113 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

本題考查「建築環境控制如何支援臺灣 2050 淨零排放」，並要求連結政策目標與近年建築法規、制度的實施內容。作答時應同時涵蓋建築物營運階段的能源使用，以及興建、修繕、拆除階段的蘊含碳排，並說明建築環境控制在降低空調、照明等耗能上的角色。

依命題當年（民國 113 年）政策，建築部門以「先節能、後以再生能源供應剩餘用電」為主軸：先透過外殼、空調、照明及能源管理降低建築用能，再以再生能源抵減剩餘排放。建築能效提升可減少電力需求與尖峰負載，也能降低營運成本、提升室內熱舒適與環境品質。

政策階段目標包括：2030 年公有新建建築物達建築能效 1 級或近零碳建築；2040 年 50% 既有建築物更新為建築能效 1 級或近零碳建築；2050 年 100% 新建建築物及超過 85% 建築物達近零碳建築。建築能效評估分級中，第 1+ 級代表近零碳建築。

解題方法

建議依「政策目標 → 建築環境控制的減碳作用 → 具體法規與制度 → 重要性」作答。法規部分按政策工具分類，分別說明節能設計規範、建築能效標示、蘊含碳標示及再生能源設置要求；並交代各項制度的適用或實施時間，避免只列法規名稱而未說明內容。

建築環境控制計畫與淨零政策的關聯及重要性

1. 降低使用階段碳排：建築環境控制涵蓋室內熱環境、空氣品質、照明及音環境等；其中空調、通風及照明用電是降低建築營運耗能的重要對象。改善外殼隔熱、遮陽、自然通風與日照控制，並採用高效率空調、照明及能源管理，可降低建築用電及其間接碳排。

2. 提升室內環境品質與韌性：節能措施須兼顧熱舒適、空氣品質與使用者健康。妥善控制日射、通風、溫濕度及設備運轉，能在降低能耗的同時維持合宜的室內環境，並減輕高溫、能源價格波動及電力尖峰對建築使用的影響。

3. 帶動建築全生命週期減碳：除使用階段耗能外，建材製造、運輸、施工、修繕及拆除也會產生蘊含碳排。淨零建築政策因此由提升營運能效，進一步延伸至材料與施工階段，促進低碳建材、減量設計及資源循環。

4. 建立可衡量、可推動的制度：能效分級與蘊含碳標示提供評估及比較基礎，讓新建與既有建築能依共同方法檢視減碳成果，也能透過公有建築示範，帶動民間建築投入改善。

近年相關法令規範及制度

以下以命題當年（民國 113 年）法規及已公告實施制度為準。

一、《氣候變遷因應法》納入 2050 淨零目標

《氣候變遷因應法》於民國 112 年公布施行，將 2050 年溫室氣體淨零排放目標入法，作為各部門訂定減量路徑與措施的法制基礎。建築部門據此規劃淨零建築路徑，推動能效提升、再生能源及全生命週期減碳。

二、《建築技術規則》及《建築物節約能源設計技術規範》

建築節能設計要求透過《建築技術規則》及其授權訂定的《建築物節約能源設計技術規範》落實，主要管制建築外殼及設備的能源使用，包括外殼熱傳透率、開窗與日射、遮陽、空調及照明等設計。其目的在建築設計階段降低冷房負荷及設備耗能，為後續能效提升奠定基礎。

三、建築能效評估及標示制度

核心觀念

都市熱島效應是指都市的氣溫或地表溫度高於周邊郊區的現象，常以都市與郊區的氣溫差表示：

$\Delta T_{u-r}=T_u-T_r$

其中 $T_u$ 為都市氣溫，$T_r$ 為郊區氣溫。日間地表溫度差異常較明顯；夜間因都市建材釋放白天蓄存的熱量，都市熱島也常持續甚至加劇。都市熱島分為地表熱島與近地層大氣熱島；建築計畫環境控制主要透過調整地表熱收支、遮陽、通風、蒸散與廢熱排放來減緩。

