1、集合住宅節能技術手冊目 錄目 錄 I表目錄 V圖目錄 .VII壹 、前言 .1貳、集合住宅之概況與能源使用分析 22.1 集合住宅之概況 22.2 住宅部門總耗電 5參、集合住宅之節約能源管理 .73.1 前言 .73.2 集合住宅之節約能源管理技術 93.2.1 熱環境控制 .93.2.2 自然通風控制 .103.2.3 熱水加熱 113.2.4 照明 113.2.5 家電器具 123.2.6 空調設備 12肆、集合住宅建築 方位與外殼節能設計 144.1 前言 .144.2 建築與基地方位之節能規劃 174.2.1 促進自然通風之建築基地規劃 .174.2.2 促進自然通風之建築剖面與平面
2、設計 .224.3 建築外殼節能設計 .344.3.1 適當 的開口率及遮陽 34II4.3.2 隔溫及阻擋太陽輻射熱 43伍、 集合住宅 空調系統節能技術 .505.1 前言 .505.2 小型空調系統之節能技術 .545.3 中央空調系統之節能技術 .605.3.1 空調主機之節能方法 605.3.2 空調搬運系統之功能 655.3.3 送風系統節能計畫 .665.3.4 冰水側系統節能計畫 805.3.5 提升冷卻水塔的運轉效率 835.3.6 冷卻水塔安裝位置 .865.3.7 變頻與馬達效率 .89陸、電力與照明節能技術 .916.1 電力系統 .916.1.1 用電設備 916.1
3、.2 配電系統供電電壓 .916.1.3 電壓變動率標準及線路壓降 926.1.4 契約容量訂定與抑低尖峰需量 .936.1.5 供電電壓調整 .966.1.6 功因調整改善 .976.1.7 其他設備的節能省電措施 986.2 照明系統 996.2.1 集合住宅照明節能設計觀念 996.2.2 集合住宅照明光源設計觀念 1006.2.3 照明光源及燈具 .1046.2.4 螢光燈用安定器與省電的關係 .1106.2.5 選擇照明燈具的考量 112III6.2.6 美國建築照明之節能規範概要 .1136.2.7 照明控制方式 .1146.2.8 照明設備的維護保養與汰換 1156.2.9 照明
4、改善整體節約能源效益 117柒、熱水系統節能技術 1187.1 前言 .1187.2 溫水泳池及 SPA 之加熱與溫度損失 .1187.3 溫水泳池及 SPA 節能技術 1217.3.1 水池蓋子 1217.3.2 太陽加熱系統 .1237.3.3 高效率的加熱器 .1247.3.4 有效率的的運轉與操作 124捌、家電設備節能技術 1258.1 廚房用具 1258.1.1 電冰箱 1258.1.2 電鍋 1268.1.3 電磁爐 1278.1.4 微波爐 1278.1.5 燜燒鍋 1278.1.6 瓦斯爐 1288.2 衛浴設備 1288.2.1 電熱水器 1298.2.2 瓦斯熱水器 .1
5、298.2.3 洗衣機 1308.2.4 烘衣機 1308.2.5 抽水馬達 1318.3 育樂器 .131IV8.3.1 電視機 1318.3.2 音響 1328.3.3 電腦 1328.4 電梯 .132玖、集合住宅節約能源案例 .1339.1 集合住宅主要耗能設備概況調查 1339.2 節能服務案例統計 .1349.2.1 耗能指標 1359.2.2 節能改善措施及效益統計 1379.3 節能實例分析 1399.3.1 背景說明 1399.3.2 耗能設備 1429.3.3 能源流向 1439.3.4 能源分配圖 .1449.3.5 節能措施與節能效益分析 145拾、編後語 .153拾壹
6、、參考文獻及資源 154V表目錄表 2.1-1 公寓大廈管理維護公司登記家數 (內政部營建署, 2004) .3表 2.1-2 公寓大廈服務資格認可人員統計 (內政部營建署, 2004) .4表 2.2-1 住商部門年度電力消費分析（經濟部能源局, 2003） .6表 2.2-2 中技社訪測公共用電佔每戶總用電之比例 .6表 4.1-1 台灣地區 510 月各方位日射能量之比例( 林憲德, 2000) .16表 4.3-1 南向水平遮陽板深度計算之 P 參數查詢 .41表 4.3-2 東西向垂直百葉遮陽板角度參數查詢 .42表 4.3-3 國內常見外牆構造之隔熱性能表 .47表 4.3-4 國
