摘 要
本研究主要的探討內容為使用CFD數值模擬分析，模擬地下風道在不同尺度與不同變因設定下，對整體地下通風系統降溫能力之影響。地下通風系統之基本概念為：由進風口引入外氣並利用地層之土壤溫度將外氣預冷，以期降低引入外氣時造成之額外熱負荷，藉以達成降低室內空調負荷之目的。在本研究之操作上，以台灣實際應用地下通風系統之建築空間為模擬對象，針對其系統的預冷能力進行討論，依據實際案例所處之外環境氣候條件做為邊界設定，案例空間作為室內模擬空間之建構基礎，以CFD模擬進行分析，模擬不同變因設定下，地下通風系統之降溫能力。模擬結果可作為風道系統實際應用到建築上時之參考，以期建立該系統在台灣氣候環境下適當的設計及使用模式，作為將來建築物外氣引入的選擇之一。
本研究之研究目的與方法分述如下：
■ 研究目的
一. 討論風道系統應用於台灣氣候下時，對室內降溫的效果。
二. 討論風道系統在不同變因下對降溫能力的影響。
三. 綜合各項變因，討論風道系統適當的設計模式。
■ 研究方法
一. 本研究之地下風道系統模型以高雄市下水道養工處辦公室建築空間為其建構基礎及模擬討論對象。
二. 分析歸納高雄地區近五年之逐月平均氣候資料及土壤溫度資料，模擬高雄地區之夏季氣候，對案例空間使用地下風道系統的狀況進行模擬分析。
三. 以CFD數值模擬方式對地下風道之溫度場及氣流場進行解析，討論外氣在地下風道中之降溫情形。
四. 透過統計分析方法，評估地下風道對室內溫熱環境之降溫效益，建立地下風道系統較佳的設計模式。
■ 研究結果
一. 風道長度越長降溫效果越好，但在風道長度大於250m後，對降溫效益的增加較不明顯。
二. 風道截面積對降溫能力之影響，截面積20cmx20cm最佳，40cmx40cm次之，60cmx60cm再次之。但在風道長度大於250m後，其間差距會愈趨不明顯。
三. 抽風風量較小者有較好的降溫效果。且風量之差異對於截面積較大的模型，影響較為顯著。但在風道尺度模組降溫能力已達一定效能以上時，風量大者反而能提供較好的熱移除效果。
四. 地下風道內部大部分都處於低風速的狀態，而室內出風風速在風道長度100m之模型為最高，隨風道長度增加，出風風速隨之降低。外氣在進入風道後直到距離入風口50m前，有較大幅度的降溫，而在距離入風口50m到150m處，會持續降溫，過了150m後降溫便趨緩。
五. 風道長度與降溫效果在150m之前有最大的相關性，超過250m後降溫效率較差。由本研究之模擬結果得知，風道長度之最佳效率範圍處在150m~250m之間；風道之截面積以20cmx20cm，抽風量以72cmm為佳。

Abstract
This research studied on the ventilation type using underground labyrinth system assisting in pre-cooling of outdoor air and lowering air-condition load within the climate of Kaohsiung, Taiwan. The concept of underground labyrinth system is using the constant temperature of superficial ground layer to pre-cool outdoor air before drawn to indoor spaces. The CFD model is based on the existed building equipped with underground labyrinth system located in Kaohsiung. The CFD simulation studied on the performances of different scale-type of underground labyrinth system. The results could be a reference for future ventilation design.
■ Purpose
1. Discuss the benefit of indoor temperature drop by using underground labyrinth system in the climate of Kaohsiung, Taiwan.
2. Discuss the influence on pre-cooling performance of different independent variables of the underground labyrinth system.
3. Discuss the appropriate design model of the underground labyrinth system.
■ Method
1. The study selected an existed building equipped with underground labyrinth system is located in Kaohsiung for CFD simulation model.
