冷屋頂發展

冷屋頂的發展最早源自於美國，而美國在冷屋頂的發展進程如下所述：

1999年：美國ASHRAE學會建立了非住宅和高層住宅的冷屋頂規範(ASHRAE 90.1) 2001年：美國ASHRAE學會建立了低層住宅的冷屋頂規範，並於實施三年後修訂 為ASHRAE 90.2

2001年：美國加州參考ASHRAE，對住宅以及非住宅低坡屋頂之建築訂定使用冷 屋頂之規範(Title 24)

2005年：美國加州 Title 24 對非住宅低坡屋頂增訂了冷屋頂最低太陽能反射和熱 輻射之標準

2007年：美國加州正在規範要於2008年訂定關於低&坡住宅之最低太陽能反射和 熱輻射之標準，並考慮對非住宅低坡屋頂之規範重新訂定。

而在美國其他地區也開始採用冷屋頂相關規範(例如：ASHRAE、California Title 24)。

（一）ASHRAE 90.1

相關研究發現如商業類建築裝設太陽能反射屋頂，能在空調方面減少耗能，

ASHRAE團隊於1997年開始分析冷屋頂在不同氣候下各項節能好處，並建議訂定太陽 能反射率對於屋頂之標準。

冷屋頂與屋面保溫：

太陽能反射屋頂因具有較高的熱輻射率，可減少熱量從屋頂進入建築物空調區 內，因此可以在太陽底下仍保持涼爽。這可以減少在夏季所需要的空調製冷能源，將 能源用於冬季供暖，而且冬季供暖能耗通常小於夏季製冷(冬季取暖的時間主要發生 在清晨和傍晚)。屋面保溫會阻礙熱量在屋頂和室內間的流動，因此不管屋頂的溫度 是高或低於室內，皆會使屋內的溫度緩慢的加熱。

屋頂產品的輻射、性質調查：

第二章 冷屋頂文獻收集與分析

1. 木瓦的太陽能反射率從 0.03 至 0.26 不等，多數位於 0.10 和 0.15。

2. 屋頂塗膜，像是黑色單層屋面、平滑瀝青、灰色單層屋面、表面是白色(其實是 灰色) 的瀝青顆粒，其太陽能反射率分別為0.06、0.06、0.23和0.26

3. 碎石屋頂，太陽能反射率從0.12~0.34(取決於碎石的顏色)以上這些非金屬的熱

5. 屋頂太陽能反射率ρ：0.05、0.15、0.45、0.75 6. 19種不同的天氣氣候，從極冷到極熱

整個屋頂的熱傳導率U值是指整個屋頂(包括絕緣部分)和屋頂的薄層空氣膜，其熱阻 總和之倒數。在19種不同氣候下，模擬全年冷空調耗能(kWh)、全年的供暖耗能(千

卡)、全年整體之空調耗能開支(US$0.08/ kWh、US$0.66/千卡)。

第二章 冷屋頂文獻收集與分析

（二）ASHRAE 90.2

ASHRAE 90.2 為 ASHRAE 90.1之 後 續修 正版 ， 其在 住宅 標 準方 面皆 類 似 於 ASHRAE 90.1，本節概述了ASHRAE 90.2對冷屋頂的分析和標準。

建築物節能模擬

全年整體之空調耗能開支(US$0.08/ kWh、US$0.69/千卡)。

在不同氣候下模擬的整體能源開支E可以整理成以下這個公式：

Miami, FL 4127 141 2.19 2.19 1.67

第二章 冷屋頂文獻收集與分析

（三）CALIFORNIA TITLE 24

在2001年，加州建立了冷屋頂之CALIFORNIA TITLE 24標準，並於2005對非住 宅類建築(低坡屋頂)訂定了冷屋頂規範標準。加州能源委員會(2007)考慮於2008年將 所有建築納入冷屋頂之規範中。

陡斜非住宅類建築屋頂

Berkeley Lab Heat Island Group利用2005年所建立的非住宅建築模型來進行模擬-陡斜(5:12)非住宅類建築屋頂之能源使用情形，並以傳統屋頂和3種不同的冷屋頂產品 (fibreglass asphalt shingle玻纖瀝青瓦、concrete tile混凝土瓦、polymer-coated metal金屬 聚合物塗層)來做比較，傳統屋頂的太陽能反射率為0.1、shingle為0.25、tile和metal為 0.4，所有屋頂的熱輻射皆為0.9。

總節省等於初始減少投資於冷空調設備之值加上30年來能源所節約之淨值(NPV) 隨時間變化之預估值(TDV)，其數據範圍(表2-3)從US$2.8/m²到US$24.4/m²(16個不同 區，如圖2-3)。冷屋頂之成本約在US$0.0/m² to US$2.2/m²之間，若假設成本為 US$2.2/m²則所有的氣候區皆具有其經濟效益。根據文獻，CALIFORNIA TITLE 24正 考慮通過所有陡斜非住宅建築屋頂其所需要的冷屋頂相關規範。

圖2-3 CALIFORNIA 16個不同的氣候區

表2-3 斜坡屋頂非住宅建築在不同氣候區之節能效果

1 2.8 4.8 5.8

2 5.9 10.4 12.0

3 4.7 8.2 9.6

4 6.3 11.3 12.8

5 5.1 8.9 10.4

6 10.1 17.8 20.7 7 9.1 15.8 18.7 8 11.6 20.4 23.9 9 11.9 20.8 24.4 10 8.6 15.6 17.5 11 7.4 13.5 15.1 12 6.9 12.5 14.0 13 8.3 15.3 17.0 14 9.1 16.6 18.5 15 11.4 21.2 23.3 16 5.2 9.2 10.6

