階梯狀講堂中因為空間量體較大且隨樓高遞減時，會呈現講台部分空氣體積較大，而聽眾席後排空氣體積較小的現象，形成空氣分布不均的問題。而空氣品質規範幾乎都針對全空間的範圍而非真正影響使用者的居住域，因此即使滿足規範中最小換氣量與冷房負荷，也未必能提供使用者良好的空氣與熱環境。再者階梯空間的空調設計須進行繁複的計算，對成本與設計期程造成負擔，最後往往依據經驗法則規劃，並以空氣均勻分布為假設，將出風口平均分布於空間平面，並裝設於天花板，卻沒有運用現有的技術，予以相應的對策。不但影響舒適性，同時消耗不必要的空調使用量，產生能源浪費。有鑑於此，階梯講堂的空調設計極待改善。 欲控制階梯狀空間的空氣與熱環境，須檢視其空氣分布，然而如空氣滯留時間、冷擊等代表空氣品質與熱舒適的因素難以量化、分析與評估。故本研究旨在發展適用於階梯講堂的檢討機制，以計算流體力學數值模擬迅速呈現結果的優勢，加上能夠將空氣分布量化比較的評估指標，以有效評估方案可行性，得到介於耗時費工卻精準的空調設計與過於粗略無法預測設計效果的經驗法則之間的折衷方法。 本研究中首先在現有空調設計流程中加入評估步驟，導入模擬工具以及評估指標。將居住域與其他區域分區建模，以空氣與熱環境分布指標呈現模擬案例之空調效果，更深入探討空氣分布。而後現場量測1個階梯狀空間案例之風速，藉由實測與模擬數據作比對，以驗證數值模擬工具的可信度。接著挑選另1個階梯狀空間為研究對象，以傳統設計方案與本研究所提出之設計方案進行模擬，最後歸納模擬結果以確認空調設計流程之適用性。 本研究選擇EDT與ADPI為熱舒適性指標，SVE 6為空氣品質指標，能將空氣分布量化分析，且能藉模擬工具可視化呈現。案例模擬中，傳統設計方案的ADPI值高達76 95 %趨近於建議值80 %，表示整體熱舒適表現良好。但是中層座位區EDT過冷區域超過規範建議的20%，表示有局部冷擊發生，推測是經驗法則忽略垂直射程的緣故。而空氣品質表現最差，居住域的平均SVE 6為2 54，其餘方案僅需要其3分之1的時間就能將不新鮮空氣排出。這3個指標的可視化結果與數據相互配合，能分析不同方案的優劣之處，以做出相應的調整，由此可見修改的空調設計流程有助於快速檢視設計效果，並予以改善建議。
Air-conditioning System Design Strategy for Distribution of IAQ and Thermal Comfort in a Terraced Lecture Room
禹彤, 劉. (Author). 2019
學生論文: Doctoral Thesis