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系統識別號 U0026-2008201617000600
論文名稱(中文) 陽台立面綠化對室內熱環境與能耗改善之評估─以台南地區為例
論文名稱(英文) Evaluation of Vertical Greening Design for Balcony Regarding Indoor Thermal Environment and Energy Consumption under Tainan Climate
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 建築學系
系所名稱(英) Department of Architecture
學年度 104
學期 2
出版年 105
研究生(中文) 謝昀昊
研究生(英文) Yun-Hao Hsieh
學號 n76031259
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 81頁
口試委員 指導教授-蔡耀賢
口試委員-林子平
口試委員-李約亨
口試委員-陳念祖
中文關鍵字 陽台綠化  日射  複合模型  熱舒適  能耗 
英文關鍵字 Vertical Greenery  Balcony  Solar Radiation  Composite Model  Thermal Comfort  Energy Conservation 
學科別分類
中文摘要   近年來,都市熱島效應成為世界各大城市所關心的議題之一,為有效減緩都市熱島效應,都市建築綠化的議題越來越受重視,雖然立面綠化、提升綠覆率等方法可舒緩都市熱島效應之影響,但卻需以都市為尺度,足夠的設計量為基礎,且無法直接反應於室內熱環境之改善。假若能於建築開口部如陽台、窗戶等位置施作綠化系統,於源頭降低熱負荷以改善室內熱環境,應能得到較好的效果。
  國內外關於建築物綠化的文獻,大多將研究焦點置於壁面綠化與屋頂綠化,較少提及建築物開口部的綠化效益,且大多僅討論壁體隔熱效果,而非綜合評估室內之熱舒適性。本研究將分為數值模擬驗證與案例操作兩部分,探討影響室內熱舒適性之因子,並著重於既有文獻較少研究的日射部分,以分析陽台綠化對室內熱舒適之改善效果。
首先為了確認數值模擬之可信度,將模擬與實測結果分為溫度、風速與日射三方面進行比對,而相較於現場實測外界氣象條件的變動,若能以儀器設備設定所需的邊界條件,將大幅增加研究之精確性。因此本研究於2015年10月前往日本東京工藝大學人工氣候室進行實驗,使用可精準設定溫濕度與風速條件之實驗結果進行風速與溫度之數值模擬驗證,並另擇一場所施作現場實測以驗證模擬軟體之日射模型準確性。
  確認數值模擬之可信度後,本研究選擇一台南常見之透天厝進行案例操作,建立複合模型同時考慮溫度、風速、日射三大影響人體熱舒適之指標,以CFD軟體FlowDesigner模擬陽台綠化裝設後之效益,以標準新有效溫度(SET*)評估環境因子對人體熱舒適性之影響,並結合EnergyPlus之能耗模擬,探討陽台綠化對室內能耗的改善效果。研究結果發現於下午5點時,裝設陽台綠化後室內參考區域之SET*約可降低1.1℃,且其2樓主臥室之全年空調能耗約可節省14.1 %。
英文摘要   Recently, vertical greenery systems have been suggested in cities worldwide to relieve the influence of urban heat island with the effect of shading and evapo-transpiration. However, few simulation models have focused on the influence of solar radiation to evapotranspiration rate which plays an important role on both thermal comfort and energy conservation.
  The objective of this study is to develop composite models of CFD and EnergyPlus for a vertical greenery system with reduced wind speeds and temperature of the crossing air flow to discuss the influence of indoor thermal comfort and energy conservation. Wild allamanda (Urechites lutea) was used for the vertical greenery system located on balconies. In this study, field measurements were performed, and the CFD simulation results of the wind speed, temperature and solar radiation were compared with the measured data to confirm the simulation model. Furthermore, a townhouse that common in Tainan was studied via the simulation model of CFD and EnergyPlus, with the results that applying a vertical greenery system with cross ventilation can reduce SET* around 1.1°C at 5:00 p.m., and the air conditioning energy conservation of main room can effectively save 14.1%.
論文目次 第一章 緒論 1
1-1 研究背景與動機 1
1-2 研究目的 4
1-4 研究範圍與流程 5
1-4-1 研究範圍 5
1-4-2 研究流程 6
第二章 文獻回顧與相關理論 7
2-1 建築物綠化效益 7
2-1-1 綠化與都市氣候 7
2-1-2 綠化與室內環境 7
2-1-3 綠化與生態環境 7
2-2 立面綠化形式 8
2-3 影響綠化效益之植栽因子 9
2-4 自然通風與陽台綠化 10
2-5 植栽遮陽與能耗改善 11
2-6 室內環境評估 12
第三章 研究方法 13
3-1 實際量測 13
3-1-1 實測目的 13
3-1-2 實測內容 13
3-2 量測地點與流程 15
3-2-1 人工氣候室實驗 15
3-2-2 現場實際量測 19
3-3 CFD數值模擬應用 24
3-3-1 CFD數值模擬描述 24
3-3-2 CFD數值模擬之解析方式 24
3-3-3 紊流模型之選定 25
3-3-4 數值模擬之基本假設 28
3-3-5 標準k-ε紊流模型 29
3-3-6 收斂標準 31
3-4 溫熱環境評估指標 31
3-5 建築能耗模擬 33
3-5-1 EnergyPlus計算說明 34
第四章 陽台立面綠化數值模型驗證 35
4-1 溫度與風速驗證 ─ 人工氣候實驗室 35
4-1-1 量測結果 35
4-1-2 數值模擬設定 37
4-1-3 實驗與模擬比對結果 42
4-2 日射模型驗證 ─ 現場實地量測 44
4-2-1 量測結果 44
4-2-2 數值模擬設定 45
4-2-3 實測與模擬比對結果 47
4-2-4 流量係數計算 48
第五章 陽台立面綠化案例操作 49
5-1 案例選定 49
5-2 室內熱環境分析 ─ CFD數值模擬 50
5-2-1 空間設定與模型建立 50
5-2-2 邊界條件與網格系統 51
5-2-3 結果與討論 52
5-3 能耗分析 ─ Energyplus模擬 55
5-3-1模型建立與空間設定 55
5-3-2 建材設定 56
5-3-3 其他設定 56
5-3-4 模擬結果 58
第六章 結論與建議 59
6-1 研究結論 59
6-2 後續研究建議 61
參考文獻 62
參考文獻 (一) 中文文獻
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