熱島形成可由地表能量收支理解：都市化改變地表反射、蓄熱、蒸發散與通風條件，並增加人為排熱，使更多能量成為顯熱並滯留在都市環境。

成因與影響

主要成因

1. 植被與水域減少： 建築、道路及停車場取代植被與土壤後，遮蔭及植物蒸散冷卻減弱，地表雨水也較快排走，降低蒸發冷卻。
2. 人工鋪面吸熱與蓄熱： 柏油、混凝土及深色屋面通常吸收較多太陽輻射；建築與道路蓄熱後於夜間放熱，使夜間降溫變慢。
3. 都市幾何與通風受阻： 高密度建築形成街谷，減少天空視域並限制風場，建築表面反射的短波輻射也可能在街谷內多次反射、吸收；夜間蓄熱不易散逸。
4. 人為廢熱增加： 空調室外機、交通運輸、工業製程及能源使用直接向戶外排熱。
5. 污染物與區域氣候條件： 空氣污染物及都市大氣條件會影響輻射收支；晴朗、弱風時，都市與郊區的溫差通常更容易累積。

主要影響

• 增加冷房負荷與尖峰用電，空調排熱又進一步加強熱島，形成回饋效應。
• 提高熱壓力與熱相關疾病風險，夜間高溫也減少人體休息與散熱機會。
• 加劇臭氧等光化學空氣污染形成條件，並影響戶外活動與行人熱舒適。
• 增加能源使用與溫室氣體排放，並可能使都市與郊區的降雨、風場等局部氣候條件改變。

解題方法：依尺度與熱控制機制作答

本題屬申論題，宜先交代「都市比郊區熱」的定義，再按「成因—影響—對策」作答。對策則依都市基地與開放空間、建築基地、建築外殼與設備逐層說明，並指出每項技術降低熱量的機制：增加遮蔭與蒸散、提高反射、減少蓄熱、恢復通風、降低人為排熱。這樣能直接扣合題目要求的「建築計畫環境控制要領」。

減緩對策與規劃設計技術

一、都市與基地配置：保留通風、綠地與水系

• 保留並串聯公園、綠地及水域： 以綠廊、河岸帶、街道樹列串聯開放空間，形成都市冷源與通風路徑；優先改善人口密集、硬鋪面多且熱暴露高的區域。
• 維持風廊與都市通風： 配合地方季風、海陸風及日夜風向配置街道與開放空間，避免連續高密度量體阻斷主要風道。建築高度、間距及街廓開口應配合微氣候分析，兼顧通風、遮陽與防風需求。
• 控制街谷熱環境： 以街道樹蔭、騎樓或適當遮陽降低行人曝曬；檢討街谷寬高比及建築退縮，避免狹窄且通風不良的高密度空間。
• 控制開發與硬鋪面比例： 保留透水地面、植栽土壤及基地綠化空間，減少不必要的廣場、道路與停車空間硬鋪面。

二、基地景觀：以遮蔭與蒸散降溫

核心觀念

本題考查綠建築評估中，中央空調系統如何從負荷與容量、設備效率、系統控制及節能技術著手規劃，並以空調系統節能效率（EAC）評估節能成果。中央空調的耗能不只來自主機，也包括送風、送水、冷卻散熱及控制設備，因此需以整體系統觀點規劃。

本題依命題當年（民國113年）適用的《綠建築評估手冊－基本型》及相關綠建築設計規範說明。這是評估手冊的技術規範題，並非法條適用題。

解題方法

作答時先列出三項規劃設計原則，再說明節能評估涵蓋哪些設備與運轉因子，最後挑選兩種技術解釋其省能機制。可用「先減少需求、再提高設備效率、最後以控制降低運轉耗能」作為答題脈絡。

一、中央空調規劃設計的三項原則

1. 正確計算空調負荷，避免設備容量超量設計 依建築用途、空間分區、外殼條件、內部發熱、使用時程及必要的新鮮外氣量計算負荷。冰水主機、送風機、冰水泵、冷卻水泵及冷卻水塔皆應依實際負荷選型；備載容量依空調重要度合理設定，避免一味放大。容量過大會使設備常在低負載、低效率區運轉，也可能增加設備與輸送系統用電。

