第四章 案例研討
4.3 城市綠屋頂降溫節能效益評估
以下說明新竹市綠屋頂降溫節能效益評估所得結果。
本研究採用 1D-HF 法 (Clark et al., 2008) 以及 eQUEST 建築物耗能模 擬系統 (Hirsch, 2003; Carter et al., 2008; Hilten, 2005; Kosareo et al., 2007) 分析新竹市綠屋頂的節能效益。以下分別說明之。
4.3.1 1D-HF 法
1D-HF(Clark et al., 2008)法部份分為案例參數、溫差及節能效益等說 明及討論此方法之執行情形與結果：
1. 案例參數：
(1) 總 U 值: 各模式綠屋頂與一般屋頂 U 值表如表 4.5 所列，傳統和 綠屋頂的 Utotal部份如表 4.6 所列，傳統屋頂(Uconcrete)採 1.490[W/ m2
°K]的五腳磚油毛氈屋頂(編號 R008)，綠屋頂則依本研究群另一個 研究測量綠屋頂的 Ugr=0.41，則 Utotal計算得 0.322 [W/ m2 °K]。
(2) 新竹市綠屋頂面積：依 4.2 節估算，約為 15.036 平方公里。
(3) 溫差 (ΔT)：本研究利用大氣資料庫 2010 年新竹測站之氣象資 料，以 26℃為冷氣運轉之溫度條件，估算新竹市的溫差，然後依 式 3.2 估算新竹市綠屋頂節能效益，於下一點詳細說明之。
43 Uconcrete=0.500
依 R-value model 推估 Uconcrete=0.380
以 EnergyPlus 推估 Saiz et al.
(2006)
Utotal=0.420 Uconcrete=0.590
不詳 9.000cm 基質 屋頂不確認是
混凝土 Elsa (2008) Utotal=1.000
Uconcrete=1.140
不詳 15.000cm 基質 Hilten (2005) Utotal=0.200
(0.035 Btu/ h-ft2-°F)
Uconcrete=0.244
(0.043 Btu/h-ft2-°F)
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圖 4.4 新竹測站各月平均氣溫及及 26℃之溫差
圖 4.5 新竹市各月的總ΔT 數量
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圖 4.6 新竹市 2010 年各月節能所占比例
3. 節能效益: 本研究利用 1D-HF 估算之結果如表 4.7 所列，傳統和綠屋頂 U 值差(Uconcrete-Utotal)為 1.138 W/m2/°K，所估算之單位綠屋頂面積的節 能效益為 11.170 kWh/m2/year，總節能效益為每年 1 億 7 千萬度電，約 為新竹市 2010 年非營業用電 8 千 4 百萬度的 20%左右；影響 1D-HF 的 因子主要在於ΔT 及 U 值差，ΔT 以國內夏季最為顯著，占ΔT 總量的 88%的效益，U 值差部份，國內一般屋頂 U 值為 1.490 W/m2/°K，為綠 屋頂 0.322 [W/ m2 °K] 的 4.2 倍左右，預期綠屋頂在夏季可顯著降低空 調的耗能，具有相當之效益。
表 4.7 新竹市各類建築利用 1D-HF 法所估算之節能效益
參數 節能效益
Q/A (kWh/m2/year) 11.170
ΔT (°K) 9,547.200
Δh (W/m2/°K) 1.170
屋頂面積 (m2) 15,036,000 Q (kWh/ year) 167,955,500
46
4.3.2 eQUEST 法
eQUEST(Hirsch, 2003)法部份主要依 3.3.1.2 節進行，以下分為案例參 數、各類建築節能效益及 1D-HF 與 eQUEST 結果比較等說明此方法之執 行情形與結果：
1. 案例參數
(1) U 值: 如表 4.6 所列，一般屋頂採 Uconcrete=1.490[W/ m2 °K]，綠屋頂 則為 Utotal=0.322[W/ m2 °K]。
(2) 新竹市住宅與辦公建築比例：表 4.8 為依內政部營建署歷年核發建 物使用執照(內政部，98 年)按用途別分類的統計資料，依該資料可 估算住宅及辦公在新竹市所占比例各為 45%及 55%。
(3) 各類建築屋頂面積：如表 4.9 所列，1 層樓、2 層樓及 3 層樓以上 在新竹市所占面積(比例)為 1.230km2(8.2%)、1.700 km2(11.3%)及 12.100 km2 (80.5%)。
表 4.8 新竹市辦公及住宅建築之比例及總樓地板面積
辦公類 住宅 總計
