本研究主要目的在於探討現地小面積反照率量測方法以及廢玻璃水泥混凝 土的涼表面性質。本章將從都市熱島效應相關理論開始回顧，再整理都市熱島 效應改善措施相關技術以及反照率量測方法，最後回顧廢玻璃混凝土在國內外 之發展概況。
2-1 都市熱島效應成因
「Urban Heat Island」一詞早見於 1958 年 Gordon Manley 在英國皇家氣象 學會出版之學報中所提出，無統一定義，泛指都市地區氣溫較週遭為高的現象。
但是第一次發現都市熱島效應這種現象的則是 Luke Howard。Luke Howard 於 1833 年提出「都市熱島效應」的概念。他在 1820 年時即觀察到，在夏天時倫 敦市區的平均氣溫要比周圍地區高了攝氏三度到四度。
繼 1820 年 Luke Howard 發現如今稱為「都市熱島效應」此一現象之後，歐 洲的氣象學家亦相繼發現其他城市有類似的現象。1885 年法國一群氣象觀測人 員發表「一個首都—巴黎的變化」，其研究結果與 Howard 的發現是相同的。一 連串有關於都市熱島效應的研究都發生在歐洲，並證實歐洲的都市如倫敦、巴 黎等皆有都市熱島的現象。地球上其他國家的城市在二十世紀稍後也開始量測 並觀察到熱島現象。例如 Fukui 於 1970 年發現東京的溫度自 1920 年開始逐漸 升高，其升高的趨勢超過了整個東京區域的平均趨勢。可見都市熱島效應是一 個都市共通的現象，換句話說，都市熱島效應是一個都市不斷開發及擴張的後 遺症。
由於都市自然紋理(Natural Texture)改變、環境綠地不足、人口過度集中、
人造熱源(Anthropogenic Heat)排熱量大等原因，使得都市有如一座發熱的島 嶼，此種現象在氣象學上稱為「都市熱島」(圖 2.1 為熱島效應示意圖)。都市化 過程降低植被覆蓋比例，使得植物的遮陰效果與經由蒸發散(Evapotransporation) 降溫的自然冷卻效果大為減低。而各種低反照率材質構成的建築外殼與道路鋪
面，大量蓄熱並排放至大氣中，再加上為降低室內溫度所使用的空調排熱與其 他人造熱源的排放，導致都市明顯的熱島現象 [14、20]。
圖 2.1 都市熱島效應示意圖 (資料來源：[14、20])
都市熱島是現今世界上的許多城市所面臨的重要現象之一，在許多大城 市，市區氣溫往往比郊區或農田高出攝氏五度以上。過去四十年以來，台灣經 濟快速發展，能源的使用也增加了近二十倍，事實上，不論是人口密度、工廠 密度及單位面積能源的消耗率，在人口總數超過一千萬的國家中排名第一，因 此台灣不僅受嚴重的環境問題，也可能是世界上熱島效應最嚴重的地區之ㄧ。
李魁鵬等人(1999)與郭柏巖(1999)在都市公園微氣候觀測解析及鄭婉純 (2004)在都市土地使用與都市氣溫關係的文章中指出，人工建築物和鋪面可以 說是造成都市暖化的重要因素之一 [22、5、6、8、16]。
Taha(1997)研究指出，增加反照率與植被覆蓋能夠有效的減少靠近地面的表 面溫度與氣溫，在都市的結構物中，其表面使用高反照率與顏色較淺的材質將 可減少日照輻射的吸收；如果在都市中提供正確蒸發散的條件，則將可在都市 中創造綠洲，其溫度可低於週邊環境 2 ~8 ℃ [14]。
都市熱島效應除直接造成都市熱環境惡化，使人感覺高溫不適外，處在夏 季高溫化的都市中，人們習慣於使用空調系統以降低室內溫度，這讓人造熱的 排放增加而使都市氣溫升高，高溫的都市使得空調需長時間使用，更使得夏季 尖峰用電量提高，增加約 5% ~ 10%的能源耗用，且易導致都市天蓬層內臭氧等
光化學煙霧濃度增加，並且有害於人體健康以及熱致疾病(Heat-induced Illness) 增加。都市化的結果使得地表自然植被與水域減少導致蒸發散量的降低、大地 反射率減低、吸收率提高 [14]。上述熱島效應現象可由
