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研究生: 林威廷
Wei-Ting Lin
論文名稱: 木構造混合結構系統之能源使用效率比較研究
Energy Efficiency of Cross Laminated Timber Mixed with RC Structure System in Different Regions
指導教授: 蔡孟廷
Meng-Ting Tsai
口試委員: 江維華
Wei-Hua Chaing
阮怡凱
Yi-Kai Ruan
蔡孟廷
Meng-Ting Tsai
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 設計學院 - 建築系
Department of Architecture
論文出版年: 2021
畢業學年度: 109
語文別: 中文
論文頁數: 203
中文關鍵詞: 木構造木構造混合結構系統建築能源使用建築能源模擬
外文關鍵詞: Timber Construction, Timber Mixed with RC Structure System, Building energy use, Building energy simulation
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  • 因應全球氣候變遷所造成的環境影響,溫室氣體的減量控制成為當今的熱門議題,而建築相關產業的能源使用占全球的40%,其溫室氣體也占社會排放的33%以上,占比為大。台灣目前住宅建築主要使用的材料為鋼筋混凝土,若在結構強度等條件可允許的狀況下,為了降低溫室氣體的排放,本研究嘗試使用CLT木材作為牆體,善用木材牆斷熱及保溫的特性,將能減少能源消耗量。

    因此本研究將鋼筋混凝土、磚、CLT木材作為主要替換材料,搭配不同的混合結構系統、平面形式及樓層數量,形成共30組樣本,以及在東亞地區不同緯度的六個城市中進行模擬,共產生180組分析結果。模擬軟體使用REVIT軟體中的能源分析Green Building Studio進行模擬,並根據參考文獻進行基本參數設定,軟體模擬出的結果包含電力消耗、燃料消耗及總和消耗,將其進行分析並轉換成碳排放量,最後整理出針對台北及高雄兩城市的能源消耗及碳排放量的情況,試圖比較不同混合結構系統的能源使用效率差異。

    研究結果顯示,高緯度城市選用05-S(rc)+W(w)(結構使用RC,牆體使用CLT)能有較強的保溫效果,減少燃料使用量,而在總和消耗中若對比01-SW(rc)(全RC建築),哈爾濱及東京可節省約40.1%及27.6%;低緯度城市選用06-SW(w)(全CLT建築)能有較強的隔熱效果,減少電力使用量,而在總和消耗中若對比01-SW(rc)(全RC建築),胡志明及新加坡可節省約1.8%及3.3%。

    台灣城市方面,規則平面建築在台北及高雄選用04-CSW(rc) +SW(w) (服務核空間使用RC,其餘使用CLT)有最少的總和消耗量,若對比01-SW(rc)(全RC建築),可節省約11.7%及4.6%;非規則平面建築在台北及高雄選用06-SW(w)(全CLT建築)有最少的總和消耗量,若對比01-SW(rc)(全RC建築),可節省約15.7%及4.7%。

    建築樓層平面類型的面積比越大,能源消耗量越大;面積比越小,能源消耗量越小。而將CLT的比例用量提高將能減少能源消耗量,其中不同的CLT混合結構系統並不會對能源消耗量造成太大的影響,但若有較大量比例的RC外牆,則會增加能源消耗。


    In response to global climate change, reducing greenhouse gas emissions has become important. The construction industry accounts 40% of the world's energy consumption, and greenhouse gas emissions account for more than 33%. In order to reduce the energy consumption and emission of greenhouse gases, the use of Cross Laminated Timber (CLT), which are of good heat and thermal insulation, are applied as building strcture, in order to compare the efficiency of energy consumption in this study.

    Totally, three different materials such as reinforced concrete, brick, and CLT were used as the building materials to compose six different structural systems, in order to calify the energy efficiency in six different cities. Green Building Studio is used for simulation in this study, including power consumption, fuel consumption, and total consumption, which are converted into carbon emissions. Finally, the energy consumption and carbon emissions of Taipei and Kaohsiung are collated.

    The research results show that the use of 05-S(rc)+W(w) in high-latitude cities has a better thermal insulation effect and reduces fuel consumption. Compared with 01-SW(rc), Harbin and Tokyo can save about 40.1% and 27.6% in total consumption.; The use of 06-SW(w) in low-latitude cities has better heat insulation effect and reduces power consumption. Compared with 01-SW(rc), Ho Chi Minh and Singapore can save about 1.8% and 3.3% in total consumption.

    For cities in Taiwan, when 04-CSW(rc) + SW(w) is used for regular plans in Taipei and Kaohsiung, resulting in the lowest total consumption among all types, which can save about 11.7% and 4.6% respectively. When 06- SW(w) is used for irregular plans in Taipei and Kaohsiung, resulting in the lowest total consumption among all types, which can save about 15.7% and 4.7% respectively.

    The larger the area ratio of the building will increase the energy consumption; the smaller the area ratio will reduce the energy consumption. The increase in the amount of CLT can reduce energy consumption. Different CLT hybrid structural systems will not have too much impact on energy consumption, but if a large amount of reinforced concrete external walls, it will increase energy consumption.

