冷屋頂標準與規範

建築節能標準規範通常分為強制性和規範性要求。強制性要求，例如正確的絕緣 設施安裝，需落實在所有建築物上。而規範性要求通常為指定在建築物中單獨的設備 (如：熱阻保溫風管)或是一組設備(如：整個屋頂的熱傳導)需具有的特點或是成效。

所有的建築必須達到規定或性能要求，並符合所有適用的強制性和規範性要求。建議 的性能參考標準(兩者選其一)：

1. 滿足所有的強制性要求

2. 其建築物之年耗率不超過一個”設計”(也可稱為標準或參考)過的建築，以確 保達到符合的規定。

對於屋主來說，要評估一棟建築在使用年限內因屋頂影響而造成的空調省能是很 困難的，這取決於：

1. 建築物在不同季節下具體每小時使用的冷熱空調能源 2. 每小時能源的價格

3. 折扣時段的能源價格 4. 屋頂的使用壽命

屋主可能也不會意識到冷屋頂所帶來的社會利益，例如較低的尖峰時段功率需求 (減少在夏季電源故障的機率)，較低的室外空氣溫度(提高戶外舒適性和減緩都市煙霧 的形成)。因此，若沒有訂立一冷屋頂的標準，屋主將會傾向於選擇將最初的屋頂建 築費用降到最低，而不是考慮包含未來減少的能源消耗。

故訂定冷屋頂的建築節能標準，能夠有效的促進冷屋頂經濟、節約能源、降低高 峰電力需求，改善空氣質量。另一種方式為信任而非規定，這可以使冷屋頂具有更多 的靈活性，在建築設計時允許使用更少的能源效率組件（如較大的窗戶），這益處是 節能不定，但仍可能減少高峰電力需求，改善空氣質量，且也可能降低初始建設投資 成本。

第二章 冷屋頂文獻收集與分析

1. 冷屋頂在新設時，其太陽能反射率不能低於0.7，熱輻射率不能低於0.75 2. 對於其性能的要求，冷屋頂需維持太陽能反射率0.55(太陽能吸收率0.45)，非 冷屋頂太陽能反射率0.3(太陽能吸收率0.7)

冷屋頂也需調整其熱傳導係數以符合ASHRAE 90.1-1999之規範，其公式為：

Uroof adj =Uroof proposed ×F

其中，Uroof adj為調整後的屋頂熱傳導係數，Uroof proposed為欲調整的冷屋頂熱傳導係數，

而F之值如表2-6所示(注意：當F≤ 1，則熱傳導係數將會降低，即為提高熱阻)

表2-6 低層住宅屋頂之屋頂傳熱系數表

HDD65a HDD18b 屋頂U值之倍數(F值)

0-900 0-500 0.77

901-1800 501-1000 0.83

1801-2700 1001-1500 0.85 2799-3600 1501-2000 0.86

>3600 >2000 1.00 註：a = 採暖度日數以華氏65度為基準

b = 採暖度日數以華氏18度為基準 (資料來源：本研究整理)

ASHRAE 90.1標準之修訂

在ASHRAE 90.1-2001仍保留與ASHRAE 90.1-1999相關之規定，而在ASHRAE 90.1-2004則依據美國不同的氣候地區，規範新的F值和對照表(如圖2-4和表2-7)

圖2-4 ASHRAE定義之美國八個不同氣候區

表2-7 非低層住宅屋頂之屋頂傳熱系數表

氣候區 屋頂U值之倍數(F值)

1 0.77

2 0.83

3 0.85

4-8 1

(資料來源：本研究整理)

（二）

ASHRAE 90.2-2004包括了2種型式的冷屋頂標準：

1. 冷屋頂在新設時，其太陽能反射率不能低於0.65，熱輻射率不能低於0.75 2. 太陽能反射指數(SRI)在中等風速時最低需有75 (ASTM標準E1980)

SRI是指在典型的夏季午後屋頂的穩態溫度其相對的指標。當屋頂為乾淨的黑色 時SRI之值定義為0(太陽能反射率0.05，熱輻射率0.9)，當屋頂為乾淨的白色時SRI之 值定義為100(太陽能反射率0.8，熱輻射率0.9)，故暖色系具有較高之SRI，冷色系則

第二章 冷屋頂文獻收集與分析

糊)，而非冷屋頂之陽能吸收率約要為0.8(太陽能反射率0.2)。根據ASHRAE

90.2-2004(5.5節)之規定，冷屋頂建築之天花板(應該是指冷屋頂表面)需按照以下公式 調整其熱傳導係數：

Uceiling adj =Uceiling proposed ×Multiplier

Uceiling adj 是調整後的熱傳導係數，Uceiling proposed 調整前的熱傳導係數，

Multiplier 之值參照表 2-8 所示，表中所示之 Multiplier≧，代表熱傳導係數上升即熱 阻下降。(在此 M 值之數據有誤，表上之數據應該要倒數之後才為正確，即修改後應 ASHRAE 90.2標準之修訂