註：冷-玻纖瀝青瓦太陽能反射率為0.25；冷-混凝土磚太陽能反射率為0.4；冷-金屬太 陽能反射率為0.4；一般屋頂太陽能反射率為0.1 (資料來源：本研究整理)

低傾斜住宅類建築屋頂

Berkeley Lab Heat Island Group建立了符合2005年CALIFORNIA TITLE 24之住宅 類建築低傾斜(水平)屋頂模型來進行模擬，並以傳統屋頂(太陽能反射率0.2)和冷屋頂

第二章 冷屋頂文獻收集與分析

加蓋輻射遮蔽物，但通常對於低坡屋頂是不需要加蓋的(在這些特定氣候區，如果沒 有加蓋的話，需證明其屋頂性能符合標準)，沒有加蓋輻射遮蔽物的建築(大多是西元 2000年以前蓋的低坡屋頂建築)，其每單位面積的總節能成效為初始減少投資於冷空 調設備之值加上30年來能源所節約之淨值(NPV)隨時間變化之預估值(TDV)，其數據 範圍(表2-4)從US$ -2.4/m²到US$8.2/m²(16個不同區)；而有加蓋輻射遮蔽物的建築，

其數據範圍(表2-4)從US$ -2.5/m²到US$4.7/m²。在加州的沿海氣候區，於夏季使用最

(資料來源：本研究整理)

冷屋頂之成本約在US$0.0/m² to US$2.2/m²之間，若假設成本為US$2.2/m²則在 某些氣候區，會具有其經濟效益。根據文獻，CALIFORNIA TITLE 24正考慮通過低 坡屋頂住宅建築在加州較熱的中央山谷地區其所需要的冷屋頂相關規範。

陡斜住宅類建築屋頂

Berkeley Lab Heat Island Group建立了符合2005年CALIFORNIA TITLE 24之住宅 類建築陡斜屋頂(5:12)模型之能源使用情形，並以傳統屋頂和3種不同的冷屋頂產品 (fibreglass asphalt shingle 玻 纖 瀝 青 瓦 、 lightweight concrete tile 輕 質 混 凝 土 磚 、 polymer-coated metal金屬聚合物塗層)來做比較，傳統屋頂的太陽能反射率為0.1、

shingle為0.25、tile和metal為0.4，所有屋頂的熱輻射皆為0.9。

2005年CALIFORNIA TITLE 24規定在特定氣候區(2，4，8~15)住宅建築需在屋頂 加蓋輻射遮蔽物，但現有的房子大多沒有加蓋。沒有加蓋輻射遮蔽物的建築(大多是 西元2000年以前蓋的低坡屋頂建築)，其每單位面積的總節能成效為初始減少投資於 冷空調設備之值加上30年來能源所節約之淨值(NPV)隨時間變化之預估值(TDV)，其 數據範圍(表2-5)從US$ -1.7/m²到US$18.6/m²(16個不同區)；而有加蓋輻射遮蔽物的建 築，其數據範圍(表2-5)從US$ -1.3/m²到US$12.1/m²。玻纖瀝青瓦所帶來的節能成效 會低於混凝土磚和金屬，因為其太陽反射率較低(冷-玻纖瀝青瓦超過傳統的玻纖瀝青 瓦0.15，而不是預期的0.3)。在加州的沿海氣候區，於夏季使用最低之冷卻空調需求 時，其節能成效是負的；加蓋輻射遮蔽物會造成冷屋頂節能成效下降。

冷屋頂之成本約在US$0.0/m²toUS$2.2/m²之間，若假設成本為US$2.2/m²則在某 些氣候區，會具有其經濟效益。根據文獻，CALIFORNIA TITLE 24正考慮通過陡斜 住宅類建築屋頂在加州較熱的中央山谷地區其所需要的冷屋頂相關規範。

第二章 冷屋頂文獻收集與分析

表2-5 陡坡屋頂住宅建築在不同氣候區之節能效果

無輻射遮蔽物 有輻射遮蔽物

加州氣候

區 玻纖瀝青瓦 混擬土磚 金屬 玻纖瀝青瓦 混擬土磚 金屬 1 -0.9 -1.7 -1.7 -0.6 -1.2 -1.3 2 2.2 3.0 5.0 1.3 2.2 2.9 3 0.2 0.2 0.5 0.1 0.1 0.3 4 0.9 1.1 2.2 0.5 0.9 1.2 5 0.4 0.2 0.9 0.2 0.1 0.4 6 0.7 1.0 1.7 0.5 0.6 1.0 7 1.2 1.7 2.7 0.7 1.0 1.4 8 3.1 4.5 6.8 1.8 2.9 3.9 9 3.5 5.4 7.7 2.2 3.7 4.8 10 5.7 8.9 12.4 3.5 5.9 7.3 11 5.5 8.8 12.2 3.5 6.1 7.6 12 3.7 5.8 8.2 2.4 4.1 5.2 13 6.8 11.1 14.8 4.1 7.4 8.8 14 5.3 8.3 11.5 3.3 5.7 7.0 15 8.5 13.8 18.6 5.6 9.8 12.1 16 2.8 4.5 5.9 1.6 2.6 3.3 註：冷-玻纖瀝青瓦太陽能反射率為0.25；冷-混擬土磚太陽能反射率為0.4；冷-金屬太 陽能反射率為0.4；一般屋頂太陽能反射率為0.1 (資料來源：本研究整理)