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研究生:王耀寬
研究生(外文):Yao-Kuan Wang
論文名稱:晝光環境下之室內空間照度預測─以中部地區為例
論文名稱(外文):In Daylight Environment Indoor of Illumination Forecast─A Study at the Middle of Taiwan Area
指導教授:郭柏巖郭柏巖引用關係
指導教授(外文):Po-Yen Kuo
學位類別:碩士
校院名稱:朝陽科技大學
系所名稱:建築及都市設計研究所
學門:建築及都市規劃學門
學類:建築學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:80
中文關鍵詞:採光綠建築晝光率實驗計劃法均齊度
外文關鍵詞:Green BuildingNatural LightingDaylight FactorAverage UniformityDesign of Experiment
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照明耗電約占建築物全年耗電量的3成至5成間,若能有效引導自然晝光到室內空間,同時隔絕過量的日射熱量,將可節省大量的照明與空調耗電,並提升工作與學習效率。而台灣綠建築評估系統(EEWH)中對於辦公廳舍、住宿類建築、飯店客房等一般居室空間,盡量鼓勵其善盡自然採光設計以提昇室內環境品質。以往論文之研究範圍主要是針對各類遮陽形式對晝光利用的影響,但是鮮少探討天花板設計型式對晝光品質之影響。故本研究將透過「實驗計劃法」設計實驗組,廣泛的從開窗比例、水平導光遮陽板配置位置、天花板設計、材質、室外照度、牆面、地面材質及樓高等因子進行交叉實驗,在「晝光利用」之條件下計算出適合「中部地區」建築室內不同方位之晝光率及均齊度。本論文主要的內容與重點在於數值模擬,利用模擬所得出的數據作為基礎,再利用本所建置的「天空圓頂實驗室」不受外界氣候影響之優點,模擬出不同類型氣候條件下的天空發光模式,以穩定的光源進行縮尺模型內部採光分佈的觀測進行實測解析,透過兩者之間的比對即可確認「天空圓頂實驗室」在物理性實驗上的意義及優缺點。最後將數值模擬所得出室內最深處的照度值迴歸分析後導出簡易的迴歸方程式,提供設計者參考依據並使用。本研究的基本理念,是希望藉由研究成果使設計者在建築設計或室內裝修時,考慮室內不同材質反射率、開口大小、導光遮陽板位置及樓高等的組合,可於設計前對其室內採光品質做初步的預測,判斷是否能達到該空間用途所需之採光效能,以提升「晝光利用」條件下之適用性。
In Taiwan, most energy relies on import. If there is a shortage of energy, it will impact on economic development and daily life seriously. How to reduce energy consumption has become an important issue. Energy consumption of lighting accounts for 30% to 50% of total energy of a building per year, and the using time of lighting is usually over 6000 hours. If daylight could be used efficiently indoors and its excessive heat could be isolated at the same time, it will be helpful to save much energy from lighting and air conditioning. It also increases working and studying efficiencies. Although relative papers have studied the types of shading devices which influence the utilizing efficiency of daylight, it still lacks research about the relationship between ceiling forms and daylight quality. It is the purpose of this research. According to the “Evaluation System of Green Building in Taiwan (EEWH evaluation system),” a room could be defined as good daylight using while the depth is smaller than 3 times as long as the height.This research will design several experiment with Design of Experiment(D.O.E.). The factors include opening ratios, location of reflecting shading devices, ceiling forms, ceiling materials and so on. Besides, the “Sky Dome” device which is not affected by real climate will be utilized to simulate sky light under different climate conditions. Interior daylight luminance distribution could be observed by scale models. Then CAD technique will calculate the best composition of design factors in Taichung. With the final results of daylight design data, designers could create more comfortable and healthier lighting environment.
目 錄
摘 要..............................I
Abstract.............................II
誌 謝............................III
目 錄.............................IV
表 目 錄.............................VI
圖 目 錄............................VII
第一章 緒論...........................1
第一節 研究動機.......................1
第二節 研究目的.......................2
第三節 研究流程.......................5
第二章 理論探討與文獻回顧.............6
第一節 物理特性及原理.................6
第二節 自然採光環境品質..............10
第三節 日光模擬實驗演算原理..........12
第四節 晝光利用文獻回顧..............16
第三章 研究方法......................22
第一節 研究內容......................22
第二節 研究限制......................22
第三節 DIALux採光照明模擬............25
第四節 縮尺模型實驗..................26
第五節 實驗計劃法....................28
第四章 天空圓頂實測解析..............31
第一節 模型實驗因子..................31
第二節 實驗環境說明..................35
第三節 實驗流程......................37
第四節 實驗結果分析..................42
第五節 小結..........................44
第五章 電腦數值模擬解析..............49
第一節 數值模擬說明..................49
第二節 模擬環境設定..................49
第三節 晝光率及均齊度分析............49
第四節 實測解析及數值模擬比對........50
第五節 小結..........................50
第六章 晝光環境下之室內照度預測......56
第一節 室內照度迴歸..................56
第二節 室內照度迴歸分析..............57
第三節 實證研究......................65
第七章 結論與建議....................72
第一節 研究成果......................72
第二節 建議及後續研究................76
參考文獻.............................78
中文文獻.............................78
英文文獻.............................79

表 目 錄
表1-1 台灣各類建築全年耗電比例統計....................................................... 3
表2-1 常用材料反射特性............................................................................... 9
表2-2 眩光指數與刺眼程度關係表............................................................. 10
表2-3 國內歷年關於遮陽與採光研究之論文............................................. 16
表3-1 儀器性能表.......................................................................................... 23
表3-2 材質及標準色票反射率表................................................................. 24
表3-3 CIE 與DIALux 進行晝光模擬後的晝光係數比較.......................... 26
表3-4 各類空間典型晝光係數..................................................................... 27
表3-5 直交表 L27(8×9×37).......................................................................... 30
表4-1 各項因子及水準對照表..................................................................... 31
表4-2 各項因子及水準對應L27(8×9×37)直交表....................................... 34
表4-3 實驗步驟表.......................................................................................... 40
表4-4 最適晝光率對照表............................................................................. 43
表4-5 模型實驗室內各點照度表................................................................. 48
表6-1 變因設定表.......................................................................................... 57
