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系統識別號 U0002-2206200512274300
中文論文名稱 樓中樓集合住宅自然通風改善策略之研究 ─以台灣台北都會地區為例
英文論文名稱 A study of passive ventilation strategy of the cross maisonette at the metropolitan area of Taipei, Taiwan
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 93
學期 2
出版年 94
研究生中文姓名 謝心怡
研究生英文姓名 Hsin-Yi Hsieh
學號 692300378
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2005-06-07
論文頁數 85頁
口試委員 指導教授-王文安
委員-江哲銘
委員-周家鵬
中文關鍵字 樓中樓集合住宅  誘導式通風設計  CFD模擬 
英文關鍵字 cross maisonette  passive ventilation  CFD stimulation 
學科別分類 學科別應用科學土木工程及建築
中文摘要 本論文對台北都會地區樓中樓集合住宅,從立面開口、平面空間格局、剖面型態的
變動影響,來分析建築物室內空間之氣流環境。研究方法應用CFD電腦數值模擬解析技術,以台灣地區普遍型態之樓中樓集合住宅為模型,外部基地條件以台北都會地區為假設,再分別以「出風口數」、「挑空立面開窗大小」、「平面空間格局」、「剖面型態」,作為模擬變因,分析各變因對室內氣流環境之影響,提出其誘導式通風改善模式。

以下為各章節內容之摘要:
第一章 說明研究動機、研究目的、研究範圍、研究架構流程與研究方法
第二章 針對台灣地區樓中樓住宅之演化過程、分類類型、法規定義、及法規影響、樓中樓空間特性做一歸納整理,並以自然通風觀點分析其樓中樓住宅類型,以確立研究模擬對象。
第三章 收集國外住宅誘導式設計案例,分析其優缺點,並針對台灣氣候環境歸納出可應用之手法,及其不適合之手法,並分析研究模擬對象現有室內氣流環境問題。
第四章 探討CFD電腦數值模擬解析技術之發展與操作應用,分為三部份:(一)計算流體力學之理論基礎(二) CFD電腦數值解析方法之發展與應用(三)CFD軟體環境操作與參數設定意義。
第五章 建構樓中樓住宅自然通風模擬架構,包括:模擬模型之幾本尺寸、評估位置與標準,並就所要探討之變因蒐集相關文獻與研究變因做一對照。
第六章 以第五章所建構之基本模擬模型,經電腦模擬解析運算之後的結果進行分析比較,共分為九個部分:(一)變出風口數量(二)變上層挑空立面開窗位置(三)變空間格局(四)變挑空部立面開窗位置、大小(五)進風口縮小(六)出風口加大(七)通風路徑之控制(八)機械力之加入(九)基地風向之改變
第七章 本章所得之結論與建議:(一)在非貫流通風,通風路徑需成L型之狀態下,廚房工作陽台門之開啟有助於席成通風路徑(二)開放式廚房、活動隔間的多目的室、增加第二可循環開口有助於氣流環境改善(三)隨著上部挑空立面開窗面積增加會減低下層空間風速但可改善上層空間之氣流環境(四)縮小進風口面積無法提升室內風速且不利於通風路徑之形成(五)隨著出風口面積加大,死域範圍也隨著減少(六)改變開窗位置可有效拉長通風路徑(七)當基地風向改變使進風口與出風口位置互換時,不利於室內氣流環境,建議建築師在進行建築配置時,將挑空部立面置於盛行風方向。


英文摘要 This thesis analyzes the airflow environment at the interior space of a typical cross maisonette. The study range includes outside openings, interior partitions and the section type. The methodology of this reach is Computational Fluid Dynamics. The standard of choosing the simulation cross maisonette model is based on the floor space which is the main stream at estate business and the common type. The simulation variables include the type of window openings, the type of partitions and the type of sections. Through analyzing the effects on interior airflow by these variables, the passive ventilation strategy of the cross maisonette can be proposed.
This thesis is divided into seven chapters. The contents are summarized into
following items:
Chap. 1 The motivation, purpose, scope and methodology of this thesis are clarified in this chapter.
Chap. 2 The description about evolutionary changes, patterns, building laws, characteristics of cross maisonette in Taiwan are generalized. The purpose of analyzing cross maisonette types by the ventilation point is used to decide the stimulation model.
