屋頂隔熱與綠屋頂相關文獻

建築物室內、外的溫度差及太陽輻射的日射量是造成建築耗能 的兩大主因，針對「溫度差」的節能技術則是「隔熱」，而針對「日 射量」的節能技術則是「遮陽」。因此建築屋頂隔熱主要目的，係為 提昇建築物屋頂阻絕外界太陽直射進入屋內熱 量之能力。

依據內政部建築研究所「建築物外遮陽暨屋頂隔熱設計參考手 冊，2007」，茲整理有關屋頂隔熱相關技術如下：

熱舒適範圍

1、常見屋頂隔熱使用材料之種類：

屋頂隔熱材料主要可分為以下三大類：

(1)填充材：填充於天花板內的中空部分，有時也舖設在天花板的 表面；根據其外形又可細分為纖維狀材料（玻璃棉、岩棉）、粒 狀材料（保麗龍粒、稻殼、鋸木屑、膨脹蛭石）、粉狀材料（硅 藻土、碳酸鎂）等。

(2)板塊狀材料：如纖維板、石棉板、岩棉板、毛氈、軟木板、發 泡苯乙烯板等軟質隔熱板；或是氣泡玻璃板、鹽化樹脂板等硬 質隔熱板。

(3)反射材：利用鋁箔等反射材張貼於空氣層的一側或二側，或將 空氣層用鋁箔板隔開，利用其反射輻射熱的特性來隔熱。

理想的隔熱材最好不具吸濕性。因為隔熱材如浸透在水分中，

空氣層為水所取代，水的熱傳導係數為空氣的 20 倍以上，因此使熱 流容易通過，隔熱性因而降低。一般對於隔熱材料之使用應注意下 列幾個原則：

(1)應選擇 k 值小者之材料為佳。

(2)水之 k 值在常溫下約為 0.5kcal/mh℃ (為空氣之 25 倍) ，因其 k 值相當大，故材料若吸濕後，其斷熱效果會大為降低。

(3)隔熱材料應配置於熱源側較佳，如此則可直接將熱量隔絕之。

(4)不同材料間之配置設計上，應避免產生熱橋現象^*3

(5)使用空氣層做隔熱材時，其厚度最好在 5 cm 左右，若超過 5 cm 時中間應加設抗輻射材料，並且要保持良好之氣密性，或是使 其通風良好。

，以免使其 斷熱效果降低。

2、屋頂隔熱常見之手法：

註³：係指構造上厚度較薄的部位，或該部所用材料不同，其熱傳導抵抗弱，熱損失與透過多經過此 處，此部位溫度較低，因此易結露。

屋頂隔熱的方式有許多種，最終目的就是將太陽的輻射熱儘可 能地隔絕於室外，相關手法茲列舉如下：

(1)舖設隔熱層：運用材料的熱阻隔特性來阻擋太陽輻射熱傳遞入 室內。

(2)反射太陽輻射：於屋頂表面選用色彩明度高的材料（例如白色）， 藉以反射太陽的輻射熱，防止屋頂吸收過多的熱。

(3)加設天花板並留空氣層：在屋頂直下的樓層裝設天花板，並與 屋頂間留設足夠的空氣層及通風口，以便利用通風來迅速排除 熱量。

(4)屋頂花架：利用蔓藤形成天然的遮蔽，花架周圍立面必須有三 分之二以上透空，花架結構以木質材料為佳。

(5)屋頂花園：土壤及植物具有蒸發散熱的作用，可帶走屋頂結構 熱，而土壤亦具有良好的隔熱性能，為天然的素材。

(6)天窗加裝外遮陽及通風裝置：如果屋頂面有利用天窗採光的設 計，其朝向宜避開太陽直射，於天窗並提供外部反光遮陽裝置，

且有從裝置上部排走熱量的通風措施。

(7)灑水設備：由於屋頂面受太陽直接照射時的溫度可高達 55℃，

若將水灑於其上，藉由水遇熱蒸發的原理，可帶走屋面的熱。

(8)採用雙層屋頂構造：利用上層構造來遮蔽直接日射，中間為開 放的空氣層，利用風力或浮力通風的原理來散熱，外層採用淺 色輕質材料，用以遮擋太陽的熱進入內層屋頂。

(9)屋頂通風塔或排氣裝置：在非空調空間，設置屋頂通風塔（風 力通風）或屋頂排氣裝置（浮力通風）來減低室內環境的熱負 荷。

3、屋頂隔熱設計準則：

在設計屋頂隔熱時，可依照下列準則，以兼顧經濟又達到隔熱 效果：

(1)增加遮陽能力：宜盡量避免太陽光直接照射屋頂面，可運用雙

0.46 (有通風，空氣層<20cm) 1/hi

0.78 (有通風，空氣居≧20cm) 閣樓空間或雙層屋頂之中空層(附鋁箔) 1. 09(無通風)

1. 36 (有通風)

註：(1)當某部位無中空層時，上式中之 ra 可省略不計(即 ra=0) (2)新材料、新構造之熱性能數據，應取得實驗證明。

(3)常用之 Ui 值詳見附錄 1，若所採用之材料未納入者則應依上式計算。

資料來源：建築物外遮陽暨屋頂隔熱參考手冊，2007 表 2-3 不同種類材料之熱傳導係數

資料來源：綠建築設計技術規範，2012 二、綠屋頂相關文獻

屋頂綠化扣除原有屋頂結構層及防水層外，主要包括土壤層與 植被層兩大部分。其中土壤層係由土壤顆粒、土壤溶液與土壤空氣 等固態、液態與氣態三相所構成，隨著地面的氣候變化，將改變土