表6-2 實驗NO.1-開口向南分析表.............................................................. 57
表6-3 高深比1:3 P-值統計表.................................................................... 58
表6-4 高深比1:3 迴歸方程式表.............................................................. 59
表6-5 高深比1:2 P-值統計表.................................................................... 63
表6-6 高深比1:2 迴歸方程式表.............................................................. 64
表6-7 驗證模型因子表................................................................................. 65
表6-8 高深比1:3 電腦數值模擬............................................................... 65
表6-9 高深比1:2 電腦數值模擬............................................................... 68
表7-1 高深比1:3 迴歸方程式表.............................................................. 75
表7-2 高深比1:2 迴歸方程式表.............................................................. 76

圖 目 錄
圖1-1 台灣綠建築評估系統對自然採光利用的認定方式........................... 3
圖1-2 不同導光型遮陽板與天花板對有效採光深度示意圖....................... 3
圖1-3 美國綠建築評估系統LEED 2.2 中日照係數(G.F.)之計算方式.. 3
圖1-4 研究流程圖............................................................................................ 5
圖2-1 視力與照度關係曲線圖..................................................................... 11
圖2-2 晝光率法計算理論示意圖................................................................. 13
圖2-3 光輻射法計算理論示意圖................................................................. 14
圖2-4 模型實驗示意圖................................................................................. 15
圖2-5 天空圓頂實驗室桁架系統................................................................. 15
圖2-6 教室上午關燈開窗簾模組之照度分佈............................................. 17
圖2-7 An example of the SOLENE user interface......................................... 20
圖2-8 External view of the test module (full scale object). ........................... 21
圖2-9 External view of the scale model (1:10 scale object). ......................... 21
圖3-1 (左)「DIALux」 3D 模擬示意圖..................................................... 25
圖3-2 (右)利用DIALux 模擬一個房間開窗引進晝光的照度分佈情況... 25
圖3-3 模擬一個房間開天窗後室內晝光係數情形..................................... 26
圖3-4 模組式縮尺模型................................................................................. 27
圖3-5 天空圓頂實驗室................................................................................. 27
圖3-6 天空圓頂實驗室平面圖..................................................................... 27
圖3-7 晝光利用實驗方式............................................................................. 27
圖3-8 不同天花板設計對採光品質的影響................................................. 28
圖4-1 天花板形式1/12 ................................................................................. 32
圖4-2 天花板形式1/14 ................................................................................. 32
圖4-3 天花板形式1/16 ................................................................................. 32
圖4-4 導光板位置圖..................................................................................... 32
圖4-5 照度計位置圖..................................................................................... 33
圖4-6 天空圓頂實驗室平面圖..................................................................... 36
圖4-7 高效率省電PL 燈具........................................................................... 36
圖4-8 1000W 舞臺照明燈............................................................................. 36
圖4-9 半圓型軌道.......................................................................................... 36
圖4-10 模型放置平台..................................................................................... 36
圖4-11 DALI 調光控制器............................................................................... 37
圖4-12 太陽主燈及圓盤控制器..................................................................... 37
圖4-13 模型實驗步驟流程圖......................................................................... 39
圖4-14 夏至8 時室內照度分布圖................................................................. 44
圖4-15 夏至12 時室內照度分布圖............................................................... 45
圖4-16 夏至16 時室內照度分布圖............................................................... 45
圖4-17 秋分8 時室內照度分布圖................................................................. 45
圖4-18 秋分12 時室內照度分布圖............................................................... 46
圖4-19 秋分16 時室內照度分布圖............................................................... 46
圖4-20 冬至9 時室內照度分布圖................................................................. 46
圖4-21 冬至12 時室內照度分布圖............................................................... 47
圖4-22 冬至15 時室內照度分布圖............................................................... 47
圖5-1 1:3 八方位晝光率比較圖................................................................ 51
圖5-2 1:3 八方位均齊度比較圖................................................................ 52
圖5-3 開口向東數值模擬與實測解析室內照度分布圖............................. 52
圖5-4 開口向西數值模擬與實測解析室內照度分布圖............................. 53
圖6-1 1:2 及1:3 平均晝光率比較圖...................................................... 61
圖6-2 1:2 及1:3 平均均齊度比較圖...................................................... 61
圖6-3 1:3 各方位晝光率及均齊度比較圖................................................ 62
圖6-4 1:2 各方位晝光率及均齊度比較圖................................................ 62
圖6-5 1:3 迴歸公式計算及數值模擬室內照度比較圖............................ 71
圖6-6 1:2 迴歸公式計算及數值模擬室內照度比較圖............................ 71
中文文獻
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英文文獻
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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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