114 地方特考三等 建築工程類科 建築環境控制 考古題詳解

核心觀念

「生態社區」是以社區為尺度，整合自然生態、建築與公共空間、資源使用及居民生活，滿足居民安全、健康、便利與舒適需求，同時降低對環境的衝擊，並維持社區長期韌性的生活環境。它不只是增加綠地或採用節能設備，而是將生態保育、資源循環、健康環境與社區治理一併納入規劃及管理。

臺灣可用 EEWH-EC 生態社區評估系統作為作答與規劃架構。其評估涵蓋五大軸向：

1. 生態（E）：生物多樣性、綠化量、水循環。
2. 節能減廢（EW）：節能、綠色交通、減廢、再生能源及資源再利用等。
3. 健康舒適（H）：都市熱島、友善步行空間、公害污染等。
4. 社區機能（S）：文化教育、運動休閒、生活便利、社區福祉與社區意識。
5. 治安維護（C）：空間特徵與防範設備、守望相助。

生態社區評估系統是規劃與評估工具，不宜將各項指標直接視為單一法條的要求。作答時應以命題當年（民國 114 年）適用法規為準；本題未指明特定法條，重點在說明評估架構與落實方法。

解題方法

本題是申論題，依「定義與目標 → 重要性 → 五大軸向的具體措施」作答。先以 EEWH-EC 作為分類骨架，再將建築環境控制的生態、能源、水、熱環境、空氣、光與聲等面向，對應至社區尺度的規劃措施。如此可同時交代理念與可執行的設計、管理方法。

重要性

1. 降低環境負荷：減少能源與水資源消耗、溫室氣體排放、營建廢棄物及生活污染。
2. 維護生態與調適氣候：保留棲地、增加植被及雨水入滲，有助於維持生物多樣性、減緩都市熱島並降低逕流負荷。
3. 改善健康與生活品質：良好的通風、遮蔭、空氣品質、步行環境及噪音控制，有助於居民健康與日常活動。
4. 提升社區韌性與凝聚力：便利的公共服務、友善公共空間及居民參與，可增進社區互助、地方認同與面對災害或能源波動的能力。

建築環境控制的具體落實方式

一、生態與綠化

• 規劃時先調查地形、水系、既有植被及重要棲地，避免不必要的開挖、填土與棲地切割；保留既有大樹及自然水路。
• 以原生或適地植栽配置喬木、灌木及草生地，形成連續綠帶與生態廊道；選擇多層次植栽，提供鳥類、昆蟲等生物棲息環境。
• 利用屋頂、立面、庭院及道路植栽增加綠化，並以適當樹蔭遮蔽步道、廣場與建築外殼，兼顧生態與微氣候改善。
• 綠化應配合土壤、日照及植栽生長條件設計，並編列維護管理方式，避免只在初期種植、後續缺乏照料。

二、基地保水與水資源

• 降低不透水鋪面比例，採透水鋪面、植草溝、雨水花園、滲透設施及保水綠地，讓雨水延緩排出並回到土壤。
• 規劃雨水貯留、回收系統，供澆灌、清洗或其他適當用途；建築及社區可視條件設置中水回收，減少自來水使用。
• 採用省水器具，並妥善處理生活污水，避免雨污混接及污染排入水體。
• 水循環設計須同時考量暴雨溢流、設施清淤與維護，才能兼顧防洪與日常使用。

三、能源與建築節能

• 依日照、風向、地形與周邊建物安排建築量體、開口及遮陽，降低日射熱得並利用自然採光與通風。
• 建築外殼採適當隔熱、氣密與遮陽設計，降低冷房負荷；空調系統依空間使用需求選型與分區控制，並維持合理的室內溫度與通風量。
• 公共設施及建築採高效率照明、設備與控制系統；公共照明依時段、區域及人流需求調整，避免長時間過度照明。
• 在基地條件及系統效益合適時設置太陽光電等再生能源，並結合能源管理及住戶節能教育。

（一）生物氣候圖（Bio-climate Chart）

核心觀念

生物氣候圖是將室外氣候資料與人體熱舒適條件結合的分析圖，用來判斷不同氣候下，建築可採取哪些被動式設計策略。常見的 Olgyay 生物氣候圖以乾球溫度及相對濕度為主要座標，並標示人體舒適區；風速、日照、輻射等因素則用來判斷如何使氣候條件接近舒適區。

解題方法與設計應用

將所在地各月份或各時段的氣候資料標在圖上，再依資料點與舒適區的相對位置選擇設計策略：

• 氣候點落在舒適區內：以遮陽、良好採光及適度自然通風維持舒適。
• 氣候偏熱：採外遮陽、減少不必要的太陽輻射得熱、增加通風或利用蒸發冷卻。
• 氣候偏冷：減少熱損失、增加日照得熱，並以氣密及保溫設計降低冷風滲入。
• 氣候偏濕：加強空氣流動、控制水氣來源，必要時以除濕設備協助。