2. 選用高效率主機及輸送設備 冰水主機應選用效率良好且符合設計需求的設備，並檢討風機、泵浦及冷卻水塔的效率。設計時應一併考量主機部分負載運轉、機組台數控制、設備搭配及系統壓損，避免只看主機標稱效率而忽略整體耗能。

3. 採用適當的分區、變流量及自動控制策略 按空間用途、朝向、使用時間及負荷特性劃分空調區域，並採用變風量、變水量、外氣量控制、主機台數控制或能源管理等策略，使供冷量與實際需求相符。大型或高耗能建築並宜透過測試調整平衡（TAB）及性能確認（Cx），確保設計控制策略能在現場正常運作。

二、節能評估因子

中央空調的節能評估以空調系統節能效率EAC為核心，主要檢視下列項目：

• 主機容量與效率：檢核空調負荷與主機容量是否合理，並比較主機效率與評估基準。
• 送風系統：評估風機效率、送風量及風量控制方式；例如是否採用變風量，以及末端是否依空間溫度需求調節。
• 送水系統：評估冰水泵、冷卻水泵的耗能與流量控制；例如採用變水量及變頻控制。

核心觀念

本題考查空調設備的噪音與振動如何產生、傳播並影響室內聲環境，以及如何依傳播路徑採取防制措施。作答時應把問題分成「聲源、傳播路徑、受音空間」三部分，並區分空氣傳音與固體傳音。

• 空氣傳音：風機、壓縮機、冷卻水塔等設備產生聲波，經風管、開口、牆板或樓板傳入室內。
• 固體傳音：設備的週期性或不平衡振動，經基礎、管線、吊架、樓板與建築構架傳遞，再由構件振動輻射為室內噪音。
• 噪音與振動相互關聯：設備振動可能使構件或管線振動並發聲；風流紊亂、渦流及氣流撞擊則直接形成空氣噪音。

聲音傳播的控制原則，是在聲源、傳播途徑或受音端任一環節降低能量；實務上宜優先控制聲源與傳播途徑。

聲音強度以分貝表示，分貝是對數尺度。若有多個互不相關的聲源，其總音壓級為：

$$L_{\mathrm{總}}=10\log_{10}\left(\sum_{i=1}^{n}10^{L_i/10}\right)$$

因此，多個設備的噪音不能直接以分貝數相加。

解題方法

依下列順序作答，可完整涵蓋題目要求：

1. 辨認聲源：列出空調主機、風機、泵浦、冷卻水塔與氣流等主要噪音及振動來源。
2. 判斷傳播路徑：分別說明空氣傳音與固體傳音，也包括風管、管線及建築構件形成的傳遞途徑。
3. 指出課題：說明噪音與振動對室內使用、構造及設備的影響，以及設計與施工上易發生的問題。
4. 逐路徑提出對策：以減振、隔音、消音、氣流改善及設備配置等措施，對應各種聲源與傳播路徑。

主要成因與課題

一、設備本體與運轉噪音

• 風機：葉片旋轉、馬達運轉、葉片通過頻率、葉片不平衡及軸承磨耗，造成音調噪音與振動。
• 壓縮機及冷凍主機：馬達、壓縮機運轉及機械部件振動，可能形成低頻噪音與結構振動。
• 泵浦：馬達、葉輪、軸承及水流脈動產生噪音；基座固定不良或軸心偏差會增加振動。
• 冷卻水塔：風機與馬達噪音、落水聲及水流撞擊聲，容易傳至鄰近房間或外部空間。
• 設備選型或運轉不當：設備容量、轉速與負載不匹配，或設備未定期維護，均可能使噪音及振動增加。

