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系統識別號 U0002-1707200723072000
中文論文名稱 自然光環境下「格柵遮陽板」之採光效能研究
英文論文名稱 A Study of「Eggcrate Shading Devices」for Daylighting Under Natural Sky Condition
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 建築學系碩士班
系所名稱(英) Department of Architecture
學年度 95
學期 2
出版年 96
研究生中文姓名 郭志雄
研究生英文姓名 Chih-Hsiung Kuo
學號 694301127
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2007-06-26
論文頁數 173頁
口試委員 指導教授-周家鵬
委員-丁育群
委員-何德仁
委員-周家鵬
中文關鍵字 遮陽板  直射光  採光效能  晝光率  均齊度 
英文關鍵字 Shading Device  Direct Daylight  Daylighting Performance  Daylight Factor  Average Uniformity 
學科別分類 學科別應用科學土木工程及建築
中文摘要 本研究從建築物節約能源之觀點,研究『格柵遮陽板』對在自然光環境下對採光上的影響,將理論與實驗相互印證後,提出『格柵遮陽板』在不同變數條件下採光效能之較適模組,建立『格柵遮陽板』採光效能的基礎資料。

研究對象是針對『格柵遮陽板』採光效能實驗數據建立,研究方法之理論依據是以採光之『晝光率』觀念,配合建築縮尺模型測試不同遮陽模型之室內晝光率,同時與漫射光環境下所建立之實驗數據作一整理及比對,以探討『格柵遮陽板』在自然光環境下之採光效能。

以下就各章節之內容做簡要介紹:

第一章 明示本研究之研究動機、研究主題、研究內容、研究方法及研究流程。
第二章 由相關文獻中,歸納有關國內建築節能及環境控制方面研究之趨勢與成果,藉此釐清各研究主題間之關聯性,了解及定位出本論文的研究方向與範圍。
第三章 說明遮陽縮尺比例模型之發展背景、模型測試環境條件之設定方式、實驗模型之各項部件及實驗程序。
第四章 對『格柵遮陽板』設計模組,依『晝光率基準』及『均齊度』來對各實驗模組做『採光效能』分析,以得『格柵遮陽板』在不同變數條件下之較適模組。
第五章 對漫射光環境下之實驗數據成果與本研究之實驗數據作一整理、比較與說明。
第六章 對本研究成果作結論說明,並對後續研究提供具體建議。
英文摘要 From the viewpoint of architectural energy saving, this study discussed the impact of egg-crated shading device on lighting under natural lighting conditions, proposed a more proper module of sunshade with better lighting efficiency under the condition of different variables after making a comparison between the theory and the experiment, and established the basic profile regarding egg-crated shading device’s lighting efficiency.

The study objects were established based on the experimental data of egg-crated shading device’s lighting efficiency. The theoretical basis of this research is the concept of lighting’s “daylight factor”. The method was to test the interior “daylight factor” of different sunshade models in an architectural scale model and compared the data with the experimental data established under diffuse light to discuss egg-crated shading device’s lighting efficiency under natural lighting conditions.

This study includes the following content:

Chapter 1 To point out the research motive,subjects,method and procedure.
Chapter 2 Research trend and results of related studies in Taiwan regarding architectural energy saving and environmental control were summarized from relevant literatures in order to clarify the correlation of each research theme so as to understand and pinpoint the direction and scope of this thesis.
Chapter 3 This study explained the development background of sunshade scale model, the method of setting up the environment for model testing, each part of the experimental model and the procedures.
Chapter 4 “Daylight factor” and “Average Uniformity” were applied to analyze the lighting efficiency of each experimental module of egg-crated shading device design in order to obtain the more proper module of egg-crated shading device under the condition of different variables.
Chapter 5 The experimental data of this study were arranged, compared and explained with that of the results under the environment of diffuse light.
Chapter 6 The research results and conclusions were provided, and practical suggestions were proposed to future studies.
論文目次 第一章 緒論
第一節 研究動機與目的----------------------------------------------------------------1
第二節 研究範圍與內容----------------------------------------------------------------6
第三節 研究限制與假設----------------------------------------------------------------7
1-3-1 研究限制--------------------------------------------------------------------7
1-3-2 研究假設--------------------------------------------------------------------8
第四節 研究方法與流程----------------------------------------------------------------9
1-4-1 研究方法--------------------------------------------------------------------9
1-4-2 研究流程------------------------------------------------------------------12
第五節 本研究應用上之重要性----------------------------------------------------13

