112 高普考高考三級 建築工程 建築環境控制 考古題詳解

一、核心觀念

本題測驗重點：考生須掌握「2050淨零排放」政策架構與「建築環境控制」專業技術之間的對應關係，並能將抽象的國家政策轉譯為具體的建築物理環境（熱、光、風、音、空氣品質）工程對策。這是一題「政策＋專業技術整合型」申論題，評分核心在於：

1. 政策脈絡是否掌握正確：包含行政院國家發展委員會於民國111年3月公布之「臺灣2050淨零排放路徑及策略總說明」，其下轄「十二項關鍵戰略」（風電/光電、氫能、前瞻能源、電力系統與儲能、節能、碳捕捉利用及封存CCUS、運具電動化及無碳化、資源循環零廢棄、自然碳匯、淨零綠生活、綠色金融、公正轉型），以及「四大轉型」（能源轉型、產業轉型、生活轉型、社會轉型）與「兩大治理基礎」（科技研發、氣候法制）。
2. 法規依據：以命題當年（民國112年）法規為準，氣候變遷因應法（111年2月修正公布，將溫室氣體減量及管理法更名並增訂2050淨零排放目標入法）為母法；建築部門節能規範另見建築技術規則建築設計施工編第十七章「節約能源」相關條文，以及內政部推動之「建築能效評估系統」（BERS, Building Energy Efficiency Rating System）與「近零碳建築」（nZEB, near Zero Energy Building）政策。現行法規後續雖有修正，惟解題仍以命題當年既有政策文件與法制架構作答即可。
3. 建築環境控制之定義：指透過建築規劃設計手法，對建築物之熱環境、光環境、風（通風）環境、音環境及室內空氣品質進行控制，以降低機電設備（空調、照明、通風）之能源負荷，屬於被動式設計（Passive Design）與主動式設備效率提升（Active Design）並重的技術領域，是達成建築部門節能減碳目標的工程基礎。

二、解題方法（作答架構規劃）

本題分兩個子題作答，建議採「破題—關聯論述—重要性論述—具體要項」四段式架構：

1. 破題：簡述2050淨零排放路徑之政策背景與建築部門（住商部門）於全國溫室氣體排放結構中之角色。
2. 闡述關聯：說明建築環境控制如何作為建築部門節能減碳的技術手段，對應到「節能」關鍵戰略中之建築部門路徑（新建建築、既有建築分階段達成近零碳建築之時程目標）。
3. 闡述重要性：從能源結構、建築物生命週期特性、法制誘因三個面向論述。
4. 具體可行要項：依熱、光、風、音、空氣品質五大控制領域，分項列出可操作之工程對策，並補充再生能源整合、智慧化管理、政策工具等配套措施。

以下即依此架構撰寫完整參考答案內容。

---

三、參考解答（完整論述）

（一）淨零轉型目標與建築部門之背景

我國於民國111年3月由國家發展委員會公布「臺灣2050淨零排放路徑及策略總說明」，明訂以2050年達成淨零排放為目標，並透過能源、產業、生活、社會四大轉型，搭配十二項關鍵戰略逐步落實。其中「住商部門」（主要即建築部門）之直接與間接（用電）碳排放，長期占全國溫室氣體排放總量約二成左右，且建築物平均使用年限達數十年，若於新建階段未落實節能設計，日後改善成本極高，屬於減碳成本效益極佳的「早期布局」領域。因此，建築部門節能已被列為十二項關鍵戰略中「節能」戰略之重要子項，內政部並據此訂定建築部門淨零排放路徑，分階段推動：

• 2030年：公有新建建築物須達建築能效1級以上或近零碳建築等級，一般新建建築物之節能設計基準同步提升。
• 2040年：新建建築物100%、既有建築物50%以上須達成建築能效1級（近零碳建築）等級。
• 2050年：新建與既有建築物100%達成近零碳建築目標。