二、風管與氣流噪音

• 風速過高、風管截面突變、急彎、分歧或風門節流，會造成紊流、渦流與壓力損失，形成風切聲、嘯叫聲或低頻氣流噪音。
• 風口尺寸不足、葉片角度不當，或風口與風管配置不佳，可能造成局部高速氣流與室內氣流噪音。
• 風機噪音可沿風管傳播，經送風口或回風口傳入房間。

三、振動與固體傳音

• 設備振動經剛性基座、樓板、梁柱、管線、吊架或風管支架傳遞。
• 管線未設柔性接頭、支承點不當，或設備與建築構件直接剛性連結，會形成振動傳遞的「聲橋」。
• 當設備激振頻率接近樓板、管線或構件的固有頻率時，可能發生共振，使振幅及輻射噪音增大。

四、主要課題

• 機房靠近臥室、教室、辦公室等安靜空間，或設備設於樓板上方，容易造成噪音與振動干擾。
• 低頻噪音不易由一般薄型隔音構造有效阻隔，且常經結構傳遞。
• 僅處理機房牆面隔音，無法解決由風管、管線、樓板或吊架傳入的噪音與振動。
• 設備、風管、管線與建築構造若未整體規劃，可能出現隔音構造被穿孔、隔振器被剛性連接等問題。

防制對策

一、聲源控制

• 選用低噪音、低振動且效率適當的設備，避免設備長期在不適當負載或過高轉速下運轉。
• 適當選擇風機與泵浦容量，避免以過度節流的方式調節流量。

核心觀念

本題考查建築物給水系統中受水槽的設置位置、構造、維護空間與防止回流污染措施。作答可依「槽體本身、周邊配置、管線與水位、維護管理」四方面整理。

法規依據為《建築物給水排水設備設計技術規範》第3.2節及《自來水用戶用水設備標準》第6、7、14、15條。以下以命題當年（民國113年）法規為準。

解題方法

先交代受水槽須具備水密、耐久與可維護的基本條件，再由槽體周圍的維修空間、槽底排水、人孔與通氣溢流設施，說明如何避免污染並確保日常清洗檢查。最後補上進水空氣間隙、泵浦不得直接抽取自來水等防回流措施。

簡圖

 通氣管（管口防蟲網）
 │
 ┌────────────┴────────────┐
 │ 密閉槽蓋 │
自來水進水管 ──┤ 出口高於溢水面，採跌水式 │── 溢流管
 浮球閥 │ ↓ 空氣間隙 │ （加防蟲網，
 │ ~~~~~最高水位~~~~~ │ 排至可見處）
 │ │
 │ 受 水 槽 │── 出水管 → 抽水機
 │ │
 └──────────╲_______________┘
 ╲ 1/50以上洩水坡
 ▽集水坑──洩水管、閥

 槽壁、平頂與其他結構物分開，留設維修空間
 池底與接觸地層之基礎分離；槽體設於樓板上

受水槽配置與構造原則

一、槽體材料與結構

1. 應採用對水質無不良影響的材料，構造須堅固、耐久且完全水密。
2. 槽體各部不得兼作建築物結構體的一部分，避免結構裂縫或滲漏影響槽內水質，也須便於檢查及維修。
3. 受水槽應設於樓板上，從外部能檢查頂面、底面及周壁；池底並須與接觸地層之基礎分離。
4. 槽底設至少 $1/50$ 的洩水坡，坡向集水坑，便於排空、清洗及清除沉積物。

二、維修空間與開口

1. 受水槽牆壁及平頂與其他結構物分開，周圍至少留設 60 公分維修空間；與結構柱緊鄰時，維護檢查距離至少 45 公分。
2. 槽底下方應保留檢查清洗空間；混凝土蓄水池底與樓板面間距在清洗維護無虞時得縮小，但不得小於 20 公分。
3. 設置足以讓人員進出清洗的人孔，人孔上方淨高至少 60 公分，並避開妨礙出入的位置。
4. 設置通氣管及溢排水設備；通氣口、溢流口應採防蟲、防鼠及防異物侵入措施。

三、管線與水位安排