第二章 文獻回顧
第一節 文獻回顧要點及相關文獻架構整理------------------------------------15
第二節 文獻回顧-晝光利用理論-------------------------------------------------20
2-2-1 晝光利用理論之相關文獻摘要及整理-----------------------------20
2-2-2 晝光利用理論相關文獻研究成果整理-----------------------------21
第三節 文獻回顧-採光效能實測-------------------------------------------------22
2-3-1 採光效能實測之相關文獻摘要及整理-----------------------------22
2-3-2 採光效能實測相關文獻研究成果整理-----------------------------25
第四節 文獻回顧-遮蔽效能模擬-------------------------------------------------29
2-4-1 遮蔽效能模擬相關文獻研究成果過程-----------------------------29
2-4-2 遮蔽效能模擬相關文獻摘要整理-----------------------------------30
2-4-3 遮蔽效能模擬相關文獻研究成果整理-----------------------------31
第五節 文獻回顧-開窗性能綜合評估------------------------------------------32
2-5-1 開窗性能綜合評估之相關文獻摘要及整理-----------------------32
2-5-2 開窗性能綜合評估相關文獻研究成果整理-----------------------33
第三章 格柵遮陽板模組設計及實驗環境設定與執行程序
第一節 格柵遮陽板實驗模組設計-------------------------------------------------35
3-1-1 模型實驗因子之說明--------------------------------------------------35
3-1-2 實驗模組之組數設定說明--------------------------------------------40
3-1-3 實驗模組數據「內插法」計算方式之說明-----------------------42
第二節 模型測試實驗環境與實驗執行程序------------------------------------43
3-2-1 測試實驗環境說明-----------------------------------------------------43
3-2-2 實驗執行程序說明-----------------------------------------------------50

第四章 格柵遮陽板採光模組實驗結果分析
第一節 採光效果分析之評估依據-------------------------------------------------53
4-1-1 晝光基準----------------------------------------------------------------53
4-1-2 有效晝光進深-----------------------------------------------------------55
4-1-3 室內均齊度--------------------------------------------------------------56
第二節 格柵遮陽板之一般性採光效果分析-------------------------------------57
4-2-1 實驗模組數據檢視及變數因子與檢測項目關係------------------57
4-2-2 一般性縱向剖面採光效果--------------------------------------------59
4-2-3 一般性橫向剖面採光效果--------------------------------------------59
第三節 「開窗率」對格柵遮陽板之室內晝光利用影響分析--------------62
4-3-1 開窗率與各測點照度之關係-----------------------------------------62
4-3-2 開窗率與全室平均晝光率之關係-----------------------------------64
4-3-3 開窗率與室內均齊度之關係-----------------------------------------68
第四節 「遮陽板深度比」對格柵遮陽板之室內晝光利用影響分析----70
4-4-1 遮陽板深度比與各測點照度之關係--------------------------------70
4-4-2 遮陽板深度比與全室平均晝光率之關係--------------------------73
4-4-3 遮陽板深度比與室內均齊度之關係--------------------------------75
第五節 「相對太陽高度角」對格柵遮陽板之室內晝光利用影響分析---77
4-5-1 相對太陽高度角與各測點照度之關係------------------------------77
4-5-2 相對太陽高度角與全室平均晝光率之關係------------------------79
4-5-3 相對太陽高度角與室內均齊度之關係------------------------------80
第六節 「相對太陽方位角」對格柵遮陽板之室內晝光利用影響分析-----81
4-6-1 相對太陽方位角與各測點照度之關係------------------------------81
4-6-2 相對太陽方位角與全室平均晝光率之關係------------------------84
4-6-3 相對太陽方位角與室內均齊度之關係------------------------------86
第七節 「遮陽板反射率」對格柵遮陽板之室內晝光利用影響分析------88
4-7-1 遮陽板反射率與各測點照度之關係---------------------------------88
4-7-2 遮陽板反射率與全室平均晝光率之關係---------------------------90
4-7-3 遮陽板反射率與室內均齊度之關係---------------------------------91
第八節 各變數因子之較適模組----------------------------------------------------93
4-8-1 以「全室平均晝光率」評估之「開窗率」較適模組-------------93
4-8-2 以「部分室內平均晝光率」評估之「開窗率」較適模組-------97
4-8-3 以「全室平均晝光率」評估之「遮陽板深度比」較適模組---101
4-8-4 以「部分室內平均晝光率」評估之「遮陽板深度比」較適模組-105
4-8-5 以「全室平均晝光率」評估之「相對太陽高度角」較適模組-108
4-8-6 以「部分室內平均晝光率」評估之「相對太陽高度角」較適模組----------------------------------------------------------------------------111
4-8-7 以「全室平均晝光率」評估之「相對太陽方位角」較適模組-114
4-8-8 以「部分室內平均晝光率」評估之「相對太陽方位角」較適模組----------------------------------------------------------------------------117
4-8-9 以「全室平均晝光率」評估之「遮陽板反射率」較適模組---120
4-8-10 以「部分室內平均晝光率」評估之「遮陽板反射率」較適模組----------------------------------------------------------------------------123
第九節 小結-----------------------------------------------------------------------------126

