永續校園改造之外遮陽板省能效益教學活動

1-1.由已知的熱傳播概念，分析房屋的表面、材質、結構等吸熱和散熱的問題。
1-2.由百葉窗探討遮光與隔熱
1-3.探討房屋空間形狀與遮陽隔熱的關係
2-1.認識室內各種遮陽板及其效用
2-2.認識學校所設置的遮陽板及其效用
3-1.能自行設計實驗撰寫實驗報告並形成專題研究成果

教學活動一
1.由已知的熱傳播概念，分析房屋的表面、材質、結構等吸熱和散熱的問題。
2.由百葉窗探討遮光與隔熱。
3.探討房屋空間形狀與遮陽隔熱的關係。
炎熱地區的房屋建築的特色
(1) 房屋外表的顏色，淺色的吸熱少，深色的吸熱多。
(2) 房屋牆壁的建材，傳熱差的，住起來比較涼爽。
(3) 玻璃窗可以透光，所以照進屋內的光也帶入了陽光的輻射熱。
(4) 在玻璃窗外加裝白色的隔熱百葉窗，可以防止陽光進入屋內。
(5) 房屋的通氣與遮陽，可以產生隔熱和散熱的功能。
教學活動二
1.討論遮陽板的功效有哪些？
2.討論遮陽板的種類有哪些？
3.討論學校遮陽板工程的位置及設置遮陽板的原因。
4.討論以往沒有設置遮陽板之前在這裡上課的情況如何？
5.以往沒有設置遮陽板之前，這兩個地方採用何種遮陽措施？成果如何？
6.大量使用冷氣會造成什麼後果？
7.你知道有哪些減少室內日曬的方法？
8.你認為哪種減少室內日曬的方法最好？為什麼？
9.學校所採用的遮陽板設計為何？為什麼要這樣設計？
教學活動三
將全班分成三組
第一組 資料蒐集組-收集日照、隔熱及遮陽板相關資料並整理分享
第二組 日照組-探討有無遮陽板室內日照的差異情形
第三組 溫度組-探討有無遮陽板室內日照的差異情形
第二、三組根據目的設計研究以證明遮陽板之功效

1-1.學校的遮陽設計原由及形式探討
本校大樓坐西朝東，大末端視廳教室及幼稚園有嚴重西曬問題，室內雖有窗簾，但能阻擋的日射曬量並不多，冷氣只能治標治本，且反造成溫度提升，不符合地球永續概念。因此94年永續校園爭取室內環境改造工程時即採取外遮陽板方式來阻擋日射熱，以兼顧室內檢溫度及採光問題。外遮陽板以扁鋼和沖孔板組合，採用粉考，目的是1.防鏽，因為如果沒有上烤漆空氣和水結合會把鐵生鏽2.為了美觀3.亮面反光，反射過來會照射到眼睛4.霧面不會反光。
2-1研究「相同時間，比較相同條件之室內空間有無設置遮陽板其日照進入室內的情形」結論：
(1).根據實驗結果，實驗組教室與對照組教室的日照角度幾乎完全相同。也就是西曬的嚴重情況應該是相差無幾。
(2).在下午的各時段，視聽教室（有遮陽板）日照進入室內的長度皆比四年級教室（無遮陽板）其日照進入室內的長度短，而且時間越晚差異越大，證明有遮陽板的確可以遮擋部分日照，但又不會完全阻斷陽光進入室內，造成採光不足的情形。
(3). 在下午的時段，幼稚園教室（有遮陽板）日照進入室內的長度皆比輔導室（無遮陽板）其日照進入室內的長度短，而且時間越晚差異越大，但差異情形卻比二樓小，探討其原因是因為對照組（輔導室）外有許多的樹木，造成樹蔭陽光較不容易近入。
(4).同樣是實驗組及對照組二樓的日曬情形遠比一樓嚴重，因此視聽教室確實非常需要製作遮陽板。
2-2研究「利用模型模擬有無遮陽板的日照情形」結論：
(1).遮陽板葉片開口向上，陽光幾乎直接就進入了因此效果不好，遮陽板葉片開口向下的遮蔽日光的效果較好即遮陽效果較佳。
(2).以遮陽板傾斜的角度來看，傾斜20度的遮陽效果雖然最好但是也遮蔽了大量的光線造成採光不足的影響甚至影響室內通風，因此傾斜角度45度比較適宜可以阻擋部分陽光也不會影響採光及通風。
(3).無遮陽板光線全部直接進入，有遮陽板當然比無遮陽板的遮蔽陽光的效果佳。
3-1研究「相同條件室內空間之室內外溫度的比較」結論：
(1).樓上的室外溫上升的比樓下快且高。
(2).樓上有遮陽板的室內溫度比沒有遮陽板的室內溫度平均可以低大約3-4度，樓下有遮陽板的室內溫度比沒有遮陽板的室內溫度平均可以低大約2-3度。
(3).同樣沒有遮陽板的樓上四年級教室與電腦教室，因為四年級教室都有在開電扇，所以室內溫度比預期的比較低一些，而電腦教室因為電腦主機運轉的影響所示內溫度比預期的高一些，但都是比有遮陽板的視聽教室炎熱，尤其室下午2-3點的時候差異最大。
(4).同樣沒有遮陽板的樓下輔導室與儲藏室，因為輔導室都有在開電扇，且屋外有許多樹木造成樹蔭，所以室內溫度比預期的比較低許多，而儲藏室因為門窗經常是關閉的所以室溫比預期的高一些，但都是比有遮陽板的幼稚園教室炎熱，尤其室下午2-3點的時候差異最大。
3-2研究「利用模型模擬有無遮陽板的室溫差異情形」結論：
(1). 樓上實驗組與對照組的溫度差異比樓下大，因為樓下有許多是樹木作為遮蔽物而樓上沒有，而且樓上本來就比樓下炎熱。
(2).模擬利用紅磚模型屋，測量無遮陽板的室溫，發現紅磚模型屋比利用紙板製作的模型屋所測得的溫度低，證實紅磚的隔熱效果是不錯的，但是還是比有製作遮陽板的真實室溫較高。
(3.)畢竟是模型屋室內空間較小，所以實驗結果僅供參考。

