¶ 建築物節約能源設計技術規範-附錄一 建築外殼構造熱傳透性能相關計算規定
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附錄一 建築外殼構造熱傳透性能相關計算規定
目的:說明本規範中關於建築外殼構造之熱傳透率Ui、屋頂平均熱傳透
率Uar、外牆平均熱傳透率Uaw、窗平均熱傳透率Uaf 值等參數之相關計
算規定。
1.1 熱傳透率Ui 值之計算與規定
1.1.1 玻璃、建築外牆或屋頂等部位構造之熱傳透率Ui值可依下式求得。
Ui=1 / R=1 /〔1/ ho +Σ(dx / kx)+Σra +1/ hi〕----------------------(1-1)
其中
Ui : 外殼 i部位之熱傳透率(W/(m2.K))。
ho : 外表面熱傳遞率(W/(m2.K)),本規範取23.0。
hi : 內表面熱傳遞率(W/(m2.K)),本規範牆面取9.0,屋頂取7.0。
ra : 中空層之熱阻 (m2.K/W),查表1.1,無中空層時,ra=0。
kx : i部位內第x層材料之熱傳導係數(W/(m.K)), 查表1.2,非表列材料之熱
傳導係數應先取得實驗證明後採用之,或依表1.2較接近k值處理之。
dx : i部位內第x層材料之厚度(m)。
R:外殼i部位之總熱阻(m2.K/W)。
1.1.2 玻璃部位之Ui值可直接由表1.3讀取,若非該表之玻璃或不透光
構造之Ui值必須依公式(1-1)計算之。該式中之熱傳導係數kx,可依
材質名稱直接引用表1.2之數據,不必檢附任何實驗證明或測試報告,非表
列材質者必須提實驗證明後採用之。
1.1.3 如圖1.1所示,雙層玻璃中設有遮陽控制百葉簾,或雙層外窗(double skin
window)內設有遮陽控制百葉版時,該熱傳透率Ui值應以無百葉簾或
百葉版之條件依公式(1-1)計算之;若該中空層設有空調回風路徑
之節能設計時,中空層之熱阻得依表1.1有通風與空氣層≧50cm條件之
數值(0.78m2.K/W)計算。其遮陽效果則依附錄二之2.3.2.12規定處理。
1.1.4 樑、柱、異形構造部位之屋頂與外牆之Ui值,視同其最大面積之
屋頂與外牆構造Ui值計算,不得另以其特殊厚度另外計算Ui值。
1.1.5 通達戶外之鋼門、鋁門、鐵捲門、木門等不透光門窗之Ui可忽
略不計,亦即直接以相鄰接之實牆構造認定之。
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1.2 屋頂平均熱傳透率Uar、外牆平均熱傳透率Uaw與窗平均熱傳透率Uaf之
計算與規定
1.2.1
屋頂平均熱傳透率Uar以及建築物立面之外牆平均熱傳透率Uaw、窗平
均熱傳透率Uaf等兩指標之計算依下列諸公式計算之。
Uar={Σ Uri ×Ari+ Σ 〔Ufi×rfr +Ugi×(1.0-rfr)〕×Agi}
/Σ (Ari+ Agi)-------------------------------------------(1-2)
Uaw=Σ(Uwi×Awi)/ΣAwi-------------------------------------------------(1-3)
Uaf={ΣUfi×rfr×Agi+Σ〔Ugi×(1.0-rfr)×Agi〕}/ΣAgi -------------(1-4)
其中
i:屋頂、外牆或開窗部位參數,無單位。
Uar:屋頂平均熱傳透率(W/m
2.K),需計算不透光屋頂及透光部位水平投影面
之透光材質與窗框。不透光屋頂部位只計算平版部位構造,柱、樑視同平
版部位構造計算。依公式(1-2)規定計算。
Uaw:外牆平均熱傳透率(W/m
2.K),只計算一般外牆即可,柱、樑及樓版視
同外牆厚度計算。依公式(1-3)規定計算。
Uaf:立面窗平均熱傳透率(W/m
2.K),計算玻璃及窗框部位。依公式(1-4)規定
計算。
Uri:i部位之不透光屋頂部位熱傳透率(W/m2. K),依公式(1-1)規定計
算。柱、樑異形部位之Uri視同樓版部位屋頂Uri處理。
Uwi:立面i外牆部位熱傳透率(W/m2. K),依公式(1-1)規定計算。柱、
樑異形部位之Uwi視同平版部位外牆Uwi處理。
Ugi:i部位之玻璃熱傳透率(W/m2.K) ,取自表1.3或依公式(1-1)規定計
算。
Ufi:i開窗窗框部位熱傳透率(W/m2. K) ,取自表1.3或依公式(1-1)規
定計算。
Ari:屋頂不透光i部位之水平投影面積(m2)。
Awi:立面i部位外牆部位面積(m
2)。
Agi:i部位包含玻璃及窗框之開窗部位面積(m2)。若為屋頂開窗部位,
面積Agi以水平投影面積計之。
rfr:開窗部位之窗框面積比,無單位,查表1.4。為了簡化計算,可逕
令rfr=0.15。
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1.2.2 屋頂或立面開窗部位之平均熱傳透率均由窗框Ufi及玻璃之Ugi與
