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研究生:郭天佑
研究生(外文):Kuo, Tien-Yu
論文名稱:建築物節能採光之設計應用
論文名稱(外文):The Application and Design of an Energy Saving Building Lighting System
指導教授:陳玉崗陳玉崗引用關係
指導教授(外文):Chen, Yu-Gang
口試委員:劉志成徐孟輝
口試委員(外文):Liu, Chin-ChenHsu, Meng-Hui
口試日期:2014-06-27
學位類別:碩士
校院名稱:遠東科技大學
系所名稱:創新設計與創業管理研究所
學門:商業及管理學門
學類:其他商業及管理學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2014
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:175
中文關鍵詞:鏡面不銹鋼自然光建築採光反射
外文關鍵詞:MirrorStainless steelNatural lightArchitecturelightingReflection
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隨著全球經濟快速成長,長期溫室效應所引起的暖化及氣候變遷日趨嚴重,使得各國對於節能減碳的技術高度重視;在節能減碳的議題下,也造就了重視健康生活、永續環保、自然藝術及身心愉悅等概念的結合,如雨後春筍般興起,在世界各地創造出新的生活態度。
建築物體內光線來源,來自於自然光及電能所產生的光,白天自然光經由窗戶或天井將光線導入室內,夜間利用電能產生的光來達到照明效果;但就建築設計來說,總有一些空間是屬於無窗戶的公共休憩空間,其光線的來源有兩種方式:
一、 將無窗戶的公共空間上方直接開放採光天井讓太陽光直接照射進來,但如此會照成太陽光直射後,經天井產生盆地效應變成室內及周邊的溫度高於室外溫度。
二、 無採光天井設計,無論白天或夜晚皆須仰賴電能所產生的光,但如此一來室內的溫度也因電能光的熱而升高,室內溫度一升高就須仰賴冷氣空調系統去降溫;以上兩種型式的設計不但無法達到節能功能,反而造成許多不必要的浪費。

本研究以「高亮度鏡面不銹鋼反射導光筒設計」之核心技術,應用於建築設計及室內設計上,以期室內所需之光線利用物理原理,將自然光導入室內並可降低自然光導入時的熱能;本研究設計了圓型,等邊三角型,等邊六角型及正方型等四種不同形狀之採光筒,經由實驗室及現場實際的實驗,以瞭解以上四種不同形狀採光筒對光導入的效果及對光導入時所產生的散熱效應何者為佳,並研究採光筒週邊空間的自然散熱需求。
研究結果說明如下:
一、 圓形採光筒之採光效果、光的圖騰及散熱效應上,優於其他型狀之採光筒。
二、 採光筒導光過程中所產生的熱效應,可應用熱對流原理,將導光所產生的熱能排放於室外空間,並可降低室內的溫度。
本研究除了低熱能、高亮度的設計概念外,亦將導入的光源變成一種百變的藝術圖騰,除了達到節能減碳外並呈現自然藝術之美,亦可廣泛應用於一般建築及公共建築上。

With the rapid growth of global economics, carbon reduction technology has been under great attention by each nation due to global warming and severe climate change caused by the greenhouse effect. Under the topic of the carbon reduction, a new attitude to life was created around the world based on the importance of the healthy living, sustainable environment, natural arts, and the concepts of the combination of physical and mental pleasure.
The light sources inside the buildings come from either the nature light that pass through windows and patio in the day time and/or the light generated by electricity at night which created the lighting effect. From the viewpoint of architectural design, there are two design methods to create the light sources for those open public spaces without windows:
(1) Design and use the sky-windows on top of the open space to receive the sunlight directly. The adverse impact is the indoor temperature will be higher than the outdoor resulted from the basin effect caused by the sky-windows.
(2) Without the sky-windows design indoor lighting will totally rely on the electrical light day and night. In order to cool down the increasing indoor temperature elevated by the thermal energy of light,more energy is required for air-conditioning.
Therefore, the design mentioned above will not only increase energy demand but also create a lot of unnecessary waste.
In this study, the core technology of the "design of light guided-tube using high intensity stainless steel mirror reflection " is applied to the architectural design and the interior design such as the nature light could be guided into the indoor via the principles of physics and reduce the thermal energy and indoor temperature. Four different shapes of the light guided-tube are designed and experimented in the laboratory and field, including circular tube, equilateral triangle tube, equilateral hexagonal tube, and square tube to understand and optimize the effect of the tube shape on the imported light and the heat dissipation in the tube and the surrounding space.
The results are as follows:
(1) The circular tube demonstrates the best lighting effect and heat dissipation among four designed tubes.
(2) Thermal effects generated from the light guided-tube can be emitted effectively to the outdoor and reduced the indoor temperature through the principle of heat convection.
In addition to this study, in addition to thermal energy reduction, high-brightness design concepts, and tube guided light sources are converted into amazing light art totem and can be widely used in general construction and public buildings.

誌謝 I
摘要 II
ABSTRACT IV
目錄 VI
表目錄 IX
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機 1
1.3 研究目的 2
1.4 研究內容及限制 3
1.4.1 研究內容 3
1.4.2 研究限制 3
1.5 研究流程 4
第二章 文獻探討 6
2.1 天井之概述及定義 6
2.1.1 天井之定義 6
2.1.2 天井之型式與特性 7
2.2 採光因子 8
2.3 採光設計之專利分析 9
第三章 研究方法 15
3.1 研究計畫 15
3.1.1 研究場所與裝置 15
3.1.2 使用器材 17
3.1.3 實驗場所研究方法及內容 18
3.1.4 模擬研究方法及內容 21
3.2 研究規劃 23
3.2.1 實測對象 23
3.2.2 儀器介紹 24
3.2.3 實體建築實驗方法及說明 24
3.2.4 模擬建築之實驗方法及說明 29
第四章 研究結果與分析 34
4.1 實體建築之採光及溫度研究分析 34
4.1.1 實體建築的基本資料及設計方式 34
4.1.2 實體建築的設置與測試方法 39
4.1.3 實體建築的採光效能及熱效應分析 42
4.2 模擬建築之採光及溫度分析與結果 61
4.2.1 模擬建築的基本資料及設計方式 61
4.2.2 模擬建築的測試設置與方法 64
4.2.3 模擬建築的採光效能及熱效應分析 69
第五章 結論與建議 77
5.1 結論 77
5.2 研究貢獻 77
5.3 後續研究及建議 78
參考文獻 79
參考網站 81
附錄一 2013年/7月實體建築室內9個照度測量點測量表及曲線圖 1
附錄二 2014年/3月實體建築室內9個照度測量點測量表及曲線圖 27
附錄三 2013/7月實體建築溫度測量表及曲線圖(進氣口及排氣口正常開啟 33
附錄四 2013/8月實體建築溫度檢測報告(進氣口及排氣口關閉) 50
附錄五 2014/3月實體建築溫度測量表及曲線圖(進氣口及排氣口正常開啟) 67
附錄六 2013/7月比對8月實體建築檢測溫度差比較表及曲線圖 73
附錄七 實體建築實驗過程光的圖騰紀錄相片 79
附錄八 實驗室模擬建築不同形狀採光筒實驗過程 84
附錄九 實驗室模擬建築不同形狀採光筒實驗過程 89


參考文獻

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