第五章 格柵遮陽板自然光環境數據與漫射光環境數據之
比較分析
第一節 格柵遮陽板之漫射光環境實驗數據成果------------------------------127
5-1-1 漫射光環境下格柵遮陽板之一般性採光效果--------------------127
5-1-2 漫射光環境下開窗率之變化相對於室內採光效果影響--------129
5-1-3 漫射光環境下遮陽板深度比之變化相對於室內採光效果影響----------------------------------------------------------------------------130
第二節 自然光環境實驗數據與漫射光環境實驗數據之比較分析-------132
5-2-1 自然光環境數據與漫射光環境數據對各測點照度之關係比較----------------------------------------------------------------------------132
5-2-2 自然光環境數據與漫射光環境數據對全室平均晝光率之關係比較-------------------------------------------------------------------------134
5-2-3 自然光環境數據與漫射光環境數據對室內均齊度之關係比較----------------------------------------------------------------------------135
第六章 結論與建議
第一節 採光效能之結論-------------------------------------------------------------137
6-1-1 各變數因子對採光效能之影響分析---------------------------------137
6-1-2 各變數因子之較適模組分析------------------------------------------142
第二節 採光設計之建議-------------------------------------------------------------144
第三節 綜合結論及後續研究之建議---------------------------------------------145
6-3-1 綜合結論-----------------------------------------------------------------145
6-3-2 後續研究之建議--------------------------------------------------------146

※ 參考文獻-----------------------------------------------------------------------------147

※ 附錄
附錄一 格柵遮陽板實測數據資料表----------------------------------------------151

圖 目 錄

第一章
圖1-1 一般辦公建築物之耗電比例與有效之省能關係圖---------------------------------2
圖1-2 季節晝光利用尖峰用電關係圖------------------------------------------------------2
圖1-3 利用遮陽調整太陽輻射熱得示意圖-------------------------------------------------3
圖1-4 利用遮陽輔助採光示意圖------------------------------------------------------------3
圖1-5 本研究流程圖------------------------------------------------------------------------12

第二章
圖2-1 影響建築自然採光因素圖-----------------------------------------------------------15

第三章
圖3-1 實驗之室內及外殼向度平面示意圖------------------------------------------------37
圖3-2 實驗之室內及外殼向度剖面示意圖-----------------------------------------------37
圖3-3 遮陽板深度比示意圖----------------------------------------------------------------38
圖3-4 相對太陽位置示意圖----------------------------------------------------------------38
圖3-5 內插法函數計算示意圖-------------------------------------------------------------42
圖3-6 實驗場地-台中大甲鎮某民宅空地--------------------------------------------------43
圖3-7 T-1M照度計及感應器-------------------------------------------------------------43
圖3-8 T-1M感應器特寫--------------------------------------------------------------------43
圖3-9 MINOLTA全天空照度計------------------------------------------------------------44
圖3-10 MINOLTA色差計------------------------------------------------------------------44
圖3-11 模型附屬配件-日晷儀--------------------------------------------------------------46
圖3-12 模型承托桌-------------------------------------------------------------------------47
圖3-13 可微調高度之桌腳-----------------------------------------------------------------47
圖3-14 旋轉承托器-------------------------------------------------------------------------47
圖3-15 模型承托桌上之凹槽---------------------------------------------------------------47
圖3-16 高度角調整器-1---------------------------------------------------------------------48
圖3-17 高度角調整器-2----------------------------------------------------------------------48
圖3-18 高度角微調裝置---------------------------------------------------------------------48
圖3-19 移動式水平儀------------------------------------------------------------------------49
圖3-20 實驗儀器架設------------------------------------------------------------------------50
圖3-21 水平儀之水平度檢核----------------------------------------------------------------50
圖3-22 全天空照度計之安裝----------------------------------------------------------------50
圖3-23 實驗儀器調整準備-------------------------------------------------------------------51
圖3-24 高度角之調整固定-------------------------------------------------------------------51
圖3-25 高度角之微調整---------------------------------------------------------------------51
圖3-26 方位角之調整------------------------------------------------------------------------52
圖3-27 方位角依日晷儀調整----------------------------------------------------------------52
圖3-28 外牆模型版置入---------------------------------------------------------------------52