Chap. 3:Collected the foreign cases that are buildings designed by passive ventilation are used to generalize the designs which are suitable for the Taiwan climate.
Chap. 4The statement of the development history and operational application of Computational Fluid Dynamics includes following items:1.theory basis of fluid mechanics calculation 2. the development and application of Computational Fluid Dynamics 3. the meaning of arguments and the operating system of CFD software
Chap. 5The framework of the CFD model is established. The items include the dimension, the estimate standard of airflow and the positions of observation point.
Chap. 6The effects of the simulation variables on air movement indoors are analyzed and compared as follows.1. inlet amounts 2. window openings position of the double high living space 3. interior partitions 4. the position and size of window openings 5. the decrease of inlet size 6. the increase of outlet size
7. the control of ventilation paths 8. the effect of an exhaust fan in air movement indoors 9. the change of prevailing winds
Chap.7 Conclusions which are induced from this thesis are as follows.
1. Opening the door of a balcony at kitchen is help to form L-shape ventilation path.
2. A open plan design of kitchen, a multi-use room with folding screens and the second circulation space which is the combination of a stair hole and a double high entry enhance air movement indoors.
3. The more size window openings of a double high living space increase, the less speed a lower floor gets. However, increasing window openings of a double high living space enhance the air movement of higher floor.
4. Decreasing inlets size cannot exceed indoor wind speed and it is harmful to form ventilation path.
5. The more size inlets increase, the less areas the space without air
movement have.
6. Adjusting a wind opening position is effective in extending ventilation paths.
7. When the wind direction is change, that also effects the position of inlets and outlets, it is harmful to the quality of air movement indoors. According to this conclusion, the window openings of double high living space must be located in the direction of prevailing winds.
論文目次 目錄
第一章 緒論
第一節 研究動機與目的 ………………………………………………………1
第二節 研究範圍與流程架構…………………………………………………..2
第三節 研究方法內容概要 ……………………………………………………5
第四節 文獻回顧 ………………………………………………………………6
第二章 台灣地區樓中樓住宅空間解析與探討
第一節 台灣地區樓中樓住宅發展過程………………………………………...8
第二節 樓中樓住宅空間型態分類 ……………………………………………10
2-1-1 既有文獻分析 ………………………………………………………...10
2-1-2 以自然通風觀點分類樓中樓住宅型態 ……………………………...11
第二節 收集平面分析 …………………………………………………………15
第三節 法規定義 ………………………………………………………………17
2-3-1 建築技術規則中的定義 ……………………………………………...17
2-3-2 臺北市建築物樓層高度及夾層挑空設計管理規則 ………………...18
第四節 法規對於樓中樓住宅的影響 …………………………………………19
第五節 單層住宅與樓中樓住宅的差異 ………………………………………20