圖 2.2說明之。
圖 2.2 都市熱島效應發生示意圖 (資料來源：[14])
近年來歐、美、日各國已著手進行改善都市熱島效應所衍生的環境、能源 與健康問題。Akbari 等人(2001)研究發現美國都會區之氣溫每升高 1℃，則尖峰 用電量增加 2% ~ 4%。根據林憲德(1999)、李魁鵬等人(1999)之研究，台灣都市 熱島強度約為 3 ~ 4℃。台電統計顯示，室外氣溫上升 1℃，建築空調耗電約上 升 6%。依此推估，則台灣各都市空調耗電量比郊區將高出約四分之一，林憲德 (1999)。對 99%能源仰賴進口的台灣而言，如何降低熱島效應，為值得關注的 課題。
2-2 都市熱島效應改善措施及其降溫效益
造成上述熱島效應現象之主要因素之ㄧ，乃都市地表鋪面與建築外殼常由 低反照率的材料所組成。由於低反照率材料其表面低反射率、高吸收率的熱物 理性質(Thermo-physical Properties)，無法有效的反射太陽輻射，反而蓄積了許
多熱量，造成都市熱島的種種問題，故提升反照率對改善都市熱島為近年來研 Heat Island Mitigation Measures
涼植栽 Cool Tree
涼地景 Cool Landscape 涼表面
Cool Surface
涼鋪面 Cool Pavements
涼屋頂 Cool Roofs
涼水泥混凝土 Cool Cement Concrete
涼塗料 Cool Coating 涼瀝青混凝土
Cool Asphalt Concrete
其他涼建材 Cool Materials
圖 2.3 熱島效應改善措施 (資料來源：[10]) 緩解熱島效應。「涼表面」技術主要為「涼舖面(Cool Pavements)」與「涼屋頂(Cool Roofs)」兩種技術。依材料種類又可分類為：「涼水泥混凝土(Cool Cement Concrete)」、「涼瀝青混凝土(Cool Asphalt Concrete)」、「涼塗料(Cool Coating)」
以及「其他涼建材(Cool Materials)」等多種技術。
Taha 等人(1997)研究發現，採用反照率 0.72 之白色塗料於某一物體表面，
比採用反照率 0.08 之黑色塗料，在晴朗的夏天午間可觀測到物體表面溫度相差
了 45℃，Teha 等人利用三維中尺度氣候模擬程式於洛杉磯區域熱島現象之研究 顯示，如將地表反照率從原來之 0.12~0.16 再增加 0.13 並配合植栽綠化，則夏 日平均氣溫可降低約 2℃~4℃，可節省空調耗電量 10%，並降低臭氧含量 20%，
以下就「涼舖面」與「涼屋頂」兩種技術加以說明 [9]。
太陽照射屋頂提高其表面溫度，再藉由傳導、對流與輻射加溫都市地表天 蓬層內之大氣溫度，並提高建築物在夏季的空調耗電需求。涼屋頂技術以提高 材料表面反照率為主，此外尚包括屋頂隔熱技術與綠屋頂(Green Roof)。低反照 率的屋頂其表面溫度與周遭氣溫之間的溫差可能高達 50℃，高反照率的屋頂則 大約可降至 10℃。
綠屋頂指在屋頂上進行綠化達到建築隔熱降溫、減緩暴雨逕流、淨化空氣 汙染、作為生物踏腳石、改善都市微氣候等功能。台北實地測試，夏季有綠屋 頂的建物表面溫度可以維持在 32℃的恆溫 [1]。國際上已有許多城市採取補助 措施，鼓勵在新建或更新建築物時採用綠屋頂技術。德國柏林更發展出了「生 物棲地指數(Biotope Area Factor)」的政策，以衡量及確保都市中的生物棲息地 的保存和創造，同時亦可達到改善都市熱島的功能 [24]。