冷屋頂最新的標準規範為ASHRAE 90.2-2007版本，其中對於冷屋頂的相關規定 大部分仍保持原樣，但其中在冷屋頂標籤方面已做修改，下修了原本天花板隔熱之熱 阻(1~3氣候區)，如表2-9所示。

表2-9 ASHRAE 90.2-2007之冷屋頂相關規範

天花板有閣樓 天花板無閣樓

（三）CALIFORNIA TITLE 24之冷屋頂標章

Pacific Gas& Electric company (太平洋煤氣和電力公司)於2000年表示，冷屋頂可 以有效的節約能源和降低尖峰電力需求(在加州)。在2001年1月，加州根據

ASHRAE90.1 & 90.2冷屋頂之規範制定了TITLE 24之規定，冷屋頂之標準為：全新 時，其太陽能反射率不低於0.7，熱輻射率不低於0.75。(其中有一個例外是，瓦片式 屋頂其太陽能反射率要求為0.4)

對於冷屋頂之性能要求，需具備太陽能吸收率0.45(太陽能反射率0.55)，非冷屋 頂之太陽能吸收率0.7(太陽能反射率0.3)，但這並非硬性的規定。

低坡屋頂非住宅建築之規範(2005)

在2002年Berkeley Lab Heat Island Group開始訂定低坡屋頂非住宅建築在加州之 規範，使用的方法類似ASHRAE 90.1&90.2，研究步驟包括：探討冷屋頂之物理性質、

查閱冷屋頂節能之相關文獻、調查市面上有的冷屋頂產品、裝設冷屋頂之補貼(如果 有的話)、屋面材料的耐久性、冷屋頂對環境的影響，並每小時模擬冷屋頂對於建築 節能和尖峰時段功率影響之預估成效(Levinson等人- 2005a) 。

低坡屋頂技術顯示，冷屋頂技術(太陽能反射產品或是塗料)皆適用於幾乎所有類 型的低坡屋頂，其中三個最主要的產品為：built-up roofing(組合屋面)、modified bitumen(改良瀝青) 和 single-ply membrane(單層塗膜)。

冷屋頂之定義為：

1. 最初的熱輻射率ε不小於 0.75和初始太陽能反射率不低於 0.70 2. 最初的熱輻射率ε不小於 0.75和初始太陽能反射率不低於 0.70 + 0.34 × (0.75 – εinitial)

第二條規定是用來確保太陽能反射率在ASTM E1980規定下，於中等風速時，老舊(風 化)&低熱輻射率的屋頂不會超過老舊(風化)&高熱輻射率的冷屋頂。

建築能耗模擬程式DOE2.1E模擬典型的低坡屋頂非住宅建築於加州的16個不同 的氣候地區，平均每年能節省 3.2kWh/m²冷空調耗能、天然氣平均每年赤字5.6MJ/m

第二章 冷屋頂文獻收集與分析

(TDV)，其數據範圍(圖2-5)從US$1.90/m²到US$8.30/m²(16個不同區)。

冷屋頂之成本約在US$0.0/m² to US$2.2/m²之間，若假設成本皆為US$2.2/m²則 在2~16之氣候區，仍具有其經濟效益；而要是成本低於1.9/m²，則氣候區1也將具有 經濟效益。因此於2005年CALIFORNIA TITLE 24通過了所有低坡屋頂非住宅建築所 要求的冷屋頂規範，但是若低坡屋頂非住宅建築不符合這條新規定，仍有機會達到其 性能規範標準。

圖2-5 低坡屋頂非住宅建築於加州氣候之模擬節能成效

陡斜非住宅類建築屋頂、陡斜和低傾斜住宅類建築屋頂之相關建議規範要求

2005年開始，Berkeley Lab Heat Island Group開始研究所有建築使用冷屋頂之相關 優點(包括陡斜非住宅類建築屋頂、陡斜和低傾斜住宅類建築屋頂)，並於2008年加入 CALIFORNIA TITLE 24之規範中。其使用的方法類似2005年訂定低坡屋頂非住宅建 築規範所使用之步驟。在2008年的這些分析中，是利用MICROPAS建築能耗模擬工具 來模擬每小時典型的住宅和非住宅建築之能源使用概況。(Akbari等人-2006，Wray等 人-2006)

