110 地方特考三等 建築工程 建築環境控制 考古題詳解

核心觀念

本題整合三個層次：

1. 氣候變遷對建築環境控制的影響：外氣溫度、濕度、日射、降雨、風向及極端氣候改變，會影響建築熱負荷、空調需求、室內舒適度、通風安全及設備可靠度。
2. 國際永續環境發展趨勢：建築必須由單純追求室內舒適，轉向兼顧能源效率、溫室氣體減量、資源循環、健康室內環境及氣候韌性。
3. 建築設備節能減碳措施：透過空調、照明、給排水、電力、再生能源及能源管理系統的整合，降低建築運轉能耗與碳排放。

以建築全生命週期觀察，建築碳排放可分為：

• 蘊含碳：建材生產、運輸、施工、更新及拆除所產生的碳排放。
• 運轉碳：建築使用期間，空調、照明、電梯、給排水及其他設備耗用能源所產生的碳排放。

建築環境控制計畫主要直接影響運轉碳，但設備選型、壽命、更新頻率及能源系統配置也會影響全生命週期碳排放。

涉及法規部分，應以命題當年（民國110年）法規為準，可援引《能源管理法》、《溫室氣體減量及管理法》及《建築技術規則》綠建築相關規定。現行法制對溫室氣體治理及淨零排放已有重要修正，惟本題解答仍依民國110年命題時的法規架構說明。

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解題方法

本題適合採用「氣候變遷影響—永續發展意義—設備節能措施」三段式作答。

一、先說明氣候變遷如何改變建築環境控制

建築環境控制的基本目標，是在合理能源與資源消耗下，維持室內：

• 熱舒適
• 空氣品質
• 採光與視覺舒適
• 聲環境
• 衛生與安全
• 設備運轉可靠度

氣候變遷會使原有設計基準逐漸失準，主要影響如下：

1. 高溫增加冷房負荷

平均氣溫上升及熱浪發生頻率增加，會提高室內外溫差與冷房需求，使空調運轉時間延長。建築冷房負荷可概念性表示為：

$$Q_{\mathrm{cooling}} = Q_{\mathrm{envelope}} + Q_{\mathrm{solar}} + Q_{\mathrm{occupant}} + Q_{\mathrm{lighting}} + Q_{\mathrm{equipment}} + Q_{\mathrm{ventilation}}$$

其中：

• $Q_{\mathrm{envelope}}$：外殼傳導熱
• $Q_{\mathrm{solar}}$：日射得熱
• $Q_{\mathrm{occupant}}$：人員散熱
• $Q_{\mathrm{lighting}}$：照明散熱
• $Q_{\mathrm{equipment}}$：設備散熱
• $Q_{\mathrm{ventilation}}$：通風及外氣負荷

氣候變遷主要增加外氣、日射及通風相關負荷，並使尖峰用電增加。

2. 濕度與降雨變化影響除濕及防潮

暖化環境常伴隨高濕度、強降雨及颱風等現象。空調系統不僅要處理顯熱，也必須處理潛熱。若除濕能力不足，會造成：

• 室內相對濕度過高
• 黴菌滋生
• 建材及家具受潮
• 室內空氣品質惡化
• 空調設備腐蝕

3. 極端氣候提高設備與建築系統風險

強風、暴雨、淹水、停電及高溫，可能造成：

• 冷卻水塔與室外機組損壞
• 地下機房淹水
• 電力系統中斷
• 通風設備失效
• 消防及排煙系統功能降低
• 建築內部熱環境迅速惡化

因此，環境控制計畫必須納入備援、分區、設備防護及災害後快速恢復能力。

4. 自然通風與被動式設計條件改變

氣候變遷不代表所有時間都適合增加自然通風。高溫、高濕、空氣污染及極端風雨發生時，開窗可能降低室內舒適度與空氣品質。因此，應依季節與氣象條件採用可切換的混合通風策略，而非單純依賴自然通風。

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二、說明建築環境控制計畫與氣候變遷的關聯

建築環境控制計畫應由「事後補救」轉為「前端整合」。規劃流程可分為：

1. 氣候資料與風險分析

分析基地所在地的：

• 長期氣象資料
• 未來溫度與濕度趨勢
• 日射強度
• 主導風向
• 降雨及淹水風險
• 熱島效應
• 空氣污染與噪音條件

設計資料不宜僅採用過去平均值，亦應檢討未來高溫、熱浪及極端降雨對建築設備的影響。

2. 建築外殼與設備系統整合

建築外殼先降低熱負荷，再由設備處理剩餘負荷。若未改善外殼，單純擴大空調容量，會造成初設成本、運轉能耗及尖峰用電同時增加。

3. 室內環境品質與能源效率平衡

節能不能以犧牲室內空氣品質為代價。降低外氣量雖可減少空調負荷，但可能導致二氧化碳濃度、污染物及異味累積。因此應採用需求控制通風、熱回收及適當的空氣過濾，兼顧健康與節能。

