第一章 緒論
第四節 國內外文獻回顧
氣候平台，亦可了解島都市中風環境對不同因子之影響如溫度、熱舒適性以 及能源耗用間之關聯，如探討不同的建物配置對風環境的影響進而改善未來 都市規劃設計時之參考依據，而在實際面的結果更可透過戶外通風政策的擬 定以及推動，因應氣候變遷，確保都市中人居環境的舒適性，並降低氣候變 遷以及都市熱島所帶來的熱致死以及過高熱壓力所致的相關疾病。
本研究計畫之重要性為透過都市風環境的評估以及了解風環境與都市中 熱環境、能源消耗環境之關聯與效益分析，了解都市中風環境之重要性以及 其未來於都市規劃設計法規中可發展之潛力，完成都市風環境分布圖以及提 出後續國土計畫以及都市計畫相關建議，改善都市氣候環境，藉此降低氣候 變遷以及都市發展所帶來的環境衝擊，其中包含:
1. 完成示範區內風速風向在不同月份及日夜特徵及問題，及其對於節 能及降溫之效益分析。
2. 分析完成國外通風策略的發展過程，及應用於台灣地理氣候特徵及 法令架構下的可行路徑，並對應國土計畫之氣候變遷調適議題。
3. 建立示範區內格點化的通風環境資訊，供都市計畫法之目標原則研 擬、土地使用管制之流程訂定，及都市設計審議原則準則之製作。
第四節 國內外文獻回顧
在將風環境可視化並連結都市規劃設計人員方面，因都市氣候環境在近
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年已逐漸成為政府及各領域重視之議題，在台灣研究方面，已有多個城市如 臺北市、新北市、臺中市、嘉義市、臺南市以及高雄市有相關的氣候可視化 研究(Chen et al., 2016; Chen et al., 2016; Lin et al., 2017; Chen et al., 2017; 林奉怡等，2014)，當中包含呈現都市中熱環境以及風環境的分 佈，例如高溫熱點、熱壓力、通風條件、風廊、低風速風險區等分布圖，其 主要製作目的為將都市中的氣候現況透過可視化的方法迅速連結沒有氣候背 景的都市規劃設計人員得以參考，不僅提供規劃設計者建議，甚至形成規劃 設計的準則或法令，以有效改善既有環境之惡化並提升未來都市空間之氣候 調適性，這在氣候變遷及都市高溫化的未來趨勢中尤其重要。並有效進入下 一步驟即提供不同區域之規劃設計建議參考。
而國外研究則而在法規限制方面則目前在全球有多個國家及城市都已針 對都市環境氣候圖進行分析及建置如德國(Katzschner and Mulder. 2008.)、
葡萄牙(Alcoforado et al. 2009.)、英國(Smith et al. 2009.)、瑞士(Parlow et al. 2001.)、希臘(Charalampopoulos and Chronopoulou 2005.)、瑞典 (Svensson et al. 2003.)、以及香港(Ren et al. 2007.) 、新加坡(Wong et al. 2012)。過去風熱環境研究多注重在都市熱島、或是過度人為開發的地區，
然而近年來因為氣候變遷之因素，極端氣候現象遽增，使得都市及周遭地區 皆遭受高溫的衝擊。沿海區域因環境變遷、土地利用、土地覆蓋的因素，其
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生活的地區及產業的空間都受到高溫化極大的衝擊。因此如何防範未然，秉 持著科學研究精神，本研究將探討濱海一帶氣候環境之變遷對聚落的影響，
以及高溫現象下環境需要關注在那些調適策略，才能不僅改善現有高熱不舒 適之生活環境，更能提倡聚落永續發展。
而在計算風環境之方法上，在臺灣的南部都市臺南及高雄，王安強等 (2018)，利用多種計算地表粗糙度以及實測驗證之方法，利用都市地表覆蓋 及土地使用之特徵以及實測所量得之風速資料採用風速剖面指數進行地表風 速之折減，同時亦採用地表粗糙度做為風阻預估都市中的通風潛力及風廊分 佈，透過該種方式不同地況的城市皆可快速掌握都市中風環境的分佈。
在國外案例則 Bottema and Mestayer（1998）藉由建築高度及坐向計算 地表粗糙長度。其在 SkyHelios 中使用 Voronoi 圖為每個區域計算粗糙度的 參考範圍。使用 Voronoi 圖的主要優勢與任意參考區域，如與常規網格或多 區域相比，Voronoi 單元對實際建築物的依賴顯著性。這確保粗糙度長度是 根據最近的障礙物確定(Faivre et al., 2017; Ketterer et al., 2016)。
而在法規實際執行面，在臺灣過去在新北市板橋（江翠北側地區）都市 設計審議原則中即採用將風環境納入規範考量，在第四節風環境管制事項中 規定：（一）建築基地平均寬度大於十五公尺以上者，建築物各幢立面最大寬 度（以淨寬度計算）與送審基地平均寬度之百分比應不大於百分之七十為原
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則。（二）為促進環境通風的效果，降低都市熱島效應，並避免高樓風對人行 的影響，沿河第一排街廓之高層建築物，應提出環境風場試驗成果說明(圖 1-1)。而在臺南高速鐵路臺南車站特定區(公三、公六、產業專用區)之都市 設計準則中也規定連續性風廊設計，其為形成本計畫區地面層良好通風環境，
及增進人行空間微氣候品質，產業專用區內應留設連續性風廊，其規劃應以 寬 20 公尺以上之南北向連續性風廊連接，而指定留設之連續性風廊，其長 度、位置、形狀、形式之規劃設計，應就其開發當時環境條件（如周邊建成 區、地上物及植栽等）進行風環境模擬檢討，在建築配置規劃設計上作適當 回應，並將檢討結果一併提送都市設計審議委員會審議。此兩個案例皆說明 風環境不只在理論上的發展更可實際應用於都市設計規劃中以實現調適或減 緩都市熱島效應等都市微氣候議題之潛力。
圖 1-1 計畫區內建築各棟立面總寬度說明
(資料來源：新北市板橋（江翠北側地區）都市設計審議原則)