第四章
圖4-1 模型測點示意圖---------------------------------------------------------------------54
圖4-2 模型測點剖面示意圖----------------------------------------------------------------57
圖4-3 一般性採光效果之縱剖面分析圖---------------------------------------------------60
圖4-4 一般性採光效果之橫剖面分析圖---------------------------------------------------61
圖4-5 開窗率測點縱向及橫向採光效果分析圖-------------------------------------------63
圖4-6 開窗率對全室及外周區平均晝光率採光效果分析圖-----------------------------65
圖4-7 開窗率對全室平均晝光率採光效果分析圖(除去靠窗三測點之計算)--------67
圖4-8 開窗率對全室均齊度及外周區均齊度採光效果分析圖--------------------------69
圖4-9 深度比測點縱向採光效果之分析圖------------------------------------------------71
圖4-10 窗側邊採光效果之橫剖面分析圖-------------------------------------------------72
圖4-11 不同高度角及開窗率與遮陽板深度比對全室平均晝光率之交叉分析圖------74
圖4-12 遮陽板深度比對全室均齊度及外周區均齊度之採光效果分析圖--------------76
圖4-13 相對太陽高度角對測點縱向及橫向採光效果分析圖----------------------------78
圖4-14 相對太陽高度角對全室及外周區之平均晝光率採光效果分析圖--------------79
圖4-15 相對太陽高度角對全室及外周區之均齊度採光效果分析圖-------------------80
圖4-16 相對太陽方位角對測點縱向採光效果分析圖-----------------------------------82
圖4-17 相對太陽方位角對測點橫向採光效果分析圖-----------------------------------83
圖4-18 相對太陽方位角對全室及外周區之平均晝光率採光效果分析圖--------------85
圖4-19 相對太陽方位角對全室及外周區之均齊度採光效果分析圖-------------------87
圖4-20 遮陽板反射率對測點縱向及橫向採光效果分析圖------------------------------89
圖4-21 遮陽板反射率對全室及外周區之平均晝光率採光效果分析圖-----------------90
圖4-22 遮陽板反射率對全室及外周區之均齊度採光效果分析圖----------------------92
圖4-23 「開窗率」於各變數下以「平均晝光率」為基準之分析比較圖---------------96
圖4-24 「開窗率」於各變數下以「平均晝光率」為基準之分析比較圖(除靠窗三測點後計算)-----------------------------------------------------------------------------99
圖4-25 「開窗率」變數因子於平均晝光率之不同計算方式比較示意圖--------------100
圖4-26 「遮陽板深度比」於各變數下以「平均晝光率」為基準之分析比較圖------104
圖4-27 「遮陽板深度比」於各變數下以「平均晝光率」為基準之分析比較圖(除靠窗三測點後計算)--------------------------------------------------------------------107
圖4-28 「相對太陽高度角」於各變數下以「平均晝光率」為基準之分析比較圖---110
圖4-29 「相對太陽高度角」於各變數下以「平均晝光率」為基準之分析比較圖(除靠窗三測點後計算)-----------------------------------------------------------------113
圖4-30 「相對太陽方位角」於各變數下以「平均晝光率」為基準之分析比較圖---116
圖4-31 「相對太陽方位角」於各變數下以「平均晝光率」為基準之分析比較圖(除靠窗三測點後計算)-----------------------------------------------------------------119
圖4-32 「遮陽板反射率」於各變數下以「平均晝光率」為基準之分析比較圖-----122
圖4-33 「遮陽板反射率」於各變數下以「平均晝光率」為基準之分析比較圖(除靠窗三測點後計算)--------------------------------------------------------------------125

第五章
圖5-1 一般採光效果縱向分佈情形------------------------------------------------------128
圖5-2 一般採光效果橫向分佈情形------------------------------------------------------128
圖5-3 自然光及漫射光環境數據對測點縱向及橫向採光效果比較分析圖-----------133
圖5-4 自然光及漫射光環境數據對全室及外周區之平均晝光率採光效果比較分析圖--------------------------------------------------------------------------------------134
圖5-5 自然光及漫射光環境數據對全室及外周區之均齊度採光效果比較分析圖---135