4. 韌性與低碳並重

低碳建築著重能源及碳排放降低；氣候韌性則著重面對高溫、暴雨、停電及災害時仍能維持基本功能。兩者應整合規劃，例如：

• 高效率空調搭配備用電力
• 太陽光電搭配儲能
• 機房設於淹水風險較低位置
• 重要空間採分區供能
• 設備採模組化及易維修設計

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國際永續環境發展趨勢及其重要性

一、由能源效率走向低碳與淨零

國際建築發展已由降低能源消耗，進一步強調：

• 溫室氣體減量
• 再生能源使用
• 建築全生命週期碳管理
• 低碳建材
• 既有建築節能改造
• 淨零能源建築及淨零碳建築

建築是能源消耗及碳排放的重要部門，因此建築環境控制若未改善，城市整體減碳目標難以達成。

二、由單一建築走向城市與系統整合

建築設備不再只是單棟建築內部的機電系統，亦與下列系統整合：

• 區域能源系統
• 智慧電網
• 再生能源
• 儲能系統
• 電動車充電
• 建築能源管理
• 都市熱島改善

建築可透過削峰填谷、需求反應及儲能，降低電力系統尖峰負荷。

三、強調資源循環與水資源管理

永續建築不只節電，也重視：

• 節水器具
• 雨水貯集
• 雜排水及中水回收
• 冷凝水回收
• 再生材料
• 設備更新與拆除後的回收利用

四、重視健康、舒適與社會公平

國際永續發展已由單純環境保護，擴大到人員健康與社會韌性，包括：

• 室內空氣品質
• 熱舒適
• 自然採光
• 低噪音
• 高齡者及弱勢族群的熱環境保護
• 面對熱浪時的避暑能力

節能設備計畫必須以人員健康及基本生活需求為前提。

五、重要性

建築環境控制計畫的重要性在於：

1. 建築使用年限長，設計決策會長期影響能源及碳排放。
2. 空調、照明及動力設備是建築運轉能耗的主要來源。
3. 氣候變遷使傳統設計條件及設備容量檢討面臨不足。
4. 節能可降低使用者支出與能源進口依賴。
5. 減碳可回應國際氣候治理及國家溫室氣體減量政策。
6. 韌性設計可維持極端氣候下的基本機能與公共安全。