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而 國 外 之 案 例 則 在 日 本 其 建 築 環 境 綜 合 性 能 評 估 系 統 (CASBEE, Comprehensive Assessment System for Building Environment Efficiency) 中則利用多種不同的都市規劃設計方法如：公園綠地設置方案、建築迎風面 積等指數來達到更佳的都市通風效益(圖 1-2)，而以生態城市及永續社區著 名的德國弗萊堡(Freiburg)亦透過將風環境評估納入都市設計審議來解決都 市熱能聚集無法排散之問題，該城市設計規範將黑森林之出山風口視為重要 流通廊道，限制管制該區域之建築高度已達到避免阻擋風流通潛力之方式來 導入涼風，將都市中所產生的熱源帶離，減少都市熱島等環境問題的發生機 率。
圖 1-2 日本 CASBEE HI 對建築基地之規範
(資料來源： CASBEE_EB 2014 手冊)
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在計算都市中風環境很重要的指標便是利用地表粗糙度α (roughness) 以及粗糙長度 Z0 (roughness length)進行預估，不同的指標相對應用於計 算地表風速折減之公式有所不同。這兩種指標可透過公式進行換算，本研究 在計算地表地況時將採用粗糙長度進行預估，後利用換算公式取得粗糙度再 進行人行尺度之都市風速折減運算(圖 1-3)，以此方式都市中不同地況之人 行尺度風速即可被快速預估。
圖 1-3 都市建成環境對應之地表粗糙度以及風速
(資料來源：王安強等，2018)
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過去有些研究對於戶外熱環境的分析，是以實測配合模擬的方式來進行 探討，有不少研究是利用 ENVI-met 這款模型進行相關的模擬及分析。
ENVI-met，此模型主要以模擬都市與景觀戶外物理環境為主，包含潛在空氣 溫度(Potential temperature)、平均輻射溫度(Mean Radiant Temperature Tmrt)、風速(Wind speed)、風向(Wind direction)、空氣懸浮微粒(PM10 concentration)等等…利用 ENVI-met 探討氣候變遷未來對環境的影響。
本研究使用 FlowDesigner2017 版本，進行戶外環境風及熱溫度場域的模 擬，此模擬軟體為透過日本電腦計算流體力學，可對室外建築環境的風場、
熱環境及舒適度 SET*的預測與探討(唐琳雅，2017)。FlowDesigner 模擬軟體 在使用上可在軟體裡面建置需模擬的模型，也可使用 SketchUp 3D 模型檔案 類型匯入至此模擬軟體進行模擬，以使用 SketchUp 3D 檔案模型匯入模擬，
較可降低內建模型在尺寸角度上的誤差，而模擬出的結果可提供架設於大環 境遮蔽設計規畫配置之參考。
過去研究在分析都市風環境的方法如下：利用都市優勢風向與建築的立 面迎風面面積建立了迎風面積指數 FAI (frontal area index)，採用風將朝 阻力小的區域移動之概念，來評估建築物型態對優勢風向的阻擋或流通的程 度，並藉由都市內迎風面積指數的分布藉最小成本路徑法來預估風廊(。
Wong (2010)利用都市建築物的迎風面立面面積指數(FAI)來進行都市中
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風廊流通路徑的預估(圖 1-4)，結果呈現在香港九龍地區，因開發密度極高 導致建築物的迎風面立面面積指數進而升高，使得多個區域無法將風廊引入 進而強化都市熱島效應，而其亦透過季節不同所導致的多樣性主導風納入研 究參考，藉由不同風向的風環境情況製作不同的迎風面立面面積指數分布圖，
提供多時段的都市風廊預估分佈圖。
圖 1-4 香港九龍都市風廊道評估
(資料來源：Wong, 2010)
建築立面面積指標是根據建築物的方位(Grimmond and Oke, 1999; Wong et al., 2011）根據各個方向的風阻程度計算出來的，用於評估熱負荷和風 環境之間的關係。因其可綜合為考量季節風向、建築物立面座向、高度及密 集度的一項標準，同時也為評估地表粗糙度的其中一項指標，定義為對一特
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定風向之建築立面，所垂直投影出來的面積，如圖 1-5，再與評估範圍之基 地面積相除的比值，其公式如下公式 1 所示：
FAI(Θ)=A_proj/A_T ---(公式 1) Θ：風向角度
A_proj：建築立面投影面積 A_T：基地面積
圖 1-5 建築立面面積指數計算方法
(資料來源：林建廷，2016)
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而在香港則使用 AVA(air ventilation assessment)評估機制，香港房 屋及規劃地政局協同環境運輸及工務局在 2005 年聯合頒布“技術通告 No.
1/06 – 空 氣 流 通 評 估 ” (Technical Circular No. 1/06 – Air Ventilation Assessments)，該項技術規範正式成為大型政府工程必要的評 估項目，亦被納入「香港規劃標準與準則」的第十一章，並鼓勵半政府或私
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圖 1-6 香港空氣流通評估操作流程
(資料來源：本研究製作)
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其中香港空氣流通評估規定在開發前後的都市風環境狀況必須在地表與 高空 450 公尺的邊界層風速進行評比，設計規劃後之風環境必須等於或高於 原規定開發模式，藉此方法來管制行人風場的風流通性以及維持都市風環境 之通風效果(圖 1-7)。