面積之加權計算求得,如公式(1-2)或公式(1-4)所示。若為無框構造
之玻璃帷幕構造、薄膜構造或玻璃磚外殼,則以玻璃之Ugi計算
(亦即令rfr=0)。
1.2.3 屋頂不透光部位或外牆之平均熱傳透率Uri、Uaw之計算範圍,係指
除了開窗、不透光門扇及活動式捲門捲窗以外之所有其他建築外殼不透光
部位;計算其熱傳透率時,柱、樑之異形部位之外殼與最大版面構造之外
殼均取相同U值來處理即可。
1.2.4 一般開窗設計為了因應結構強度之要求,通常窗框面積在固定窗會
小於可開窗,同時在大面積開窗會小於小面積開窗,這種開窗
形式、面積與平均窗框面積比之關係如圖1.2所示。在實務上,
通常供公眾使用的建築物會比住宿類建築物,有更大的開窗面
積、有更少的可開窗面積,因此有較小的窗框面積比。為了簡
化計算,本規範依建築類型與窗框材質形式,由表1.4來認定其
窗框面積比。
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表1.1 中空層熱阻ra基準值
| 中空層之種類 | 熱阻 ra [m2.K/W] |
|---|---|
| 雙層玻璃之中空層(封膠密閉) | 0.155 |
| 雙層窗之中空層(半密閉) | 0.13(空氣層<10cm) |
| 屋頂、壁體密閉中空層 | 0.086(空氣層<10cm) |
| 屋頂、壁體密閉中空層(附鋁箔) | 0.24(空氣層<10cm) |
| 閣樓空間、雙層壁或雙層屋頂之 中空層 | 0.28(無通風,空氣層≧10cm) 0.46(有通風, 10cm<空氣層<50cm) 0.78(有通風,空氣層≧50cm) |
| 閣樓空間、雙層壁或雙層屋頂之 中空層(附鋁箔) | 1.09(無通風,空氣層≧10cm) 1.36(有通風,10cm<空氣層<50cm) 1.86(有通風,空氣層≧50cm) |
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表1.2 建材熱傳導係數k表
表1.2.1 建材熱傳導係數k表
| 分 類 | 材 料 名 稱 | 密 度 ρ [kg/m3] | 熱傳導係數k 濕潤80% [W/(m.K)] |
|---|---|---|---|
| 金 屬 | 鋼材、鍍鋅鋼板 鋁板、鋁合金板 銅板 不銹鋼板 | 7860 2700 8960 7400 | 45 210 375 25 |
| 水 泥 | 泡沫混凝土 (ALC) 輕質混凝土 普通混凝土 預鑄混凝土 (PC) 水泥砂漿 輕型空心磚 (實心) | 600 1600 2200 2400 2000 1380 | 0.17 0.8 1.4 1.5 1.5 0.51 |
| 窯 業 製 品 | 磁磚、琺瑯披覆 紅磚 耐火磚 陶瓦 平板玻璃(含染色玻璃、毛玻璃) | 2400 1650 1950 2000 2540 | 1.3 0.8 1.1 1.0 0.78 |
| 土 、 石 | 大理石 花崗石、岩石 土壤 (黏土質) 土壤 (砂質) 土壤 (壤土質) 土壤 (火山灰質) 砂粒 泥壁 | 2670 2810 1860 1560 1450 1070 1850 1300 | 2.8 3.5 1.5 0.93 1.05 0.47 0.62 0.8 |
| 瀝 | 合成樹脂板、硬塑膠 | 1000-1500 | 0.19 |
| 青 | 玻璃纖維強化膠 (FRP) | 1600 | 0.26 |
| 、 | 柏油 | 2230 | 0.73 |
| 塑 | 柏油磚 | 1800 | 0.33 |
| 膠 | 油毛氈 | 1020 | 0.11 |
| 、 | 壁紙 | 550 | 0.15 |
| 紙 | 防潮紙類、厚紙板 | 700 | 0.21 |
| 纖 維 材 | 礦棉 纖維 玻璃棉 玻璃棉保溫板 岩棉保溫材 噴岩棉 岩棉吸音板 | 300 200 200 10-96 40-160 1200 200-400 | 0.046 0.044 0.042 0.04 0.042 0.051 0.064 |
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表1.2.2 建材熱傳導係數k表(續)
| 分 類 | 材 料 名 稱 | 密 度 ρ [kg/m3] | 熱傳導係數k 濕潤80%[W/(m.K)] |
|---|---|---|---|
| 木 質 纖 維 | 軟質纖維板 半硬質纖維板 硬質纖維板 塑合板 木絲水泥板 (鑽泥板) 木片水泥板 | 200-400 400-800 1050 400-700 430-800 670-1080 | 0.097 0.13 0.22 0.17 0.18 0.19 |
| 木 材 | 杉、檜木 (輕量材) 松、橡木 (中量材) 柳安、柚木、紅木、櫸木 (重量材) 合板 鋸木屑 絲狀木屑 炭化軟木板 | 330 480 557 550 200 130 240 | 0.14 0.17 0.2 0.18 0.093 0.088 0.051 |