冷屋頂的節能規範還包括了一些自主的能源效率方案：美國環境保護署（EPA）

能源之星標籤、LEED綠色建築評估體系。

（四）International Energy Conservation Code(國際節能規範)

2003年國際節能規範（IECC）沒有明確地對冷屋頂規範標準，但在法條801.2有 規定商業大樓需遵從ASHRAE 90.1的標準，這等於變相的建立了冷屋頂標章。2003 年IECC直接或間接的提供冷屋頂標章給住宅類建築 (國際會議中心ICC，2003)。

在2006年IECC保留了ASHRAE 90.1對於商業建築的規範，並確定提供冷屋頂標 章給通過性能檢測的住宅類建築，其規為太陽能吸收率0.75(太陽能反射率0.25)；熱 輻射率0.9。

美國各州所採用的IECC 和/或 ASHRAE標準(2007)，詳如圖2-6(商業建築)和圖 2-7(住宅建築)

第二章 冷屋頂文獻收集與分析

圖2-7 住宅建築採用之冷屋頂標準規範

（五）US EPA Energy Star label(美國能源之星標章)：

為了符合能源之星標章，美國環保局目前要求低坡屋頂產品(低於2:12)初始和三 年以下的冷屋頂其太陽能反射率不能小於0.65和0.50；斜坡屋頂產品(高於2:12)初始和 三年以下的冷屋頂其太陽能反射率不能小於0.25和0.15。

對於能源之星標章有兩個規定不足的地方，第一是對於冷屋頂僅要求最低之太陽 能反射率而沒有規定熱輻射率之標準，即允許使用高太陽反射率，但低熱輻射率(純 金屬屋頂)。根據美國ASTM E1980，在中等風速條件下的研究結果顯示，使用一年的 金屬屋頂可降低屋頂表面溫度差(太陽能反射率0.5；熱輻射率0.15)約為12K（22° F）

超過了使用一年的白色屋頂(太陽能反射0.5和熱輻射率0.8)。

第二，規定斜坡冷屋頂於使用三年後要維持太陽能反射率0.15，這僅排除了最熱 的屋頂材料(如：彩色玻纖瀝青瓦裡面的黑色類型)，但很多冷屋頂產品在使用後一年

頂建材在一年後降低的屋頂表面溫度差約為10K（18° F）超過了採用太陽能反射0.3 和熱輻射率0.8之屋頂建材所降低的屋頂表面溫度差。

（六）LEED Green Building Rating System(LEED綠色建築評估體系)：

LEED Green Building Rating System於其7.2建立了一個冷屋頂規範，於LEED 2.0 (2001)規定冷屋頂需具有以下兩者之一：

A. 屋頂需至少覆蓋百分之75的冷屋頂材料，且初始和三年內的太陽能反射率至 少要有0.65和0.50；熱輻射率為0.9

B. 屋頂需至少有百分之50的植被 LEED 2.1(2002) 規範如下：

1. 屋頂要至少覆蓋百分之75能源之星標準的產品，熱輻射率至少要0.90 2. 屋頂表面植被覆蓋面積至少要有百分之50

3. 屋頂要至少覆蓋百分之75面積(以上兩種材料混和)

比較版本2.0和2.1，降低了陡坡屋頂的初始太陽能反射率從0.65下降至0.25，和最 小使用年限之太陽能反射從0.50下降至0.15。但熱輻射率0.9之規定是不必要(過高)，

很多的高熱輻射率產品其熱輻射率範圍為0.8~0.95，但LEED這項規定排除了許多良好 的冷屋頂材料(像某些白色屋頂，熱輻射可能略低於0.9)，且在量測材料之高輻射率時 誤差會達到±0.05。較好的要求是如ASHRAE and Title 24規定最低熱輻射率不能低於 0.75，這樣可以涵蓋大部份的高熱輻射率材料，而大部分是建議要有0.8(不硬性規定)。

LEED 2.2(2005)使用SRI來取代太陽能反射、熱輻射和能源之星標準，其規定如下：

1. 屋頂要至少覆蓋百分之75產品，SRI不能低於78(低坡屋頂)/29(斜坡屋頂) 2. 屋頂表面植被覆蓋面積至少要有百分之50

3. 混合使用植被和高SRI的材料，需滿足特定的公式

能達到這些標準的冷屋頂材料：低坡屋頂-太陽能反射率0.65；熱輻射率0.9、陡 坡屋頂-太陽能反射率0.28；熱輻射率0.9(由於低坡屋頂之SRI為78.9，因此文獻中建議 將SRI值由78提升到79)。

第二章 冷屋頂文獻收集與分析