111 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

本題旨在測驗台灣綠建築評估系統（EEWH）中「二氧化碳減量指標」（$CO_2$ 減量指標）之核心內涵與建築規劃設計實務策略。

本題之規範依據以命題當年（民國 111 年）內政部建築研究所發布之**《綠建築評估手冊－基本型（EEWH-BC）2019年版》**為準（現行法規後續已於 2024 年版手冊納入「低碳建築評估與能效分級」體系，但此四大策略面向之核心精神與評估架構仍完全適用）。

1. 指標核心定義與評估範疇： 「二氧化碳減量指標」主要評估建築物「建材生產、運輸與施工營建階段」所消耗之「蘊含碳」（Embodied Carbon），其計算公式為新建建築物材料之二氧化碳排放量與基準建築物之折減比值： $CF = \frac{\sum (M_i \times C_i)}{\sum (M_{i0} \times C_i)}$ 其中 $M_i$ 為各建材使用量、$C_i$ 為該建材單位二氧化碳排放係數、$M_{i0}$ 為基準建材用量。建築生命週期中，鋼筋與混凝土兩大結構構件即佔了建材製造階段 $CO_2$ 排放量的 $70\% \sim 80\%$ 以上。
2. 四大評估面向與實務內涵： 評估指標將抑制蘊含碳排放的策略歸納為四大面向：

• 結構合理化：抑制過度配筋與斷面尺寸，減少大宗結構建材總量。
• 建築輕量化：降低建築物總自重，直接削減下部結構負載與材料耗能。
• 耐久化：延長結構物與構件之使用年限，平攤並遞延建材重造與修繕之排碳量。
• 再生建材使用：以工業副產物或循環資材替代高碳排放之原生建材（如波特蘭水泥）。

---

解題方法

本題為標準的申論型核心觀念題，解題切入點應分為三層次架構鋪陳：

1. 破題引言：簡述指標背景，明確定義該指標著重於建材開採、生產製造至施工之「蘊含碳」削減，而非使用營運階段之空調照明耗能。
2. 主體答題：嚴格依照題目指定的四大面向（結構合理化、建築輕量化、耐久化、再生建材使用），逐項以「設計原理＋具體手法」雙軌並行方式分點條列說明。
3. 結語統合：總結四大面向與建築生命週期減碳（LCA）及循環經濟之關聯，展現系統性整合思考能力。

---

選項分析

本題為國家考試之申論題，非客觀選擇題，無個別選項，其評分依據為考生能否全面且精準論述各面向之法定評估要項與規劃策略：

• 結構合理化面向：需答出柱網規劃、懸臂跨距、地下室開挖減量、高強度材料使用等關鍵手法。
• 建築輕量化面向：需答出結構系統選型（木構造／鋼構造優於 RC）、隔間牆與外牆輕量化構法等。
• 耐久化面向：需答出骨架與充填體分離（SI 工法）、管道明管化、保護層厚度與防蝕設計、彈性空間規劃等。
• 再生建材面向：需答出高爐水泥／飛灰取代水泥、再生骨材、綠建材標章製品、易拆解構法（DfD）等。

---

解題技巧

1. 審題關鍵防陷阱（切勿混淆指標範疇）： 考生最常犯的重大錯誤是「將日常節能指標（如遮陽、隔熱、空調 COP、LED 照明等營運碳）寫入二氧化碳減量指標」。本指標僅針對建材蘊含碳，寫錯範疇將嚴重失分。
2. 四大面向記憶口訣： 「合（結構合理）· 輕（構造輕量）· 久（耐久延命）· 再（再生利用）」。
3. 高分得分關鍵詞： 答卷時務必寫出規範與學術關鍵術語，例如：「SI 工法（Skeleton-Infill）」、「地下室開挖減量」、「乾式施工」、「高爐水泥與飛灰取代率」、「易拆解設計（Design for Deconstruction）」，閱卷委員一目了然即可給予高分。

---

【答案】

一、前言

第 27 屆聯合國氣候變遷大會（COP27）揭櫫「從承諾轉向實踐」，建築部門除降低營運階段耗能外，實踐建材生產與營造階段之「蘊含碳（Embodied Carbon）」減量至關重要。

核心觀念

本題為民國 111 年地方特考三等《建築環境控制》之時事整合型申論題，旨在評量考生如何將「傳染病傳播途徑阻斷」之衛生防疫原理，落實於建築物理環境（微氣候調控、自然通風、熱濕度、光照、空間平面拓撲）與建築設備（HVAC 空調通風、給排水衛生系統、智慧控制與電氣系統）兩大範疇。