簡圖可表示如下：

相對濕度
 ↑
 │ 高溫高濕：遮陽、通風、除濕
 │ ┌────────┐
 │ │ 舒適區 │
 │ └────────┘
 │ 低溫：保溫、日照得熱
 └────────────────→ 乾球溫度

應注意事項與解題技巧

生物氣候圖是氣候與舒適策略的初步判讀工具，不是建築設計的唯一依據。人體舒適還會受平均輻射溫度、風速、衣著、活動量及適應性影響；設計時也要考慮當地日照、風向、降雨、噪音、空氣污染及使用者操作習慣。作答時掌握「氣候資料定位—舒適區判斷—對應設計策略」三步驟即可。

（二）通風與換氣

核心觀念

通風是使室內空氣流動，並藉由空氣流動改善熱舒適、稀釋或排除污染物的過程；換氣則著重室內空氣與室外空氣的交換量。兩者相關但不相同：室內空氣循環可以增加風速，卻不一定引入室外新鮮空氣。

通風可分為：

• 自然通風：利用風壓、熱壓或兩者共同作用，使空氣經開口流入、流出。
• 機械通風：利用送風機、排風機或空調設備控制氣流及室外空氣量。
• 滲透：室外空氣經由門窗縫隙、外殼接縫等非預定開口進入室內，通常較難控制。

常用換氣次數表示空間單位時間的換氣量：

$$N=\frac{Q}{V}$$

其中，$N$ 為換氣次數，單位通常為次／小時（$h^{-1}$）；$Q$ 為每小時通風量（$m^3/h$）；$V$ 為室內體積（$m^3$）。因此，若已知目標換氣次數，可用 $Q=NV$ 求所需風量。

解題方法與設計應用

自然通風設計應依盛行風向、建築物方位、開口位置及室內隔間安排氣流路徑。相對兩側設置進、出風口，可形成穿堂風；利用高低開口可促進熱空氣上升排出，形成熱壓通風。機械通風則可依人員數、污染物產生量及空間用途決定室外空氣量，並搭配過濾、局部排氣或熱回收設備。

應注意事項與解題技巧

換氣次數高不必然代表室內空氣品質好，仍須確認引入的是室外空氣、氣流是否有效到達人員活動區，以及送風與排風是否短路。自然通風受風速、風向、室內外溫差與開窗狀態影響，不能視為固定風量。設計時也要考慮室外污染、噪音、雨水、蚊蟲、安全及空調能耗。快速判斷時，先分清題目談的是「空氣流動」還是「室內外空氣交換」，再選擇通風量或換氣次數表示。

（三）熱傳導係數

核心觀念

熱傳導係數（$k$ 或 $\lambda$）表示材料在單位厚度、單位面積及單位溫差下傳導熱量的能力，單位為 $W/(m\cdot K)$。係數越大，材料越容易導熱；係數越小，隔熱能力通常越好。

對均質材料，在穩態、一維熱傳導的簡化條件下：

$$\dot Q=kA\frac{\Delta T}{L}$$

其中，$\dot Q$ 為熱流率（$W$），$A$ 為傳熱面積（$m^2$），$\Delta T$ 為材料兩側溫差（$K$），$L$ 為材料厚度（$m$）。

建築外殼常以熱阻及熱傳透率評估整體傳熱：

核心觀念

本題考查三種空調系統的冷熱源位置、能量輸送方式、負荷調節能力，以及如何依建築規模、使用時間與分區需求選擇系統。

• 中央空調系統：由集中設置的主機產生冰水或冷熱風，再透過水管或風管輸送至各空間。常見大型建築採冰水主機系統。
• 分離式空調系統：每一組室內機與室外機構成獨立的直膨式冷凍循環，冷媒在室內機與室外機之間循環。
• 可變冷媒流量系統（Variable Refrigerant Flow，VRF；亦稱 VRV）：一台或數台室外機連接多台室內機，依各區負荷調節冷媒流量及壓縮機輸出，達到分區控制。

空調效率常以性能係數表示：

$$COP=\frac{\text{冷房或供熱能力}}{\text{輸入電功率}}$$

COP 越高，代表相同冷房能力所需的輸入電力越少。但比較系統節能時，不能只比較單台設備額定 COP，還要考慮部分負載效率、泵浦與風機耗電、管路及風管損失、外氣處理，以及全年使用時數。

解題方法

依序從「系統構成 → 調節方式 → 適用建築 → 節能條件」比較三種系統。最後以臺灣長時間使用冷房、各區負荷常有差異的特性，判斷部分負載效率及分區控制能力；同時交代大型建築採高效率中央冰水系統時，仍可能有更佳的整體效益。