7、內常用屋頂隔熱構造之隔熱性能表 .48表 4.3-5 玻璃之隔熱性能 .49表 4.3-6 玻璃之遮陽性能 .49表 5.2-1 窗型冷氣機能源效率比值標準對照表 .55表 5.2-2 某住戶空調系統改善前後之電費比較 .57表 5.3-1 經濟部能源局公告之空調系統冰水主機能源效率標準 .63表 5.3-2 冰水主機滿載效率 COP 與部分負載效率 IPLV 最低標準值 .63表 5.3-3 ASHRAE 62 號標準外氣換氣量 .73表 6.1-1 壓變動率標準 .93表 6.1-2 段式電價計算範例 .95表 6.2-1 集合住宅照度及自然採光設計需求(BROWN , 2001) 103
8、表 6.2-2 光源與燈具的選擇各種光源的特性 .107表 6.2-3 各種光源燈泡的種類與特徵 .108表 6.2-4 配合對象物表面色彩與裝修材質來選擇適當光源 .109表 6.2-5 袖珍型日光燈管之特性(不含安定器) .109表 6.2-6 高輸出 型螢光燈管與一般燈管之比較 .110表 6.2-7 高效率電子安定器與一般傳統安定器比較 .112表 6.2-8 現有常用 20W、40 W、45W 光源耗能及發光效率比較 113表 6.2-9 定期清掃間隔 .116VI表 6.2-10 不同光源最經濟清掃的預估時間 .116表 8.1.1 電冰箱 FF 值標準 .125表 8.2-1 洗
9、衣時間建議時間 .130表 9.2-1 集合住宅能源訪測服務名單(中技社 B，2004) .134表 9.2-2 集合住宅訪測服務能源耗用狀況統計( 中技社 B，2004) .136表 9.2-3 集合住宅訪測服務電能分佈統計(中技社 B，2004) .136表 9.2-4 集合住宅訪測服務及耗用指標統計( 中技社 B，2004) .137 表 9.2-5 集合住宅訪測服務省能效益統計(中技社 B，2004) .138表 9.2-6 集合住宅訪測服務節能措施效益分析( 中技社 B，2004) .139表 9-3-1 低壓表 燈用電 .140VII圖目錄圖 3.1-1 公寓夏月空調季節（內圈）與
10、非夏月（外圈）各類型用電比例 .8圖 3.1-2 透天夏月空調季節（內圈）與非夏月（外圈）各類型用電比例 .8圖 3.1-3 集合住宅各類型設備所佔之公共用電比例 .9圖 4.1-1 影響人體冷熱感覺之因子 .15圖 4.1-2 建築室內氣溫與室外氣溫之關係 .17圖 4.2-1 德國某地區之山谷地形風場 .19圖 4.2-2 德國某城鎮利用山谷地形風場規劃具有良好通風之社區 .19圖 4.2-3 阻礙率 RB 預測街道平均風速(BROWN, 2001) 20圖 4.2-4 基地與建築配置對阻礙率 RB 之影響 .21圖 4.2-5 建築垂直剖面結構具有特殊之煙囪效應之氣流通道設計 .23圖
11、4.2-6 煙囪效應之通風率及冷卻效果評估(BROWN , 2001) 23圖 4.2-7 煙囪入出口之面積比對通風率及冷卻效果之影響(BROWN , 2001)24圖 4.2-8 藉由具有捕風效果之遮陽構造或導風板亦可促進自然之通風 .26圖 4.2-9 具有捕風效果之建築立面設計 .27圖 4.2-10 平面自然通風所產生之通風率及冷卻效果(BROWN , 2001) 27圖 4.2-11 每個房間至少要有兩個開口 .28圖 4.2-12 風向與牆面開口不垂直時（左圖） ，可獲得比風向與牆面開口垂直（右圖）多 20%之通風效果 28圖 4.2-13 自然通風效果較佳之空間與開口配置 .29
12、圖 4.2-14 自然通風效果較差之空間與開口配置 .29圖 4.2-15 各種窗戶開口淨面積佔總面積之百分比 .30圖 4.2-16 台北夏季早晨之風頻圖 .30圖 4.2-17 台北夏季中午之風頻圖 .31圖 4.2-18 台北夏季下午之風頻圖 .31圖 4.2-19 台北夏季晚上之風頻圖 .32圖 4.2-20 建築物外牆及屋頂在冬天和夏天太陽日射強度之差異 .33圖 4.2-21 適當的建築基地方位與植栽計畫之原則與觀念 .34VIII圖 4.3-1 水平遮陽 .37圖 4.3-2 垂直遮陽 .37圖 4.3-3 格子遮陽 .38圖 4.3-4 導光與遮陽並用 .38圖 4.3-5 位