第六章
圖6-1 「開窗率」對平均晝光率及均齊度之採光效果影響示意圖-------------------137
圖6-2 「遮陽板深度比」對平均晝光率及均齊度之採光效果影響示意圖-----------138
圖6-3 「相對太陽高度角」對平均晝光率及均齊度之採光效果影響示意圖---------139
圖6-4 「相對太陽高度角」對平均晝光率及均齊度之採光效果影響示意圖---------139
圖6-5 「遮陽板反射率」對平均晝光率及均齊度之採光效果影響示意圖------------140
圖6-6 「全室平均晝光率」之計算方式之對於採光效能所得結果示意圖------------143
圖6-7 「部分室內平均晝光率」之計算方式之對於採光效能所得結果示意圖------143


























表 目 錄

第一章
表1-1 現階段有關遮陽板性能研究之成果分析表----------------------------------------4
表1-2 本研究限制條件表-------------------------------------------------------------------7
表1-3 本研究假設條件表-------------------------------------------------------------------8

第二章
表2-1 國內有關建築開窗性能研究課題一覽表-----------------------------------------17
表2-2 本研究文獻回顧一覽表------------------------------------------------------------18
表2-3 本研究與相關研究關係一覽表----------------------------------------------------19
表2-4 晝光利用理論相關文獻摘要一覽表-----------------------------------------------20
表2-5 晝光利用理論相關文獻研究成果一覽表------------------------------------------21
表2-6 採光效能實測相關文獻摘要一覽表-----------------------------------------------22
表2-7 採光效能實測相關文獻研究成果一覽表------------------------------------------25
表2-8 遮陽設計法之發展過程比較表-----------------------------------------------------29
表2-9 遮蔽效能模擬相關文獻摘要一覽表-----------------------------------------------30
表2-10 遮蔽效能模擬相關文獻研究成果一覽表------------------------------------------31
表2-11 開窗性能綜合評估相關文獻摘要一覽表------------------------------------------32
表2-12 開窗性能綜合評估相關文獻研究成果一覽表-------------------------------------33

第三章
表3-1 本研究實驗固定因子一覽表-------------------------------------------------------36
表3-2 本研究實驗變動因子一覽表-------------------------------------------------------40
表3-3 本研究之實驗模組------------------------------------------------------------------41
表3-4 建築比例模型製作條件說明比較表-----------------------------------------------45



第四章
表4-1 晝間最適照度-----------------------------------------------------------------------55
表4-2 基準晝光率--------------------------------------------------------------------------55
表4-3 本研究變動因子與檢測項目關係表-----------------------------------------------58
表4-4 高度角.深度比對開窗率交叉分析對全室平均晝光率之影響表-----------------64
表4-5 高度角.深度比對開窗率交叉分析對全室平均晝光率之影響表(除去靠窗三測點之計算)-----------------------------------------------------------------------------65
表4-6 遮陽因子之有無對於室內測點及平均晝光率之影響計算表--------------------70
表4-7 不同遮陽板深度比對全室平均晝光率之影響表----------------------------------73
表4-8 「開窗率」於各變數下以「平均晝光率」為基準之分析比較表---------------95
表4-9 「開窗率」於各變數下以「平均晝光率」為基準之分析比較表(除靠窗三測點後計算)--------------------------------------------------------------------------------98
表4-10 「遮陽板深度比」於各變數下以「平均晝光率」為基準之分析比較表----103
表4-11 「遮陽板深度比」於各變數下以「平均晝光率」為基準之分析比較表(除靠窗三測點後計算)--------------------------------------------------------------------106
表4-12 「相對太陽高度角」於各變數下以「平均晝光率」為基準之分析比較表—109
表4-13 「相對太陽高度角」於各變數下以「平均晝光率」為基準之分析比較表(除靠窗三測點後計算)-------------------------------------------------------------------------------------------------—112

表4-14 「相對太陽方位角」於各變數下以「平均晝光率」為基準之分析比較表----115
表4-15 「相對太陽方位角」於各變數下以「平均晝光率」為基準之分析比較表(除靠窗三測點後計算)--------------------------------------------------------------------118
表4-16 「遮陽板反射率」於各變數下以「平均晝光率」為基準之分析比較表------121
表4-17 「遮陽板反射率」於各變數下以「平均晝光率」為基準之分析比較表(除靠窗三測點後計算) ----------------------------------------------------------------------124

第六章
表6-1 本研究後續研究建議表------------------------------------------------------------146



參考文獻 ※ 參考文獻

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賴榮平 江哲銘
1981 《建築設計省能對策》台中:台灣省建築師公會。
賴榮平 林憲德 周家鵬
1991 《建築物理環境》一版,台北:六合出版社。
蕭琳瑋
1988 《建築開窗法最佳省能規劃之探討─以台北巿高層辦公大樓為對象
》碩士論文,私立淡江大學。


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