屋頂隔熱策略實驗規劃

本研究所擬使用之全尺度實驗屋位於台南歸仁內政部性能實驗群基地內，其位置 如圖 2-2 內方框之範圍所示。除一個實驗屋作為儀器設備中央監控室外，一共有六組 規模大小、外殼構造性能、面向方位皆一致實驗屋，可同時供六組實驗同步進行實測。

六座實驗屋為相連並排配置開口部開窗面面向西方，如圖 2-3 所示。六間實驗屋為 20 呎貨櫃改裝，長 5.89m、寬 2.35m、高 2.38m 開門於東側，西側全為一大面積玻璃其 餘北向與南向立面皆無開窗，如圖 2-4 所示。其外牆構造現況皆為 2mm 鐵板內加 2.3cm 的 PE 隔熱層。以下說明為了進行相異各式屋頂隔熱技術之實測實驗，必須將既有六 組實驗屋進行改裝工程以符符合實驗所需。

圖 2-3 實驗屋配置圖 (資料來源：本研究整理)

圖 2-4 全尺度實驗屋尺寸示意圖 (資料來源：本研究整理)

由於實驗現場之實驗屋係以半個(20 呎)灰色貨櫃改裝組成，每一實驗屋內部牆面 皆鋪設約 2.3 公分厚之 PE 隔熱版。因此，實驗上為了類比真實之 RC 樓地板，需事先 將屋頂改裝為 RC 構造，以確保其熱性能與真實樓板相當。本研究擬於每一實驗屋屋 頂面首先鋪設一層木心板，並於上方澆置混凝土之方式改裝之。此外，原實驗屋於西 側面是一大面積之玻璃開窗，未避免日射輻射熱大幅影響室內之熱取得，因此擬將西 側之玻璃外側封以 5 公分厚之保利龍板阻絕開口部之熱傳透，如圖 2-5 所示。

鋁框

圖 2-5 實驗屋改裝情形 (資料來源：本研究拍攝)

圖 2-6 六組實驗屋頂完工情形 (資料來源：本研究拍攝)

各實驗屋改裝後之屋頂構造熱傳透率(U 值)與代表構造蓄熱之熱惰性指數(D 值)整理 如下表 2-1 所示。

表 2-1 各式屋頂之熱性能

屋頂構造 構造熱傳透率 U(W/m²K) 構造熱惰性指數 D

薄層綠化屋頂(15cm 覆土) 0.80 5.55

密集型綠化屋頂(40cm 覆土) 0.67 9.79

雙層通風屋頂 0.80 2.69

冷屋頂 0.79 3.17

PS 版隔熱屋頂 0.77 3.54

五腳磚屋頂 0.80 3.56

(資料來源：本研究整理) 2.2.1 薄層綠化屋頂構造

薄層屋頂綠化構造如圖 2-8 所示，屋頂構造由外至內分別為植栽層、約 15 公分 之培養土下鋪窯燒陶質煉石、不織布、排水版、混凝土樓板，並以底層木合底板飾平 實驗屋之鐵皮，其整體構造之熱傳透率為 0.80 W/m²K，如再加上考量整體構造之蓄熱 換算其熱惰性指數(D 值)則約為 5.55。植栽層以波士頓腎蕨密植，以使葉片全部覆蓋 介質層。薄層綠化屋頂之施工過程如圖 2-9 與圖 2-10 所示，澆灌系統在薄層綠化以 及覆土較厚之密集型綠化皆以滴灌為之以減少水資源之飛濺與浪費。完工照片如圖 2-11 所示。

圖 2-8 薄層屋頂綠化構造大樣示意 (資料來源：本研究整理)

圖 2-9 屋頂綠化滴灌系統施工過程 (資料來源：本研究拍攝)

圖 2-10 屋頂綠化植栽種植施工過程 (資料來源：本研究拍攝)

