108 年 國立成功大學建築學系碩士班庚組《建築物理及設備》

等價開窗率 (Equivalent Window-to-Wall Ratio, EWWR 或 Req) 是在建築節能設計中，用來評估建築物外殼熱性能的指標之一。它將建築物中所有開窗面積（包括窗戶、玻璃門等）以及非窗戶的牆面面積，透過不同的熱傳遞係數（U值）進行加權換算，最終轉換成一個與牆面面積相當的「等價」開窗面積佔比。

簡單來說，如果我們將所有開窗的熱損失（或增益）與牆面的熱損失（或增益）視為相同標準（例如都以牆面的熱傳導率為基準），那麼這個「等價」的開窗面積佔總外殼面積的比例，就是等價開窗率。

計算 EWWR 的目的在於：

1. 統一評估標準： 不同的窗戶（如單層玻璃、複層玻璃、Low-E 玻璃）有不同的隔熱性能，牆面也有不同的隔熱性能。EWWR 可以將這些不同的熱性能統一換算，方便比較。

都市熱島效應 (Urban Heat Island Effect, UHI) 是指都市地區的氣溫顯著高於周圍郊區的現象。這種現象是由於都市地區的建築物、道路、人造地表（如瀝青、混凝土）取代了原有的自然植被和土壤，這些人造材料具有較高的吸熱和蓄熱能力，並且在夜間緩慢釋放熱量。

造成都市熱島效應的主要原因包括：

1. 地表覆蓋改變： 都市地區大量使用吸熱性強、反射率低（低反照率）的建材，如瀝青、混凝土、深色屋頂等，這些材料吸收了更多的太陽輻射。
2. 建築物幾何效應： 高聳的建築物會形成「街谷」，阻礙了空氣流通，使得熱量不易散逸；同時，建築物表面積增加，吸收的太陽輻射也更多。

迴響時間 (Reverberation Time, RT) 是建築聲學中一個非常重要的參數，它指的是在一個封閉空間內，當聲源停止發聲後，空間內的聲壓級 (Sound Pressure Level, SPL) 降低 60 dB 所需的時間。這個時間長短直接影響到空間的聽覺品質，例如語言清晰度、音樂的豐滿度等。

迴響時間的長短主要取決於：

1. 空間的體積 (V)： 空間越大，聲波在其中傳播的距離越長，需要更多時間衰減。
2. 空間的總吸聲量 (A)： 空間內所有表面（牆壁、天花板、地板、家具、人員等）對聲波的吸收程度。吸聲量越大，迴響時間越短。

迴響時間的計算通常使用 Sabine 公式或 Eyring 公式。Sabine 公式是最經典且常用的公式：
$RT_{60} = \frac{0.161 \times V}{A}$
其中：

均齊度 (Uniformity) 在建築物理與設備領域，通常是指照明、通風、溫度、聲場等物理量在空間內分佈的均勻程度。它衡量一個系統在不同位置上提供的服務是否一致。

在照明設計中，均齊度 (Uniformity of Illumination) 指的是空間內最低照度與平均照度之比，或最低照度與最高照度之比。

• 平均照度 (Average Illuminance)： 空間內所有測量點照度值的平均值。
• 最低照度 (Minimum Illuminance)： 空間內照度最低的點。
• 最高照度 (Maximum Illuminance)： 空間內照度最高的點。

全熱交換器 (Energy Recovery Ventilator, ERV)，又稱熱回收通風機，是一種能夠在引入室外新鮮空氣並排出室內污濁空氣的同時，回收排出空氣中能量（包括顯熱和潛熱）的設備。其主要目的是在滿足室內通風需求的前提下，最大程度地減少室內外空氣交換所帶來的熱量損失或獲得，從而節省空調和採暖的能源消耗。

全熱交換器通常包含以下幾個關鍵組件：

1. 熱交換芯體 (Heat Exchanger Core)： 這是 ERV 的核心部件，通常由多孔材料（如紙、塑膠、金屬）製成，具有良好的導熱和透濕性。它分隔了排出的污濁空氣和引入的新鮮空氣，但允許兩股氣流的熱量和濕氣在之間傳遞。
2. 風機 (Fans)： 通常有兩個風機，一個負責將室外新鮮空氣抽入室內，另一個負責將室內污濁空氣排出。
3. 濾網 (Filters)： 用於過濾進出風口的空氣，去除灰塵、顆粒物等污染物，確保進入室內的空氣是潔淨的。

間接排水 (Indirect Drainage) 指的是排水系統中，非直接將污水或廢水排入建築物內部排水立管或水平排水幹管，而是先經過一個中間裝置（如存水彎、集水槽、地漏、油水分離槽、冷凝水盤等），再由該中間裝置連接到建築物排水系統的排水方式。

