第一章 前言
1.1 研究緣起
隨著全球暖化日趨嚴重，都市室內空調的使用量隨著上升，亦伴隨其 它都市環境問題，如何降低室內溫度以降低空調使用量及趨緩都市環境問 題為現今都市發展之重要課題之一。綠屋頂為一包含土壤基質及植物之綠 覆面，覆蓋於建築頂層(Sailor et al., 2008)，具備阻隔太陽輻射、降低室內 溫度、減少酸沉降、吸附二氧化碳、淨化空氣、截水、形成生物跳島…等 效益(Blackhurst et al., 2010)，是一個有效減緩都市氣溫上升與都市建築物 對環境衝擊的措施。唯在臺灣地區綠屋頂推廣尚在起步階段，因而有必要 研究綠屋頂之適用性，在評估綠屋頂時除了分析其降溫節能效益，亦有必 要考量其生命週期，推估成本，進行綠屋頂成本效益評估，方能完整的評 估其適用性，有效評估其環境效益(Kosareo and Ries, 2007)。本研究因而採 用建築物耗能模式及生命週期評估軟體，配合臺灣地區天候狀況與建築資 料評估綠屋頂的降溫節能與環境效益，並推估綠屋頂建構成本，分析其成 本效益，並據以評估其在國內推廣的適用性。
國內只有極少數的研究曾分析綠屋頂的降溫效益，謝(94 年)曾以模擬 小屋監測綠屋頂及綠牆的降溫效果。國外則已有綠屋頂節能效益研究 (Sailor, 2008; Trcka et al., 2007; Peuportier et al., 2001)，採用建築物能耗模 式評估綠屋頂降溫節能效率。由於不易針對每個綠屋頂進行監測，故本研 究亦將以國內外常用 1-dimensional heat flux equation (1D-HF) (Clark et al., 2008)與 Energy Plus (USDOE, 2012)模擬分析綠屋頂的降溫節能效益。
在執行模式模擬前必須收集建築物之 U-value (Heat transfer coefficient, U-value)，一般建築物牆面、屋頂與玻璃的 U-value 可由建築規範取得(建 築師公會，99 年)，但綠屋頂的 U-value 目前國內尚無數值可供使用，考慮
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臺灣環境與他國之差異，直接引用國外參數可能與實際情況差異太大，本 研究因而以熱通量計、感溫線、熱像儀等儀器於大溪高中綠屋頂利用熱通 量計收集室內熱傳遞量變化，配合感溫線收記錄室內外溫度變化，使用熱 通量公式(Baker, 2011)，估算綠屋頂之 U-value，據以估算一適合臺灣地區 綠屋頂 U-value 值。
除綠屋頂 U-value 值外，仍需氣象資料，考慮臺灣地區近年來氣候變 化趨劇，短期的氣象資料可能無法代表長時間之氣象情形(林，2005)，本 研究因而採用標準氣象年氣象資料，供後續節能模式模擬之用。
綠屋頂節能效益部份，主要利用 1D-HF 法與 Energy Plus 兩方法，配 合估算綠屋頂 U-value 值，配合前述所取得之案例建築資料，估算綠屋頂 建置前後用電量變化，估算節能量，並比較兩方法結果，評估綠屋頂節能 效益。
評估綠屋頂的適用性，除了評估其節能效益，亦應依整個生命週期評 估其對環境所帶來的效益與影響，所以在評估時，非僅計算綠屋頂的局部 效益與影響，亦應考量其在整個生命週期的環境效益與影響，故本研究運 用國際上常用的 Simapro (Goedkoop, 2008)軟體進行綠屋頂生命週期評 估。主要評估分析信義區公所與大溪高中兩個建築物建置綠屋頂在其生命 週期內之環境效益與影響。生命週期評估前，必須決定欲分析之周界範 圍，不同的範圍界定，會影響到分析結果，國外曾有研究(Wong et al., 2003;
Chen et al., 2001; Lui, 2008)將綠屋頂生命週期分為原料、材料運輸、建置、
使用維護等部份比較其效益，本研究生命週期評估始於綠屋頂原料部份，
包括運輸、使用維護階段，並假設綠屋頂生命週期為 40 年，作為評估範 圍，採用常用的 CML 2 與 impact2002+ (Humbert et al., 2005 )兩方法評估綠 屋頂環境效益，評估重點亦包含屋頂壽命延長(Saiz et al.,2006)，且將依據
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國內電廠之排放係數計算出之溫室效應氣體當量，估算綠屋頂之減碳效 益。
除了估算節能減碳效益及環境效益與影響，亦有必要分析成本，國外 ( Carter et al., 2008; Kosareo et al.,2007; Wong et al., 2003)曾將綠屋頂成本 分為原料、運送、建置、維護與更換等項目分析，其中原料包括綠屋頂植 物、基質、保水層、隔水層等成本；運送部份則是考慮原料在運送所耗費 油料並估算建製花費與每年維護綠屋頂所需成本，主要採用市場價格估 計。本研究亦採用類似方式進行，收集國內綠屋頂實際建置的成本資料，
再依所收集資料估算綠屋頂及其他相關項目的成本，與一般屋頂上方防水 隔熱層成本，以作為成本效益評估之依據。
本研究因而針對國內數個薄層式綠屋頂案例進行建築物耗能模式模 擬及生命週期評估，且將實測綠屋頂的 U-values，亦將收集估算綠屋頂成 本，配合以上模式模擬之結果進行案例建築物之成本效益綜合評估。
1.2 研究目的
本研究主要分析綠屋頂在國內推廣的適用性，將分析其節能效益與生 命週期中的環境效益與影響，且將進行成本效益綜合評估以作為評估其適 用性的依據，以供國內推行綠屋頂及相關決策之參考。主要研究目為以下 四項:
1. 臺灣地區綠屋頂 U-value 估算：本研究將於桃園縣大溪高中，利用熱 通量計、感溫線、熱像儀等儀器，以 Baker (2011)所提出之 U-value 公 式，估算薄層式綠屋頂 U-value 值。
2. 綠屋頂節能效益推估：將以 Energy Plus 模擬估算數個不同類型建築物 建置綠屋頂的降溫節能效益。且由於國內尚無綠屋頂的 U-value 可供 使用，故本研究亦將實測及採用不同方法估算 U-value。
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3. 綠屋頂生命週期環境效益與影響評估：將評估綠屋頂整個生命週期中 的環境效益與影響，以 Simapro 軟體進行分析。
4. 綠屋頂成本效益評估：依據所收集各綠屋頂建置成本與相關資料估算 成本，且綜合節能效益與生命週期評估的結果分析其成本效益，以供 推廣綠屋頂及相關規劃決策之參考。
1.3 論文內容
後續章節中，第二章回顧綠屋頂種類與國內外綠屋頂發展情況、綠屋 頂節能效益評估方與工具、綠屋頂生命週期評估、綠屋頂成本效益綜合評 估等相關文獻；第三章將介紹本研究流程與所採用評估模式，並就研究流 程步驟一一詳細說明；第四章則說明本研究案例建築物資料收集、建築物 節能效益評估、生命週期評估及成本效益綜合評估結果，並與一般屋頂比 較綠屋頂減碳、環境效益與成本；最後第五章總結。
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