外遮陽板省能教學心得：
教學者：曾千純
本次永續校園工程之一---室內環境改善工程外遮陽板的設置，恰巧結合六年級自然科學熱的傳播單元中，炎熱地區房屋建築的主題，因此我即計畫以融入課程的方式來進行教學。在亞熱帶氣候下，尤其炎熱的台灣，要使日常節能功效提高；外遮陽是重要的因素，因為外遮陽可以把炎炎烈日排拒於外，並且可降低巨大的空調負荷，達到政府所推動的綠建築標章。有些建築的開窗，不做外遮陽（遮陽板），而希望用室內窗簾或百葉簾來遮擋烈日，這是事倍功半的方法。根據資料，明色室內百葉只可擋去17％日射熱，而南向仰角45度的水平遮陽板，可輕易遮去68％的日射熱，兩者間的遮陽效果相差甚大。因此採用外遮陽（遮陽板）是最好的建築節能之道。做外遮陽的放置只是舉手之勞，但效果驚人。為創造舒適的生活環境為目的。人類自懂得利用材料遮蔽風雨，便知道如何利用開口在視覺上與戶外自然環境聯絡，更會積極地引入太陽所提供的光線及溫度，使室內生活環境更為舒暢。通常來說，建築所消耗的地球能源不僅只是所謂電力消費的問題而已，它同時也是都市熱污染、地球溫室化、森林沙漠化等等現象的關鍵；站在建築的立場上，如何開發「省能建築」的觀念與落實，將是使我們的建築物不再破壞自然環境的最佳保證。因此本次教學的重點放在省能（省電）、環保（減少冷煤）、效能佳及符合經濟效益的主題及訓練學生設計實驗的能力。
在討論遮陽的工程中，學生意外提出採光的問題，也幫助我思考到遮光與採光的平衡問題，遮陽設計方式雖能阻絕太陽幅射熱的侵入，但間接地也影響了室內的自然採光品質，甚至造成人們在心理或視野上的障礙。如何利用遮陽板裝置抑制建築物開口部位的熱得，同時又不會影響室內的採光效能，乃是決定遮陽板性能好壞的主要原因。建築遮陽設施的考慮必須不僅能阻絕大部分的太輻射熱，其本身亦可輔助間接光進入室內，提昇室內的採光效果。
本次研究正式進行是在這學期的3-4月間，其實並不符合遮陽板真正設置的最高效能時間（夏季6-8月），且因為課程正式實施之時，遮陽板以設置完畢，但因配合課程需要仍在此時實施，因此和學生討論決定以鄰近的教室及製作模型屋作為實驗的對照組，實驗結仍相當具有參考價值。
學生開始討論的時候，經常長沒有焦點而容易偏離主題，後來我改變策略先個別給各組一些提問，並由網路上找到一些專題研究比較好的範例，提供學生參考，但是因為近年來的專題發展大都是屬於網頁主題式的專題較少實驗式的專題，也因此引導學生設計研究及撰寫的過程相當辛苦，但完成研究報告時，我及學生都相當有成就感。現今的自然科學強調學生主動探究的精神透過本次課程學生充分經驗合作協及探究學習的歷程，而我也於不斷修正學策略中成長不少，加上這次指導學生研究的歷程中，因為不斷在網路及圖書關蒐集相關可用的資料也豐富的不少教學的知能，收穫匪淺。