2. Simulate the indoor space using underground labyrinth system without any ventilation facilities.
3. Analyze the thermal and air flow condition of the underground labyrinth, then leveling the pre-cooling performance.
4. Establish an appropriate design reference for underground labyrinth system.
■ Result
1. The longer underground labyrinth is the better pre-cooling capacity becomes. But, when the length of underground labyrinth is more than 250m, the rising trend of the pre-cooling capacity is not significant.
2. The model which cross section is 20cmx20cm has the best pre-cooling capacity, 40cmx40cm is second, and 60cmx60cm is the last.
3. The pre-cooling capacity of the model which has low flow rate is better than the high flow rate one.
4. The wind velocity of the most CFD model is low. The longer underground labyrinth is the lower wind velocity becomes.
5. The length of underground labyrinth which is less than 150m has a positive correlation with pre-cooling capacity. When the length of underground labyrinth is more than 250m, the rising trend of the pre-cooling capacity is not significant.
Conclusion: The underground labyrinth model which length is ranged between 150m~250m, cross section is 20cmx20cm, and flow rate is 72cmm has better pre-cooling capacity than other models.

參考文獻
中文部份(依筆劃排列)：
C1 王瑞，「埋深冷卻風道最佳長度範圍之探討」，1990。
C2 王志毅、谷波、鄭鋼，「地道風空調改善豬舍熱環境初探」，2002。
C3 中央氣象局全球資訊網，http://www.cwb.gov.tw/。
C4 江哲銘，「辦公建築室內空氣品質之研究」，內政部建築研究所專題研究，1993。
C5 江哲銘，「建築物理」，三民書局，1997。
C6 江哲銘，「永續建築導論」，建築情報，pp.94-pp.99，2004。
C7 江哲銘、周伯丞，「北歐生態建築」，2005。
C8 江哲銘、蘇慧貞，「室內環境品質診斷及改善補助計畫」，內政部建築研究所委託計畫，2003。
C9 江哲銘、蘇慧貞，「室內環境品質改善補助計畫」，內政部建築研究所委託計畫，2005。
C10 江哲銘、蘇慧貞，「室內環境品質改善補助計畫」，內政部建築研究所委託計畫，2006。
C11 行政院環境保護署，http://www.epa.gov.tw/。
C12 行政院環保署，「室內環境品質建議值」。
C13 牟靈泉，「地道風降溫計算與應用」，北京，中國建築工業出版社，1982。
C14 杜鳳棋譯，「流體力學(上)」，高立圖書，1995。
C15 宋羽芳、趙敬源、趙秉文，「地下建築壁面動態傳熱數值分析研究」，2001。
C16 李彥頤，「以中央橫軸旋轉窗探討自然通風狀態下通風效率之研究」，成大建研所碩論，1998。
C17 李彥頤，「辦公空間室內空氣品質管制策略之研究」，成大建研所博論，2003。
C18 吳照順，「單一空間內空氣品質與熱舒適度之研究」，中原機械所碩論，1996。
C19 吳清吉、蔡子衿、許武榮，「台灣土壤熱擴散係數年變化推估」，2003。
C20 吳清吉、蔡子衿、許武榮，「台灣土壤溫度變化和土壤熱擴散係數推估」，2008。
C21 吳印浴，「混合通風系統對室內通風效益影響之研究--以雙層屋頂搭配排風扇之教室單元為例」，成大建研所碩論，2007。
C22 巫程宏，「不同尺度地下風室系統之預冷效能評估」，成大建研所碩論，2009。
C23 周伯丞，「建築軀殼開口部自然通風效果之研究」，成大建研所博論，2000。
C24 周翔、歐陽沁、朱穎心、楊洪生，「地道風降溫技術的數值模擬和應用研究」。
C25 林憲德，「現代人類的居住環境」，胡氏書局，p.38，1994。
C26 林沂品，「網狀構材開口部對室內自然通風效果之影響」，成大建研所碩論，2000。
C27 林沂品，「具自體通風效果太陽光電建築構造之通風與節能效益分析」，成大建研所博論，2010。
C28 邱瓊萱，「室外新風通過地下風道降溫模擬與分析」，成大建研所碩論，2004。
C29 范藍英，「通風管管頂型式對室內通風效益影響之研究」，2009。
C30 徐偉森，「住宅臥室空間自然通風效果之研究—濃度衰減法實驗與數值模擬之解析」，成大建研所碩論，1997。
C31 馬承傳，「中國南方地區禽舍夏季採用淺地層地道風降溫問題探討」，中國實業大學，1997。