樓地板面積 (m2) 13,939,861 21,434,804 35,374,665
比例 (%) 45 55 100
資料來源：內政部(98 年)、住宅 e 化網(98 年) 表 4.9 各類建築屋頂面積
建築類型 1 層樓 2 層樓 3 層樓以上
比例 (%) 8.200 11.300 80.500 面積 (km2) 1.540 2.120 15.130 資料來源: 比例依內政部(98 年)之各層樓總樓地板除以樓層數後而得。
47
2. 住宅類建築：住宅類建築案例資料本研究參考林(100 年)所建立的標準 住宅公寓，請參見 4.1 節之說明。
(1) 一層樓住宅：以 eQuest 估算一棟 1 層樓代表性案例建築(屋頂面積 為 90m2)各月節能量，結果如圖 4.7 所示，以夏季最高，7 月時為 105.02 kWh/month，最低為冬季時期，由於本研究只考量高於室 外氣溫 26 度以上的節能效益，未考量其他效益，故冬季這部分節 能效益很少；總節能量為 520 kWh/year，佔總耗能(4,435.270kWh) 約 11.000%，5 至 9 月的節能量 (437.840 kWh)占全年總節能量的 84.300%，為最大宗。
單位屋頂面積節能效益為 5.770 (kWh/m2/yr)，將單位節能效益與 表 4.8 所估算之 1 層樓總屋頂面積 1.540km2及住宅建築比例(45%) 相乘，即為全巿一層樓住宅類建築的節能效益，每年節能的電量 約為 400 萬度電。
圖 4.7 一層樓住宅建築各月節能量
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(2) 二層樓住宅：以 eQuest 模擬計算 2 層樓代表性案例建築(屋頂面積 為 90m2)各月節能量結果如圖 4.8 所示，以夏季最高，7 月時為 148.300kWh/month，最低為冬季時期；總節能量為 733 kWh/year，
高於 1 層樓住宅的總節能量(520 kWh/year)，可見第二個樓層，對 於節能效益亦占一定比例的影響，各樓層的節能減量由上而下依 序為 11.000%、5.500%，最上方樓層和 1 層樓住宅的減量相同；5 至 9 月的節能量 (618.200 kWh)占全年總節能量的 84.300%，為最 大宗。
單位屋頂面積節能效益為 8.140 (kWh/m2/yr)；將單位節能效益與 表 4.8 所估算 2 層樓總屋頂面積 2.120km2及住宅建築比例(45%) 相乘，即為全巿二層樓住宅類建築的節能效益，每年節能的電量 約為 777 萬度電。
圖 4.8 二層樓住宅建築各月節能量
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(3) 三層樓住宅： 以 eQuest 模擬計算 3 層樓代表性案例建築(屋頂面 積為 90m2)各月節能量結果如圖 4.9 所示，以夏季最高，7 月時為 157.800kWh/month，最低為冬季時期；總節能量為 780 kWh/year，
略高於 2 層樓住宅的總節能量(733 kWh/year)，可見 3 層樓住宅的 結果亦顯示節能效益大多集中於最靠近屋頂的 2 層，各樓層的節 能減量由上而下依序為 11.000%、5.500%及 1.100%，由此可知，
住宅部份的節能效益，主要集中在靠近屋頂的 3 層樓，此結果約 為 Saiz et al. 2006 各樓層節能減量結果的一半(由上而下依序為 22.000%、9.000%及 2.000%)，兩者差異的可能原因為本研究假定 溫度為 26℃才開啟空調以及該研究主要考量尖峰用量；5 至 9 月 的節能量 (658 kWh)占全年總節能量的 84.300%，為最大宗。
單位屋頂面積節能效益為 8.670 (kWh/m2/yr)；將單位節能效益與 表 4.8 所估算 3 層樓以上的總屋頂面積 15.130km2及住宅建築比例 (45%)相乘，即為全巿 3 層樓以上住宅類建築的節能效益，每年節 能的電量約為 5,900 萬度電。
圖 4.9 三層樓住宅建築各月節能量
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3. 辦公類建築：辦公類建築案例資料本研究參考賴(97 年)所建立的標準 辦公建築，請參見 4.1 節之說明。
(1) 一層樓辦公建築：以 eQuest 估算一棟 1 層樓代表性案例建築(屋頂 面積為 800m2)各月節能量，結果如圖 4.10 所示，和住宅建築相同，
