109 年 國立成功大學建築學系碩士班庚組《建築物理及設備》

建築外殼構造的 U 值（傳熱係數, U-value）是指建築物外殼（如牆壁、屋頂、窗戶等）在單位溫差下，單位面積上通過的熱量。其單位通常為瓦特每平方米克耳文 (W/m²·K)。

U 值越低，表示該外殼的隔熱性能越好，熱量越難透過；反之，U 值越高，表示隔熱性能越差，熱量容易透過。

樓板緩衝材（Impact Sound Insulation Material）是指設置於樓板上，用以降低或吸收衝擊音（如腳步聲、物體掉落聲等）傳播的材料。衝擊音是透過固體結構（樓板）直接傳遞的聲音，其傳播效率高，且不易被一般隔音材料阻隔。

負壓通風控制（Negative Pressure Ventilation Control）是指透過機械通風系統，使建築物或建築物內特定空間的壓力維持在略低於外部環境的狀態。這種壓力差會導致外部空氣自然地流入該空間，而室內空氣則被抽出。

負壓通風控制的應用包括：

• 感染控制：在醫院的隔離病房或負壓隔離區，利用負壓使空氣從走廊流向病房，避免病原體從病房外洩至走廊或外部環境。

照度（Illuminance）是描述物體表面接收到多少光線的物理量，表示單位面積上接收到的光通量。其國際單位制（SI）單位是勒克斯（lux, lx），定義為 1 流明（lumen, lm）的光通量均勻分佈在 1 平方公尺（m²）的面積上，即 1 lx = 1 lm/m²。

照度是影響視覺舒適度和工作效率的重要因素。不同的活動和環境需要不同的照度值：

• 一般走道或休息區：約 100-200 lx

污水處理設施（Wastewater Treatment Facility）是指為處理生活污水、工業廢水等所設置的各種工程設備和建築物的總稱。其主要目的是去除污水中的污染物，使其達到排放標準或回收再利用的要求，以保護環境和人體健康。

污水處理過程通常包含以下幾個主要階段：

• 初級處理（Primary Treatment）：去除污水中較大的懸浮物和固體，如通過格柵、沉砂池、沉澱池等。

作用溫度（Operative Temperature, OT）是一種綜合考慮空氣溫度和輻射溫度的單一指標，用來評估人體在特定室內環境中的熱舒適感受。它假設人體從周圍環境吸收或散失的熱量，主要取決於空氣溫度和平均輻射溫度。

作用溫度的計算方式有多種，最常用的是將空氣溫度與平均輻射溫度加權平均。在室內通風良好的情況下，可以簡化為：

這題主要在考驗學生對 VRF (Variable Refrigerant Flow) 系統的配置、冷凝水排放以及對建築平面設計的影響的理解。

核心觀念：

• VRF 系統的室外機、室內機、冷媒配管、控制線路配置原則。
• VRF 系統的冷凝水排放方式。
• VRF 系統對建築空間、管線配置的影響，以及與現有中央空調系統的差異。

解題步驟：

A. VRF 系統主機及各機配置建議：

1. 室外機 (Outdoor Unit) 配置：

   • 位置選擇：VRF 系統的室外機需要良好的通風條件，且不宜過度靠近人員活動區域，以免產生噪音影響。在現有的平面圖中，可以考慮將室外機集中設置在頂樓機房區域（若有），或是在建築物外側的陽台、屋頂平台等處。若現有地下室冰水主機房空間有餘裕，且能滿足通風與噪音要求，亦可考慮設置。
   • 數量與容量：需根據 6 個辦公空間及 1 個彈性空間的總冷卻（或加熱）負載來選擇合適容量的 VRF 主機。可能需要多台主機並聯，以確保系統的可靠性與彈性。

2. 室內機 (Indoor Unit) 配置：

   • 個別空間獨立控制：VRF 系統的最大優勢是能為每個獨立的空間（6 個辦公室 + 1 個彈性空間）提供獨立的溫度控制。因此，每個辦公室或彈性空間內，應至少配置一台室內機，並根據空間大小、形狀及人員分佈，可能需要配置多台室內機（如嵌入式天花板型、壁掛型、吊隱式等）。
   • 選型：需計算各空間的獨立負載，選擇合適型式與容量的室內機。