（二）建築環境控制計畫與淨零轉型目標之關聯與重要性

1. 技術對應關係：建築物耗能主要來自空調（熱環境失衡所致之冷房/暖房負荷）、照明（光環境不足所致之人工照明依賴）、通風（機械通風取代自然通風之風扇/空調耗能）三大項，三者合計常占建築物總用電量七成以上。建築環境控制計畫透過被動式設計手法（外殼隔熱、遮陽、自然採光、自然通風），可在設計階段即降低上述負荷，屬於「源頭減量」，較之後端僅依賴高效率設備更具成本效益與減碳綜效，故為落實建築部門淨零路徑不可或缺之技術基礎。
2. 量化評估工具之連結：內政部推動之建築能效評估系統（BERS）將建築物耗能分級（1+級至7級），其評估內涵即涵蓋外殼節能（ENVLOAD外殼耗能指標）、空調系統效率、照明功率密度（LPD）、通風換氣效率等建築環境控制關鍵參數。換言之，建築環境控制計畫的落實成效，直接反映於建築能效標示等級，是政策目標可否達成之量化依據。
3. 生命週期與公正轉型意義：建築物具長生命週期特性，環境控制設計一旦於規劃階段確立，往往影響建築物數十年之營運碳排放；

第二題：建築自然通風潛力 VP（Ventilation Potential）

---

核心觀念

本題考查考生對「建築自然通風」在台灣綠建築評估體系與建築節能設計規範中的定量化評估工具──通風潛力法（Ventilation Potential Method, VP法）──之理解，屬內政部建築研究所《綠建築評估手冊－基本型（EEWH-BC）》與《建築物節約能源設計技術規範》中，關於外殼節能指標（ENVLOAD／日常節能指標）計算時所採用之自然通風修正概念，並延伸至建築設計實務層面的通風規劃原則。作答需掌握三個層次：

1. VP 的定義與物理意義（自然通風的驅動力與量化方式）。
2. VP 與節能效率的評估方法（如何將氣候資料轉化為可通風時數，並換算為節能貢獻）。
3. 通風規劃設計要項（配置、開口、剖面、控制策略等實務手法）。

三者環環相扣：VP 是「潛力指標」，節能效率評估是「量化手段」，設計要項則是「如何提高 VP 值、落實節能」的具體作法。

---

解題方法

一、建築自然通風潛力 VP 之定義

建築自然通風潛力（Ventilation Potential, VP）係指：在特定基地氣候條件下（室外乾球溫度、相對濕度、風速、風向），透過建築物開口部（門窗）之自然通風（風力通風與浮力通風），使室內達到熱舒適或有效散熱降溫之「潛在可行程度」，通常以「全年可通風時數佔總時數之比例」表示：

$VP=\frac{N_{vent}}{N_{total}}\times100\%$

其中 $N_{vent}$ 為依當地典型氣象年（TMY）逐時資料，判定室外氣候條件落於「開窗即可達到室內熱舒適／散熱」範圍之時數；$N_{total}$ 為全年總時數（通常取 8,760 小時）。VP 值愈高，代表該地區、該建築配置愈適合以自然通風取代機械空調，節能潛力愈大。

自然通風之驅動力有二，構成 VP 評估之物理基礎：

（1）風力通風（Wind-driven Ventilation）

$Q_w=C_v\cdot A_{eff}\cdot V$

• $Q_w$：通風量（$m^3/s$）
• $C_v$：有效開口係數（約 0.5～0.6）
• $A_{eff}$：有效開口面積，進出風口面積不等時取較小者，或以 $\dfrac{1}{A_{eff}^2}=\dfrac{1}{A_1^2}+\dfrac{1}{A_2^2}$ 計算
• $V$：室外風速（$m/s$）

