空調與通風設備

考試定位

「空調與通風設備」是建築設備科目的核心考點。常見題型包括:

  • 比較不同空調系統的優缺點與適用場合
  • 說明通風設計的換氣量計算與設計要點
  • 分析節能設備的原理與應用效益

本科最常以「建築類型」配合「空調需求」給定案例,要求考生分析空調系統的設計要點。先掌握系統原理,再分析設計計算,不要只背法規而忽略實務應用。

本頁採白話整理,目的是建立空調通風系統的完整框架。正式應答時,仍應依建築類型與需求個別分析。

空調系統分類

中央空調 vs 分離式空調

比較項目 中央空調 分離式空調
系統規模 大型 小型
效率 較高 較低
造價
維護 需專業 簡單
適用場合 大型建築 一般住宅、小型辦公

中央空調系統分類

水系統

特性 說明
原理 以水為冷媒傳遞介質
優點 效率高、管線小
缺點 造價高、需機房
適用場合 大型建築、辦公大樓

風系統

特性 說明
原理 以空氣為冷媒傳遞介質
優點 施工快、可同時處理通風
缺點 佔空間、噪音
適用場合 商場、餐廳

空調系統比較

比較項目 水系統 風系統 分離式
效率
造價
維護 需專業 中等 簡單
佔空間
適用場合 大型建築 商業空間 住宅、小型辦公

空調負荷計算

負荷來源

負荷來源 說明 計算方式
外氣負荷 外牆、屋頂傳熱 U值 × 面積 × 溫差
日照負荷 太陽輻射熱 日射量 × 面積 × 係數
內部負荷 人員、燈具、設備 人數 × 產熱量
外氣負荷 新風處理 風量 × 焓差

負荷計算公式

外牆傳熱負荷

  • Q = U × A × ΔT
  • U:傳熱係數(W/m²·K)
  • A:面積(m²)
  • ΔT:室內外溫差(K)

人員產熱負荷

  • Q = 人數 × 產熱量
  • 辦公:100-120 W/人
  • 商場:80-100 W/人

燈具產熱負荷

  • Q = 燈具功率 × 使用率 × 同時使用率

通風設計

自然通風 vs 機械通風

比較項目 自然通風 機械通風
動力 風壓、熱壓 風扇
優點 節能、無噪音 可控制、效率高
缺點 不穩定、受天候影響 耗電、需維護
適用場合 一般建築 特殊空間、高層建築

換氣量計算

最小換氣量

  • 依人數計算:0.3 m³/min·人
  • 依面積計算:0.15 m³/min·m²

換氣次數

  • 換氣次數 = 換氣量 / 室內容積
  • 一般空間:6-10次/小時
  • 特殊空間:依規定

通風設計要點

項目 要點 常見錯誤
進排氣口 位置、尺寸、數量 進排氣口距離不足
風管配置 管徑、長度、彎頭 風管過長、彎頭過多
風量平衡 進氣量 = 排氣量 進排氣不平衡
噪音控制 風速、消音器 噪音過大

空調風管設計

風管種類

類型 特性 優點 缺點
鍍鋅鐵皮 傳統工法 堅固、耐久 造價高、施工慢
玻纖風管 保溫一體成形 保溫好、施工快 價格高
酚醛風管 輕量化 輕、施工快 強度較低

風管設計要點

項目 要點 常見錯誤
管徑計算 依風量計算管徑 管徑過小
風速控制 主管4-6 m/s,支管2-3 m/s 風速過高
保溫 外氣管、冷水管需保溫 未保溫
洩水 冷水管需洩水坡度 未設洩水

防火風管

項目 說明
功能 防止火焰蔓延
材質 耐火材料
貫穿處理 防火填塞
適用場合 穿越防火區劃

節能設備

全熱交換器

項目 說明
功能 回收排氣能量
原理 新風與排氣熱交換
效益 降低空調負荷20-30%
適用場合 需大量新風空間

變頻主機

項目 說明
功能 依負載調節出力
原理 變更壓縮機轉速
效益 節省能源20-40%
適用場合 負載變化大空間

節能策略

策略 說明 節能效果
全熱交換 回收排氣能量 20-30%
變頻控制 依負載調節 20-40%
LED照明 降低燈具產熱 30-50%
隔熱強化 降低外殼負荷 10-20%

