三、熱環境研究
第二節 相關理論應用 一、風環境工程學
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由上述文獻分析可知，植栽、水體、遮陰設施及透水性鋪面等 軟性或硬體設施之改善皆能達成地表有效降溫，進而減緩都市內之 熱島效應，達到調節都市微氣候之功能，進而改善都市熱環境與舒 適度，以提供較為良好舒適之人行空間及生活環境。因此，本研究 在有關熱環境模擬分析中，亦運用類似相關環境因子之設定，以明 瞭都市更新完成後基地所產生之熱環境改善狀況。
第二節 相關理論應用 一、風環境工程學
在流體力學理論，由地表至數百公尺高度皆屬大氣邊界層(atmospheric boundary layer，ABL)之範圍，而當大氣狀況為中性(neutral)時，因地表粗 糙 之 影 響 ， 將 使 地 面 風 產 生 紊 流(turbulence) 情 況 ， 並 形 成 一 邊 界 層 (boundary layer)，稱為中性大氣紊流邊界層(neutral turbulence boundary layer)。而人類活動與相關建設皆在此範圍內進行，因此，相關之風環境研 究，亦應侷限在該邊界層範圍內分析(蕭葆義，2016)。
而風環境之分析除與邊界層、風速、溫度等自然因素有關外，亦受建 築量體、造型及配置情況影響；街道尺度與建築之關聯，以及環境氣流可 流入之多寡程度，皆互為關連。因此，本研究將以國內外相關建築配置與 街道形式之關聯性，及各項變數項目，做為後續研究之應用與參考。
(一) 香港風環境工程
香港於 2003 年 SARS7侵襲後，香港的規劃界更注重於城市設 計，注重風力環境對城市通風的影響。因此，香港政府委託展開相 關研究，《建立空氣通風評估系統的可行性研究》（Feasibility Study for Establishment ofAir Ventilation Assessment System，AVA），此綜 合研究的主要目的是建立一套香港城市通風影響的建議評估系統 其可應用在都市主要規劃和發展項目之中，此 AVA 系統是專門用 於在擁擠城市中弱風條件的評估指南，這套系統基本上為開發商建 立了一種客觀評估的設計方法。香港政府並於 2006 年時，正式採 用該系統，並要求所有主要的公共資助開發項目皆須採用（Ng et al.，
2009，2011）。
7 Severe Acute Respiratory Syndrome:嚴重急性呼吸道症候群
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同時香港規劃署為釐定城市之各類發展的規模、密度等，從而 擬定《香港規劃標準與準則》做為未來城市規劃與發展之各項配套 提供基本指引。而其在專章則擬備一套城市設計指引，作為評核城 市設計的大體綱領，其內容包含各類土地用途之指引、公共空間、
街道、空氣流通等各項目，作為改善未來城市生活與經濟發展並行 之準則。
其中有關空氣流通的設計指引，則針對街道之布局、模式，提 出主要道路應與盛行風的方向平行排列或最多成為 30 度角，如此 可使盛行風得以通透進入；如與盛行風方向成直角的街段，建築面 寬應盡可能縮減，主要減少空氣滯留，另一方面亦可為增加通風效 果(圖 2-1 及圖 2-2)。
圖2-1 街道布局的走向示意圖 圖2-2 街道布局模式示意圖
資料來源：香港特別行政區政府規劃署，2017
在建築規劃方面，提出應運用分布高度不同的建築物，利用高 度輪廓產生的差異去引動氣流，使風流入並利用建築群高度的差異 來改變風的流向。如可能允許的情況，區內建築群的高度應朝著盛 行風的方向逐級降低，使空氣流動更為順暢(圖 2-3)。
香港普遍的大型密集綜合式發展及裙樓式建築，則對空氣流通 造成顯著的影響，應減少裙樓的面積；或採用梯級式的設計， 將氣 流引導至地面(圖 2-4)。
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圖2-3 建築的高低差異可增進 空氣流動