（2）浮力通風／煙囪效應（Stack-driven Ventilation）

$Q_s=C_d\cdot A\sqrt{2g\Delta h\cdot\frac{\Delta T}{T}}$

• $C_d$：流量係數
• $\Delta h$：進出風口垂直高差（m）
• $\Delta T$：室內外溫差，$T$：絕對溫度

VP 法之精神即是：依上述兩種驅動力，逐時比對當地氣象資料與室內熱舒適上下限（通常參考 ASHRAE 55 適應性舒適模式或建研所訂定之舒適溫濕度範圍，如乾球溫度 26～28℃、相對濕度低於 80%），統計全年中「開窗即可滿足舒適」之時數比例，作為該建築設計自然通風潛力之量化指標。

二、通風潛力與節能效率之評估

評估流程可分為四步驟：

1. 氣候資料建置：取得基地所在地之典型氣象年（TMY）逐時資料（乾球溫度、相對濕度、風速、風向）。

2. 舒適域判定：設定室內熱舒適上下限（可採定值法或焓差法），逐時判斷室外氣候是否落於舒適域內，若是則該小時記為「可通風時數」。台灣氣候潮濕，宜採**焓差法（Enthalpy-based Method）**同時考慮溫度與濕度，避免僅以乾球溫度判定造成高估。

3. VP 值計算：依前述公式，計算可通風時數佔全年時數比例，即得該基地、該建築配置之 VP 值。

4. 節能效率換算：將可通風時數對應之「非空調運轉時數」，代入建築耗能模型（如 EnergyPlus 動態模擬，或簡化法之 ENVLOAD／EUI 計算），估算因自然通風替代空調所減少之全年空調用電量，並以下式表示節能率：

核心觀念

本題考的是台灣「建築技術規則建築設計施工編」第一章之一「建築物節約能源」專章中，外殼耗能基準（ENVLOAD）評估系統下的外遮陽修正係數 $K_c$，以及與之配套的「建築物節約能源設計技術規範」（內政部建築研究所訂定）所規範之外遮陽型式分類。答題須掌握三個層次：

1. 台灣氣候特性與建築能耗結構，說明外殼（尤其開窗部位）遮陽為何是節能減碳的關鍵著力點。
2. $K_c$ 在 ENVLOAD 外殼耗能公式中扮演的角色，及其決定（查表／計算）方式。
3. 建築構造上常見外遮陽形式的分類與其節能效益比較。

本題屬「觀念論述＋規範內容」型申論題，答題架構應「先講重要性（why）→ 再講係數怎麼決定（how）→ 最後講形式與效益（what）」，依題目指示之順序作答，層次分明是拿高分的關鍵。

以命題當年（民國112年）「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」內容為準；後續法規條文編碼與技術規範內容如有修正，仍應以112年當時版本作答。

---

解題方法

一、臺灣建築外殼遮陽設計在節能減碳上影響重要之原因

1. 氣候條件使然 台灣地處亞熱帶與熱帶交界，緯度低、太陽入射角高、日射強度大，且夏季（空調需求期）長達半年以上。建築物外殼（尤其是透明開窗部位）終年承受高強度直達日射與漫射日射，是建築物室內得熱的主要來源之一。

2. 空調負荷結構中日射得熱佔比極高 建築物空調（冷房）總負荷可拆解為：外殼傳導熱、外殼日射得熱、內部發熱（人員、設備、照明）、通風負荷等。其中，開窗玻璃的日射得熱因玻璃對太陽短波輻射（可見光、近紅外光）之透過率遠高於實牆體，故單位面積之得熱量往往為實牆的數倍以上，是外殼耗能中最敏感、也最容易透過設計手段改善的一項。

3. 建築部門用電結構 台灣建築部門用電中，空調（冷氣）用電長期居首位，尤以商辦、住宅類建築為甚。降低外殼日射得熱，即可直接降低空調尖峰負荷與全年用電量，進而降低電力系統之碳排放，對應國家溫室氣體減量目標（現行氣候變遷因應法）與近零碳建築政策路徑。

