - 建築學系碩士在職專班
Department of Architecture (on the job class)
論文出版年: 2004
畢業學年度: 92
語文別: 中文
論文頁數: 89
中文關鍵詞: 永續健康關鍵影響項目既存建築物數值模擬
外文關鍵詞: numerical simulation, Critical affected factors, existing building., sustainable, health
相關次數: 點閱:114下載:21
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  • 從最近重要的永續建築相關之國際會議,皆積極尋求解決地球資源匱乏與人類生存環境之途徑,加強「舊建築再利用」,降低環境負荷,朝向地球永續發展與健康居住環境。因此本研究繫求「環境」、「能源」及「健康」議題之平衡點,探討既存建築物以永續的觀點改善更新之可行性,運用使用後改善評估方法(POEM),改善前透過問卷調查及實測方式,配合光環境之LIGHTSCAPE模擬,及溫熱環境CFD數值解析方式,改善前評估其效益與決定較佳之改善方案,改善後運用實測進行比對,確立操作模式之可行性,以建立本研究之改善更新之操作流程,提供設計者與使用者於既存建築物改善更新時之參考。
    本研究主要可歸納以下結論:
    1. 室內物理環境檢測之關鍵影響項目
    透過現場實測及問卷調查結果,有光環境—均齊度及眩光、溫熱環境—平均溫度,與空氣環境—粉塵、CO2、甲醛與TVOC等「關鍵影響項目」。
    2. 改善成效預測方面
     「有遮陽」及「無遮陽」之室內溫熱環境之模擬與比較分析:以模擬夏至時中午12點(外氣溫最高)為例,“室內平均溫度”比較,「有遮陽」則可降低約2.5℃;模擬秋(冬)季之外氣溫最高時(接近中午) 為例,“室內平均溫度”比較,「有遮陽」則可降低約0.8℃。
     室內光環境數值模擬:最佳化之外遮陽為「水平羽板45度之遮陽型式」裝設於東、西及南向立面;且無遮陽之數值模擬與現場實測值之相關係數R2≒0.9902,故可以預測四季之「有遮陽」時室內光環境,及室內光環境不受「有遮陽」影響。
    3. 預測工具檢證方面
     室內溫熱環境之比對分析:“室內溫度實測值”與“以窗邊外氣溫實測值「模擬」室內溫度值”比較,室內平均溫度之差值0.5℃。“以窗邊外氣溫為實測值「模擬」室內溫度值”與“以窗邊外氣溫為理論值之數值模擬「模擬」室內溫度值”之比較,室內平均溫度之差值0.2℃。故只需外氣溫度或窗邊外氣溫,即可以CFD數值解析模擬,預測改善前後之室內平均溫度,確立數值模擬對於事前評估之可行性。
     室內光環境之比對分析:以「無遮陽」時“數值模擬” 與“現場實測值”之相關係數R2≒0.9902為依據,進行四季時“「有遮陽」之室內光環境模擬”,並將「模擬值」與外遮陽板改善後的「實測值」比對分析,相關係數R2值高達0.94,證實數值模擬可預測分析外遮陽改善前後之光環境的影響效果,確立數值模擬對於事前評估之可行性。

    Sustainable Development is a worldwide trend that is analyzed from the lately international conference. It is in search of a system that can provide comprehensive performance on the environment-oriented, energy-saving and occupant-healthy approaches. This paper represents a demonstration project to renovate the existing building instead of the sustainable concepts. The renovation project adopts the POE (post-occupancy evaluation) method. These field-measurement results for the determination of the equipment capacities will be examined via the quantitative assessments that were LIGHTSCAPE for Illumination and CFD for Thermal Comfort. After renewal, it will demonstrate the quantitative assessment with the field-measurement results. Proposed a standard procedure harmonized with practical state for the designers and architects. Our major findings were as below:
    1. Critical affected factors of interior physical environmental investigation
    Through measurement and examination, the critical affected factors were“Illumination” that were average illuminance of the indoor ambience and glare ,“Thermal Comfort” that was indoor average temperature, and“Indoor Air Quality”(IAQ) that were PM10, CO2 , HCHO and TVOC.
    2. Expectation of an improvement efficient
    Compared with the original in Thermal Comfort, Indoor average temperature of assembling the “outer shading devices” could lower 2.5℃ that simulated at the outdoor maximum temperature in the summer solstice, and lower 0.8℃ that simulated at the outdoor maximum temperature in the winter. The optimum state of Illumination simulation were the 45º shutters of the "outer shading devices" assembled on East, West and South walls. The original measured results compared with simulated-results amounted to a high-relation. The relation coefficient (R2) is 0.99, and a low incidence of assembling the “outer shading devices”.
