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研究生: 黃鐛渠
Huang, Ching-Chu
論文名稱: 既有辦公建築物門窗與外遮陽節能策略與經濟效益分析
The energy saving strategy and economical analysis of the commercial building according to the facade retrofit formation
指導教授: 馮重偉
Feng, Chung-Wei
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 土木工程學系
Department of Civil Engineering
論文出版年: 2011
畢業學年度: 99
語文別: 中文
論文頁數: 99
中文關鍵詞: 門窗與外遮陽外殼隔熱空調耗能TRNSYS生命週期成本
外文關鍵詞: Windows, Overhang sun-shading, Heat insulation, Energy consumption, TRNSYS, Life cycle cost
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  • 有效的外殼隔熱可以有效減少室外的熱量經由輻射、傳導與對流方式進入室內並降低空調的負擔,在建築三大外殼構件中(牆體、門窗、屋頂),門窗的隔熱性能是最差的,因此門窗與遮陽是影響建築節能與室內熱環境主要的因素之一,最優化的門窗與外遮陽配置策略將來非常大的空調節能效益。
    建築物生命週期中,營運階段耗能量約占九成,因此本研究著重於辦公建築物營運階段空調耗能部分,研究方式為蒐集案例建築基礎耗能參數與中央空調設備的性能數據,使用TRNSYS環境動態負荷模擬軟體並且以台南地區既有辦公建築物為案例加以分析,研究在不同改建變數組合之下,以產品生命週期與工程經濟學為概念,分析投資門窗與外遮陽的支出成本與年空調節能收入之現金流量關係之間的最佳規劃方式,並分析其節能改建投資的成本回收年限。
    在模擬所需的氣候資料方面,使用「TMY2(Typical Meteorological Years 2)」台南標準氣象年作為建築物營運耗能模擬的氣候因子,以真實反映全年氣候對空調系統運作之影響性。研究結果顯示辦公建築外遮陽的經濟效益非常高,最佳方案下的投資回饋年限非常短,因此既有辦公建築物如能加裝外遮陽,不僅對節能減碳有正面的影響,長期下來還能節省一筆可觀的金額。

    The effective outer wall heat insulation can reduce heat from radiation、conduction and convection into the room. For a building envelope component, the window is the weakest heat insulation part,therefore, how to avoid heat threading through the window into the room is the key to achieve building energy saving and to keep indoor temperature comfortable. The optimum façade retrofit strategy will bring positive effect for energy saving of air-condition.
    In the life cycle of one building, the operation phase energy consumption is almost ninety percent. For this reason, this research points to the air-conditioner energy consumption in a commercial building operation phase. We collect the parameters of building basic energy consumption and the central air-conditioner for the TRNSYS program simulating. Then we also consider the cases of the inherent commercial building in Tainan. We study two direction ways which are both base on concept of the life cycle and engineering economics. One is analyzing the prefer ratio of the expenditure in overhang sun-shading and the revenue by air-conditioner, which analysis is considering different retrofit variable combinations. Another is the retrofit investment cost payback time.
    The result points that, when the building with overhang sun-shading, the cost recycling age limit is rather short. Therefore, with overhang sun-shading, we can save considerable cost and reduce the carbon emissions.

    摘要 I Abstract II 誌謝 III 目錄 IV 表目錄 VI 圖目錄 VIII 第一章 緒論 1 1.1.研究動機 1 1.2.研究目的 3 1.3.研究範圍 4 1.4.研究方法與流程 5 1.5.研究內容與架構 7 第二章 文獻回顧 9 2.1.研究問題陳述 9 2.2.熱能傳遞介紹 12 2.3.隔熱與遮陽對空調系統的影響 14 2.4.節能改建相關法令介紹 21 2.4.1.通則部分 21 2.4.2.國內建築節能設計相關規範介紹 22 2.5.小結 24 第三章 案例模型建構與空調系統環境模擬 25 3.1.案例模型建構所需參數 25 3.2.TRNSYS動態耗能模擬軟體說明 28 3.2.1.TRNSYS模擬軟體簡介 28 3.2.2.改建案例之空調運轉系統模擬專案之建立 29 3.2.3.TMY2格式氣象年資料簡介 39 3.3.小結 40 第四章 案例改建策略之建構 41 4.1.外遮陽改建策略 41 4.1.1.外遮陽型式介紹 41 4.1.2.外遮陽材質介紹 43 4.2.門窗玻璃改建策略 44 4.2.1.玻璃的影響性 44 4.2.2.窗框材質的影響性 47 4.3.日照與改建方向 48 4.4.小結 51 第五章 案例驗證與改建策略分析 52 5.1.案例建築物耗能模擬結果驗證 52 5.2.改建策略對空調系統耗能量分析 54 5.2.1.外遮陽改建策略分析 54 5.2.2.低輻射玻璃搭配外遮陽改建策略分析 61 5.3 改建策略之現金流量分析 69 5.4 最佳改建策略之敏感度分析 80 5.5.小結 85 第六章 結論與建議 86 6.1.結論 86 6.2.未來研究方向與建議 87 參考文獻 90 附錄A 95

    英文部分
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