| 石 膏 、 水 泥 二 次 製 品 | 石膏 石膏板 纖維板、水泥瓦 纖維水泥矽酸鈣板 纖維水泥珍珠岩板 泡沫水泥板 半硬質碳酸鎂板 硬質碳酸鎂板 岩棉板 木粒片水泥板 矽酸鈣板 纖維水泥板 | 1950 710-1110 1500 600-1200 400-1000 1100 450 850 200-400 430-800 600-1200 430-800 | 0.8 0.17 1.20 0.15 0.12 0.24 0.12 0.21 0.37 0.35 0.31 0.45 |
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表1.3 常用開窗之窗框及玻璃部位熱傳透率Ui
| 玻璃 (數字代表厚度mm) | 熱傳透率 Ui[W/(m2. K)] | 玻璃 (數字代表厚度mm) | 熱傳透率 Ui[W/(m2. K)] | ||
|---|---|---|---|---|---|
| 單 層 玻 璃 | 3 5 6 8 10 12 15 19 | 6.31 6.21 6.16 6.07 5.97 5.88 5.75 5.59 | 12 雙 mm 層 乾 玻 燥 空 璃 氣 層 | 3+A12+3 5+A12+5 6+A12+6 8+A12+8 10+A12+10 12+A12+12 | 3.10 3.05 3.03 2.98 2.94 2.90 |
| 雙 6mm 層 乾 燥 玻 空 璃 氣 層 | 3+A6+3 5+A6+5 6+A6+6 8+A6+8 10+A6+10 12+A6+12 | 3.31 3.25 3.23 3.17 3.12 3.07 | 12 雙 mm 層 惰 玻 性 氣 璃 體 層 | 3+Aig12+3 5+Aig12+5 6+Aig12+6 8+Aig12+8 10+Aig12+10 12+Aig12+12 | 1.93 1.90 1.89 1.86 1.83 1.80 |
| 雙 6mm 層 惰 性 玻 氣 璃 體 層 | 3+Aig6+3 5+Aig6+5 6+Aig6+6 8+Aig6+8 10+Aig6+10 12+Aig6+12 | 2.62 2.58 2.56 2.52 2.48 2.44 | 膠 合 玻 璃 | 5+隔熱膜+5 6+隔熱膜+6 8+隔熱膜+8 | 4.92 4.88 4.71 |
| 璃 體 層 | 10+Aig6+10 12+Aig6+12 | 2.48 2.44 | 玻璃磚 | 8+A60~80+8 | 2.98 |
| 窗 框 | 鋁門窗窗框 | 3.5 | 實木窗窗框(4.0cm) | 2.82 | |
| 窗 框 | 鋼窗窗框 | 3.5 | 實木窗窗框(5.0cm) | 2.47 | |
| 塑鋼窗窗框 | 1.4 | ||||
| 備註: | |||||
| 1. A6 代表空氣層厚度6mm,熱阻Ra=0.14[m 2. K/W]。 | |||||
| 2. A12 代表空氣層厚度12mm,熱阻Ra=0.16[m 2. K/W]。 | |||||
| 3. Aig6 代表空氣層填充惰性氣體,厚度6mm。 | |||||
| 4. Aig12 代表空氣層填充惰性氣體,厚度12mm。 | |||||
| 5. 無論普通、吸熱、反射玻璃、膠合玻璃,依其厚度均適用本表之Ui 值,也可採 | |||||
| 實驗室之實驗值來認定,亦即Ui 值與玻璃厚度有關,與顏色、日射遮蔽性能關 | |||||
| 係不大。 | |||||
| 6. PC(ploycarbonte)中空板以合成樹指版依各層厚度與空氣層數計算其U 值。 | |||||
| 7. 窗框之U 值可採本表標準U 值認定,其他形式窗框依其斷面由公式(1-1)計算, | |||||
| 也可採實驗室之實驗值來認定。 | |||||
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表1.4 窗框面積比rfr 速查表
| 無窗框帷幕開窗 | 一般金屬窗 | 木窗或塑鋼窗 | |
|---|---|---|---|
| 採ENVLOAD 指標建築 與大型空間類建築 | 0.0 | 0.14 | 0.18 |
| 上 述 除 外 之 其 他 類 建 築 | 0.0 | 0.2 | 0.25 |
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圖1.1 雙層玻璃或雙層外窗內含百葉控制時,U 值視同雙層玻璃處理,唯中空
層設有空調回風路徑之節能設計時,中空層之熱阻認定為0.78 m2.K/W
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圖1.2 窗框面積比rfr 統計圖