其核心原理與法規標準架構如下（以命題當年民國 111 年規範為基準）：

1. 傳播途徑與工程控制原則：

• 氣膠/氣溶膠傳播（Aerosol/Airborne Transmission）：透過呼吸道微滴懸浮傳播，控制核心為「稀釋（Dilution）」、「過濾（Filtration）」、「定向氣流（Directional Airflow）」及「壓力梯度控制（Pressure Differential）」。
• 接觸傳播（Fomite/Contact Transmission）：手部接觸共用表面傳播，控制核心為「無接觸感知介面」與「易清潔材料」。
• 排水管道傳播（Aerosolization via Drainage）：排水立管壓力波動導致存水彎破封，引發帶病毒氣膠逆流（如 SARS 淘大花園事件與香港海怡半島案例），控制核心為「水封保護」與「管道通氣系統獨立性」。

2. 參考標準與法源準據：

• 內政部《建築技術規則》建築設備編（換氣設備規範、給排水衛生設備通氣與存水彎規定）。
• 行政院環境保護署（現環境部）《室內空氣品質管理法》及室內空氣品質標準（以 $\text{CO}_2 \le 1000\text{ ppm}$ 作為通風換氣充分度指標）。
• ASHRAE（美國冷凍空調工程師學會）Epidemic Task Force 防疫運轉指引（MERV 13 以上濾網、全外氣運轉、UVGI 紫外光殺菌等）。

---

解題方法

本題題旨明確劃分為「建築物理環境」與「建築設備」兩大主軸，作答切入點必須採雙向對稱結構展開，避免偏廢任何一方（常見失分點為通篇僅寫空調與濾網，忽略物理環境的自然風光與空間配置）：

1. 結構切分與邏輯組織：

• 建築物理環境層面：著眼於「無動力被動式對策（Passive Design）」，依「風（通風流場）」、「光（日照採光）」、「熱（溫濕度）」及「空間（動線與分區分流）」四個維度切入。
• 建築設備層面：著眼於「動力主動式對策（Active Systems）」，依「空調與機械通風（HVAC）」、「給排水衛生設備（Plumbing）」及「智慧感知與非接觸電氣設備（Automation）」三大系統深入論述。

2. 論述深度與技術名詞精準度：

• 每個要點均應依「機制原理 $\rightarrow$ 具體設計手法」陳述，帶出標準專業術語（如：置換通風、煙囪效應、水封比、吸氣閥、MERV 13、UVGI 等），以爭取閱卷委員給予高分。

---

選項分析

本題為申論題（無固定選項），在國家考試評分架構中，閱卷評分點主要依據以下維度進行給分評判：

1. 物理環境構面評判：

• 合格表現：僅提及「多開窗通風、多曬太陽」。
• 高分表現：具體闡述利用風壓與熱浮力形成單向貫穿氣流、避免氣流停滯死角；利用開窗配置防止垂直/水平層間串音污染；指出相對濕度控制於 $40\% \sim 60\%$ 對抑制病毒活性的物理意義；以及清污動線分流的被動式空間配置。

2. 建築設備構面評判：

• 合格表現：僅提及「冷氣加濾網、多抽風、裝感應水龍頭」。
• 高分表現：空調系統具體指出外氣量提升（全外氣模式）、氣流組織採「上送下排」或「置換通風」、過濾等級達到 MERV 13 或 HEPA、正負壓梯次配置；給排水系統具體點出存水彎水封保持裝置、獨立通氣管系統（避免管道串聯感染）；智慧控制點出 $\text{CO}_2$ 連動排風與免接觸通行動線。

---

解題技巧

1. 審題關鍵字定位：看清題幹限定的「物理環境」與「設備領域」，下筆前先在草稿紙列出兩欄骨架，確保兩者字數比例各佔約 $45\%$，首尾引言總佔 $10\%$。
2. 作答口訣記憶法：

• 物理環境記「風、光、濕、區」（通風流場、日光抑菌、濕度控制、清污分區）。
• 建築設備記「風、水、淨、智」（空調換氣、給排水水封、過濾消殺、智慧免接觸）。

3. 避開常見陷阱：

• 混淆正負壓場域：隔離病房、公共廁所、垃圾集中間為「負壓」（防止污染外溢）；乾淨前室、一般安全居室應維持微「正壓」（阻擋污染滲入），切不可一概而論。
• 忽略給排水環節：許多考生容易遺忘防疫建築的重要痛點在於「排水系統水封失效與通氣管逆流」，漏寫此段將直接喪失該配分區塊的分數。