一、中央空調系統

構成與運作

典型中央冰水系統包括冰水主機、冷卻水塔、冷卻水泵、冰水泵、空調箱或風機盤管，以及連接各設備的水管與風管。冰水主機製造冷水，冰水泵將冷水送至空調箱或風機盤管，再由風機將處理後的空氣送入室內；水冷式主機另以冷卻水及冷卻水塔排放熱量。

優點

• 主機集中管理，適合大型建築，可採多台主機分級運轉。
• 冰水供冷可服務許多空間，室內端設備形式及配置彈性較大。
• 可整合外氣、除濕、空氣過濾與中央監控，較容易統一管理室內空氣品質。
• 大型主機在設計良好、負荷足夠且控制適當時，具有良好的整體能源效率。

缺點

• 初期建置費用高，需要機房、冷卻水塔、水泵、水管及風管等空間。
• 水泵、冷卻水塔與風機都會耗電；管路與風管設計不佳會增加輸送能耗。
• 主機、泵浦及控制系統需要專業維護，管理複雜度較高。
• 建築負荷偏低或分區使用時間差異大時，若設備容量及控制未配合負荷，容易產生低負載效率不佳或不必要的運轉耗能。

適用場合

大型辦公大樓、百貨商場、醫院、旅館、機場及使用時數長、空調負荷大的建築。若建築有高外氣量、嚴格的溫濕度控制或中央管理需求，中央系統的整合能力較有利。

二、分離式空調系統

構成與運作

每一組系統由室內機、室外機、冷媒管及排水管構成。室外機內通常有壓縮機及熱交換器；冷媒在室外機與室內機間循環，由室內機直接吸收室內熱量，再由室外機向外排熱。

優點

• 設備組成簡單，安裝快速，不需要冰水管路、冷卻水塔及大型機房。
• 可依房間個別開關，控制直覺，適合使用時間不一致的空間。
• 初期投資較低，單一設備故障時通常不會使整棟建築都失去空調。
• 小型空間可直接使用室內機，不必設置大型送風管路。

缺點

• 多個房間各自設置室外機，容易造成外牆空間占用、外觀凌亂及維護不便。
• 房間增加時，室外機、配管及排水管也增加，較難統一監控及管理。
• 新鮮外氣處理能力有限，仍須另行規劃通風與外氣供應。
• 多台獨立運轉不代表全年整體耗能最低；若長時間運轉或設備選型、維護不當，能源費用仍會偏高。

適用場合

核心觀念

本題考查火災由起火至熄滅的發展過程，以及各階段應依「及早發現、控制火勢、避免閃燃、抑制延燒、確認復燃風險」配置與檢核消防設備。

火災發展可分為初期、成長期、閃燃期、全面燃燒期及衰減期。各期的溫度、熱釋放率、煙層高度與氧氣供應不同，因此消防設備的作用與人員可採取的行動也不同。設備是否有效，除看有無設置，還要檢查探測、警報、供水、啟動、操作及維護狀態。

涉及法規與設備設置時，以命題當年（民國 114 年）法規為準，應依《消防法》、《各類場所消防安全設備設置標準》及相關檢修規定判讀。此題重點在火災階段與設備功能的配合，不宜把某一設備視為所有場所、所有火災的通用解答。

解題方法

依火災發展順序作答，每一期都交代兩件事：

1. 該期火災特徵與主要風險：例如起火是否局限、熱煙是否累積、是否可能閃燃，以及是否進入全面燃燒。
2. 重要設備與檢核要點：設備須對應該期的需求，並說明檢查什麼才能確認它能發揮作用。

書寫時可用「偵知與警報 → 初期滅火 → 控制煙熱與防止擴大 → 全面燃燒時的滅火及防護 → 衰減後防復燃」串起各期。

各期重要消防設備及檢核要點

一、初期：及早偵知並把握初期滅火

初期火勢範圍小、熱量尚低，火災偵測及初期滅火最為重要。

重要設備

• 火警自動警報設備：火警探測器、受信總機、警鈴或音響裝置等。
• 滅火器：供現場人員在安全且火勢尚小時操作。
• 自動撒水設備：火源附近的撒水頭受熱動作後，控制或撲滅初期火災。
• 室內消防栓設備：供受訓人員在火勢尚未擴大且逃生路線安全時使用。