    摘要 ABSTRACT 誌謝 目錄 表目錄 圖目錄 第一章、緒論 1-1研究背景 1-2研究動機與目的 1-3研究流程與架構 第二章、文獻回顧 2-1木構造簡介 2-1-1木材特性摘要 2-1-2木構造的固碳 2-1-3 CLT(Cross Laminated Timber)直交集成板 2-1-4國際及台灣木構造建築發展現況 2-2建築材料物理特性 2-3混合構造簡介 2-3-1構法簡介及類型 2-3-2混合構造模式摘要 2-3-3木構造部位優先決策 2-4建築生命週期 2-4-1建築生命週期評估 2-4-2建築能源生命週期評估 2-5建築形體 2-5-1樓板面積與表面積 2-5-2面積比 2-6模擬軟體Autodesk Green Building Studio   第三章、分析模擬設定 3-1能源消耗模擬基礎設定 3-2分析模擬之變因設定 3-2-1不同的樓層數 3-2-2不同的樓層平面類型 3-2-3不同的建築材料 3-2-4不同的混合結構系統 3-2-5不同的城市緯度及氣候 3-3分析模擬之樣本設定 第四章、模擬結果分析 4-1能源模擬結果 4-1-1四層樓-模擬結果 4-1-2十層樓-規則平面-模擬結果 4-1-3十層樓-非規則平面-模擬結果 4-1-4十五層樓-規則平面-模擬結果 4-1-5十五層樓-非規則平面-模擬結果 4-2二氧化碳能源排放計算結果 4-2-1二氧化碳能源計算 4-2-2四層樓-二氧化碳排放結果 4-2-3十層樓-規則平面-二氧化碳排放結果 4-2-4十層樓-非規則平面-二氧化碳排放結果 4-2-5十五層樓-規則平面-二氧化碳排放結果 4-2-6十五層樓-非規則平面-二氧化碳排放結果 4-3台灣城市結果整理 4-3-1各樣本面積比整理 4-3-2各樣本材料使用比例整理 4-3-3各樣本外殼表面積材料比例整理 4-3-4台北-模擬結果整理 4-3-5高雄-模擬結果整理 4-3-6台北-二氧化碳排放結果整理 4-3-7高雄-二氧化碳排放結果整理 4-4結果分析比較 4-4-1能源消耗部分 4-4-2二氧化碳排放部分 4-4-3台灣城市部分   第五章、結論與建議 5-1結論 5-2後續研究建議 參考文獻 中文文獻 英文文獻 網路文獻 附錄 172 附錄一 各樓層平面類型樣本之平面圖 172 附錄二 各城市2019年各日均溫度 182

    中文文獻

    [C1] 台灣建築雜誌 vol.258(2017)
    [C2] 蔡孟廷、方尹萍、張紋韶(2018),《都市木造的未來》
    [C3] 山辺豊彦著、張正瑜譯(2014),《圖解木構造》,木材的特性
    [C4] 謝長宏(1999),系統概論
    [C5] 曾俊達等(1982),建材與建築設備之分類系統
    [C6] 曾俊達(2012),台灣木構造建築複合構法之研究
    [C7] 黃文鴻(2013),建築構造系統複合構法之灰色決策研究
    [C8] 張又升(2002),建築物生命週期二氧化碳減量評估
    [C9] 焦志綱(2015),CLT與RC建築構造之二氧化碳減量指標比較研究
    [C10] 林綉庭(2018),中低樓層木構造及RC構造住宅之能源使用效率比較研究
    [C11] 徐敏敏(2019),木質立面混構造之建造在台灣現行法規下之可行性 --以國內外防火法規比較為例--
    [C12] 潘建廷(2019),木材使用優先權系統:高層木構造與RC構造之施工期程及成本比較
    [C13] 日經建築、蔡孟廷譯(2019),世界新式木造建築設計
    [C14] 蔡育昇(2017),以生命週期評估方法探討高層木構造建築的可行性-比較木構造與RC構造集合住宅的環境效益
    [C15] 王育忠(2007),建築空調設備生命週期二氧化碳排放量評估
    [C16] 林俐箴(2017),BIM應用下之設計前期建築碳足跡評估探討-以北部某科技大學校園重建宿舍為例

    英文文獻

    [E1] UNEP(2015),〈Annual_Report〉。
    [E2] FRANCIS D.K. CHING , IAN M. SHAPIRO(2014),GREEN BUILDING ILLUSTRATED
    [E3] MICHAEL C GREEN(2012),TALL WOOD
    [E4] SEMANA DE LA MADERA(2016),WOOD IN ARCHITECTURE
    [E5] Julius NATTERER,A way to Sustainable Architecture by new technologies for engineered timber structures
    [E6] LEIF GUSTAVSSON(2004),CARBON DIOXIDE BALANCE OF WOOD SUBSTITUTION COMPARING CONCRETE AND WOOD FRAMED BUILDINGS
    [E7] Geoffrey P. Hammond(2008),Embodied energy and carbon in construction materials
    [E8] Robert Crawford(2012),life cycle energy analysis
    [E9] T. Ramesh , Ravi Prakash , K.K. Shukla(2010),Energy and Buildings
    [E10] VITO LORENZO ZACCARO(2017),Timber-concrete hybrid innovations

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