4. 外遮陽為「被動式（passive）」節能手法，CP值高 相較於高效率空調設備、Low-E玻璃等主動或材料型節能手段，外遮陽屬於構造層面的被動設計，一經施作即可長期發揮效果、不需額外耗能運轉，且可與立面造型、通風採光整合設計，達成「以最小成本換取最大節能效益」，故為建築外殼節能評估（ENVLOAD）中權重極高的一項設計參數。

二、建築外殼能耗評估外遮陽修正係數 $K_c$ 之決定方式

1. $K_c$ 在外殼耗能基準（ENVLOAD）公式中的角色

依建築技術規則建築設計施工編外殼節能規定，非透明外殼與透明開窗部位分別以熱傳透率（$U$）及綜合遮蔽係數（$\eta$）計入 ENVLOAD 之計算，其中開窗部位之熱取得，除受玻璃本身之日射透過率（$\eta_g$）影響外，若設有外遮陽構造，則須以外遮陽修正係數 $K_c$ 進行折減：

$\eta = \eta_g \times K_c$

再代入 ENVLOAD 簡化式（以各構造面積加權之外殼年平均單位面積熱取得）：

$ENVLOAD=\frac{1}{A_{env}}\left[\sum A_{wi}U_{wi}FS_{wi}+\sum A_{ri}U_{ri}FS_{ri}+\sum A_{gi}\,\eta_{i}\,FS_{gi}\times 3\right]$

其中 $A_{gi}$ 為開窗面積、$\eta_i$ 為考慮外遮陽後之綜合遮蔽係數、$FS$ 為各方位日射修正因子。可見 $K_c$ 值愈小，代表外遮陽對日射得熱之阻隔能力愈強，ENVLOAD 值愈低，愈有利於通過外殼節能審核。

2. $K_c$ 值決定的兩種途徑

（一）簡易查表法（規定法） 依「建築物節約能源設計技術規範」，先將開口部之外遮陽構造依「型式」分類（水平遮陽、垂直遮陽、綜合（格子狀）遮陽、可調式百葉遮陽等），再依該遮陽物之出挑深度與開口部尺寸之比值（水平遮陽用出挑深度 $D_o$ 與開口高度 $H_o$ 之比 $D_o/H_o$；垂直遮陽用出挑深度與開口寬度之比 $D_o/W_o$）分級查表，並區分開窗所在方位（南向、北向、東向、西向等），因太陽入射角隨季節與方位不同，同樣的出挑比在不同方位所能達成的遮蔽效果不同，故查表結果依方位而異。出挑比愈大（遮陽板伸出愈深），$K_c$ 值愈小、遮陽效果愈佳。

核心觀念

本題屬於建築環境控制（光環境）領域中「照明品質」相關的基本概念申論題，考點集中在四個核心名詞與其延伸的設計應用：

1. 明視（Good Seeing／Visibility）：視覺作業能否清晰、舒適、正確辨識對象的視覺條件。
2. 眩光（Glare）：因視野內亮度分布不均、對比過大，導致視覺不適或視力減退的現象。
3. 色溫度（Color Temperature, CCT）：以絕對溫度（K，Kelvin）表示光源光色的物理量。
4. 良好建築照明條件：綜合上述觀念後，建築照明設計應具備的品質指標。

這類題目在建築環境控制考科中屬於「基本定義＋設計原則整合」型申論題，答題關鍵在於定義精確、分類清楚、條列完整，並適度連結《建築技術規則建築設計施工編》第十一章（節約能源）及 CNS 照明相關規範（CNS 12112 建築物照明設計規範）之精神作答，以提高專業度與得分。

---

解題方法

本題應採逐項定義＋條列說明的架構作答，每個名詞先給「定義」，再視情況補充「影響因素」或「分類」，最後以獨立段落條列「良好建築照明條件」作總結收尾，形成完整的邏輯鏈：

