泛亚热带气候的建筑风土与外壳节能设计

摘要

本文以实际的建筑空调负荷分析来说明亚热带气候的建筑耗能特性，并依此描述建筑外壳的节能设计对策。首先以林氏空调耗能简算法，解析一栋住宅与一栋办公建筑在亚洲地区的空调耗能量分布图，由此发现泛亚热带地区为全球“最小空调耗能区”，意味亚热带气候是不冷不热，需要冷房的高温期不长，需要采暖的冬季也很短，因此全年总空调耗能量呈现最低的现象。这结果显示，亚热带气候以北的寒冷气候是以保温隔热为主的“隔热优先型”区，亚热带气候以南的热带气候则以遮阳设计为主的“遮阳优先型”地区，亚热带气候则是属于隔热、遮阳效益不大不小的暖昧气候区，我们可称之为“遮阳隔热并重”型的建筑文化区。接着，以办公大楼模型来解析探讨建筑外形与建筑空调耗能的关系，结果发现在“南亚热带”，相同楼地板规模的空调办公大楼，楼层数越高时空调耗能量也越大，亦即越高楼化的建筑物越不利于节能设计。另一方面，在“北亚热带”由于建筑外壳会产生冷暖房负荷平衡抵销的情形，五、六层楼乃是最节约空调耗能的办公大楼建筑外形。然而，加上视觉与通风之考量，泛亚热带气候的办公建筑外形还饲以比值2:1以内的短长方形为最佳考量。最后，更以办公建筑的空调耗能因子分析，来探讨泛亚热带地区建筑外壳设计因子对于建筑耗能之敏感度，结果发现“开窗率”及“窗面遮阳因子”对空调耗能最具影响力，两者占了近62%～85%，而“方位”因子对空调热负荷的影响约为10%-15%。“开窗率”、“窗面遮阳”、“方位”与遮阳性能有关系的三大因子，约占所有耗能影响因子的八九成，尤其太大的玻璃开窗对泛亚热带的节能设计是一大伤害，因此我们只要控制好适当的开口率、良好的遮阳设计与方位配置，即可掌握建筑绝大部分的节能效益。以上印证了“适中的开口、丰富的阴影”，是最适于泛亚热带的建筑风土造型，也是当地永续建筑应该追求的设计原则。