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環境、座向全面考量窗戶設計前要考慮的環境問題

發布於 2019-10-30 • 更新於 2020-03-10

鋁窗安裝後，如有性能不良問題，原因不外乎：選購鋁窗時，未能依據周遭特性來規畫符合的窗型，使得性能無法滿足環境需要，是屬於評估與規畫不周。因素二是鋁窗沒有選對正確的玻璃規格；畢竟，玻璃的規格和種類太多，且各具有不同的特色及適用環境，別說消費者搞不清楚，就連許多的鋁窗規畫人員也只知道玻璃的種類與概要的特性，而一樘窗戶的玻璃，占約70% 以上的面積，是決定窗體結構強度、阻熱與隔音效能好壞的重要關鍵!

也就是說，如果鋁窗玻璃規格無法滿足環境條件，就算窗戶本身的氣密性、抗風壓性、隔熱性多優良，也都徒勞無功。最後，就是施工品質的良莠，是影響鋁窗性能最主要的關鍵因素，因為現下各品牌鋁窗製造商，所設計製造的產品，幾乎都有通過CNS 國家標準的風雨測試與隔音測試，且都按著ISO 程序書，建制一定的生產與檢驗標準，除非製程出現變異或品檢缺失，否則出廠的品質與性能大致穩定。玻璃也是如此，什麼樣的規格、厚度，該有多大的隔音效果，熱傳透率是多少，都不會有太大的差異性。

然而，在鋁窗的安裝過程中，卻涉及了工班的技術是否穩定、鋁框基準線是否準確、嵌縫與打水路是否確實、安裝後的配件有沒有精確調校等問題，這些環節，都直接牽動著整體性能，所以說最關鍵的因素是「施工品質」。鋁窗如果出現隔音不良、漏水、竄風、口哨聲、晃動、操作不順暢等問題，必須深入探討，是「鋁窗設計性能標準太低」、「窗型選用與規畫不當」，或「玻璃無法滿足環境需要」，還是「施工品質不佳」，才能判斷性能不彰的原因。

1 ─ 鋁窗性能無法符合預期，有可能是未根據現地條件來選擇適當的窗型及規畫合宜的尺寸，影響表現。（圖片提供：左大鈞）

2 ─ 一樘鋁窗，玻璃即占有70% 以上面積，是承受風壓時的主要構件，也是低頻聲響傳遞至室內的主要介質，更是熱輻射傳遞的媒介與熱傳導的穿透路徑。（圖片提供：左大鈞）

3 ─ 鋁窗工程涉及舊窗拆除、立框基準線確認、固定片安裝、嵌縫、打水路、玻璃裝設、配件調整等作業，任何一個施工環節出問題，都影響水密、氣密及隔音性能。（圖片提供：左大鈞）

窗戶各種座向的設計思維

環境不同，窗戶與玻璃的規畫思維也必須有所不同，唯有因地制宜，才能讓鋁窗適材適所發揮所長；然而，在相同的環境條件下，建築都會有不同座向的門窗，有的面向東，有的面向西南，有的可能面向西北，這些不同座向的窗戶，就會因為風勢強度、日照程度的不同，而在設計思維上，另有不同的考量。

一、座向東北與西南的窗戶：

由於台灣位處東亞地帶，因此，秋冬時受到東北季風及春夏時受西南氣流的影響最為顯著，加上每年侵台的颱風也多會有特定的移動路徑，更使其反時鐘旋轉的外圍氣流，加劇了東北向與西南向建築面的損害程度，因此，如果門窗的座落方位是面向東北方或是西南方時，雨勢就容易在伴隨風勢的效應下，而增加了受雨量，也由於門窗在承受風壓時多少會出現一些撓曲狀況，而使原有的密合效果變差，並導致門窗滲、漏水的問題更為嚴重。因此，座向東北與西南的門窗建議採用密合性較佳的推開窗，惟應儘量避免使用「直軸旋轉窗」、「橫軸旋轉窗」、「內開窗」與「內倒窗」，因為這四種窗型在開啟時，窗扇都必須往室內的方向移動，因此窗樘（與牆面接合的窗框部位）就必須採取室外側較高，而室內側較低的梯式造型來設計，好讓窗扇可以順暢的開啟，如果窗樘的排水功能不佳，或瞬間雨量過大時，這些窗型的窗樘內部就容易出現積水的情形，而增加了滲、漏水的風險；此外，這四種窗型的開啟方向又恰與室外風壓順向，所以在較大風壓狀況下，窗扇與窗樘間的密合效果也容易變差，進而加劇了滲、漏水的問題。另外，面積愈大的窗型，在大風壓的狀況下，撓曲現象愈顯著，因此，單一面窗的面積應避免過大，大型開口的窗型設計，宜採用多窗併接的併窗方式來規畫，玻璃總厚也須至少有10mm，如此才能有較佳的抗風壓與支撐強度。

4─ 凡窗扇是可以往室內側開啟的窗型，其靠近室內側的窗樘鋁框就必須設計的比窗扇下緣還低，以避免干涉到窗扇的開啟動作；然而，這樣的設計也造成窗樘鋁框容易出現積水現象，萬一窗樘的排水孔阻塞，或瞬間雨量過大，使雨水來不及排放，就會導致積水隨著風壓而滲入室內。（圖片提供：左大鈞)