C32 孫克春，「新風用地能降溫除濕試驗研究」，2008。
C33 陳念祖，「高架地板置換式自然通風對室內通風效率之影響」，成大建研所碩論，2000。
C34 陳正玲，「垂直導風板對室內自然通風效益影響之研究」，成大建研所碩論，2005。
C35 連憶菁，「水平導風百葉開口部對室內自然通風效果影響之研究」，成大建研所碩論，2003。
C36 黃鈺純，「雙層屋頂搭配太子樓構造對室內自然通風效果影響之研究---以國民小學教室單元為例」，成大建研所碩論，2006。
C37 張勝凱，「半導體廠災害應變模式之探討」，台大機械所碩論，2002。
C38 張建民、戎衛國，「地道風換熱在典型年冬季運行工況的研究」，2008。
C39 彰國社，環境工學教科書研究會，環境工學教科書，p.74，1996。
C40 劉澤華，「地道風通風降溫的優化設計及運行效果預測」，2001。
C41 譚乃元，「地下洞室自然通風設計的探索與實踐」，2005。
英文部份(依首字母排列)：
E01 ASHRAE,「ASHRAE Handbook: Fundamentals」,p.8.12,1997.
E02 ASHRAE STANDARD 62-2004,「Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality」,pp.22.
E03 ASHRAE Standard 62.1-2004,「Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality」,2004.
E04 A.Restivo,「Turbulent flow in ventilated rooms」,Ph.D. thesis, University of London, UK.
E05 Austrian Energy Agency,「Passive Cooling Technologies」
E06 Atelier of the Chief Government Architects,「Green Architecture 5 sustainable buildings」
E07 Chiang, C.M., Li, Y.Y., Chou, P.C., Lai, C.M,「CFD simulation to predict natural ventilation efficiency in a dwelling bedroom with the central horizontal pivot window」,The 8th International Conference on Indoor Air Quality and Climate,Edinburgh,UK, 1999.
E08 Clito Afonso, Armando Oliveira,「Solar chimneys: simulation and experiment,Energy and Buildings」32,pp.71-79,2000.
E09 Cheng-Hu Hu,「Using a CFD approach for the study of street-level winds in a built-up area」,Building and Environment 40, 617-631, 2005.
E10 Casba Szikra,「Hybrid ventilation systems」.
E11 D.B.Spalding,「The PHOENICS encyclopedia」, CHAM ltd., UK, 1994
E12 Etheridge, D & Sandberg, M,「Building Ventilation: Theory and Measurement」, John Wiley & Sons, pp.5-6. 1996.
E13 H. Schwenke,「ber das Verhalten ebener horizontaler Zuluftstrahlen im begrenzten Raum」, Luft- und Kltetechnik 5」,pp.241.-246, 1975.
E14 H. B. Awbi,「Energy Efficient Room Air Distribution」,Renewable Energy 15,pp.293-pp.299,1998.
E15 H.Yoshino ,「Performance analysis on hybrid ventilation system for residential building using a test house」, Indoor Air 2003;13: 28-34,2003.
E16 Hyunjae Chang ,「Effects of outdoor air conditions on hybrid air conditioning based on task/ambient strategy with natural and mechanical ventilation in o&ce buildings」.
E17 International Energy Agency,「Hybrid Ventilation and Control Strategies in the Annex 35 Case Studies」,2002.
E18 International Standard ISO 7730,「Moderate Thermal .Environments-Determination of the PMV and PPD Indices and Specification of the Conditions for Thermal Comfort」.
E19 Jia Qingxian, Zhao Rongyi,etc,「Features of Natural and Artificial Air Movement」,roomvent,2000.