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從建築設備計畫提出節能減碳具體要項

一、空調與通風設備

1. 依負荷正確選擇設備容量

空調設備應依建築外殼、使用型態、人員密度、照明及設備負荷進行計算，不宜以過大安全係數任意放大容量。

設備過大會造成：

• 初期投資增加
• 低負載運轉效率降低
• 頻繁啟停
• 除濕能力不足
• 部分負載效率變差

2. 採用高效率冰水主機或變頻空調

應選用高能源效率設備，並重視部分負載效率。冰水主機效率可用性能係數表示：

$$COP=\frac{Q_{\mathrm{cooling}}}{W_{\mathrm{input}}}$$

其中：

• $COP$：性能係數
• $Q_{\mathrm{cooling}}$：冷房能力
• $W_{\mathrm{input}}$：輸入功率

在相同冷房能力下，$COP$ 越高，代表耗電越低。

大型系統亦應檢討：

• 變頻壓縮機
• 變頻冷卻水泵
• 變頻送風機
• 冷卻水溫度重置
• 冰水溫度重置
• 主機台數控制
• 冷卻水塔風扇控制

3. 需求控制通風

可依室內二氧化碳濃度、人員數量及空氣品質需求調整外氣量。人員少時降低不必要的外氣負荷，人員多時增加通風量，可兼顧節能與室內空氣品質。

但需求控制通風不能完全取代最低外氣量要求，仍應符合建築及室內空氣品質相關規定。

4. 全熱交換與熱回收

排風與新風間可採全熱交換器，回收排風中的顯熱及潛熱，降低新鮮外氣進入後的冷房與除濕負荷。

熱回收設備應注意：

• 交換效率
• 漏風率
• 濾網阻力
• 排風污染程度
• 交叉污染風險
• 維護與清潔需求

廁所、醫療污染區及具特殊污染源的排風，應依系統功能評估是否適合熱回收。

5. 空調分區及個別控制

依方位、使用時間、用途及人員密度分區控制，例如：

核心觀念

本題考查建築自然通風的適用性、通風性能評估，以及設計時如何判斷建築物具有多少「通風潛力」與室內哪些範圍可以有效通風。作答應掌握三個層次：

1. 建築用途與使用條件是否適合自然通風。
2. 建築本身是否具備形成風壓或熱壓的條件。
3. 開口、平面、深度及外部環境是否能使自然風送達室內有效範圍。

涉及建築技術規則或綠建築評估制度時，應以命題當年（民國110年）法規為準；現行法規及評估內容已可能修正，但不影響本題依命題年度作答。

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一、可採自然通風的建築類型

可自然通風建築，並非單純以建築高度或用途決定，而是指在當地氣候與使用條件下，能藉由可開啟門窗、通風器或其他開口，利用風壓與熱壓達到基本換氣及熱舒適需求的建築。

通常可分為下列類型：

（一）住宅類建築

住宅具有下列特性，通常適合自然通風：

• 房間面積及空間深度較小。
• 居住者可自行控制開窗。
• 臥室、客廳等空間可設置對外窗。
• 住宅使用時段分散，容易利用夜間通風及季節性通風。

尤其是具有兩側外牆開口的住宅，可形成穿堂風，通風效果通常優於只有單面開口的住宅。

（二）學校及教育建築

教室通常具有固定人數、明確使用時段及外牆開窗條件，適合利用自然通風降低室內二氧化碳濃度與熱負荷。

但教室需特別考慮：

• 學生人數造成的內部發熱。
• 黑板、投影設備及照明產生的熱量。
• 室外噪音、空氣污染及雨水飄入。
• 夏季午後高溫時，自然通風是否仍能維持熱舒適。

（三）一般辦公及行政建築

低層或中低層辦公建築，若具有合理的建築深度、可開啟外窗及適當遮陽，可採自然通風或混合式通風。

對於完全依賴空調、內部空間深、玻璃帷幕比例高或室內人員密度大的辦公建築，則不宜直接假設可全年自然通風。

（四）低層公共建築及開放性建築

例如社區活動中心、部分展覽空間、休憩設施、半戶外空間及通風良好的公共建築。此類建築若室內發熱量不高、使用密度不大，且外殼開口率足夠，通常具有較高自然通風潛力。

（五）混合式通風建築

混合式通風建築是自然通風與機械空調並用的建築。適用於：

• 春秋季或夜間以自然通風為主。
• 夏季高溫、高濕時改用空調。
• 室外空氣品質不佳時關閉開口。
• 室內高密度使用時以機械通風補足。

此類方式比「全年完全自然通風」更符合臺灣高溫、高濕及都市環境的實際條件。

（六）不適合完全自然通風的建築

下列建築通常不宜以完全自然通風作為主要通風方式：

• 超高層或深平面建築。
• 大型地下空間。
• 無外牆開口的內部空間。
• 室內人員密度極高的場所。
• 醫院手術室、無塵室及特殊實驗室。
• 需要嚴格控制溫度、濕度或空氣潔淨度的空間。
• 位於高污染、高噪音或強風環境的建築。
• 室內熱源及濕源很大的廚房、工廠或機房。

因此，考試作答時應指出：自然通風建築的判定，除建築用途外，還要同時考慮氣候、使用需求、外部污染、空間深度、開口條件及熱舒適要求。

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二、自然通風的基本原理與計算

自然通風主要由兩種力量形成：

1. 風壓作用。
2. 熱壓或煙囪效應。

（一）風壓通風

當風作用於建築物時，迎風面形成正壓，背風面及側風面形成負壓。室內外壓力差驅動空氣經由開口流入及流出。

風壓差可表示為：

$$\Delta P_w=\frac{1}{2}\rho V^2(C_{p,o}-C_{p,i})$$

其中：

• $\Delta P_w$：風壓造成的壓力差。
• $\rho$：空氣密度。
• $V$：建築物所在高度的室外風速。
• $C_p$：表面風壓係數。
• $C_{p,o}$、$C_{p,i}$：進風口及出風口的風壓係數。

通風量可概估為：

$$Q=C_d A\sqrt{\frac{2\Delta P}{\rho}}$$

其中：

• $Q$：通風量。
• $C_d$：開口流量係數。
• $A$：有效通風開口面積。
• $\Delta P$：室內外壓力差。

雙側穿堂風的有效開口面積，通常受較小開口控制，可寫為：

$$A_e=\frac{A_1A_2}{\sqrt{A_1^2+A_2^2}}$$

或在概念判斷上採用「進、出風口中較小者」作為控制開口。

（二）熱壓通風

室內外溫度不同時，空氣密度產生差異，形成煙囪效應。若下方有進風口、上方有排風口，暖空氣上升排出，冷空氣由下方補入。

熱壓造成的通風量可表示為：

$$Q=C_d A\sqrt{2gH\frac{T_i-T_o}{T_i}}$$

其中：

• $g$：重力加速度。
• $H$：進、出風口的垂直高度差。
• $T_i$：室內絕對溫度。
• $T_o$：室外絕對溫度。

熱壓通風效果與下列因素有關：

• 室內外溫差越大，熱壓越明顯。
• 進、排風口高度差越大，通風潛力越高。
• 開口面積越大，通風量越大。
• 高側窗、天窗、通風塔及中庭有助於形成垂直通風路徑。