壤孔隙中氣相與液相的含量，因此造成土壤水分含量的變化。而水 為熱的良好導體，因此增加土壤中水分含量將增加土壤整體的傳熱 性。根據文獻研究顯示，土壤水分與土壤熱傳導係數是呈現一正相 關的關係（徐森雄，2005）。另土壤水分蒸發後水的相態變化產生潛 熱的消散，亦即土壤中每公克的水其蒸發後，消散之潛熱平均約為 540cal/g（周鼎金，1995）。因此土壤於屋頂綠化隔熱中，可做為太 陽輻射和建築物壁體間重要的隔熱介質，不但可阻隔太陽輻射對建 築物壁體的熱吸收，同時也可延緩建築物壁體的散熱，達到隔熱、

保溫之功效。

另植物對溫濕度的調節有很大的幫助，根據相關文獻研究顯示，

茂密的枝葉可以吸收和反射 80 至 90％的太陽長波輻射熱，葉片的 蒸散作用又可消耗一部份熱量，惟不同的植栽種類會影響其隔熱與 蒸散之效果（陳瑞鈴等，1999）。因此植栽的蒸散作用可降低周圍外 氣溫度及土壤表面溫度，但因植栽蒸散是一個複雜的物理作用，蒸 散量會受到許多因子所影響，包含葉片面積、厚度、植栽高度、密 度及氣孔等，以及太陽輻射、溫度、濕度、風速及土壤含水量等影 響因子，目前所有蒸散量之測定方法都無法準確的計算，只能以推 估的方式探討。

另根據文獻研究顯示，植栽對於日射熱能約有 80％日射照射熱 量的消散效果，由此可知屋頂綠化之植栽，於日射熱能之熱平衡機 制中，主要的 80％之日射熱能，可由植物層所形成熱的反射、消耗 及水分蒸散等作用，所帶走的潛熱來達成（張簡宏裕，2002）。

故經過綠化之屋頂，可藉由土壤層與植被層吸收太陽輻射熱及 蒸散水分，有效降低屋頂的表面溫度、外部周圍空氣溫度及屋頂的 平均輻射溫度，減少太陽輻射熱對建築物的影響，降低屋頂表面熱 流通過，進而降低建築物室內溫度與能源消耗。

依據內政部建築研究所「屋頂綠化技術手冊，2015」指出，綠

屋頂主要可概括分為三種類型：薄層綠屋頂、盆缽型綠屋頂及庭園 型綠屋頂，主要是按植栽種 類、介質厚度及功能使用區分，茲分別 就屋頂綠化主要類型說明如下：

1、薄層綠屋頂（Extensive green roof）：

指在屋頂上以滿鋪方式在防水層上覆蓋厚度低於 30 公分的輕 量介質，並種植強韌、低矮、具自生性的植栽，以適應燠熱、乾旱、

強風等不利環境，達到提昇環境效益、永續節能的目的。基於建築 物承載量的考量和低維護管理的需求，目前公司部門及現有建物多 推行薄層綠屋頂。此類型施工較簡單、傾斜度在 45°內的屋頂皆可 施作，較庭園型及盆缽型綠屋頂工法有低維護管 理、低承載需求、

節省結構成本等特性，例如新北市新莊國民運動中心之屋頂綠化案 例，詳如圖 2-23。

圖 2-23 新北市新莊國民運動中心（樹花園）

資料來源：屋頂綠化技術手冊， 2015 2、盆缽型綠屋頂（Container-type green roof）：

一般使用各種盆器種植植物，依容器造型尺寸予以設計排列所

形成之綠屋頂。因容器與介質材料取得容易，且盆缽器具可移動性，

故民眾可方便自行操作施工，以及依照植物生長狀況調整擺放位置。

惟佈設時應儘量將屋頂樓板面積鋪滿，阻絕太陽輻射熱直接曬到防 水層，才能減少屋頂樓板傳遞熱能至頂樓室內，以達到隔熱及節能 的效用。例如成大綠色魔法學校（孫運璿綠建築研究大樓）之屋頂 綠化案例，詳如圖 2-24。

圖 2-24 成大綠色魔法學校（孫運璿綠建築研究大樓）之屋頂綠化 資料來源：屋頂綠化技術手冊， 2015

3、庭園型綠屋頂（Intensive green roof）：

一般係由屋主或業者委託景觀設計者利用設計手法將小型喬木、

灌木、地被植物等進行屋頂複層綠化，常有休憩設施或花園，主要 以美觀欣賞及休憩療育為目的。庭園型綠屋頂具有景觀效果佳、植 物層次豐富、完整性高、覆土深、植物根系可充分伸展等優點。但 由於涉及設施結構等設計，以及喬木移植專業，建議尋找專業廠商 規劃、設計和施工、維護管理。常見之庭園型屋頂綠化案例，詳如

圖 2-25 所示。 (Extensive green

roof)

盆缽型綠屋頂 (Container-type green

roof)

庭園型綠屋頂 (Intensive green roof) 設置

型式

薄層綠屋頂 (Extensive green

roof)

盆缽型綠屋頂 (Container-type green

roof)

庭園型綠屋頂 (Intensive green roof)

施作