13、於台北基地之夏至與冬至日照圖 .39圖 4.3-6 台北南向無遮陽之開口 .40圖 4.3-7 台北南向 8 月 15 日 15:30 水平遮陽板遮蔽南向陽光效果 40圖 4.3-8 台北南向 8 月 15 日 15:30 垂直遮陽板遮蔽西向陽光效果 40圖 4.3-9 台北南向 8 月 15 日 15:30 水平及垂直遮陽板遮蔽效果 40圖 5.1-1 窗型冷氣機之安裝圖 .51圖 5.1-2 分離式冷氣機之安裝圖 .52圖 5.1-3 中央空調系統 .53圖 5.1-4 中央空調系統流程圖 .53圖 5.2-1 冷氣機散熱通風空間不足之安裝 .58圖 5.2-2 室外機散熱通風空間不足且不
14、美觀之安裝 .58圖 5.2-3 室外機散熱通風空間充足且美觀之安裝 .59圖 5.3-1 台北每月暖房及冷房度時統計圖 .62圖 5.3-2 冰水主機全年各種部分負載之運轉時數統計 .62圖 5.3-3 可變轉速及允許低冷凝溫度之空調主機與標準主機效率之比較 .64圖 5.3-4 氣冷式主機效率與冰水溫度之關係 .64圖 5.3-5 適當空調容量控制減少空調耗能 .65圖 5.3-6 空調系統之搬運系統 .66圖 5.3-7 風機盤管內主要有一個風機和一個盤管 .67圖 5.3-8 VAV 空調系統之控制流程圖 .69圖 5.3-9 VAV 終端箱之設計 .70圖 5.3-10 以風機提升室
15、內空氣流動量之 VAV 終端箱 70圖 5.3-11 外氣冷房之節能控制 .72圖 5.3-12 海平面之濕空氣線圖 .74圖 5.3-13 用一個全熱交換器，使外氣進入室內前降溫降濕 .75圖 5.3-14 兩種全熱交換器，靜態交叉流式與轉輪式 .77IX圖 5.3-15 全熱交換器可與小型空調系統配合使用 .78圖 5.3-16 全熱交換器安裝之例子 .79圖 5.3-17 定流量與變流量送水系統之比較 .83圖 5.3-18 單變頻軀動冷卻水塔系統 .85圖 5.3-19 冷卻水塔風機控制節能 .85圖 5.3-20 (A) 提高排熱氣高度減少氣流短路 .86圖 5.3-20 (B) 避
16、免進氣受阻 .87圖 5.3-20 (C) 必要時墊高冷卻水塔，但要注意地震與颱風的影響 .88圖 5.3-21 不同風量控制之節能比較 .89圖 5.3-22 低負載時小馬達效率降低 .90圖 6.1-1 一般集合住宅的配電示意單線圖 .92圖 6.1-2 契約容量與用電時間 .94圖 6.2.1 具多種情境設定之照明群集遠端無線電遙控開關 100圖 6.2-2 晝光利用之方式可分為牆面側窗及天窗採光(STEIN, 2000) .102圖 6.2-3 晝光因子判斷之參考基準點圖示(S TEIN, 2000) .103圖 6.2-4 晝光利用所需開窗面積之評估(STEIN, 2000) .10
17、4圖 6.2-5 照明管理系統與晝光利用之整體節能效果 .117圖 7.2-1 溫水泳池之熱損失之途徑 .119圖 7.2-2 室內溫水泳池之熱損失特徵(DOE, 2004).119圖 7.2-3 室外溫水泳池之熱損失特徵(DOE, 2004).120圖 7.3.1 水池蓋子的種類 122圖 7.3.2 水池蓋子的應用狀況 122圖 7.3.3 操作的水池蓋子機構 123圖 7.3-4 太陽能的水池加熱系統 .1231壹、前言從世界的角度來看，住宅耗能是商用建築的二倍，而根據估計，住宅與商業建築約使用全世界 36%的主要能源，通常愈工業化的國家，其建築部門耗能量愈高。依據 92 年能源統計全國
18、最終電力消費統計共 1,959.64 億度電，商業部門電力消費 208.55 億度電，約佔全國消耗電力之 10.64%，住宅部門電力消費 391.47 億度電，約佔全國消耗電力之 19.98%，住宅與商業用電合計約佔全國 30.6%。由我國歷年之用電統計顯示住宅部門用電持續以 45%的速度成長，因此依世界趨勢發展，我國之住宅用電將會因生活品質漸次提高而再創新高。在過去中技社節能服務中心節能輔導案例統計顯示，若落實電力、照明、空調、事務設備等方面節能改善，平均約有 20%之節能潛力。因此能源局依全國能源會議結論，為推動節約能源政策，特擬定集合住宅節約能源技術服務計畫，並藉此加強節約能源教育宣導，