（三）換氣率

將通風量換算為換氣率：

$$ACH=\frac{3600Q}{V_r}$$

其中：

• $ACH$：每小時換氣次數。
• $Q$：通風量，單位為 $\mathrm{m^3/s}$。
• $V_r$：室內體積，單位為 $\mathrm{m^3}$。

評估時應將計算所得換氣量與建築用途所需的最低換氣量、污染物濃度控制及熱舒適要求比較。僅有較大的風量，不代表一定能達到良好自然通風；還須確認空氣是否能通過人員活動區域。

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三、自然通風設計性能評估的方法

自然通風性能評估可採「氣候—建築—開口—室內需求」的方式進行。

（一）確認當地氣候條件

應蒐集或設定：

• 年平均風速及各季風速。
• 主要風向及風向頻率。
• 夏季、冬季及過渡季節的溫度。
• 室外相對濕度。
• 日夜溫差。
• 降雨、颱風及季風條件。
• 室外空氣污染及都市熱島效應。

自然通風是否有效，首先取決於室外是否有可利用的風及適當溫度。無風、酷熱或高濕的時段，即使建築開口很大，也不一定具有實質通風效果。

（二）確認建築使用需求

應考慮：

• 建築用途。
• 室內人數及人員密度。
• 使用時間。
• 室內活動量。
• 照明、電器及設備發熱。
• 室內二氧化碳、異味及污染物產生量。
• 對溫度、濕度及潔淨度的要求。

住宅、教室及一般辦公空間，通常可利用自然通風；醫療、實驗及特殊製程空間，則多須採機械通風或空調系統。

（三）分析建築平面與開口

主要檢核：

核心觀念

本題考查兩層概念：

1. 建築空調設備為何設置：亦即空調所要處理的室內環境條件。
2. 中央空調系統由哪些設備組成，以及各設備如何透過冷媒、水與空氣完成熱濕處理。

空調（HVAC）主要處理下列室內環境因素：

• 空氣溫度
• 空氣濕度
• 空氣流動速度
• 空氣潔淨度與新鮮外氣量
• 室內壓力及氣流方向

空調負荷通常包括顯熱負荷與潛熱負荷：

$$Q_{\text{total}}=Q_{\text{sensible}}+Q_{\text{latent}}$$

其中，顯熱負荷影響室內溫度，潛熱負荷影響室內濕度。因此空調並非只負責「降溫」，還須同時處理除濕、通風、空氣過濾與氣流分布。

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解題方法

答題時可採用「設置目的 → 設備分類 → 系統流程」三段式架構：

1. 先說明空調設備要控制的室內環境條件及設置目的。
2. 再依中央空調的功能，分為熱源、冷源、空氣處理、輸送、末端、控制及附屬設備。
3. 最後說明冷熱源如何經由水系統、風管系統送至各空間，完成熱量移除或供給。

此種寫法能同時回答「主要設備內容」與「系統構成」，避免只羅列設備名稱而欠缺系統性。

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一、建築空調設備的設置目的

1. 維持室內熱舒適

空調設備藉由冷卻、加熱、除濕、加濕及送風，使室內溫度、濕度、氣流速度維持在適合人體活動的範圍，降低過熱、過冷、潮濕及氣流不均造成的不舒適。

熱舒適受到下列因素共同影響：

• 室內空氣溫度
• 平均輻射溫度
• 相對濕度
• 空氣速度
• 人員活動量
• 衣著量

因此，單純降低室內溫度並不代表已達到良好舒適條件。

2. 維持室內空氣品質

空調系統引入適量外氣，排除室內人體呼吸產生的二氧化碳、異味及污染物，並透過濾網或其他空氣淨化設備降低懸浮微粒、粉塵及部分污染物濃度。

通風功能的重點包括：

• 提供必要的新鮮外氣
• 排出污染空氣
• 控制室內污染物濃度
• 維持適當的室內壓力與氣流方向

醫療、實驗、廚房及廁所等空間，須依用途建立適當的排風及壓差控制。

3. 保護建築物與室內裝修

適當控制溫度及濕度，可避免結露、發霉、材料受潮、金屬腐蝕及木材變形，延長建築構造、裝修材料與設備的使用壽命。

室內濕度過高時，容易造成：

• 壁面及天花板結露
• 黴菌滋生
• 建材受潮
• 室內異味增加

4. 維持設備、產品及作業環境所需條件

部分建築空間並非以人體舒適為唯一目的，還須滿足設備或製程的環境要求，例如：

• 電腦機房須控制溫度、濕度及散熱
• 博物館、圖書館須控制溫濕度，以保存文物及書籍
• 實驗室須維持特定換氣量及壓差
• 工廠須排除製程熱量、粉塵或有害氣體
• 手術室須維持潔淨度、換氣及壓差