---

【答案】

核心觀念

本題旨在測驗建築物理環境中「自然通風（Natural Ventilation）」之基本力學原理與建築設計實務手法。在不依賴機械空調的前提下，使建築維持舒適之熱環境與良好的室內空氣品質（IAQ），核心涉及以下觀念、公式與法規：

1. 通風驅動力學原理：

• 風力通風（Wind-driven Ventilation）：由建築迎風面（正風壓）與背風面／側邊（負風壓）所形成之風壓差（$\Delta P_w$）推動。其通風量推導公式為： $Q_w = C_v \cdot A \cdot V$ 其中 $Q_w$ 為風力換氣量（$\text{m}^3/\text{s}$）、$C_v$ 為開口通風效率係數（迎風面通常為 $0.5 \sim 0.6$，側風約 $0.25 \sim 0.35$）、$A$ 為有效通風開口面積（$\text{m}^2$）、$V$ 為室外設計風速（$\text{m/s}$）。
• 浮力通風／重力通風（Buoyancy/Stack-driven Ventilation）：利用室內外空氣溫差造成之密度差（熱空氣上升、冷空氣沉降）及垂直高差形成之浮力煙囪效應。其通風量推導公式為： $Q_s = C_d \cdot A \cdot \sqrt{2 \cdot g \cdot \Delta h \cdot \frac{\Delta T}{T_m}}$ 其中 $Q_s$ 為浮力換氣量（$\text{m}^3/\text{s}$）、$C_d$ 為流量係數（一般取 $0.6$ 左右）、$A$ 為有效流通面積、$\Delta h$ 為進氣口與排氣口之垂直高差（$\text{m}$）、$\Delta T = |T_i - T_o|$ 為室內外溫差（$\text{K}$）、$T_m$ 為絕對平均溫度（$\text{K}$）、$g$ 為重力加速度（$9.81\ \text{m/s}^2$）。
• 複合通風（Combined Driving Forces）：總通風量由風壓與熱壓向量疊加決定，需使中性帶（Neutral Pressure Level, NPL）適當配置，避免風壓抵消浮力。

2. 法規基準（以命題當年民國 111 年法規為準）： 依據《建築技術規則》建築設計施工編第 102 條規定，居室應設置採光及通風開口，其有效通風面積不得小於該樓地板面積之百分之五（$5\%$）；且無自然通風開口之居室必須裝設機械通風設備。本題在「不考慮使用空調」之設定下，建築設計必須遠高於法規最低基準，透過流場控制落實被動式冷卻。

---

解題方法

本題為標準的申論型題型，題目明確要求「依通風設計之基本原則及室內通風計劃，分別敘述之」。解題架構應採層次遞進法：

1. 破題論述：定義自然通風在被動式設計中的目標（排除蓄熱、排煙除穢、增加人體對流蒸發散熱）。
2. 通風設計之基本原則：從「微氣候掌握」、「物理驅動力最大化」、「建築群與量體幾何控制」等巨觀及中觀原則切入。
3. 室內通風計劃要項：從「平面流場路徑」、「剖面立體浮力引導」、「開口構件細部調節」等微觀室內實務手法切入。

---

選項分析（申論得分要點與評分規準分析）

本題非選擇題，依國家考試評分要點，閱卷委員主要針對考生作答是否涵蓋以下兩大構面的完整度進行配分評定：

評分面向	關鍵得分要點（應有內容）	常見遺漏／失分盲點
通風設計之基本原則	1. 明確指出風壓通風與浮力（煙囪）通風兩大機制。<br>2. 基地環境微氣候與主導風向（夏季偏南風、冬季偏北風之因應）。<br>3. 建築量體朝向、配置間距（避免背風漩渦區阻擋下游建物進風）。	僅籠統寫「多開窗」，未從物理動力（$\Delta P_w$ 與 $\Delta h$、$\Delta T$）的學理本質切入。
室內通風計劃要項	1. 進出風口之相對位置（穿堂對流、避免短路與滯留死角）。<br>2. 平面隔間通透化、通風廊道設計。<br>3. 剖面立體通風（挑空、天井、高側窗、通風塔/太陽能煙囪）。<br>4. 門窗細部構件引導（推開窗導風板、可調百葉、防雨防蟲考量）。<br>5. 夜間蓄冷換氣（Night Flush）機制。	忽略垂直剖面的「浮力通風」手法，僅偏重平面開窗，造成回答維度單一。

