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研究生: 吳少祺
Shao-Chi Wu
論文名稱: 木構造板牆系統對集合住宅之夏季空調使用效率研究
Summer Cooling Loads Efficiency of Wooden Wall-slab System Structure in Residential Building
指導教授: 蔡孟廷
Meng-Ting Tsai
口試委員: 彭雲宏
Yeng-Horng Perng
蔡欣君
Shin-Jyun Tsaih
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: 2022
畢業學年度: 110
語文別: 中文
論文頁數: 95
中文關鍵詞: 高層木構造直交集成板材建築環境模擬能源效益評估
外文關鍵詞: high rise timber, CLT
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  • 木材是人類最早使用於建築的材料之一,具有質量輕、隔熱能力佳、對環境負擔小等優點。隨著建築技術進步,利用木材作為大型公共建築或高層建築的限制不再,近年歐美與日本都有建造高層木構建築的趨勢。

    台灣都市地區建築構造形式多為鋼筋混凝土建築,大量鋼筋混凝土高樓聚集造成都市熱島效應嚴重、夏季用電量逐年增加。若再次以木材介入建築構造進而舒緩都市地區的能源消耗。因此本研究將透過數位模擬軟體(Grasshopper-Rhino)輸入台灣氣候、建築使用類型及材料傳熱特性,模擬台北市興隆公宅在不同結構下的建築熱環境模擬、分析建築空調使用量並估算其建造成本,進而去探討高層木構建築、木質外殼結構建築與鋼筋混凝土建築的能源使用之效益,以期改善建築能源使用效益,並提供未來更多的材料使用選項與研究參考。

    本研究以15層集合住宅為能源模型,比較8種不同結構組成之樣式在相同的位置、樓地板面積及樓高條件下進行模擬及建造成本估算。CLT構造建造成本約為鋼筋混凝土構造的1.23倍,但能夠減少約17%的空調耗電量。若以木質外殼加裝在RC結構能維持相同甚至更少的建造成本並達到減少約12%的空調耗電量。本研究進一步假設台北市預新建公宅以木質結構建造能每年減少14432075kWh空調耗電量,約為林口發電廠1.6%的最大年度發電量。增加林口0.34%~0.49%的夏季每日影響備轉容量率。


    Wood is one of the earliest materials used in architecture. It has advantages of light weight, good heat insulation ability, and more sustainability. Large-size of timber construction has been appeared due to the application of modern production technologies.

    Massive concrete building caused Urban heat island effect and high energy consumption in Taiwan urban area. Wood as green building material are potentially become building material again to reducing energy consumption in buildings. We used Grasshopper-Rhino to simulate energy efficiency of multiple structure system in residential building in Taipei City and compared the performance of timber structures in building energy efficiency to reduce energy consumption in buildings.

    Comparing 8 different structural styles under the same location, floor area and building height conditions for simulation and construction cost estimation. We concluded that the CLT building cost 1.23 times more than concrete building, reduce 17% cooling load, additional timber structure can reduce 12% cooling load with low cost. Assume that the new public housing in Taipei City are built with timber structures can reduce 14432075kWh consumption, this is about 1.6% maximum annual operating capacity of Linkou power plant and increase 0.34%~0.49% percent operating reserve in summer.

    摘要 I Abstract II 誌謝 III 第1章、 緒論 1 1-1 研究背景與動機 1 1-2 研究目的 2 1-3 研究方法與架構 3 1-4 研究流程 4 第2章、 文獻回顧 5 2-1 建築節能 5 2-2 熱傳遞 8 2-2-1 建築外殼熱傳導 9 2-3 木構造簡介及運用 11 2-3-1 木材特性 11 2-3-2 直交集成板材(Cross-laminated timber, CLT) 16 2-3-3 CLT工法建築 17 2-3-4 CLT構造能源使用效率 18 2-3-5 木質結構合板於建築外牆結構之運用 19 2-4 建築能源模擬 20 2-4-1 BEM簡介 20 2-4-2 BEM應用 21 第3章、 建築能源模擬 23 3-1 研究案例 23 3-2 模擬工具介紹(Grasshopper) 25 3-3 能源模型建構 27 3-3-1 建築能源模型建置 27 3-3-2 氣候資料 28 3-3-3 空調控制 30 3-3-4 建築使用模式 32 3-4 結構熱傳透率 34 第4章、 模擬分析 39 4-1 構造樣式 39 4-2 Grasshopper建築結構設定 41 4-3 建造成本 42 4-3-1 單價分析 43 4-3-2 TYPE1建造成本 48 4-3-3 TYPE2建造成本 49 4-3-4 TYPE3建造成本 50 4-3-5 TYPE4建造成本 51 4-3-6 TYPE5建造成本 52 4-3-7 TYPE6建造成本 53 4-3-8 TYPE7建造成本 54 4-3-9 TYPE8建造成本 55 4-4 建造成本比較分析 56 4-5 空調模擬比較 57 4-5-1 空調模擬 57 4-6 小結 70 第5章、 結論與建議 71 5-1 結論 71 5-2 後續研究建議 73 附錄一 74 附錄二 77 附錄三 79 參考文獻 82

    中文文獻

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    https://modelab.gitbooks.io/grasshopper-primer/content/0-about/1-grasshopper-an-overview.html
    [W19] Ladybug Tools.
    https://www.ladybug.tools/
    [W20] Ladybug Tools-epw map.
    https://www.ladybug.tools/epwmap/
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    無法下載圖示 全文公開日期 2023/09/22 (校內網路)
    全文公開日期 2024/09/22 (校外網路)
    全文公開日期 2024/09/22 (國家圖書館:臺灣博碩士論文系統)
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