第三章 溼熱地區的誘導式設計手法
第一節 台灣地區自然氣候概述………………………………………………...21
第二節 換氣通風理論概述 …………………………………………………….22
3-2-1 通風與換氣的差異與種類……………………………………………..22
3-2-2重力換氣理論 ………………………………………………………….22
3-2-2浮力通風理論 ………………………………………………………….23
3-2-3風力換氣理論 ………………………………………………………….24
3-2-3風力通風理論…………………………………………………………...25
3-2-4人工換氣 ……………………………………………………………….26
第三節 誘導式設計在住宅上的應用 ………………………………………….28
3-3-1綠建築與誘導式設計 ………………………………………………….28
3-3-2國外生態住宅誘導式設計案例分析 ………………………………….29
第四節 模擬對象現有室內通風問題 …………………………………………33
第四章 電腦數值模擬操作模式探討
第一節計算流體力學初探
4-1-1 統御方程式概述………………………………………………………..34
第二節 電腦數值模擬操作初探
4-2-1 模擬軟體PHOENICS發展與應用……………………………………..35
4-2-2 CFD計算流體動力學數值模型之選用…………………………………37
第三節、CFD軟體應用參數設定
4-3-1 CFD邊界條件設定……………………………………………………...38
4-3-2運算疊代次數與收斂標準……………………………………………….41
第五章 樓中樓住宅室內自然通風模擬架構
第一節 樓中樓住宅室內自然通風基準模型設定
5-1-1 模擬量體尺寸設定……………………………………………………...43
5-1-2 開口部位置與尺寸設定………………………………………………...44
第二節 模擬條件設定與評估標準
5-2-1外部環境條件設定與模型格點設定…………………………………….45
5-2-2觀測點位置設定………………………………………………………….47
5-2-3氣流場與人體舒適度之關係……………………………………………50
第三節 模擬因子設定
5-3-1平面氣流模擬因子探討………………………………………………….51
5-3-2立面氣流模擬因子探討………………………………………………….53
5-3-3剖面氣流模擬因子探討………………………………………………….55
5-3-4 樓中樓住宅氣流模擬因子操作變因架構……………………………....56
第六章操作變因模擬解析
第一節 操作變因流程………………………………………………………………57
第二節 操作變因一 出風口數量之模擬解析……………………………………58
第三節 操作變因二 上層挑空立面改變之模擬解析……………………………60
第四節 操作變因三 空間格局改變之模擬解析…………………………………63
第五節 操作變因四 立面開窗─開窗位置、開窗大小之模擬解析……………65
第六節 操作變因五 進風口縮小之模擬解析……………………………………76
第七節 操作變因六 出風口加大之模擬解析……………………………………77
第八節 操作變因七 機械通風增加之模擬解析…………………………………80
第九節 操作變因八 基地風向改變之模擬解析…………………………………81
第七章 結論與建議
第一節 研究結論……………………………………………………………………82
第二節 後續研究建議………………………………………………………………84
參考文獻…………………………………………………………………………...85









表目錄
表2-1 台灣地區樓中樓住宅發展史簡表…………………………………………9
表4-1 統御方程式表………………………………………………………………36
表4-2 電腦模擬流場之基本假設…………………………………………………36
表4-3 不同k-ε紊流模型在預測室內氣流之評比表…………………………...38
表5-1 客廳綜合說明表……………………………………………………………48
表5-2 餐廳綜合說明表……………………………………………………………48
表5-3 客廳綜合說明表……………………………………………………………49
表5-4 風速對人體及作業影響……………………………………………………50
表6-1 變出風口數量氣流場風速圖………………………………………………58
表6-2 變出風口數量氣風速值……………………………………………………59
表6-3 變上層挑空立面氣流場風速圖……………………………………………60
表6-4 變上層挑空立面風速值……………………………………………………62
表6-5 變空間格局氣流場風速圖…………………………………………………63
表6-6 變空間格局風速值…………………………………………………………65
表6-7 上部挑空立面開窗一扇變位置風速圖……………………………………65
表6-8 上部挑空立面開窗一扇變位置風速值……………………………………68
表6-9 上部挑空立面開窗兩扇變位置風速圖……………………………………69
表6-10 上部挑空立面開窗兩扇變位置風速值……………………………………71
表6-11 上部挑空立面開窗三扇變位置風速圖……………………………………72
表6-12 上部挑空立面開窗三扇變位置風速值……………………………………73
表6-13 上部挑空立面開窗四扇變位置風速圖……………………………………74
表6-14 上部挑空立面開窗四扇變位置風速值……………………………………74
表6-15 變上部挑空立面開窗位置與大小所有組別風速值………………………75
表6-16 變進風口風速圖……………………………………………………………76
表6-17 模擬變因─進風口縮小與對照組風速圖…………………………………76
表6-18 變出風口面積大小風速圖…………………………………………………77
表6-19 變出風口面積風速值………………………………………………………78
表6-20 調整平面開窗位置風速圖…………………………………………………79