19、落實全民節約能源共識，以提昇能源使用效率，減少能源費用支出，提升整體國家競爭力。能源局由集合住宅節能現場輔導時，了解各能源管理者急需節約能源實際改善經驗、技術及未來方向的參考資料，乃委請國內節約能源推廣上有專精的專家學者，台北科技大學冷凍空調系李魁鵬博士，協助執筆及蒐集實際有關的集合住宅耗能多方面的經驗及技術資料，並配合中技社節能技術發展中心歷年的省能技術服務資料彙編成此一技術手冊，提供民眾、公寓大廈管理維護公司及各界參考，而遺誤掛漏，必所難免，尚請學者先進，賜予指正為禱。2貳、集合住宅之概況與能源使用分析2.1 集合住宅之概況大部分的建築耗能屬於電力，動力、照明系統與空調用電是主要的能源使用
20、項目，其中空調冷房耗電受氣候狀況變動而定，故建築能源使用量及效率因此而有可觀的變化性與多樣性特質。集合式住宅(或公寓) 大廈已成為現代人選擇居住的新桃花源，社區大樓專設管理委員會、社交誼廳、附停車位、健身房、圖書館、中庭花園、溫水游泳池等公共設施，居家講求安全、環保與高品質的生活環境。不過，現代人往往也為了追求更好的生活環境而付出相當的代價，繳交公共管理費已成為社區大廈住戶的必要支出。因此，彙整國內外集合住宅建築節能技術，以提升建築能源使用效率並降低耗能總量之重要性不言可喻。何謂集合住宅？根據建築技術規則建築設計施工編第 1 條建築技術用語之集合住宅定義：具有共同基地及共同空間或設備。並有三個
21、住宅單位以上之建築物 。通常我國常見之公寓、別墅社區、高層純住宅大廈、住商大樓等皆屬集合住宅。並根據公寓大廈管理條例第 3 條之定義：公寓大廈指構造上或使用上或在建築執照設計圖樣標有明確界線，得區分為數部分之建築物及其基地 。共用部分是指公寓大廈專有部分以外之其他部分及不屬專有之附屬建築物，而供共同使用者 。因此，本技術手冊所探討之集合住宅節能技術範圍除了包含獨立專有之住宅空間外，亦考慮共用部分之共同基地及共同空間或設備。依據內政部營建署統計資料顯示，81 年至 91 年 12 月止，10 年間國內住宅建築興建 129.9 萬戶、總樓地板面積計有 22,912 萬平方公尺、每戶平3均面積 17
22、6.38 平方公尺，約 53 坪/戶。由於台灣地狹人稠，工商業發達，人口大量往市區及市郊移動，使得近年高樓大廈之商業建築及集合住宅快速增加，而為更高生活品質與安全維護之大量需求，公寓大廈管理維護公司也如雨後春筍般快速成長。依據內政部營建署網站查得 91 年公寓大廈管理維護公司登記所在地區及家數，共分 19 個縣市，計 412 家，而至 93 年增加至 448 家，成長 36 家，約 8.7%，以台中市成長 12 家最多，如表 2.1-1 所示。公寓大廈服務資格認可人員 91 年統計有 12,225 人，至 93 年人員有 14,847 人，成長 2,622 人，約 21.4%。其中設備安全技術
23、人員 91 年有3,605 人，至 93 年有 4,230 人，增加 625 人，約 4.2%，如表 2.1-2 所示。表 2.1-1 公寓大廈管理維護公司登記家數 (內政部營建署, 2004)差異縣市 91 年家數93 年家數 家數 %台北市 99 100 1 1.0%高雄市 55 61 6 10.9%基隆市 6 7 1 16.7%宜蘭縣 2 2 0 0.0%台北縣 61 69 8 13.1%桃園縣 32 38 6 18.8%新竹市 6 7 1 16.7%新竹縣 1 2 1 100.0%苗栗縣 2 2 0 0.0%台中市 96 108 12 12.5%台中縣 13 12 -1 -7.7%彰化
24、縣 6 6 0 0.0%雲林縣 1 1 0 0.0%嘉義市 1 1 0 0.0%台南市 14 14 0 0.0%台南縣 3 4 1 33.3%高雄縣 9 9 0 0.0%屏東縣 4 4 0 0.0%花蓮縣 1 1 0 0.0%合計 412 448 36 8.7%4表 2.1-2 公寓大廈服務資格認可人員統計 (內政部營建署, 2004)服務資格認可人員 設備安全類人員管理服務人員類別服務項目類別91 年人數93 年人數差異人數91 年人數93 年人數差異人數事務管理人員 7,300 9,141 1,841技術服務人員 防火避難設施類 993 1,083 90技術服務人員 設備安全類 2,373