---

解題技巧

1. 記憶口訣：

• 基本原則記憶：「向」（迎風朝向）、「距」（棟距配置）、「差」（壓差高差）、「阻」（減低流阻）。
• 室內計劃記憶：「路」（對流通風路徑）、「穿」（隔屏通透）、「立」（立體挑空煙囪）、「調」（開口五金導風）、「排」（污染排氣分流）。

2. 答題結構化：嚴格呼應題目要求之兩大段落標題，善用列點、加粗關鍵詞，讓閱卷老師在 30 秒內即可辨識核心專有名詞（如「中性帶」、「穿堂風」、「推開窗導風板」、「夜間換氣冷卻」）。

核心觀念

本題考查《建築技術規則建築設備編》（以下簡稱建築設備篇）中關於**電氣設備（避雷設備）與機械通風設備（廚房排油煙設備）**之法定設置標準與構造規範。核心考點包含：

1. 避雷設備之設置門檻與保護範圍（建築設備篇第 21 條、第 22 條）：考查建築物應設置避雷設備之「高度與用途基準」、受雷部採傳統法蘭克林保護角法（Franklin Cone Method）之「角度標準（$60^\circ$ 與 $45^\circ$）」及形成的立體幾何「錐體保護空間」。
2. 廚房排煙機之防火與構造安全（建築設備篇第 104 條／機械通風相關條文）：考查廚房油煙高溫、易燃特性下的設備防護機制，包含風機材料不燃性、電動機（馬達）避免接觸油煙氣流之防火隔離要求、排風能力與維護檢修可及性。

註：本題解題以命題當年（民國 111 年）法規為準。現代防雷工程實務雖已普遍參採 CNS 12872 及國際電工法規（IEC 62305）之「滾球法（Rolling Sphere Method）」進行防護等級評估，但答題仍應以法定《建築技術規則建築設備編》之明文規定為準。

---

解題方法

本題屬標準法規記憶與工程實務整合題，切入點如下：

1. 子題 (一) 切入策略（階梯式分類）：

• 避雷設備之設置對象採「高度條件」結合「空間用途」之階梯層次作答：第一層為絕對高度門檻（$20\text{ m}$ 以上）；第二層為中高層特殊用途門檻（$15\text{ m}$ 以上特定危險、公眾或文資場所）；第三層為主觀認定條款（主管機關指定）。
• 受雷部之保護角與保護範圍，需精確區分「普通建築物」與「危險物品建築物」之容許最大角度，並用幾何學定義由頂點（單針、架空線、多針）向下展開之圓錐與稜柱防護立體空間。

2. 子題 (二) 切入策略（系統安全維度）：

• 排煙機為高油脂氣流通道之動力核心，回答時由「本體材料（耐火／不燃）」、「馬達位置（防油氣高溫起火）」、「氣密防漏」、「維修檢驗便利性」等面向逐項條列，架構清晰即能拿滿分。

---

選項分析

本題為申論題，非選擇題，無選項之區分。各子題評分爭點與法規構成要件分析如下：

• 子題 (一) 評分重點：
• 是否精確寫出「$20\text{ m}$」與「$15\text{ m}$」兩大高度分水嶺？
• $15\text{ m}$ 以上之特定用途是否命中火藥危險物、公眾使用、易燃倉庫、工廠、歷史古蹟等核心要件？
• 保護角是否明確寫出「普通建築物 $\le 60^\circ$」與「危險物倉庫／火藥庫 $\le 45^\circ$」？保護範圍是否說明為以突針針尖（或架空線）為頂點所形成之空間？
• 子題 (二) 評分重點：
• 是否強調「電動機不得置於排氣風道之內」的關鍵防火防爆規定（此為給分關鍵關鍵字）？
• 是否完整列出材料不燃性、檢修空間與氣密性要求？

---

解題技巧

1. 避雷高度記憶口訣：「二〇普設，一五特設（火、公、倉、廠、史），主管指定防雷擊」。

• $20\text{ m}$ 以上：不論用途，一律裝設。
• $15\text{ m}$ 以上：危險物、公眾聚集、易燃物倉庫、工廠、紀念性古蹟。

2. 保護角記憶口訣：「普六十、危四五」。