明視的條件 → 破壞明視的眩光問題 → 影響視覺品質的色溫度因素 → 綜合為良好照明設計準則

以下依序作答。

---

一、明視（Good Seeing）

定義： 明視係指人眼在進行視覺作業時，能夠迅速、正確、舒適地辨識對象物之形態、色彩、質感與空間位置的視覺狀態，亦即視覺機能得以充分發揮之照明條件。

構成明視的四大要素（習稱「明視四要素」）：

1. 亮度（Brightness／Luminance）：對象物須有適當之照度與亮度，過暗則辨識困難，過亮則產生眩光。
2. 對比（Contrast）：對象物與背景間須有適度之明暗或色彩對比，對比過低則輪廓不清，對比過大則易生疲勞。
3. 時間（Exposure Time）：眼睛注視對象所需之時間，時間越短，所需亮度與對比須相對提高。
4. 大小（Size）／視角（Visual Angle）：對象物之視角大小影響辨識難易，物體越小、越需提高照度以利辨識。

此外，尚可補充第五要素——眩光之有無，因眩光為破壞明視最主要之干擾因子（詳如下述）。

---

二、照明眩光（Glare）

定義： 眩光係指視野範圍內，因存在亮度過高之光源或反射面，或因視野中亮度分布極不均勻（對比過大），導致視覺產生不適感、辨識力降低，甚至產生視覺疲勞或暫時性視力障礙之現象。

眩光之分類：

1. 依生理／心理反應區分：

• 不適眩光（Discomfort Glare）：僅造成視覺不舒適感，尚不致直接降低視力，屬主觀感受。
• 失能眩光（Disability Glare）：使視網膜上形成散射光幕，直接降低對象物之對比與可視度，屬客觀視覺機能降低。

2. 依光線到達眼睛之方式區分：

• 直接眩光（Direct Glare）：由光源直接進入視野所致，如裸露燈具、對向車燈、天空過亮之開窗。
• 反射眩光（Reflected Glare）：由光滑面（如螢幕、桌面、地坪）反射光源後進入視野所致，又稱反射性眩光；發生於工作面上者稱為遮蔽性反射眩光（Veiling Reflection），會直接遮蔽作業面之視認度。

影響眩光強弱之因素： 光源亮度、光源與視線之夾角（眩光源越接近視線中心，眩光感越強）、光源之視角（立體角）大小、背景亮度（背景與光源亮度對比越大，眩光越明顯）、暴露時間長短等。

---

三、光源之色溫度（Color Temperature）

定義： 色溫度係將黑體（Black Body）加熱時，隨溫度上升所呈現之顏色變化，以此對應光源之光色，並以**絕對溫度 K（Kelvin）**為單位表示。當光源之光色與某一溫度下黑體輻射之光色相同或相近時，即以該溫度值定義為此光源之（相關）色溫度。

色溫度與光色之對應關係：

核心觀念

本題考的是建築給排水通氣系統中四個重要子題，屬於建築設備（衛生工程）範疇，是建築師考試、公務員建築工程類科的常考基礎知識，涉及概念定義與系統規劃設計原則：

1. 存水彎（Trap）：排水管路衛生安全裝置的基本構造。
2. 同層排水（Same-Floor Drainage System）：近年因無障礙、隔音、防漏、施工彈性需求而興起的排水配管方式。
3. 整體衛浴 UB（Unit Bathroom）：預鑄式衛浴單元，屬工業化營建（模組化）技術。
4. 排水通氣系統規劃設計要領：綜合性系統設計原則，需整合管材選用、坡度、通氣方式、清潔口設置等。

答題架構應採「先分別定義、後整合設計原則」的方式，逐一條列說明，符合公務員考試「條理清楚、要點分明」之給分邏輯。

---

解題方法（逐項論述）

一、存水彎（Trap）

定義：存水彎係設置於衛生設備排水口或排水管路上，利用彎管構造使管內經常保有一定深度之水封（Water Seal），藉此阻止排水管、污水管內之臭氣、有害氣體及蟲類侵入室內，同時兼具攔阻部分雜物之功能，是排水系統中最基本、最重要的衛生安全裝置。

