實驗規劃

實驗箱設計與覆蓋材料選擇相關事宜分別說明如后。

一、實驗箱設計

實驗箱設計是依據蘇榮宗(2009)的實驗結果，以長、寬、高各為 100 公分內襯 2.4 公分厚保麗龍板的實驗箱而言，當量測點在距離實驗箱兩側邊牆內 10 公分的位置，測 得之土壤內部溫度幾乎不受四周的外部熱傳導影響。在箱體中心點半徑 70 公分距離之 對角線範圍內，其水帄方向各點的溫度均維持一定，如圖 3-1-1 與圖 3-1-2 所示。

E1 對角線排列之測點

圖 3-1-2 實驗箱 E1 各點的溫度分佈圖 (資料來源：蘇榮宗，2009)

由於本研究是以孔隙覆蓋材料本身為對象，實驗箱高度因而是以覆蓋材料之厚度為 基本考量。實驗箱體內部尺寸為長 100 公分、寬 100 公分、高 60 公分，如圖 3-1-3 所示。

箱體為厚度 1.8 公分夾板，內側舖設厚 2.4 公分保麗龍板，並在箱體外側塗白色隔熱漆。

同時在實驗箱體底部鑽孔設置排水孔，上方鋪設不織布層不但能避免箱內可能因降雨的 多餘水分存在而產生潛熱增溫現象，且能防止土壤流失。在實驗過程中，若下雨時會將 箱體以塑膠防水布覆蓋，避免箱體內土壤與覆蓋材料有積水的過度潮濕現象。此外，實 驗箱架設位置距離屋頂面至少 30 公分，有助箱體下方空氣流通以及消除屋頂層蓄積熱 可能造成的間接增溫影響。

圖 3-1-3 本研究採用之實驗箱體尺寸 100 公分

100 公分

60 公分 溫度

(℃)

長度(cm) 溫度

(℃)

二、覆蓋材料選擇

本研究選用的表土覆蓋材料共有三種不同類型，包括陶粒、碎木片、白雲石及彩繪 石。材料外觀請看圖 3-1-4，材料性質分別說明如后。

圖 3-1-4 選用之四種表土覆蓋材料外觀

(一) 陶粒

陶粒做為一種屋頂綠化或景觀鋪面土壤改良或替代材料，其多孔性材質除了具有隔 熱、保溫、減輕屋頂重量的效果之外，也能保留水分，達到土壤保濕效果。此外，選 用之陶粒材料是以水庫淤泥燒製而成，屬於資源再利用之環保天然材料。台南市國立 成功大學綠色魔法學校的屋頂花園，也採用這種輕質陶粒替代一般土壤。

(a) 覆蓋陶粒的鋪面 (b) 成大魔法學校屋頂花園 圖 3-1-5 成大魔法學校屋頂花園的陶粒鋪面

(a) 陶粒 (b) 碎木片 (c) 彩繪石 (d) 白雲石

(二) 碎木片

碎木片也具有減少建築物結構負荷的效果。本實驗採用之碎木片材料是以校園內廢 棄的樹枝，經由碎木機碾壓成碎木片，請看圖 3-1-6。碎木片屬於資源再利用材料，常 做為堆肥或樹穴表土覆蓋材料，不僅有效降低揚塵，提升空氣品質，減少廢棄物處理 量，也具有對土壤降溫及保濕功能。圖 3-1-7 為南科綠水樹谷活力館的庭園碎木鋪面。

圖 3-1-6 高雄大學總務處碎木機 圖 3-1-7 碎木屑鋪面

(三) 小碎石

小碎石經常做為庭院造景鋪面設計之覆蓋材料，除了美觀功能外，兼具土壤表層保 濕、透氣與土塵飛揚抑制之作用。此外，以碎石做為表土覆蓋材料是利用在碎石材料 間隙的流通空氣，達成讓屋面降溫的效果。本研究採用的白雲石與彩繪石是一般庭園 常見的造景用小碎石材料。

依據劉安帄（2011）的實驗結果，在十月份晴朗的白天期間，彩繪石材料下方土表 溫度是高於氣溫，最大差值約 5℃；而白雲石下方土表溫度與氣溫很近似，如圖 3-1-8 所示。在夜間彩繪石的溫度還是高於氣溫。為瞭解在冬季時彩繪石的降溫或保溫作用，

小碎石材料在第一階段的冬季實驗是採用彩繪石。在第二階段的夏季實驗期間改採用 白雲石，這是因為白雲石材料明顯的在白天的降溫效果。

圖 3-1-8 不同表面覆蓋材料對下方土壤表面溫度之影響

三、溫度測點設置

在實驗箱內的覆蓋材料溫度測點主要是依水帄及垂直兩方向設置。水帄方向溫度測 點是依不同階段的實驗材料組別數來決定其數量及分佈位置。垂直方向測點數量及位置 則依材料覆蓋深度來決定。換言之，每組覆蓋材料的溫度測點位置都是以該材料的帄面 中心點為基準。在覆蓋深度部份的測點是以垂直距離每 5 公分設置一點。

(一) 水帄方向溫度測點配置

1. 四組實驗材料

圖 3-1-9 為第一階段四組實驗材料的水帄方向溫度測點及各材料的位置分佈。如 圖所示，方形實驗箱被均分成四格，溫度量測點設置於四分格的個別中心點位置，

並在實驗箱體內土壤層上方分別鋪設 15 公分厚之陶粒、碎木片、彩繪石，並且 完全的覆蓋土表層。在四格之間並未設置任何間隔物，因此在材料下方的土壤環 境幾乎是與薄層綠屋頂的自然環境一致。

20 25 30 35 40 45 50

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

溫度(℃)

時間(hr) 氣溫 表土裸露 鋪彩繪石 鋪白雲石 鋪海石 10/18

覆蓋材料之溫度測點是以垂直深度每 5 公分的距離設置。因此，15 公分厚的覆 蓋材料其垂直溫度測點共四點，分別為 0 公分、5 公分、10 公分及 15 公分(在材 料的近表層位置)。

圖 3-1-11 第一階段實驗的溫度測點垂直位置示意圖

2. 覆蓋材料深度 30 公分

在第二階段實驗中，覆蓋材料之厚度增至 30 公分，因考量在第一階段實驗中覆 蓋材料鋪設 15 公分厚度情況下，其下方表土的溫度仍未趨於穩定值；同時也比 較在深度 15 公分與深度 30 公分之間的溫度差異或變化。如圖 3-1-12 所示，實 驗箱高度為 60 公分，當覆蓋材料鋪設厚度為 30 公分時，覆土層厚度為 30 公分。

此時，覆蓋材料之溫度測點也是以垂直深度每 5 公分的距離設置。因此，30 公 分厚的覆蓋材料其垂直溫度測點共七點，分別為 0 公分、5 公分、10 公分、15 公分、20 公分、25 公分及 30 公分（在材料的近表層位置）。

圖 3-1-12 第二階段實驗的溫度測點垂直位置示意圖 測點位置

一般土壤 覆蓋材料 15cm

0cm

45cm

3. 裸露土表面之測點

實驗箱內裸露土層表面主要是做為對照組，用來比較土壤被太陽直接照射以及被 覆蓋材料遮蔽之間的土表面溫度差異。因此，只在其近表層位置的土壤內設置一 溫度測點，並無其他的在垂直深度的測點。

綜合上述，若覆蓋材料的鋪設厚度為 30 公分，每組材料的溫度測點為七點；若覆 蓋材料鋪設厚度為 15 公分，每組之溫度測點為四點。裸露土層的溫度測點只有一點，

是在近表層位置。