由於以目前建築屋頂隔熱技術來說已經相當成熟，提高屋頂反照率可同時 降低室內外溫度要比增加隔熱效率來得有效，因此屋頂材料反照率之改善成了 主要探討之課題。通常較淺的顏色反照率較高，較深的顏色反照率較低。改善 屋頂反照率可先從屋頂的顏色著手，將屋頂的顏色漆成白色或較淺的顏色為最 簡便之方法。如此便可兼顧設計需求與提高反照率兩方面 [39]。
涼鋪面技術主要應用三種材料性質以降低鋪面對熱島效應之增溫影響，分 別為：反照率、發射率與滲透性。本節以下介紹四種可行之涼鋪面技術 [34、
37]。
(A) 高反照率瀝青混凝土鋪面：傳統新鋪瀝青混凝土鋪面之反照率僅約 0.05，
雖然經由一段時間之使用後(約 3~5 年)，可逐漸提升至 0.15，仍與較理想之 反照率 0.3 ~ 0.4 有一段差距，目前主要之改良技術有：
(a) 使用具有高反照率之淺色粒料(如石灰岩)，可提升反照率至 0.3 左右。
(b) 使用碎石封層(Chip Seal)技術，可加速粒料顯現材質本色，如使用淺色 粒料則效果更佳，但碎石封層技術不適於高運量道路。
(c) 使用脫色(淡色)瀝青配合淺色粒料之表層處理，可供停車場與低速車道 使用。
(B) 高反照率水泥混凝土鋪面：新鋪之水泥混凝土鋪面具有較高之反照率約在 0.35~0.4，經一段時間使用後會逐漸降低至 0.25~0.3，仍比傳統瀝青混凝土 鋪面為高，因此頗適用於加鋪在瀝青鋪面之表層，相關技術如下：
(a) 選用淺色骨材配合白水泥，可提升反照率至 0.6~0.7。
(b) 於瀝青混凝土鋪面加鋪水泥混凝土面層(Whitetopping)或超薄混凝土面 層(Extra-Thin Whitetopping)，均可有效提升瀝青鋪面之反照率。
(C) 多孔性鋪面：多孔性鋪面應用蒸發散作用以達到降溫機制，主要應用在停 車場、自行車道與步道等場合，包括：透水性瀝青鋪面、透水性混凝土鋪 面、連鎖磚鋪面、植草磚鋪面與各種開放性未封閉表層鋪面。
(D) 高反照率塗料：採用淺色塗料於鋪面表層可提升反照率。但太明亮的鋪面 易造成視覺刺激，不利於行車安全。因此目前朝向發展各種深色高反照率 塗料(Dark Colored High Albedo Coating)，利用可見光範圍之低反照率與近 紅外光之高反照率特質，可有效提升整體之反照率並改善過於明亮刺眼之 問題。
涼鋪面之使用除可改善熱島效應，降低能源耗用並增加都市環境之舒適性 外，尚具有提升鋪面耐久性、減輕逕流熱污染、降低噪音、改善夜間照明、提 高行車安全等諸多優點，因此亦被視為「綠色運輸基礎建設」與「永續都市」
之重要策略。
為提升反照率對都市熱島之降溫效益，Teha(1997)利用三維中尺度氣象模擬 程式於洛杉磯區域熱島現象之研究顯示，如將地表反照率從原來之 0.2 提升至 0.33，則夏日平均氣溫可降低約 2℃~4℃，可節省空調耗電量 10%，並降低臭氧
濃度 20%。在美國應用涼表面技術(涼屋頂與涼鋪面)大概能省下 10％的空調用 電，換算成電價來計算每年約可以節省 10 億美元的電費，如再將因降低光化學 煙霧與臭氧濃度以及室外氣溫之降溫效果等間接效益加以計算，則其總效益約 達 20 億美元 [43、45]。都市熱島效應改善如透過提升反照率在全球都會區實 施，則亦將提升地球整體之反照率，使得反射回太空之短波輻射增加，因而可
濃度 20%。在美國應用涼表面技術(涼屋頂與涼鋪面)大概能省下 10％的空調用 電，換算成電價來計算每年約可以節省 10 億美元的電費，如再將因降低光化學 煙霧與臭氧濃度以及室外氣溫之降溫效果等間接效益加以計算，則其總效益約 達 20 億美元 [43、45]。都市熱島效應改善如透過提升反照率在全球都會區實 施，則亦將提升地球整體之反照率，使得反射回太空之短波輻射增加，因而可