5. 提高室內工作與使用效率

適宜的室內環境可降低人體疲勞，提升工作效率、學習效果及居住品質，並維持商業、辦公、公共及生產空間的正常使用。

6. 兼顧能源使用與運轉經濟性

空調設備須依建築用途、使用時間、氣候條件及負荷變化進行容量配置與控制，避免設備容量過大、低負載運轉及能源浪費。

良好的空調設計應兼顧：

• 室內環境品質
• 設備初期建置成本
• 運轉維護成本
• 能源效率
• 系統可靠性
• 維修便利性

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二、中央空調設備的主要設備內容

中央空調是將冷熱源集中設置於機房，再透過水管、風管或冷媒管輸送至各空間的空調方式。其設備可分為下列幾類。

1. 冷源設備

冷源設備負責製造冷水，或直接提供冷媒供空氣處理設備使用。主要包括：

（1）冰水主機

冰水主機（Chiller）以冷凍循環製造低溫冰水，供空氣處理箱或室內末端設備使用。主要組成為：

• 壓縮機
• 冷凝器
• 膨脹裝置
• 蒸發器
• 冷媒及控制元件

其基本冷凍循環為：

$$\text{壓縮} \rightarrow \text{冷凝} \rightarrow \text{膨脹} \rightarrow \text{蒸發}$$

蒸發器吸收空調側熱量，使冰水降溫；冷凝器則將熱量排至冷卻水或室外空氣。

（2）冷卻塔

水冷式冰水主機須配合冷卻塔，將冷凝器吸收的熱量排放至大氣。冷卻塔利用水與空氣接觸，透過部分水分蒸發帶走熱量。

（3）空氣冷卻式冷凝設備

氣冷式冰水主機以室外空氣冷卻冷凝器，不需冷卻塔及冷卻水系統，設備配置較簡單，但在高室外溫度下，其效率及容量會受到影響。

2. 熱源設備

熱源設備在冬季或有加熱需求時，提供熱水、蒸汽或直接加熱所需的熱量。主要包括：

• 鍋爐
• 熱水機
• 熱泵熱水機
• 熱回收設備
• 電熱器或其他加熱器

熱源可供空氣處理箱加熱盤管使用，也可供室內風機盤管進行空間加熱。

3. 空氣處理設備

（1）空氣處理箱

空氣處理箱（Air Handling Unit, AHU）集中處理外氣、回風及混合空氣，常見設備內容包括：

• 混合風箱
• 外氣及回風風門
• 濾網
• 冷卻盤管
• 加熱盤管
• 加濕器
• 送風機
• 消音及隔振裝置
• 集水盤及排水管
• 溫濕度控制元件

空氣經過濾、冷卻、除濕或加熱後，由送風機送入風管系統。

（2）風機盤管機組

風機盤管機組（Fan Coil Unit, FCU）通常設於各空間內，由風機、冷卻盤管、加熱盤管及濾網組成。冰水或熱水流經盤管，室內空氣經由風機循環通過盤管後，送回室內。

FCU常用於個別房間的溫度控制，但新鮮外氣通常須由獨立外氣系統提供。

4. 水輸送設備

水系統負責將冷水或熱水在主機房與空調末端間循環輸送，主要包括：

• 冰水泵
• 冷卻水泵
• 熱水泵
• 膨脹水箱
• 空氣分離器
• 過濾器
• 平衡閥
• 控制閥
• 逆止閥
• 水管及保溫材料

常見水路包括：

1. 冰水循環水路：冰水主機蒸發器至AHU、FCU，再回到冰水主機。
2. 冷卻水循環水路：冰水主機冷凝器至冷卻塔，再回到冷凝器。
3. 熱水循環水路：鍋爐或熱泵至加熱盤管，再回到熱源設備。

5. 風管及送風設備

風系統負責將處理後的空氣送至室內，並將室內回風或排風輸送至指定位置，主要包括：

• 送風管
• 回風管
• 外氣管
• 排風管
• 送風機
• 回風機
• 排風機
• 風量調節閥
• 防火閥
• 消音箱
• 風管保溫
• 風口及散流器

風管設計須考量風量、風速、壓力損失、噪音、結露及防火區劃。

6. 室內末端設備

室內末端設備是空調處理後空氣進入房間的最後設備，主要包括：

• 送風口
• 回風口
• 排風口
• 散流器
• 格柵
• 風機盤管
• 室內溫度感測器

末端設備須使氣流分布均勻，避免短路、吹風感、死角及局部過冷。

7. 自動控制及監測設備

核心觀念

本題在考「建築照明設計」的完整檢討架構，以及照明設計與建築節能之間的關係。答題時不可只寫「照度足夠」或「採用省電燈具」，應同時兼顧：

1. 使用者的視覺需求與照明品質。
2. 光環境的舒適性與安全性。
3. 自然採光與人工照明的整合。
4. 燈具、控制系統與使用時間所造成的能源消耗。

法規部分，以命題當年（民國110年）之《建築技術規則》建築設計施工編有關節約能源及照明設備規定，以及相關照明設計標準為主要依據。現行法規已修正者，仍以命題當年法規作答。