    3. Verification of the sustainable approaches
    Compared with the renewal that had assembled the “outer shading devices” in Thermal Comfort, the Indoor average temperature difference was 0.5℃ between the indoor measured result and the simulated-result that simulated the Indoor average temperature by the outdoor measured temperature. Between the simulated-results that one was simulated the Indoor average temperature by the outdoor measured temperature; and the other was by a theory, the Indoor average temperature difference was only 0.2℃. Proved a practicable assessment procedure, demonstrated the numerical simulation, through CFD techniques only by the outdoor measured temperature, approximated to the field-measurement results.
    The Illumination simulation of the renewal was in accordance with the original. The relation coefficient (R2) is 0.94 between the measured results with simulated-results. Verified a practical evaluation by the numerical simulation performed before the renovation.

    目錄 中英文摘要 i 誌謝 iii 表圖目錄 vii 用語說明 x 第一章 緒論 1-1 1-1 研究動機與目的 1-1 1-1-1 研究動機 1-1 1-1-2 研究目的 1-3 1-2 相關文獻回顧 1-4 1-3 研究範圍 1-6 1-4 研究流程 1-6 第二章 研究方法 2-1 2-1 研究對象現況環境分析 2-1 2-1-1 研究對象與區位說明 2-1 2-1-2 基地環境氣候條件分析 2-2 2-2 現場儀器實測計畫 2-5 2-2-1 實測內容 2-5 2-2-2 測定方法與儀器 2-6 2-2-3 實測空間位置 2-7 2-3 問卷調查計畫 2-10 2-3-1 問卷調查目的 2-10 2-3-2 問卷調查方法 2-10 2-3-3 問卷調查內容 2-11 2-4 小結 2-13 第三章 實測調查結果 3-1 3-1 現場儀器實測結果分析 3-1 3-1-1 音環境 3-1 3-1-2 光環境 3-2 3-1-3 溫熱環境 3-3 3-1-4 空氣環境 3-5 3-2 問卷調查結果分析 3-9 3-2-1 基本特性 3-9 3-2-2 樣本特性描述 3-9 3-2-3 問卷調查內容統計結果 3-9 3-3 小結 3-13 3-3-1 室內環境檢測結果綜合分析 3-13 3-3-2 改善項目—節能與健康結合 3-15 第四章 數值模擬分析 4-1 4-1 室內溫熱環境模擬分析 4-1 4-1-1 計算流體力學於建築流場之應用 4-1 4-1-2 數值模型幾何與邊界設定 4-1 4-1-3 室內溫熱環境數值模擬改善分析 4-6 4-2 光環境模擬分析 4-8 4-2-1 光環境模擬理論 4-8 4-2-2 光環境數值模擬分析 4-9 4-2-3 光環境數值模擬改善設計 4-11 4-2-4 光環境數值模擬改善分析 4-14 4-3 小結 4-17 4-3-1 數值模擬結果綜合分析 4-17 4-3-2 外遮陽板規劃設計 4-17 第五章 改善前後結果之比對評估 5-1 5-1 外遮陽板改善效果之檢測分析 5-1 5-1-1 改善後室內溫熱環境影響之評估比較 5-1 5-1-2 改善後室內光環境影響之評估比較 5-4 5-2 外遮陽板改善後之室內環境品質檢測分析 5-6 第六章 結論與建議 6-1 6-1 結論 6-1 6-2 後續研究建議 6-3 附錄 a-1 參考文獻 b-1 著者簡歷 著作權聲明 表目錄 表1-1 台閩地區79-89年建照統計資料 1-2 表1-2 工業化國家新舊建築物之比率 1-2 表1-3 相關採光遮陽效能文獻摘要表 1-5 表1-4 研究內容概要說明 1-8 表1-4 研究內容概要說明(續) 1-9 表2-1 高雄市各方位標準日射取得量 2-3 表2-2 建築室內、外環境實測與評估項目表 2-6 表2-3 自動連續量測(ASM)主要儀器設備一覽表 2-7 