帷幕牆之氣密、水密、隔音、隔熱性能之探討

一般帷幕牆設計者常把專業領域之結構計算委託結構技師代勞，好的結構技師除了能為材料之設計安全把關外，也須注意到材料之節省，且為業者的施工成本考量，然而材料之過度精簡有時也間接影響到材料之密合以及隔音、隔熱等性能，能做到"經濟儉省"而不影響帷幕牆之正常功能及使用壽命，又能符合建築師之造型設計理念者，可奉為上乘之作，一般結構技師限於結構計算預算、工期壓力認知，多半只在意材料使用之安全，鮮有主動為設計者化繁為簡的作為，因此帷幕牆之設計者必須具備通盤之規劃能力，包含施工程序以及成本的控制。

大型的帷幕牆工程，一般都需要通過風雨試驗的考驗，在試驗過程中無異檢驗了試體之施工性及氣密、水密、結構等多項性能。在標準之風雨試驗程序上並不包含隔音功能與隔熱功能之測試，除非規範上有特別註明這兩項要求。氣密性能的要求，一般影響到空調節能，但也間接影響到隔音性能，好的氣密效果也能減少噪音經由空氣之傳遞。AAMA及CNS規範要求氣密測試的壓力差至少在75Pa以上，但許多建築師要求壓力差至少在300Pa以上也不少，其實要求氣密性從75Pa提高到300Pa，並不需要什麼特別設計，做好施工品質管理就很容易達到，長期使用優良的氣密性能，有助於能源的節省，而且是很明顯的，隔音的性能除了與氣密性能有關外，面材的厚度及構造亦與隔音性能有相當大的關連，例如膠合玻璃的隔音效果比複層玻璃更佳，而複層玻璃也比單層玻璃效果好，其空氣層愈大的隔音效果愈好。目前尚無完整噪音測試資料可以用來評估，如空縫石材加擋水板及隔熱岩棉之隔音效果，或者是空縫鋁板加擋水板及隔熱岩棉等。至於隔熱性能過去一般只考慮到節能方面的隔熱，近來年防火消防法規之認知，隔熱已不再只是節能，而是兼俱防火，使得岩棉以外之隔熱棉，如玻璃棉或PU泡沫隔熱材已不再適用於防火時效要求半小時以上之帷幕牆，一般具5cm厚之岩棉，大多能滿足能源法規之要求，反而是過量的採光窗面積，又沒有使用適當的低輻射的玻璃，才是能源的殺手，不過這些問題也愈來愈獲得共識，相信未來的帷幕牆會愈多元，而且符合環保的觀念。

以下例舉目前法規適用的氣密性、水密性試驗性能要求。至於隔音及隔熱則適用計算來代替試驗，防火時效則不在本文探討範圍之內。

氣密性能
1. 氣密性能指相對於指定壓力差下，每單位牆壁面積及單位時間內之通氣量。單位為m³/m²．hr(固定窗)，m³/m．hr(活動窗)。
2. 性能值依照CNS 13971中所規定之氣密試驗求得。
氣密性能是影響冷暖氣負荷等的重要性能。試驗方法採用CNS 13971，測試壓力差一般最低以75 Pa為準，但考量高層建築或更高之空氣品質及節能要求，得以300 Pa為準，相當於風速每秒22公尺之靜壓，一般固定窗或牆板之透氣量為1.08m³/m²．hr，活動窗則為1.5m³/m．hr，固定窗以單位面積計算，活動窗以開口周邊之單位長度計。

水密性能
1. 水密性能指在規定注水量下，由室外測噴灑試體，室內側不產生漏水現象的內外側臨界壓力差。單位為kgf/m²。
2. 性能值依照CNS 13973及CNS 13974所規定之水密試驗求得。活動窗部份與其他固定窗或牆板之性能值應以同一標準檢視。
水密性能係為預防大雨、暴風雨時所造成的漏水現象，為重要的性能之一。試驗方法於CNS 13973及CNS 13974中有詳細規定。各類活動門及防火門等，水密性能標準不同，性能值須分別說明。無法滿足水密要求的活動門，多半以內凹或退縮方式，避免直接淋雨，AAMA建議採用最大正風壓之20%為壓力差，但考量台灣地區之颱風情況下一般以720 Pa以上為壓力差之標準，噴水量則為3.4L/m².min。

隔音性能
帷幕牆要求隔音性能值的求法為,設定:
室內側容許噪音位準
L₁ (db)
戶外噪音位準
L₂(db)
TL = ( L₂ -L₁ ) +10 log S/A
S: 外牆面積
A: 受音室的吸音力
L₂-L₁ : 所要求的隔音性能值
1. 隔音等級依照CNS 8465中所規定之隔音等級曲線求得。
2. 性能值依CNS 8466 所規定之聲音透過損失測定試驗求得。
隔音性能在此不以傳統的平均分貝表示，而以實效的隔音等級曲線表示[ CNS 8465 ]。試驗方法依據CNS 8466隔音設計。

隔熱性能
1. 隔熱性能以熱阻R表示。單位為m²‧(K/W)。
2. 性能值R可以標準試驗求得或以下式計算之。
R = R_o + R_i + {R_a +Σd_i /λ_i }
記號說明：
R_o：室外側壁面之熱阻(m²‧(K/W))
R_i：室內側壁面之熱阻(m²‧(K/W))
R_a：空氣層之熱阻(m²‧(K/W))
d ：構材厚度(m)
λ：構材之熱導係數(W/m‧K)
隔熱性能為影響冷暖氣負荷的重要性能。
隔熱性能根據熱阻R來表示。因其它的性能值以試驗來決定，隔熱性能原則上也須以標準試驗方法而定。一般而言，試驗設定條件過於多樣化，且因試驗結果難於一般化，故亦參考理論計算。當然，有試驗條件時仍以試驗結果而定。
本文R_o、 R_i是壁面與空氣的位置關係，壁面狀態，風向、風速、溫度等，R_a為構材厚度，兩側壁面溫度，壁面狀態，熱流方向及空氣層的厚度位置關係等所左右。

進階連接
內政部建築研究所性能實驗群有音響館實驗室及隔熱實驗室供建築材料檢測相關隔音及隔熱性能，詳細資料請參閱性能實驗群介紹