二、座向東方與西方的窗戶：

座向朝東或朝西的門窗，會受到較多的日照影響，雖然陽光充足，但會有東曬與西曬的問題，尤其是夏天時節，會讓室內的溫度變得非常炎熱；基本上，座向朝東或朝西的門窗，究竟要使用何種窗型，其實並無太大的差異，畢竟一樘窗戶玻璃所占的面積最大，因此要阻絕東曬與西曬因陽光照射所傳導的熱輻射，最好的方法還是從玻璃下手，如果選擇不透明玻璃，固然可以有較佳的隱私性與阻絕熱輻射的效果，但畢竟不透明玻璃會遮擋住採光與透外的視線，會讓住家更顯封閉，因此除了浴廁、臥房這樣的私密空間，或是與鄰家距離過近且相對的窗戶，可建議採用不透明玻璃外，其他的生活空間，則可使用有色玻璃、半反射玻璃、複層玻璃，甚至是低輻射玻璃，來阻絕陽光所帶來的熱輻射。

5 ─ 不透明玻璃固然有較佳的隱私性與阻絕陽光穿透的效果，但卻會遮擋住採光與透外的視線，容易讓住家更顯封閉。（圖片提供：左大鈞）

三、座向東南與西北的窗戶：

座向東南與西北的窗戶較容易遭遇負風壓的問題；而到底什麼是負風壓呢？建築物在設計時，都會考量正、負風壓條件，以評估其結構安全；而家中鋁窗是牆面的附屬部分，其強度不若混凝土牆面為佳，因此必須更重視負風壓的問題。以建築結構體來說，當風吹在建物時，會在建物表面產生風壓，通常迎風面即為正風壓區，而背風面則為負風壓區；以鋁窗而言，室外側所受的風壓是正風壓，而室內側所受的風壓就是負風壓。通常建物的室內面，多屬於較封閉式的空間，也因此室外的環境（正）風壓，通常會比室內的（負）風壓大得許多；故而鋁窗的性能設計，多會以正風壓來作為環境的評估要素，從CNS 3092 的水密、氣密與抗風壓等各項性能測試規範來看，主要也是以正風壓的條件，來進行試窗的驗證；但如果試窗有負風壓測試需要時，即會以正風測試壓力的1.5~2 倍來作為測試條件，從這也可以瞭解，負風壓問題要比正風壓來得嚴峻。

負風壓考驗窗戶強度

6 ─ 當進入室內的風量增加時，負風壓的現象就會更為顯著。

在一般情況下，室內與室外的風壓原本是處於一個趨近平衡的狀態，而當負風壓大於正風壓時，鋁窗所受的推力方向就會從原本由外向內，轉變成由內向外的推力，這個推力方向的改變，將會使鋁框與膠條間的緊密度受到影響，而容易在窗框的接合面上出現口哨聲。而到底有哪些環境，較容易會有負風壓的問題呢？

一、哪些位置容易有負風壓的問題

一般來說，負風壓的問題，主要還是與建物的座向有關；以單幢式建物來說，如果建物正面是主要的迎風面時，則建物的兩側窗面就會與風向形成一個平行關係，而依據白努利定律，當平行風速愈快時，窗面承受的正風壓力就會變小，而原本室內、外平衡的風壓就會出現失衡，並使鋁窗的室內面形成一個非常顯著的負風壓區。如果以雙（多）幢式的建築來說，建物間的棟距具有增強風速的效果，因此，當棟距愈小時，從棟距中間穿越的風速就會變得更強，而座落在建物棟距內的相對窗面，也會因為與風向平行的關係，而使正風壓力減弱，此時室內面亦成為極為顯著的負風壓區。當強風來襲時，如果有窗戶冒然開啟，或有玻璃發生破裂，將會使室外風勢突然的灌進室內，這時其他位置的窗戶，就容易因為負風壓力的驟增而出現有口哨聲、窗體晃動的情形，假使，家中的鋁窗恰好又位在負風壓的顯著區上，而室外的正風壓又剛好被平行風勢削弱時，就會導致玻璃所承受的內、外壓力瞬間失衡，並使得負風壓變得非常的劇烈，情況嚴重者，窗扇會因此而變形或損壞，尤甚者，還可能發生鋁窗被吸出戶外、玻璃向外爆裂等情形，而結構較差的屋頂更可能會被負風壓所掀開。

7 ─ 當室內的負風壓力大於室外的正風壓力時，窗扇就會往室外側的方向推移，並改變了原本應該與窗樘膠條密合的狀態，而窗扇與窗樘間也可能會出現隙縫；當室內的風壓從這個隙縫竄出時，就會出現尖銳的口哨聲。

二、斜式屋頂與負風壓的關係

此外，由於斜頂式建築物的屋頂，所受的風壓狀況與屋頂的傾斜角度有關，如果屋頂的角度愈陡，對風勢的行進就會形成阻力，因此迎風面所受的正風壓就會大於室內的負風壓；反之，如果屋頂的角度愈緩，則風壓的阻力就相對較小，甚至會導致有風速加快的情形，一旦行經屋頂的風速變快，正風壓就會被削弱，這時負風壓力就可能會大於正風壓，而成為負風壓顯著區，因此，安裝於屋頂斜面上的採光罩或天窗，就會有安全的顧慮。以台灣的環境來說，會出現較強風勢的座向概有：東北向（東北季風、一般颱風的風向）、西北向（西北颱的風向）、西南向（西南氣流、颱風穿越台灣離去時的回風）等，所以座向面西北、面東南、面東北、面西南的鋁窗，因為會與上述較強烈的風向平行，因此這些座向的鋁窗如果是位處空曠地區或高樓層，就要特別留意潛藏的負風壓問題。