3. 冷媒配管 (Refrigerant Piping) 配置：

   • 管線路由：VRF 系統主要依靠冷媒管線連接室外機與室內機。管線的走向應盡量簡短、直順，並考慮美觀與維修便利性。
   • 走線空間：在辦公大樓的標準層，管線通常會沿著天花板夾層、走道、垂直管道間（Vertical Shaft）進行佈設。由於 VRF 系統的冷媒管線（包括液管和氣管）及控制線路較多，需要確保有足夠的天花板淨空高度或專門的管線通道。
   • 分支接頭 (Branch Box / Manifold)：從主機引出的冷媒管線會連接到分支箱 (Branch Box)，再分支到各個室內機。分支箱的設置位置應靠近其所服務的室內機群，以便於管線連接。

4. 控制線路 (Control Wiring) 配置：

   • VRF 系統需要專用的控制線路連接室外機、室內機及中央控制器，以實現個別控制、群組控制及系統監控。這些線路也需要沿著天花板夾層或垂直管道間進行佈設。

5. 外氣引入 (Outdoor Air Intake) 配置：

   • VRF 系統本身通常不直接處理外氣。若要搭配外氣引入，則需要額外設置獨立的外氣處理單元（如全熱交換器、新風機組）或與現有的 AHU 整合。
   • 獨立新風系統：為每個辦公空間獨立配置新風機組，由新風機處理外氣後送入各空間，可提供更精確的室內空氣品質控制。

核心觀念

本題考查「建築物理環境如何經由人的感官與神經系統，影響生理、心理、認知及行為」的連續作用關係。可用下列因果鏈表示：

以聲音為例，建築設計不只是在降低音量，也包含控制噪音的頻譜、持續時間、突然性、混響及語音清晰度。

1. 聲音的基本物理量

聲壓級以分貝表示：

其中 $p$ 為聲壓，$p_0=20\,\mu\text{Pa}$ 為空氣中的基準聲壓。分貝是對數尺度，聲壓增加 $20$ 倍，聲壓級增加約 $26$ dB；兩個相同噪音源同時存在時，總聲級增加約 $3$ dB。

常用評估量包括：

• $L_{Aeq}$：以 A 加權後的等效連續聲級，較接近人耳對噪音的主觀感受。
• 最大聲級：反映突然出現的撞擊聲、喇叭聲等刺激。
• 混響時間 $T_{60}$：聲源停止後，聲壓級衰減 $60$ dB 所需的時間。
• 語音清晰度：反映人在空間中辨識語句的能力。

室內混響時間可用 Sabine 公式估算：

其中 $V$ 為室內容積，$A$ 為總吸音量：

$\alpha_i$ 為材料吸音率，$S_i$ 為材料表面積。提高天花板、牆面及家具的吸音量，可縮短混響時間，減少聲音反射與嘈雜感。

解題方法

採用「情境設定＋四層面分析」的方式作答。情境選擇「鄰近交通道路的圖書館閱覽室」，因為此場所對安靜度、語音干擾及專注力具有明確需求，容易完整說明聲音對人的四種影響。

建築聲環境設計

假設閱覽室鄰近車流量大的道路，設計重點如下：

1. 將閱覽室與道路之間配置樓梯間、廁所、儲藏室等非安靜空間，形成緩衝區。
2. 外牆採用具較高隔音性能的構造，並減少不必要的開窗面積。
3. 窗戶使用氣密性良好的雙層玻璃，避免縫隙造成漏音。
4. 牆面及天花板設置吸音材料，降低聲音反射。
5. 地板採用具彈性的面層及隔振構造，減少腳步聲與設備振動傳入。
6. 空調及機械設備選用低噪音機型，並以避振器、消音箱及風管消音措施控制設備聲。
7. 以合理的座位配置及書架排列，降低視線與聲音的直接傳播；高噪音活動區設於入口附近，安靜閱讀區設於內側。

上述設計同時控制「外部噪音傳入」「室內混響」及「室內噪音產生」，使閱覽室形成穩定、低干擾的聲環境。

生理層面

噪音首先透過聽覺系統刺激人體。交通噪音、突然的喇叭聲及低頻振動會使人產生警覺反應，交感神經活動增加，心跳、血壓及肌肉緊張程度上升。長時間暴露於較高噪音環境，亦會干擾睡眠、降低休息品質，造成疲勞。

在閱覽室中，隔音、吸音及設備降噪可降低進入室內的聲能，使人耳受到的刺激減少。穩定且低變動的背景聲，能降低突然聲響引起的驚嚇反應，使人體維持較放鬆的生理狀態。

因此，聲環境設計對生理層面的作用包括：

• 降低聽覺刺激與耳部負荷。
• 減少交感神經興奮。
• 降低心跳、血壓及肌肉緊張。
• 減少噪音造成的睡眠及休息干擾。
• 降低長時間使用空間所產生的疲勞。

心理層面

同一個聲音，其心理影響不只取決於聲級，也與聲音來源、可預測性、控制感及個人意義有關。

例如：