排煙設備

排煙方式

方式 說明 適用場合
自然排煙 開窗排煙 一般建築
機械排煙 風扇排煙 高層建築、地下層

排煙設備與空調介面

項目 說明
兼用排煙 空調風管兼用排煙
切換設計 火警時切換為排煙模式
防火風管 排煙風管需耐火
補氣設計 排煙需配合補氣

檢核重點

  • 確認空調系統選用(中央空調、分離式)
  • 計算空調負荷
  • 規劃通風系統與換氣量
  • 設計風管系統與防火處理
  • 規劃節能設備(全熱交換器、變頻主機)
  • 設計排煙設備與空調介面

易錯辨析

  • 常見錯誤:混淆水系統與風系統的適用場合

  • 正確觀念:水系統適用大型建築,風系統適用商業空間

  • 常見錯誤:忽略通風設計的重要性

  • 正確觀念:通風是確保空氣品質的關鍵

  • 常見錯誤:風管風速過高導致噪音

  • 正確觀念:主管風速4-6 m/s,支管2-3 m/s

  • 常見錯誤:排煙設備未考慮補氣

  • 正確觀念:排煙需配合補氣,否則效果不佳

典型例題

選擇題

題目:下列何種空調系統適用於大型辦公大樓? (A) 分離式空調 (B) 中央空調風系統 (C) 中央空調水系統 (D) 窗型冷氣

答案:(C) 解析:中央空調水系統效率高、管線小,適用於大型辦公大樓。

申論題

題目:請說明全熱交換器與變頻主機的節能原理,並分析其應用效益。

答題要點

  1. 全熱交換器:回收排氣能量,降低空調負荷
  2. 變頻主機:依負載調節出力,節省能源
  3. 節能效果:全熱交換器20-30%,變頻主機20-40%
  4. 適用場合:需大量新風空間、負載變化大空間

章末速讀

空調系統口訣:「水中分小,各有適用」

系統 特性 適用場合
水系統 效率高、造價高 大型建築
風系統 施工快、佔空間 商業空間
分離式 安裝簡單、效率低 住宅、小型辦公

通風口訣:「自然省、機械準」

類型 特性 適用場合
自然通風 節能、不穩定 一般建築
機械通風 可控制、效率高 特殊空間

節能口訣:「熱交換、變頻調、LED、隔熱好」

策略 節能效果 適用場合
全熱交換 20-30% 需大量新風
變頻控制 20-40% 負載變化大
LED照明 30-50% 一般空間
隔熱強化 10-20% 一般建築

考試答題順序:先確認空調系統→再計算負荷→最後設計節能策略

申論與圖面練習

1. 請比較中央空調(水系統、風系統)與分離式空調的優缺點與適用場合。

作答關鍵:

  • 中央空調水系統:效率高、造價高
  • 中央空調風系統:施工快、佔空間
  • 分離式空調:安裝簡單、效率較低
  • 適用場合:建築規模、用途、預算
2. 請說明全熱交換器與變頻主機的節能原理,並分析其應用效益。

作答關鍵:

  • 全熱交換器:回收排氣能量、降低負荷
  • 變頻主機:依負載調節、節省能源
  • 應用效益:節能效率、投資回報
  • 適用場合:建築類型、使用時間

常見問題 QA

「空調與通風設備」在考試中應優先掌握什麼?

空調系統類型、通風設計與節能考量重點、法規引用與實務要點。建議採用的判讀方式是:由負荷、系統、設備、管線、控制與維護空間逐層檢核。

準備「空調與通風設備」最常見的失分原因是什麼?

常見失分是只算設備容量,忽略建築整合與能源效率。作答時應把結論、依據與適用條件一併寫出。

讀完本章後應如何自我練習?

畫系統圖並追蹤能源或流體的完整路徑,再用章末題目確認是否能解釋理由,而非只認得答案。

複習測驗

空調與通風設備隨堂考

先依本章內容作答,再展開解析檢查判斷理由。

1本章「空調與通風設備」所屬的考試領域為何?
請選擇一個答案
解析

本章收錄於「環境控制」,重點為空調系統類型、通風設計與節能考量重點、法規引用與實務要點。

2面對本章案例時,較完整的解題方式為何?
請選擇一個答案
解析

本章建議以「由負荷、系統、設備、管線、控制與維護空間逐層檢核」建立可追溯的判斷。

3下列何者是本章應避免的準備方式?
請選擇一個答案
解析

最常見的失分來源是只算設備容量,忽略建築整合與能源效率。

4何種複習方式最能確認已理解本章?
請選擇一個答案
解析

建議畫系統圖並追蹤能源或流體的完整路徑,並能自行說明每一步理由。