25、 2,494 121 2,373 2,494 121技術服務人員 防火避難設施、設備安全類103 122 19 103 122 19事務管理人員、技術服務人員防火避難設施類 323 393 70事務管理人員、技術服務人員設備安全類 791 1032 241 791 1032 241事務管理人員、技術服務人員防火避難設施、設備安全類338 582 244 338 582 244- 4 -412,225 14,847 2,622 3,605 4,230 625共計：21.4% 29.5 28.5% 4.2%註：93 年 6 月統計值在能源局 90 年能源查核年報中所列管之 1,000kW 以上之能
26、源查核用戶集合住宅業者並無資料，然而自民國八十五年至九十三年，台北縣、市集合住宅登記社區管理委員會者共計 3,154 筆，可見國內集合住宅規模大，對就業人口貢獻大，但就能源管理而言雖然住宅耗電佔了將近 20%之全國用電比例，其能源管理及節能服務卻無法藉由能源查核制度予以控制，因此本節能手冊之編撰將有助於加強節約能源教育宣導，落實全民節約能源共識，以提昇能源使用效率，減少能源費用支出，提升整體國家競爭力。52.2 住宅部門總耗電依據 92 年能源統計全國最終電力消費統計共 1,959.64 億度電，商業部門電力消費 208.55 億度電，約佔全國消耗電力之 10.64%，住宅部門電力消費 391
27、.47 億度電，約佔全國消耗電力之 19.98%（經濟部能源局, 2003） 。與 91 年住宅部門電力消費 371.91 億度電，增加 19.56 億度電，約 5.26%，可見住宅部門用電持續約 45%成長，如表 2.2-1 所示。以 92 年住宅部門電力消費 391.47 億度電，臺閩地區 92 年底總戶數為7,047,168 戶，台灣人口 22,604,550 人，約每人年用電量 1,732 度電，平均每戶用電 5,555 度電。若每度電 2.51 元計，每戶年用電費約 13,943 元。另一方面，根據成大建研所林憲德教授在建築物能源管理技術研究服務計畫的調查，不含公共用電之公寓住宅，平
28、均每戶每年用電 4,152 度電，透天住宅 6,921 度電，二者平均 5,537 度電，並且由相關性分析顯示台灣的住宅用電量狀況似乎與建築外殼設計、氣候差異、人口結構沒有明顯關係，而與住宅面積、家電設備、空調習慣、生活起居狀況較有相關。關於集合住宅公共用電之統計，歷年來並未有明確之資料，若以中技社所訪測 5 個集合住宅案例之公共用電調查資料，並參考前文推論公寓住宅平均每年每戶用電 4,152 度電，則公共用電將依公共設施量與使用強度之差異，佔每戶總用電支出 2547%，平均 35%，公共用電平均每戶分攤2,356kWh/戶 .yr，如表 2.2-2 所示。由此可發現集合住宅相對於公寓住宅，每
29、戶約需增加 3090%之用電，故公共用電節能措施對於集合住宅而言，顯的極為重要。6表 2.2-1 住商部門年度電力消費分析（經濟部能源局 , 2003）年度 比較 2001 年 2002 年 2003 年億度電 1,759.09 1,864.41 1,959.64增減(億度電) 39.59 105.32 95.23 全國最終電力消費增減(%) 2.3% 5.99% 5.11%億度電 190.62 199.07 208.55佔(%) 10.84% 10.68% 10.64%增減(億度電) 3.56 8.45 9.48商業部門電力消費增減(%) 1.90% 4.43% 4.76%億度電 356.5
30、6 371.91 391.47佔(%) 20.27% 19.95% 19.98%增減(億度電) 11.13 15.35 19.56住宅部門電力消費增減(%) 3.22% 4.31% 5.26%表 2.2-2 中技社訪測公共用電佔每戶總用電之比例序號 戶數 公共用電(kWh/戶.yr) 平均每戶私人用電1 (kWh/戶.yr)公共用電佔每戶用電支出比例A 1672 2153 4152 34%B 124 1361 4152 25%C 194 3040 4152 42%D 320 3754 4152 47%E 120 1471 4152 26%平均 2356 4152 35%註：根據成大建研所林憲德