2.2.2 密集型屋頂綠化構造

密集型綠化與薄層綠化不同的是土壤介質層的厚度較厚(本案預計覆土 40cm)，且 選種之植栽種類其葉面積指數(LAI)較高。此外，為了摒除植栽種類之差異植栽同樣選 種與薄層綠化相同之波士頓腎蕨，種植之密度與薄層綠化情形相同，皆以密植至葉片 全部覆蓋土壤表層為原則。其構造如圖 2-12 所示，由外至內各層分別為植栽層、約 40 公分之培養土下鋪窯燒陶質煉石、不織布、排水版與底層木合底板，其整體構造之 熱傳透率為 0.67 W/m²K，整體構造之 D 值則約為 9.79，其蓄熱能力幾乎是覆土 15 公 分薄層綠化的 1.74 倍。密集型屋頂綠化完工照片如圖 2-13 所示。

圖 2-12 密集型屋頂綠化之構造大樣示意 (資料來源：本研究整理)

圖 2-13 密集型屋頂(40cm 覆土)完工照片 (資料來源：本研究拍攝)

2.2.3 雙層通風屋頂構造

雙層通風屋頂之改造方法為在既有之屋頂面上，以 C 型鋼構材局部點焊後作為上 層鋼浪板之支撐以創造中間約 25 公分之通風空氣層，而為了實現雙層屋頂中間空氣層 之空氣流通，屋頂四周不進行封填，其構造大樣如圖 2-14，整體構造之熱傳透率為 0.80 W/m²K。由於構造中僅 RC 部分為蓄熱材，因此整體構造之蓄熱換算其熱惰性指 數(D 值)則約為 2.69。雙層通風屋頂完工照片圖 2-15 所示。

留 25cm 空氣層

圖 2-15 雙層通風屋頂完工照片 (資料來源：本研究拍攝)

2.2.4 冷屋頂構造

冷屋頂的定義是指具有高反射率(solar reflectance)與高發射率(thermal emittance) 之屋頂。此類屋頂能阻擋大量原本要進入建築物內的太陽輻射，而且因為高的熱發射 率使得屋頂表面溫度較低。冷屋頂構造基本上是透過於屋頂面塗佈高反射率塗料而達 成，市面上常以隔熱漆稱之。隔熱漆為液狀塗料，直接塗附屋頂表面上。隔熱漆本身 具有高度太陽輻射反射率、高表面輻射率之特性，能有效阻絕熱量進入室內以及降低 屋頂表面溫度。本計畫擬先於 RC 樓板外表面以平光白色漆進行底漆一度底塗，上層 再以具高反射率(albedo 約 0.83)與高發射率(emittance 約 0.87)之白色隔熱漆二度塗覆形 成冷屋頂構造，其構造大樣如圖 2-16 所示，整體構造之熱傳透率為 0.79 W/m²K。整 體構造之蓄熱換算其熱惰性指數(D 值)則約為 3.17。冷屋頂完工照片如圖 2-17 所示。

圖 2-16 冷屋頂構造大樣示意 (資料來源：本研究整理)

圖 2-17 冷屋頂完工照片 (資料來源：本研究拍攝) 2.2.5 PS 板隔熱屋頂構造

為建構 PS 板隔熱層，首先需先將不平整的實驗屋頂以木合板整平，木合板四周 以木作邊框收邊同時作為澆置輕質混凝土之邊界，木合板上方再密鋪 PS 隔熱板作為

為 0.77 W/m²K。整體構造之蓄熱換算其熱惰性指數(D 值)則約為 3.54。PS 板隔熱屋頂 完工照片如圖 2-19 所示。

圖 2-18 PS 板隔熱屋頂之構造大樣示意 (資料來源：本研究整理)

圖 2-19 PS 板隔熱屋頂完工照片 (資料來源：本研究拍攝)

2.2.6 傳統五腳磚屋頂構造

傳統五腳磚隔熱屋頂是作為實驗比對用途，以代表業界常見之屋頂隔熱構法，本 研究將以此構造作為節能效益之比較對象。施工作法上於實驗屋頂面以 RC 飾平後於 上方以水泥砂漿固定五腳隔熱磚，其構造大樣如圖 2-20，整體構造之熱傳透率為 0.80 W/m²K。整體構造之蓄熱換算其熱惰性指數(D 值)則約為 3.56。五腳磚隔熱屋頂屋頂 完工照片如圖 2-21 所示。

圖 2-20 傳統五腳磚屋頂構造示意 (資料來源：本研究整理)