表6-21 變進風口位置風速值………………………………………………………79
表6-22 增加機械力之風速圖………………………………………………………80
表6-23 增加抽風機風速值…………………………………………………………80
表6-24 基地風向改變之風速圖……………………………………………………81
表6-25 基地風向改變風速值………………………………………………………81
表7-1 樓中樓住宅室內空間氣流環境之規劃……………………………………83





圖目錄
圖2-1 樓中樓演化對照圖…………………………………………………………...8
圖2-2 樓中樓住宅型態分類………………………………………………………..11
圖2-3 樓中樓住宅挑空空間界層分類圖…………………………………………..12
圖2-4 挑空型態分類圖……………………………………………………………12
圖2-5 案例一上下層平面圖………………………………………………………..15
圖2-6 案例二上下層平面圖………………………………………………………..15
圖2-7 案例三上下層平面圖………………………………………………………..15
圖2-8 案例四上下層平面圖………………………………………………………..16
圖2-9 案例五上下層平面圖………………………………………………………..16
圖2-10 案例六上下層平面圖………………………………………………………16
圖2-11 相同容積下住宅單元的對外開口面積分析………………………………20
圖3-1 台灣的建築氣候分區………………………………………………………..21
圖3-2 室內溫度差產生的壓力分布………………………………………………..22
圖3-3 實際的壓力分布……………………………………………………………..22
圖3-4 重力換氣的途徑〈今井與藏〉……………………………………………..22
圖3-5 Lycee Polyvalent 基本圖面…………………………………………………...23
圖3-6 風壓係數……………………………………………………………………..24
圖3-7單扇窗的重力換氣…………………………………………………………...24
圖3-8 風力換氣與重力換氣………………………………………………………..24
圖3-9 通風路徑的形成……………………………………………………………..25
圖3-10模擬空間尺寸門窗組合四種型態 ……………………………………… ..25
圖3-11 人工換氣法 ………………………………………………………………..26
圖3-12 以氣流方向所做的換氣分類……………………………………………....27
圖3-13現有室內環境問題分析圖………………………………………………….33
圖4-1 PHOENICS運算流程………………………………………………………...36
圖4-2 PHOENICS 3.5版邊界條件設定畫面………………………………………..39
圖4-3 PHOENICS 3.5版邊界條件初始值設定畫面………………………………..40
圖4-4 PHOENICS 3.5版格點設定畫面……………………………………………..40
圖4-5 PHOENICS 3.5版運算收斂過程畫面………………………………………..41
圖4-6 PHOENICS 3.5版鬆弛係數設定畫面……………………………………......42
圖5-1模擬單元平面尺寸………………………………………………………...…43
圖5-2剖面尺寸…………………………………………………………………...…43
圖5-3本研究模擬住棟尺寸平面……………………………………………………44
圖5-4本研究模擬住棟尺寸剖面……………………………………………………44
圖5-5 探討空間示意圖……………………………………………………………...44
圖5-6 開口部尺寸示意圖…………………………………………………………...45
圖5-7模擬模型邊界尺寸範圍………………………………………………………45
圖5-8 二十四小時現場風速實測資料…………………………………………….46
圖5-9 本研究探討時段…………………………………………………………….46
圖5-10邊界條件與格點設定………………………………………………………..47
圖5-11 測點位置示意圖…………………………………………………………….47
圖5-12開口部位置(平面)與氣流路徑……………………………………………....51
圖5-13住宅單位元平面配置之通風路徑示意……………………………………..51
圖5-14 出風口數增加示意圖……………………………………………………….52
圖5-15 通風性能加強之對策─平面計畫………………………………………….52
圖5-16 室內隔間牆對通風路徑之影響…………………………………………….52
圖5-17拆除隔間示意圖……………………………………………………………..53
圖5-18開窗大小與風速比之關係…………………………………………………..53
圖5-19 模擬變因之開窗位置示意圖……………………………………………….54
圖5-20 有效通風路徑進深示意圖………………………………………………...55
圖5-21 次挑空位置示意圖………………………………………………………….55
圖7-1樓中樓住宅室內空間氣流環境之規劃………………………………………83
參考文獻 參考文獻
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圖解建築物理概論
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1994 《現代人類的居住環境》林憲德
1995《集合住宅建築節能設計的指標與基準》
1996 《溼熱氣候的綠色建築計畫》
黃文彬
1998 《長跨距暨挑高建築特殊結構系統之探討》
曾維良
2003《中庭變開口模式之自然通風效率電腦模擬研究》
蔡東益
1994 《挑高夾層住宅平面構成分析─以大台北地區為例》
簡永和
1994 《住宅單元空間模擬自然通風換氣對室內空氣環境影響之研究》
《第十四屆建築研究成果發表會論文集》
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