表2-4 問卷調查內容表 2-12 表2-5 本研究所採用之室內環境現場量測方法與評估基準 2-13 表3-1 室內噪音級檢測結果 3-1 表3-2 各空間平均照度之量測結果 3-2 表3-3 室內溫度環境檢測結果 3-3 表3-4 室內二氧化碳實測結果 3-7 表3-5 室內環境檢測結果綜合分析 3-14 表4-1 CFD數值解析於建築流場之應用 4-1 表4-2 物件邊界條件設定內容 4-3 表4-3 物件邊界條件設定內容 4-5 表4-4 模擬室內之環境條件設定 4-8 表4-5 LIGHTSCAPE軟體工作流程 4-9 表4-6 數值模擬綜合分析結果 4-18 表5-1 室內溫度實測值與實測值「模擬」室內溫度值之比較 5-3 表5-2 「理論值模擬值」及「實測值模擬值」比較說明 5-4 表6-1 室內物理環境檢測之關鍵影響項目 6-2 圖目錄 圖1-1 台閩地區建築物建造執照與使用執照之歷年總樓地板面積變動圖 1-1 圖1-2 研究範圍 1-6 圖1-3 研究流程 1-7 圖2-1 研究方法架構圖 2-1 圖2-2 本大樓改善前建築物正向立面照片 2-2 圖2-3 年平均日照時數 2-3 圖2-4 高雄市年平均氣溫 2-4 圖2-5 高雄市常年風頻圖 2-4 圖2-6 高雄市年平均風速 2-5 圖2-7 自動連續量測(ASM)主要儀器連線系統圖 2-8 圖2-8 室內舒適溫感監測儀器連線設定系統圖 2-8 圖2-9 低層實測佈點位置 2-9 圖2-10 中層實測佈點位置 2-9 圖2-11 高層實測佈點位置 2-10 圖3-1 室內、外噪音級檢測值 3-1 圖3-2 室內、外溫度實測值 3-3 圖3-3 低層(一層)西側辦公室溫度場分佈 3-4 圖3-4 低層(二層)東側辦公室溫度場分佈 3-4 圖3-5 室內、外相對濕度檢測值 3-4 圖3-6 室內、外風速實測值 3-5 圖3-7 室內、外粉塵量實測值 3-6 圖3-8 室內、外CO2濃度實測值 3-6 圖3-9 室內甲醛濃度實測值 3-8 圖3-10 室內TVOC濃度實測值 3-8 圖3-11 問卷調查樣本特性統計值 3-9 圖3-12 室內環境品質(音、光、空氣)滿意度調查統計分析 3-10 圖3-13 室內溫熱環境品質(溫熱、濕度)滿意度調查統計分析 3-11 圖3-14 受訪者健康狀況綜合分析 3-12 圖3-15 受訪者健康狀況綜合分析 3-12 圖3-16 低層西側辦公空間PMV歷時分布分析 3-14 圖3-17 遮陽改善與健康性節能性之關係 3-15 圖3-18 自然通風與健康性節能性之關係 3-15 圖4-1 中樓層南側辦公空間數值模型(平面) 4-2 圖4-2 中樓層南側辦公空間數值模型(立面) 4-2 圖4-3 中樓層南側辦公空間透視 4-3 圖4-4 中樓層東側辦公空間數值模型(平面) 4-4 圖4-5 中樓層東側辦公空間數值模型(立面1) 4-4 圖4-6 中樓層東側辦公空間數值模型(立面2) 4-4 圖4-7 中樓層東側辦公空間透視 4-5 圖4-8 模擬夏季大暑節氣室內溫熱環境數值模擬改善分析 4-6 圖4-9 模擬秋(冬)季時外氣溫最高之室內溫熱環境數值模擬改善分析 4-7 圖4-10 電腦軟體計算模擬畫面 4-8 圖4-11 LIGHTSCAPE模擬周邊日照環境及日射熱負荷的影響分析 4-10 圖4-12 本大樓外遮陽節能改善設計流程圖 4-11 圖4-13 建築外遮陽不同角度羽板之光環境模擬分析 4-12 圖4-14 建築無外遮陽之光環境模擬分析 4-13 圖4-15 建築外遮陽45度羽板之光環境模擬分析 4-13 圖4-16 春季室內光環境數值模擬與現場實測值的進行比對 4-14 圖4-17 春季室內光環境數值模擬與現場實測值相關性分析 4-14 圖4-18 加外遮陽板改善後之各季室內光環境模擬分析 4-15 圖4-19 加外遮陽板改善後之室內光環境計算模擬畫面 4-16 圖4-20 外遮陽板對室內照明採光環境影響之模擬評估分析 4-16 圖4-21 本研究外遮陽板改善之數值模擬規劃設計流程圖 4-18 圖4-22 東、西向立面羽板式外遮陽設置位置示意圖 4-19 圖4-23 東、西向立面羽板式外遮陽改善完工後之照片 4-19 圖5-1 東西向立面之外遮陽改善後照片 5-1 圖5-2 東側外遮陽板改善後之溫度實測結果(中層辦公空間) 5-2 圖5-3 東側外遮陽板改善後從戶外到室內之溫度實測結果(中層辦公空間) 5-2 圖5-4 外遮陽板改善前室內照明採光環境秋(冬)季電腦模擬結果 5-5 圖5-5 外遮陽板改善後室內照明採光環境秋(冬)季實測結果 5-5 圖5-6 秋(冬)季外遮陽模擬數值回歸分析圖 5-5 圖5-7 外遮陽板改善後之室內甲醛濃度檢測值 5-6 圖5-8 外遮陽板改善後之室內CO2濃度檢測值 5-6 圖6-1 本研究建立之改善操作模式 6-4

    參考文獻

    中文部分
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    下載圖示 校內:2007-02-03公開
    校外:2009-02-03公開
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