高雄氣候下零耗能住宅設計策略之研究

Abstract

近年來石化燃料的需求大增，造成全球溫室效應問題嚴重，全球氣候也因此產生劇烈的變化，能源問題可說是人類在二十一世紀所要嚴肅面對的重要議題。人類對能源的過度開採，已影響到地球所有居住者的生活環境，然而建築相關產業的耗能量佔全球總耗能已達5成之多。台灣為小島國家，本無自產石化燃料因此能源的使用上幾乎仰賴進口，而台灣近15年來的能源供給已達98%為進口能源，自產能源僅佔2%，由此可見台灣自產能源的量是非常的少。而且對於土地狹小，人口密度過高的台灣來說，發展大規模的再生能源是非常不容易的事情，因此發展小規模再生能源發電及如何有效使用再生能源來取代非再生能源的利用，可說是重要的研究方向。 「零耗能住宅」是一個在探討各種建築節能技術與再生能源發展的議題，定義為在1年之中住宅使用期間的能源收入必須與能源支出平衡，即可稱為零耗能住宅。本研究針對台灣高雄平地形地區的透天住宅（獨棟及連棟）作為研究對象，透過了解當地氣候的特色，以及進行各向住宅節能設計的模擬，結合當地小型再生能源發展，建立高雄零耗能住宅。本研究運用美國能源局所發開的耗能模擬軟體EnergyPlus進行住宅耗能模擬。再生能源發展則以太陽能為首要探討對象，透過直漫分離法將水平全天日射量分離成直射日射量及漫射日射量，再以太陽能板角度重新合成各角度所接收的日射量，並計算出發電量。最後計算出回收年限及經濟性分析，並與高雄現行再生能源補助計畫一同探討，提出一套屬於高雄地區的零耗能住宅設計標準圖及相關再生能源補助政策。 本研究之主要結論如下 1 住宅設計策略在獨棟式上探討了外觀、屋頂型態、遮陽、陽台設計、自然通風以及屋頂隔熱；在連棟式上探討了外觀型態、陽台設計、自然通風以及屋頂隔熱，針對以上6項及4項策略進行EnergyPlus耗能模擬，在本研究探討的範圍內取最佳的模擬結果運用在住宅設計上。 2 住宅耗能主要探討空調、照明以及家電，經過住宅節能設計與選用高效率的建築設備並結合小型再生能源發展，本研究提出2種類型（獨棟、連棟）的零耗能住宅案例，經過模擬結果顯示透過建築節能設計並加裝太陽能板22片（獨棟）及21片（連棟），皆能達到零耗能住宅的目標。 3 經濟分析結合高雄地區現行的再生能源補助計畫，2種類型的住宅皆能在13 5年內回收太陽能板的安裝費用，若採用本研究建議之補助方案II及補助方案III，回收年限可降至10 1年及10 9年。若以政府的角度來看，補助方案II為政府1次性補助（太陽能板裝置費用總金額的25%），補助方案III為每年補助躉購費率（1 82元/度）。政府可依據預算、普及目標等因素選擇不同的補助方案。 關鍵字：建築節能、零耗能住宅、EnergyPlus、經濟與政策分析。

Date of Award	2014 Aug 20
Original language	Chinese
Supervisor	Yaw-Shyan Tsay (Supervisor)