節能量在 5 月至 9 月最為顯著，其中 7 月時為 940kWh/month，但 在冬季時期，由於空調預期使用率低，故幾乎沒有節能效益。總 節能量為 4,856 (kWh/year)，約佔總耗能(45,174kWh)11%，5 至 9 月的節能量 (3,881 kWh)占全年總節能量的 80.000%，為最大宗。
單位屋頂面積節能效益為 6.070 (kWh/m2/yr)；將單位節能效益與 表 4.8 所估算 1 層樓辦公建築的總屋頂面積 1.540km2及辦公建築 比例(55%)相乘，即為全巿 1 層樓辦公類建築的節能效益，每年節 能的電量約為 514 萬度電。
圖 4.10 一層樓辦公建築各月節能量
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(2) 二層樓辦公建築：以 eQuest 估算一棟 2 層樓代表性案例建築(屋頂 面積亦為 800m2)各月節能量，結果如圖 4.11 所示，和 1 層樓辦公 建築相同，5 至 9 月的節能量 5,469 kWh，占全年總節能量的 80%，
為最大宗，其中 7 月時最高，為 1,324.500 kWh/month。總節能量 為 6,842 (kWh/year) ， 高 於 1 層 樓 辦 公 建 築 的 總 節 能 量 (4,856 kWh/year)，可見第二個樓層，對於辦公建築的節能效益亦占一定 比 例 之 影 響 ， 各 樓 層 的 節 能 減 量 由 上 而 下 依 序 為 11.000% 、 5.100%，最上方樓層的減量效益和 1 層樓辦公建築相同。
單位屋頂面積節能效益為 8.550 (kWh/m2/yr)；將單位節能效益與表 4.8 所估算 2 層樓辦公建築的總屋頂面積 2.120km2及辦公建築比例 (55%)相乘，即為全巿 2 層樓辦公類建築的節能效益，每年節能的 電量約為 997 萬度電。
圖 4.11 二層樓辦公建築各月節能量
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(3) 三層樓以上辦公建築：以 eQuest 估算一棟 3 層樓代表性案例建築(屋 頂面積亦為 800m2)各月節能量，結果如圖 4.12 所示，5 至 9 月的節 能量 5,821 kWh，占全年總節能量的 80%，為最大宗，其中亦 7 月 時最大，為 1,410 kWh/month，但在冬季時期幾乎沒有節能效益。
總節能量為 7,284 (kWh/year)，略高於 2 層樓辦公建築的總節能量 (6,842 kWh/year)；各樓層的節能減量由上而下依序為 11.000%、
5.100%及 1.100%，對第 3 層而言，節能效益已不太顯著了，故節 能效益主要集中在靠近屋頂的 3 層樓，不論是辦公或住宅類建築，
皆顯示綠屋頂的節能效益大多集中於最靠近屋頂的 2 層。
單位屋頂面積節能效益為 9.100 (kWh/m2/yr)；將單位節能效益與表 4.8 所估算 2 層樓辦公建築的總屋頂面積 15.130km2及辦公建築比 例(55%)相乘，即為全巿 3 層樓以上辦公類建築的節能效益，每年 節能的電量約為 7,500 萬度電。
圖 4.12 三層樓辦公建築各月節能量
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4. 1D-HF 與 eQUEST 結果比較：如表 4.10 所列，依 4.3.1 節以 1D-HF 法 估算的結果為每年 1 億 7 千萬度電，eQUEST 部份，則依表 4.9 各代 表建築屋頂面積比例作為其權重，和各類建築的單位屋頂節能效益相 乘並加總，可得住宅與辦公建築各自的節能結果，分別為每年 7 千 1 百萬及 9 千萬度，可發現辦公類比住宅類來的大，此因辦公類建築的 用電來源相較於住宅類相比較為耗電，且因較常使用中央空調，使其 空調用電量較住宅類的分離式冷氣大。
將上述 eQUEST 住宅及辦公的結果加總，即可得全市節能效益為每年 1 億 6 千 1 百萬，單位屋頂面積的效益為 8.600kWh/m2/yr，可發現 1D-HF 估算結果比 eQUEST 的結果來的大，此乃因 1D-HF 在估算的時候，並 未考量空調之使用時段，亦即 1D-HF 的通量包含任何溫度大於 26℃
的時段，故造成 1D-HF 估算的結果比 eQUEST 來的大。
表 4.10 節能效益比較表
估算方法 節能效益 (kWh /yr)
1D-HF 170,000,000
eQUEST
住宅類：71,000,000 辦公類：90,000,000 全市：161,000,000
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