要點說明：

• 水封深度：一般規定存水彎之水封深度應在 5 cm 以上、10 cm 以下（過淺易被抽虹吸破封，過深易積垢阻塞、清洗不易）。
• 常見型式：S 形存水彎、P 形存水彎、瓶形（地板落水頭常用）、集合式存水彎等。
• 設置原則：
• 每一衛生設備應個別裝設存水彎（禁止共用），以避免破封時波及多個設備。
• 存水彎與衛生設備應盡量靠近設置，減少存水彎至設備間之配管長度，避免自身虹吸（Self-Siphonage）。
• 存水彎不得裝設兩個以上（雙重存水彎），因兩存水彎間空氣易腐化，且影響排水效率。
• 存水彎應構造簡單、內部光滑，且具備清潔口或可拆卸構造，便於檢修清淤。

破封原因（考生應知）：自身虹吸作用、誘導虹吸（因通氣不良，鄰近排水造成負壓抽吸）、蒸發作用（長期不用）、噴濺作用、風力作用（背壓）。防止破封之根本對策即為設置通氣管系統。

---

二、同層排水（Same-Floor Drainage System）

定義：同層排水係指衛生設備之排水管線，均配置於該樓層之樓板面（架空層／墊高層）內或同層牆體內，不穿越樓板貫穿至下層，排水橫管於本層匯集後再接至立管或排至外部之排水方式。與傳統「排水管穿越樓板至下層天花板內配管」（下層排水）之方式相對。

優點：

1. 權責分明、糾紛減少：管線維修不需進入下樓層住戶室內，避免因漏水糾紛產生之鄰居糾紛與法律責任不清問題。
2. 維修便利：管線集中於同層地坪或牆內，檢修時僅需開挖本層地坪，不影響下層生活。
3. 提升樓板隔音與防漏性能：減少樓板穿孔數量，降低結構弱化與滲漏風險。
4. 有利無障礙設計：搭配架空地板可彈性配置馬桶、面盆位置，利於輪椅族衛浴改善。

缺點與設計要點：

• 需墊高地坪（架空層，一般約 15~30 cm），影響樓層淨高與門檻設計，須注意無障礙門檻高差處理。
• 架空層內管線仍應設置清潔口、檢修口，並注意排水坡度（一般橫支管坡度不小於 1/50~1/100）是否足夠，避免因墊高空間有限造成坡度不足、積水滯留。
• 需搭配存水彎與通氣管設計，並注意排水噪音（架空層易產生共鳴音）之隔音處理。

---

三、整體衛浴 UB（Unit Bathroom）

定義：整體衛浴（Unit Bathroom, UB）係指於工廠以標準模具一體成型或組件預製之衛浴單元（含防水底盤、牆板、天花板一體組裝），運至工地後整體吊裝、現場僅需接續給排水與電力管線即可完成安裝之工業化衛浴設備系統，源於日本住宅工業化技術，常用於旅館、學校宿舍、醫院、大型集合住宅。

構成與特點：

1. 防水底盤（一體成型 FRP 或 SMC 材質）：取代傳統現場施作之防水層，徹底解決浴室滲漏問題，是 UB 最核心之防水機制。
2. 牆板、天花板單元化：於工廠預製組裝，現場僅需組立定位。
3. 管線集中預留：給水、排水、通氣管路於製造階段已預留接頭位置，現場僅需對接。

優點：

• 大幅縮短工期、減少現場濕式作業（防水、貼磚）。
• 品質穩定，防水性能較現場施工可靠，杜絕滲漏。
• 有利品質管控與大量生產（模組化、規格化）。
• 減少職業災害與工地污染。

缺點／限制：

• 平面尺寸固定，設計彈性較低，需配合建築模距（Module）規劃。
• 需事先協調結構開口、管道間位置與吊裝動線，設計整合難度較高。
• 造價視數量與規格化程度而定，量少時單價偏高。

---

四、建築排水通氣設備系統規劃設計要領（條列說明）