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一、建築照明設計應檢討的條件與項目

（一）建築用途與使用活動

應先確認空間用途及使用者從事的工作內容，例如辦公室、教室、工廠、醫療空間、商店、住宅或公共通行空間。不同用途對照明需求不同，應檢討：

• 使用者人數及活動密度。
• 工作面高度及視覺作業位置。
• 工作內容的精細程度。
• 使用時間及每日使用時數。
• 使用者年齡、視力及特殊需求。
• 是否具有安全、醫療、展示或辨識等特殊功能。

照明設計不能只以空間面積決定燈具數量，必須依照「視覺作業」決定照明需求。

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（二）照度及照度均勻度

照度是單位面積所接受的光通量，單位為 $\mathrm{lx}$：

$$E=\frac{\Phi}{A}$$

其中：

• $E$：照度，單位為 $\mathrm{lx}$。
• $\Phi$：落在表面的光通量，單位為 $\mathrm{lm}$。
• $A$：受光面積，單位為 $\mathrm{m^2}$。

應檢討項目包括：

• 平均照度是否符合工作需求。
• 工作面照度是否足夠。
• 水平照度與垂直照度是否適當。
• 空間各處照度是否過度不均。
• 工作面與周圍環境之照度差是否過大。
• 通行空間、樓梯及出入口是否具有足夠照度。

照度過低會造成視覺疲勞與工作錯誤；照度過高則可能增加眩光、熱負荷及能源消耗。因此設計重點是「適當照度」，而非盲目提高照度。

照度均勻度可用最低照度與平均照度之比表示：

$$U_0=\frac{E_{\min}}{E_{\mathrm{avg}}}$$

均勻度過低時，空間會產生明暗差異，造成眼睛不斷調節，降低視覺舒適性。

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（三）亮度與亮度分布

照度是光落在物體表面的量；亮度則是觀察者由特定方向看到表面所呈現的明亮程度。照明設計應檢討：

• 工作面亮度是否適當。
• 牆面、天花板、地面及家具的亮度分布。
• 工作面與周圍背景的亮度對比。
• 視野內是否存在過亮或過暗區域。
• 窗戶、燈具、反光表面是否形成高亮度影像。

良好的照明環境不是單純追求高照度，而是要使視野內的亮度分布合理，降低視覺適應負擔。

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（四）眩光控制

眩光是照明設計的重要檢討項目，可分為：

1. 直接眩光：燈具、窗戶或高亮度光源直接進入視線。
2. 反射眩光：光源在桌面、玻璃、金屬或拋光表面反射，形成干擾。
3. 不舒適眩光：造成視覺不舒服。
4. 失能眩光：嚴重降低辨識能力。

設計時應檢討：

• 燈具位置與觀察方向的關係。
• 燈具遮光角及配光方式。
• 天窗與窗戶的位置、面積及遮陽。
• 螢幕、玻璃、拋光桌面等反射面。
• 燈具亮度及視野內的亮度對比。

常用改善方式包括採用適當遮光角、間接照明、低眩光燈具、擴散面板、調整燈具位置，以及設置窗簾、百葉或外遮陽。

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（五）光源的色溫與演色性

應檢討光源的色溫及演色性：

• 色溫影響空間的冷暖感及心理感受。
• 演色性影響物體顏色是否能被正確辨識。

辦公、教學及一般工作空間通常需兼顧舒適性與清晰度；商業展示、醫療、設計及辨色工作則對演色性要求較高。若照明用途涉及顏色判斷，不能只考慮光通量與耗電量。

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（六）陰影、立體感與光線方向

照明應使物體具有適當的明暗及立體感，並避免過度陰影或不必要的投影。應檢討：

• 光線入射方向。
• 光源數量與位置。
• 工作人員是否遮蔽光線。
• 物體表面是否產生過深陰影。
• 立面、階梯及高低差是否容易辨識。
• 是否因單一點光源造成視覺死角。