31、教授在建築物能源管理技術研究服務計畫之調查，不含公共用電之公寓住宅，平均每戶每年用電 4152 度(kWh) (林憲德, 2003)As of Microsoft Internet Explorer 4.0, you can applmultimedia-style effects to your Web pages using visual filters and transitions. You can apply visual filters and transitions to standard HTML controls, such as text containers, image
32、s, and other windowless objects. Transitions are time-varying filters that create a transition from one visual state to another. By combining filters and transitions with basic scripting, you can create visually engaging and interactive documents.Internet Explorer 5.5 and later supports a rich varie
33、ty of optimized filters. Click the following button to see a demonstration of many of these filters and how to usetheProcedural surfaces are colored surfaces that display between the content of an object and the objects background. Procedural surfaces define each pixels RGB color and alpha values dy
34、namically. Only the procedure used to compute the surface is stored in memory. The content of an object with a procedural surface applied is not affected by the procedural surface.警告：此类已序列化的对象将不再与以后的 Swing 版本兼容。当前的序列化支持适合在运行相同 Swing 版本的应用程序之间短期存储或 RMI。从 1.4 版开始，已在 java.beans 包中加入对所有 JavaBeansTM 的长期存
35、储支持。请参见 XMLEncoder。引用类型和原始类型的行为完全不同，并且它们具有不同的语义。引用类型和原始类型具有不同的特征和用法，它们包括：大小和速度问题，这种类型以哪种类型的数据结构存储，当引用类型和原始类型用作某个类的实例数据时所指定的缺省值。对象引用实例变量的缺省值为 null，而原始类型实例变量的缺省值与它们的类型有关。当 JAVA 程序违反了 JAVA 的语义规则时，JAVA 虚拟机就会将发生的错误表示为一个异常。违反语义规则包括 2 种情况。一种是 JAVA 类库内置的语义检查。例如数组下标越界,会引发 IndexOutOfBoundsException;访问 null 的对
36、象时会引发 NullPointerException。另一种情况就是 JAVA 允许程序员扩展这种语义检查，程序员可以创建自己的异常，并自由选择在何时用 throw 关键字引发异常。所有的异常都是 java.lang.Thowable 的子类。这里我们采用的是 Java 语言，Java，是由 Sun Microsystems 公司于 1995 年 5 月推出的 Java 程序设计语言和 Java 平台的总称。用 Java 实现的 HotJava 浏览器（支持 Java applet）显示了 Java 的魅力：跨平台、动态的 Web、Internet 计算。从此，Java 被广泛接受并推动了 Web 的迅速发展，常用的浏览器现在均支持
