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研究生:李明豪
研究生(外文):Ming-Hao lee
論文名稱:相變混凝土之物理性質與應用於建築資訊模擬效應分析
論文名稱(外文):Physical Properties of Concrete Containing Phase-Change Material and Application of BIM for Building Energy-Consumption Analysis
指導教授:陳振川陳振川引用關係劉楨業
口試委員:詹穎雯廖文正
口試日期:2013-07-07
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣大學
系所名稱:土木工程學研究所
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2013
畢業學年度:101
語文別:中文
論文頁數:155
中文關鍵詞:碳排放相變材料基本物理行為建築資訊模擬軟體節能效益
外文關鍵詞:carbon emissionphase-change materialphysical propertiesBuilding Information Modeling (BIM)energy efficiency
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近年來,全球氣溫急遽升高,如何降低碳排放量成為世界主流。
  利用相變材料之高潛熱性質與建築物做結合,將相變材料拌入混凝土中,使建築物可以有較高的熱容來維持室內舒適溫度且減少空調使用量,在永續發展的基礎上可以達到節能減碳之效果。
  本研究設計一組應用於牆板中之相變材料混凝土之配比,接著將相變材料粉體拌合入混凝土試體,並進行一系列其基本物理行為之實驗與探討,如:抗壓強度、彈性模數、劈裂強度以及熱傳導性質試驗。目的使之可真實應用於實際建築物中並利用BIM (Building Information Modeling)軟體進行相變材料應用於實際建築物中之效益。
  本研究結果顯示,添加相變材料後之混凝土會造成混凝土之力學性質下降,熱學性質上升,以及實際建築物之模擬結果顯示相變混凝土在夏季時刻有明顯的節能效益。


As global temperatures climbling to a record high recently, how to reduce carbon emission has been the main issue around the world.
Base on the idea of sustainable development, the research combines the high latent heat capacity of phase-change material with buildings, mixing the phase-change material in concrete to increase the heat capacity in order to maintain confortable temperatures and reduce air conditioning usage.
The research design a proportion of phase-change material for concrete wall, mixing the material in concrete specimens and pocess a series of tests of physical properties of concrete specimens: compressive strength, elasticity modulus, splitting strength and heat conduction test. The aim of this work is to apply the concrete containting phase-change material to the real building and use BIM (Building Information Modeling) to test its energy efficiency.
  The research shows that adding phase-change material in concrete will reduce the mechanical properties and increase the thermal properties of concrete. Also, the result from BIM indicates significant energy conservation in summer.


口試委員會審定書 i
誌謝 ii
中文摘要 iv
ABSTRACT v
CONTENTS vi
LIST OF TABLES ix
Chapter 1 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 研究範圍及內容 4
1.3 研究流程 6
Chapter 2 文獻回顧 7
2.1 相變材料的介紹 7
2.1.1 相變材料的定義 7
2.1.2 相變材料分類 9
2.1.3 相變材料之應用: 15
2.2 相變混凝土的基本性質特性 22
2.2.1 相變材料用於混凝土之抗壓強度 22
2.2.2 混凝土之彈性模數 26
2.2.3 相變材料對混凝土乾燥收縮之影響 27
2.2.4 混凝土之熱學性質 27
2.3 熱分析及軟體應用 32
2.3.1 建築物中之熱環境與空調系統 32
2.3.2 建築資訊模型化BIM 48
Chapter 3 試驗計畫 55
3.1 試驗背景 55
3.2 粉體介紹 55
3.3 試驗配比 59
3.4 試驗材料 61
3.5 試驗儀器與設備 64
3.6 試驗項目與內容 71
3.6.1 混凝土拌合流程 71
3.6.2 坍流度試驗 71
3.6.3 混凝土試體製作 73
3.6.4 單位重試驗 74
3.6.5 抗壓強度與彈性模數試驗 75
3.6.6 劈裂強度試驗 76
3.6.7 體積穩定性試驗 78
3.6.8 熱傳導性質試驗 79
Chapter 4 試驗結果與討論 80
4.1 坍流度試驗結果 80
4.2 單位重試驗結果 80
4.3 抗壓強度試驗結果 82
4.4 彈性模數試驗結果 88
4.5 劈裂強度試驗結果 91
4.6 體積穩定性試驗結果 95
4.7 熱傳導性質試驗結果 102
4.7.1 熱傳導係數 102
4.7.2 比熱 110
4.7.3 熱擴散係數 117
Chapter 5 建築資訊模型(BIM)軟體之相變材料用於實際建築相對效益分析 124
5.1 模擬目的 124
5.2 使用軟體之概述 125
5.2.1 Ecotect Analysis概述 125
5.2.2 EnergyPlus概述 125
5.2.3 Open Studio概述 126
5.3 實際建築物介紹 127
5.3.1 地理位置 127
5.3.2 建築物介紹及用途 128
5.4 模擬步驟 128
5.4.1 模型及區域設置 128
5.4.2 地理位置及環境設定 130
5.4.3 建築物材料及構造設置 131
5.4.4 負載及時程設置 131
5.4.5 空調系統設置 137
5.4.6 PCM材料輸入設置 143
5.5 EnergyPlus模擬結果與討論 146
Chapter 6 結論與建議 149
6.1 結論 149
6.2 建議 151
參考文獻 152



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