檢核要點

• 探測器型式、位置與防護範圍是否符合場所用途；有無被裝潢、隔間、堆置物遮蔽，或因灰塵、油污而影響感應。
• 受信總機是否正常供電、無故障訊號；探測器動作後，警報是否能正確傳至總機並通知人員。
• 滅火器是否在明顯且易取位置，適用於場所可能發生的火災；檢查壓力、封條、有效期限及操作標示。
• 撒水頭是否遭遮蔽、碰損或塗裝，周圍是否留有足夠空間；閥件是否在正常位置，供水及警報功能是否正常。
• 室內消防栓箱、瞄子、水帶及閥件是否完整可用；水帶能否順利展開，水源與加壓設備是否正常。

二、成長期：控制火勢、煙氣及延燒

火勢快速擴大，燃燒物增多，熱煙層逐漸形成，煙氣與高溫對人員逃生及消防操作造成重大威脅。

重要設備

• 自動撒水設備及室內消防栓設備：抑制火勢成長，爭取避難與消防搶救時間。
• 排煙設備：排除煙氣、降低煙層累積，維持避難及消防活動所需的能見度與環境。
• 火警警報與避難導引設備：使人員及早採取避難行動。
• 防火區劃及防火門：限制煙火蔓延至其他區域。

檢核要點

• 撒水系統供水、泵浦、控制閥、警報及撒水頭配置是否正常；確認關閉閥未被誤關，撒水頭未被貨架或裝潢阻擋。
• 排煙機、排煙口、風管及啟動裝置是否可運作；檢查排煙口與進氣路徑是否被封堵，並確認控制方式符合設計。
• 警報訊號、避難方向指示及出口標示是否清楚可辨；避難通道及安全門是否保持暢通。
• 防火門是否能自行關閉、門扇及五金是否完整；不得以物品固定開啟，穿越區劃的孔洞及管線周邊應有適當防火填塞。

三、閃燃期：避免進入突發全面燃燒

閃燃是室內可燃物受熱後，火焰與高溫煙氣使多數可燃物幾乎同時著火的快速轉變。其特徵是熱釋放率急增，室內環境迅速變得不適合人員停留。閃燃不是一般可用人員徒手滅火處理的階段，首要是避免人員暴露於危險區域，並由設計設備及消防搶救控制火勢。

重要設備

核心觀念

本題是申論題，重點在說明三項建築環境控制措施如何降低建築使用期間的能源與水資源消耗、減少材料生命週期的環境負荷，並列出設計或施工階段應檢核的內容。作答宜依「控制目的、設計手段、檢核要項」分項說明。

涉及法規及評估制度者，以下以命題當年（民國 114 年）適用規定為準。建築節能可參照《建築技術規則》建築設計施工編及建築物節約能源設計技術規範；綠建築評估可參照 2023 年版相關評估手冊；綠建材則依綠建材標章制度及《建築技術規則》相關規定。

解題方法

將各項措施分別對應至建築環境控制的三個面向：

1. **建築節能：**控制建築外殼及設備耗能，降低空調、照明等能源需求。
2. **再生水利用：**將可回收水源處理後用於非飲用用途，減少自來水需求及污水排放。
3. **綠建材：**從材料生命週期著手，兼顧資源節約、環境負荷、室內健康及材料性能。

檢核時，不能只寫「採用節能設備」或「回收再利用」，還要交代設計條件、系統配置、使用需求及運轉維護。

（一）建築節能

控制意義

建築節能是透過基地、建築外殼、空調、照明及其他設備的整體規劃，降低建築物使用期間的能源需求與溫室氣體排放，同時維持室內熱舒適、照明品質及空氣品質。控制思路包括先以建築設計減少負荷，再以高效率設備供應剩餘需求。

檢核要項

1. **建築外殼與日射控制：**檢核方位、開窗率、外牆與屋頂隔熱、玻璃熱性能、遮陽設施及開口部設計。降低日射得熱與熱傳，可減少空調負荷；但仍須兼顧自然採光與通風。
2. **空調系統：**檢核設備效率、容量選擇、系統分區、控制方式及管線保溫，避免設備過大、部分負載效率低或無效運轉。設計應配合空間用途、使用時程及氣候條件。
3. **照明系統：**檢核照明功率密度、燈具效率、分區控制、感應或調光控制，並善用自然採光，避免過度照明。
4. **其他固定設備與公用設備：**檢核熱水、爐具、電梯、地下停車場送排風機等設備的效率與控制策略。
5. **法規及評估文件：**依建築用途及適用規定，檢核外殼、空調及照明等是否符合節約能源設計要求；若依綠建築或建築能效制度評估，應按相應手冊的指標與計算方式提出資料。

（二）再生水利用

控制意義

再生水利用是將雨水、生活雜排水或其他適合回收的水源，經適當收集與處理後，供沖廁、澆灌、清潔或冷卻補充等非飲用用途使用。其目的在以替代水源補足部分用水需求，降低自來水取用量，並減少污水排放。

檢核要項