例如閱讀、繪圖及精密工作，應避免手部或身體遮蔽工作面；樓梯及通道則應避免階梯踏面產生危險陰影。

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（七）自然採光

自然採光應與人工照明一併檢討，包括：

• 窗戶及天窗的位置、方向與面積。
• 採光深度及室內照度分布。
• 窗面透光率及玻璃種類。
• 外遮陽、內遮陽及百葉設計。
• 日照是否造成眩光或室內過熱。
• 自然光是否可降低人工照明使用量。
• 室內深處是否需要人工照明補足。

自然採光並非窗戶越大越好。若缺乏遮陽與控制，可能造成眩光、冷房負荷增加，反而不利於整體節能。

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（八）人工照明系統

人工照明設計應檢討：

• 光源種類及光效。
• 燈具效率與配光型式。
• 燈具數量、間距及配置。
• 燈具安裝高度。
• 燈具維護方式及清潔便利性。
• 燈具壽命、衰減及更換週期。
• 電源品質、安定器及驅動器效率。
• 是否產生閃爍、噪音或電磁干擾。
• 一般照明、局部照明及重點照明的分工。

照明設計可採「一般照明加局部照明」方式，讓整體空間維持適度照度，再針對工作面提供較高照度，通常比整個空間全面提高照度更有效率。

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（九）照明控制

照明控制應依空間使用方式設計，檢討：

• 燈具是否分區控制。
• 是否能依靠窗側與內側分別控制。
• 是否設置調光系統。
• 是否設置人體或動作感知器。
• 是否設置定時、排程或自動關閉功能。
• 是否能依自然光強度調整人工照明。
• 使用者是否能進行合理的局部控制。
• 控制系統是否容易操作及維護。

大型空間若全部燈具同時啟閉，即使只有部分區域有人使用，也會造成不必要的耗電。因此照明分區及自動控制是節能設計的核心。

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（十）安全與法規照明

除一般照明外，還應檢討：

核心觀念

本題主要考查建築物「排水設備」與「通氣設備」的系統組成、各設備功能，以及同層排水的定義與工程價值。答題時應掌握三個核心：

1. 排水系統負責將污水、雜排水安全、迅速排出建築物。
2. 通氣系統負責平衡排水管內氣壓，維持存水彎水封，防止臭氣與有害氣體侵入室內。
3. 同層排水是將衛生器具排水管及相關排水、通氣管線配置於使用該衛生器具的同一樓層範圍內，減少管線穿越樓板及侵入下層空間。

以命題當年（民國110年）法規為準，相關法源主要依《建築技術規則建築設計施工編》建築設備及衛生設備相關規定，以及給排水衛生設備的一般設計原理說明。

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解題方法

本題適合採「系統組成—個別功能—整體運作—同層排水意義」的順序作答：

1. 先列出排水及通氣系統的主要管件與附屬設備。
2. 說明污水由衛生器具流向公共下水道的排放路徑。
3. 說明通氣管如何平衡壓力及保護水封。
4. 定義同層排水，再比較其與傳統排水方式的差異。
5. 說明同層排水在維修、衛生、防水、施工及使用彈性上的重要性。

本題並非計算題，重點不在管徑或流量計算，而在於能否完整說明「排水」與「通氣」必須配合設置的原因。

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一、建築排水設備系統的主要構成與功能

（一）衛生器具

衛生器具是排水系統的起點，包括馬桶、洗臉盆、浴缸、淋浴設備、洗滌槽、廚房水槽、地板落水頭等。

其功能為：

• 收集使用後產生的污水或雜排水。
• 透過排水口及連接管將水排入建築物排水管。
• 馬桶排出含糞便、尿液的污水，稱為污水。
• 洗臉盆、浴缸、淋浴及洗滌槽排出的水，通常稱為雜排水。

衛生器具的排水口通常應設置適當的濾網、落水頭或防臭裝置，以避免固體雜物進入管路造成堵塞。

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（二）存水彎

存水彎是衛生器具排水管上形成水封的管件，常見形式有 $P$ 型存水彎、$S$ 型存水彎及瓶式存水彎。

其主要功能為：

• 利用存留水形成水封。
• 阻隔下水道內的臭氣、硫化氫、甲烷及其他有害氣體。
• 防止昆蟲及病媒由排水管進入室內。
• 維持室內衛生及居住舒適性。

存水彎能否正常發揮功能，取決於水封深度及排水管內的壓力狀態。若排水時產生過大的負壓，會將存水彎內的水吸走，形成「虹吸破壞」；若產生正壓，則可能造成水封跳動、冒泡或臭氣逸出。因此，存水彎必須與通氣系統配合。

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（三）器具排水管

器具排水管是連接衛生器具與支管的管路，負責將單一衛生器具排出的水送至器具排水支管或立管。

設計上應注意：

• 管路應保持適當坡度，使污水依重力流動。
• 管內流速須足以帶走沉積物。
• 管徑及彎頭數量應合理，避免阻塞。
• 接頭應保持水密，防止漏水及臭氣外洩。
• 排水管配置應避免形成不易清理的死角。