E20 Jinkyun Cho,Byungseon Sean Kim,Taisub Lim, Myungjoon Lee,「A Study on The Energy And Water Circulating System Shift by The Ecosystemsof Buildings」,2007
E21 Lechner. N. ,「Heating ,Cooling , Lighting: Design Method for Architect」, pp.196 , John Wiley & Sons ,1991.
E22 Murakami, S,「Overview of Turbulence Models Applied in CWE-1997」,Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics 74-76,pp.1-pp.24,1998.
E23 M.P. Straw, C.J. Baker, A.P. Robertson, Experimental measurements and computations of the wind-induced ventilation of a cubic structure, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics 88, pp. 213–230, 2000.
E24 Motoya Hayashi ,「Seasonal change of ventilation and IAQ in house with hybird ventilation systems」, The 7th International Symposium on Ventilation for Contaminant Control,2003.
E25 Nelson R. M. and Pletcher R. H.,「An Explicit Scheme for the Calculation of Confined Turbulent Flow with Heat Transfer」, Proc. 1974 Heat Transfer and Fluid Mechanics Institute, Standford University Press, Standford, California, pp.154.-170, 1974.
E26 P. V. Nielsen,「Flow in air conditioned rooms」, English translation of Ph.D. thesis, Technical University of Denmark, Danfoss A/S, Denmark, 1976.
E27 P.Ole Fanger,「A New Chart Identifies the Percentages of Subjects Cissatisfied due to Craft as a Funtion of the Mean Air and Air Temperature」,ASHRAE JOURNAL January,1987.
E28 Per Heiselberg ,「Hybrid ventilation –state-of-the-art review」, The Second International Forum on Hybrid Ventilation, HybVent Forum 01, 2001.
E29 Q. Chen and Z. Jiang,「Significant questions in predicting room air motion」, ASHRAE Trans. 98(1),pp.929.-939 , 1992.
E30 Q. Chen,「Comparison of Different k-Models for Indoor Air Flow」,Numerical Heat Transfer,Part B 28,pp.353-pp.369,1995.
E31 Royal Institute of British Architects,「Climate Change Toolkit Principles of Low Carbon Design and Refurbishment」,2009.
E32 S. Murakami, S. Kato and R. Ooka, 1994,「Comparison of numerical predictions of horizontal non-isothermal jet in a room with turbulence models – k-ε EVM, ASM, and DSM」, ASHRAE Trans. 100(2) ,1979.
E33 Uk government,「Routes to low energy design - exploring energy flows」
E34 Uk government,「Design of the indoor environment」
E35 Yi Jiang, Donald Alexander et al.,「Natural ventilation in buildings：measurement in a wind tunnel and numerical simulation with large-eddy simulation」,Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics,Vol.91,pp.331-pp.353,2003.
E36 Yi Jiang, Natural ventilation in buildings: measurement in a wind tunnel and numerical simulation with large-eddy simulation, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics 91, pp. 331–353, 2003.
E37 Zhang Lin.et al,「Comparison of performances of displacement and mixing ventilations.Part1:thermal comfort」,pp.276-pp.287,2005.
日文部份：
J01 大久保太志、角清愛、山田營三、中村久由，「伊豆半島之地下溫度構造」，地質調查所月報no.34-8，p383-412，1983。
J02 內田洋平、後藤秀作，「氣溫變化和地下之溫度構造」，Chihitsu News no.626，p41-44，2006。
J03 村上周三，「CFD建築‧都市環境設計工學」，東京大學出版會，2000。
J04 涂玉峰、縑田元康、今野雅、倉浏隆，「藉氣象資料作風速累積頻度分度-以台灣為例」，日本建築學會學術演講編彙，2003。
J05 新妻弘明，「日本淺層地下溫度場─新的地下溫度場測定方式」，東北大學大學院環境管理研究科，2003。
J06 櫻井昌和，「特定地下空間自然通風對溫熱環境的影響」，2007。