間接排水的主要目的有：

1. 防止異味與病菌擴散： 許多設備（如洗碗機、洗衣機、空調冷凝水、實驗室設備）的排水口，如果直接連接到排水系統，其排水管內可能積存污物或產生異味。透過存水彎或集水槽，可以形成水封，阻隔異味和病菌進入室內。
2. 收集與處理特定廢水： 例如，實驗室的廢水可能含有腐蝕性物質，需要先經過中和處理；餐飲業的油水分離槽，用於分離油脂，防止油脂進入市政污水管網造成堵塞。

中央空調系統的核心在於集中處理空氣，然後透過風管和水管將處理好的空氣或冷熱水輸送到各個房間。對於辦公大樓常用的 FCU (Fan Coil Unit) 系統，其構成和管路佈置如下：

系統構成與設備位置示意圖

FCU (Fan Coil Unit) 系統是一種常見的空調系統，它將空氣處理（風機盤管）和冷熱源（冰水主機、冷卻塔、鍋爐）分開。

1. 冷熱源端 (通常設於頂樓、機房或地下室)：
* 冰水主機 (Chiller)： 產生低溫冰水 (約 7°C)。
* 冷卻水塔 (Cooling Tower)： 散去冰水主機冷卻迴路中的熱量。
* 熱源設備 (Boiler/Heat Pump)： 產生熱水 (約 50-60°C) 或利用熱泵原理。
* 冰水泵 (Chilled Water Pump)： 將冰水輸送到 FCU。
* 冷卻水泵 (Condenser Water Pump)： 循環冷卻水至冷卻水塔。
* 熱水泵 (Hot Water Pump)： 將熱水輸送到 FCU。

2. 空調末端設備 ( FCU )：
* 風機盤管機 (FCU)： 安裝在各樓層的辦公空間內，通常吊裝在天花板夾層中。每個 FCU 內含：
* 風機 (Fan)： 抽入室內空氣，並將處理後的空氣吹出。
* 盤管 (Coil)： 內有冰水或熱水流過，用於交換空氣的溫度。
* 濾網 (Filter)： 過濾進入 FCU 的空氣。
* 集水盤 (Drain Pan)： 收集盤管凝結水。

3. 管路系統：
* 冰水管路 (Chilled Water Piping)：
* 送水管 (Supply Pipe)： 將冰水從冰水主機輸送到各 FCU。
* 回水管 (Return Pipe)： 將使用過的冰水從 FCU 送回冰水主機。
* 通常有保溫處理，以減少熱損失。
* 熱水管路 (Hot Water Piping)：
* 送水管 (Supply Pipe)： 將熱水從熱源設備輸送到各 FCU。
* 回水管 (Return Pipe)： 將使用過的热水從 FCU 送回熱源設備。
* 通常有保溫處理。
* 冷凝水管路 (Condensate Drain Piping)：
* 收集 FCU 盤管凝結的冷凝水，並排至排水系統。
* 風管系統 (Air Ducting)：
* FCU 本身就是一個小型風機和盤管組合，它負責將回風（室內空氣）與盤管進行熱交換，然後將處理好的空氣吹入室內空間。
* 在一些大型辦公樓，也可能搭配中央新風系統 (Fresh Air System)，將經過處理的新鮮空氣經風管送入各 FCU 的進氣口，或直接送入房間。

簡圖示意：

核心觀念

本題使用北緯 $24^\circ$ 的太陽極投影圖，判讀太陽的方位角與高度角。相關定義如下：

• 夏至太陽赤緯：$\delta=+23.5^\circ$

• 冬至太陽赤緯：$\delta=-23.5^\circ$

• 真太陽時下午 3 點之時角：

  $H=15^\circ(15-12)=45^\circ$

太陽高度角可由下式計算：

$$\sin h=\sin\phi\sin\delta+\cos\phi\cos\delta\cos H$$

其中 $\phi=24^\circ$。方位角以北方為 $0^\circ$、順時針量測。

---

一、夏至日出與日落方位角

夏至曲線與地平線相交處，圖上讀得日出、日落位置約為東、西方向偏北 $26^\circ$。

因此：

• 日出：東偏北 $26^\circ$，即北偏東約 $64^\circ$
• 日落：西偏北 $26^\circ$，即北偏西約 $64^\circ$

若以北方為 $0^\circ$、順時針量測：

$$A_{\text{日出}}\approx64^\circ$$ $$A_{\text{日落}}\approx360^\circ-64^\circ=296^\circ$$

---

二、冬至下午 3 點的方位角與高度角

冬至下午 3 點，太陽位於西南方。代入高度角公式：

$$\begin{aligned} \sin h &=\sin24^\circ\sin(-23.5^\circ) +\cos24^\circ\cos(-23.5^\circ)\cos45^\circ\\ &\approx0.430 \end{aligned}$$

所以：

$$h\approx25.5^\circ$$

由太陽圖判讀其方位約為南偏西 $46^\circ$，即：

$$A\approx180^\circ+46^\circ=226^\circ$$

圖讀值可取南偏西約 $45^\circ$、高度角約 $25^\circ$。

---

三、北向窗的垂直遮陽板深度