綠建築：採光設計對室內視覺舒適影響與能源節約

綠建築：採光設計對室內視覺舒適影響與能源節約 (To Achieve Indoor Visual Comfort and Energy Saving by Daylighting Design for Green Building)
國立臺灣大學土木工程研究所 李銘祥

綠建築一直是被關注的重要議題，”綠”不僅僅代表使用綠色植物為建築調節溫度達到能源節約與裝飾的效果，也代表利用大自然的可再生能源減少能源的使用，降低對環境與生態的衝擊。

根據世界企業永續發展委員會 WBCSD 統計^[1]，建築物的能源使用佔約全球能源使用的 40%，而商業建築所使用的電量佔總電能使用量中的約 35-50 %，其中將電使用在照明以維持室內視覺舒適上又佔了不少電量，若能善用自然採光並減少人造照明的使用頻率，便可以降低電能的消耗量，長期累積下來所節省的能源，可降低核能發電時所產生的核廢料或火力發電產生的二氧化碳，降低對環境的衝擊，也能達到節約能源的效果。

能源的使用是在設計建築時的一大考量點，如何才能在達到最佳化節約能源的同時，又不影響居住者的舒適度? 這要依賴設計者的經驗與巧思，再搭配分析軟體的輔助，從得出的結果中做最佳選擇。舉採光為例子，一棟建築物的採光若要良好，除了注意各場所因不同功用所應達到照度標準之外，舉辦公場所為例（圖一），也可以採用一些針對採光設計的策略，例如：建築物的座向、開窗位置、光線導入、窗戶性能等。至於如何評判一棟建築的採光是否符合綠建築標準，美國綠建築協會 (USGBC) 有制定 LEED (Leadership in Energy and Environmental Design ) 來規範綠建築，其中 LEED IEQ Credit 8.1 Daylight and View 有敘述採光設計的得分與應達到的標準參考^[3]。

以下說明四種綠建築採光策略：

(1) 座向：建築物面向對採光的影響非常重要，例如在設計時，通常會將建築較長的軸向擺放東西向，避免因為日出與日落時短暫性日光不連續之驟升與驟降而有可能造成之昡光（因視野內的亮度大幅超過眼睛所適應，導致視覺不舒適或視力受損^[4]），而正對太陽軌跡的面相則可以以較大的面積得到連續的日光，雖也有可能有眩光現象，但可透過調節日光的設備（例如導光板）改善，相較於東西向來說比較好控制，而背對太陽軌跡的面向雖然不是最明亮的一面，但卻是日光分布最均勻的一面，因為是由太陽光發散並反射進入到室內，而非直接照射。圖二為不同座向建築物之採光比較示意圖。

(2) 開窗位置：開窗位置影響室內光線的分布，以側面開窗為例，通常日光進到室內的深度大約為那一層樓日光進入高度的 2.5 倍（圖三），這代表著採光窗的高度盡量越高越好。側面開窗時，應注意窗與窗之間的間距，使光線能均勻分布於室內，避免部分區域過亮與過暗；或可使用天台採光，將日光帶入室內達到最好效果，以天台採光的亮度也通常是側面開窗的好幾倍，但可能有過亮的問題產生。不論使用哪種形式開窗，都可以使用導光板控制光線導入。

(3) 光線導入：在採光設備部份，以導光板為例 ，功能是讓光線的路徑透過板面，使光線反射並導進更深入於室內，讓光線更均勻分配，且不會減少入射光的總量。側窗採光時，導光板通常放置在採光窗與觀景窗之間（圖四），除了導光功能之外，也可以做為觀景窗的遮蔽，避免進入光線過多太亮或產生眩光。天台採光分為屋頂監視式、鋸齒型屋頂式、天窗式（圖五），皆可以利用導光板採垂直放置方式作為引導光線使之分布更均勻（圖六）。

(4) 窗戶性能：窗戶的性能表現對室內影響著室內視覺舒適，觀景窗與採光窗不同的是，觀景窗通常要注意玻璃材質的透光率，依情況而定選擇對室內亮度最舒適的透光率玻璃，以避免過亮造成眩光，而有些使用特殊玻璃材質如“光譜選擇性玻璃”製成之窗戶，能讓可見光通過但過濾一些特定波長的光如 UV 和紅外線（圖七），避免照射入室內損害家具、傷害人體和造成室內溫度過高，其它高性能窗戶還有如 Low-E（低輻射）鍍膜、複層玻璃間填充惰性或真空處理等，則可減少熱輻射、阻隔熱對流及熱傳導。選擇適當性能的窗戶不僅能保持室內視覺舒適，還能降低熱能流失或減少室內溫度增加，與減少紫外光帶來之傷害。

能源的妥善使用不僅能降低對環境的衝擊與節約能源，也能為建築物帶來經濟效益降低能源成本，採取有效的策略執行採光設計，如：決定建築物適當座向、有效開窗位置、使用導光板引導光線、選擇適當性能表現的窗戶等，都可以增加自然採光使用率、取代人造照明，並減少電能的使用，使建築物的效能表現更節約能源、更環保、更符合綠建築的期待。

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參考文獻

1. Building Sector Needs to Reduce Energy Use 60% by 2050｜世界企業永續發展委員會 WBCSD。http://www.environmentalleader.com/2009/04/27/building-sector-needs-to-reduce-energy-use-60-by-2050/
2. CNS 照度標準｜東亞照明。http://www.chinaelectric.com.tw/cns.htm
3. LEED IEQ Credit 8.1 — http://www.usgbc.org/resources/daylighting-and-ieq-credit-81-understanding-may-addendum-amp-achieving-success-daylighting
4. 眩光｜維基百科。https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%9C%A9%E5%85%89