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（四）排水支管及水平排水管

排水支管是收集同一區域內數個衛生器具排水的水平管路，再將水導入排水立管或建築物排水主管。

其功能為：

• 匯集多個衛生器具的排水。
• 將排水導向污水立管、雜排水立管或建築物排水主管。
• 透過適當坡度維持自流排水。
• 配合清掃口或檢查口，以利管路清潔與維修。

水平排水管應避免過多急轉彎，並在適當位置設置清掃口。管路坡度不足會造成流速降低及污物沉積；坡度過大則可能發生水流先行、固體物滯留的情形。

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（五）污水立管與雜排水立管

排水立管是貫穿建築物垂直方向的主要排水管，依所排水質可分為污水立管、雜排水立管或合流排水立管。

其功能為：

• 收集各樓層水平排水管的排水。
• 將排水由高樓層導向地下或一樓的建築物排水管。
• 使建築物內的排水系統形成垂直輸送路徑。
• 配合通氣立管，降低大量排水造成的壓力變化。

污水立管與通氣立管通常應沿建築物垂直方向連續配置，以維持排水及通氣功能的完整性。

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（六）建築物排水管

建築物排水管位於建築物內或建築物基礎範圍內，用以收集各立管排水，並將其送至建築物排水出口。

其功能為：

• 匯集污水立管及雜排水立管排水。
• 將排水導向建築物外的污水管、公共下水道或處理設施。
• 作為建築物排水系統與外部下水道的銜接部分。

建築物排水管應考慮沉陷、基礎穿越、防水及清掃維修等問題，並設置必要的檢查井、清掃口或截油設備。

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（七）建築物排水出口及公共下水道連接管

建築物排水出口是排水管離開建築物的部位，經由連接管通往公共下水道、化糞池、污水處理設施或其他合法排放設施。

其功能為：

• 將建築物排水導入外部排水系統。
• 防止地下水或外部污水倒灌。
• 配合檢查井、逆止設備及清掃設施，維持排水系統安全。

在公共下水道尚未普及的地區，排水可能需經化糞池或污水處理設施處理後排放。

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（八）清掃口、檢查口及檢查井

清掃口與檢查口是排水管路的維修與疏通設施，通常設於：

• 排水管轉彎處。
• 水平管段較長處。
• 立管底部。
• 管徑或方向變化處。
• 建築物排水管與外部管線銜接處。

其功能為：

• 提供通管、疏通及清潔的操作位置。
• 便於檢查管路堵塞、漏水及沉積情形。
• 降低日後維修時拆除牆面、地坪或天花板的需要。

清掃口應設於可接近位置，不能被固定裝修完全封閉。

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（九）截油器、截留器及其他附屬設備

廚房、餐飲場所及特定用途空間，排水中可能含有油脂、泥砂、毛髮或其他固體物，須依使用性質設置截油器、截留器、毛髮過濾器等設備。

其功能為：

• 截留油脂、泥砂、毛髮及較大固體物。
• 防止排水管內壁附著沉積物。
• 降低管路堵塞及惡臭問題。
• 保護公共下水道及污水處理設施。

截留設備必須定期清理，否則會失去功能，甚至成為臭味及堵塞來源。

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二、建築通氣設備系統的主要構成與功能

（一）通氣立管

通氣立管是由排水系統向上延伸的垂直通氣管，通常與排水立管平行配置，並通至屋頂上方。

其功能為：

• 將排水管內的空氣導向室外。
• 平衡排水立管內的正壓與負壓。
• 防止排水流下時產生過大負壓，吸走存水彎水封。
• 降低污水氣體在室內滯留的風險。

通氣立管的頂端通常應高出屋頂一定高度，並避開門窗、進氣口及可能造成臭氣回流的位置。

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（二）器具通氣管

器具通氣管是由個別衛生器具排水管附近接出的通氣管。

其功能為：

• 直接保護個別衛生器具的存水彎。
• 降低器具排水管內的壓力變化。
• 避免水封因虹吸或背壓而破壞。
• 提高排水時的穩定性，減少咕嚕聲及冒泡現象。

器具通氣管的接續位置及高度應適當，避免排水污物進入通氣管。

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（三）支通氣管

支通氣管連接數個器具通氣管，並通往通氣立管或其他主要通氣管。

其功能為：

• 匯集多個器具的通氣需求。
• 減少每一衛生器具個別設置通氣立管的管線數量。
• 維持同一排水支管內的壓力平衡。
• 簡化管路配置及施工。

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（四）環狀通氣管及迴路通氣管

當數個衛生器具連接於同一水平排水支管時，可採環狀通氣或迴路通氣方式，使排水支管獲得通氣保護。

其功能為：