圖2-4 減少平台面積與階梯式平 台示意圖
資料來源：香港特別行政區政府規劃署，2017
吳恩融等(2006)於《都市氣候圖及風環境評估標準可行性研究》
中提及，大型量體的建築會完全地阻擋城市通風，並在建築物背面 形成了大片不良的滯風區。但如在靠近地面層的建築設計規劃出通 透性，則能改善通風不良及滯風區的影響。
在建築物的通風度研究中則認為建築物間距之通透度應相等 於總建築正投射面的20%至 33.3%是較為適當的。減低地面覆蓋率 確實能明顯增強有效的地面通風。因此，建議地面覆蓋率不應超過 70%，以改善通風效果。
街道尺度的影響，透過建築物高度(H)與鄰近街道寬度(W)的高 寬比研究，其得出之結論為：當 H/W＞4 時，通風效果是無效的；
而H/W=3 時，通風效果較少；在 H/W=2 的狀況，通風效果是最佳 的。亦即街道尺度與建築之高寬比約為2 倍，可達到最佳的通風效 果。
(二) 台灣風環境工程
丁育群等(1999)針對建築物與氣流之相關影響，兩者間之流場 係屬非穩定紊流流場，提出其周邊氣流特性說明。
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1. 迎風面渦漩(upstream vortex)：此為氣流在建築物的前方形成渦 漩，而建築物的迎風面愈寬愈大，下切氣流愈強。
2. 建築物尾流(building wake)：當風遇到建築物時，在建築物的背 風面 (leeward side)形成紊亂流場的尾流區。
資料來源：丁育群等，1999
3. 遮蔽效應(shelter effect)：高度與規模近似的建築群鄰立時，會產 生類似阻牆的遮蔽作用。而高層建築物的前方若為低矮建築時，
則會有產生極強的渦漩。
4. 縮流效應(venturi effect)：當風從寬廣區域流入狹窄街道時，因 流通斷面積減小，氣流產生加速，將形成高風速區。但氣流加 速的狀況將隨建築物之距離增大而明顯減低。
資料來源：丁育群等，1999
5. 渠化效應(channel effect)：都市街區之兩側建築多為平整立面且 相鄰，如同渠道之兩壁，稱之為街谷(street canyon)，而使接近 地面的氣流沿著街谷的走向流動。
圖2-5 迎風面渦漩示意圖 圖2-6 建築物尾流示意圖
圖2-7 遮蔽效應示意圖 圖2-8 縮流效應示意圖
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圖2-9 渠化效應示意圖
資料來源：丁育群等，1999
經由上述，可發現都市地區建築物周遭的風場相當複雜。得經 由實際可行的評估方法，配合基地的風速、風向資料，才可做較為 完整的風環境評估(丁育群等，1999)。
環境風場在街道尺度及建築排列會產生相互作用之影響，邱英 浩等(2008)研究認為連棟建築在不同街道尺度內之平均流速比，當 建築街谷內高度越高則風速越大，但獨棟併排建築則在相同街道寬 度條件下，建築物越高其風速越易受建築物高度的正向線性影響。
而建築物面寬越大(連棟)，其風速越不易受建築物高度影響；反之，
則街谷風速越易受建築物高度而明顯增加。
同時獨棟並排建築在街道尺度越小時平均風速比變化越大。獨 棟並排之建築形式因建築物面寬較連棟建築小，顯示外部風不易進 入街谷內。而如有封閉式的中庭，比較固定中庭尺寸與高度兩種形 式，均呈現出隨中庭尺度越大(中庭寬度越寬)平均風速比變化小。
反之則影響變大。但不論何種建築排列形式，隨著街道尺度越小(街 道越寬、中庭寬度越小、建築物高度越低)，平均風速比變化越小；
反之，則變化越大(邱英浩，2011)。
而對於不同長度之街谷，風速變化對微風發生機率之影響李偉 誠等(2011)認為要保持街谷或風道的風速，需要有足夠之長度或深 度讓風導入。如以45 度與 0 度入流時，且當街廓長寬比增至 2:1 後，
將因渠化效應而使空氣流向更為穩定，同時有加速之趨勢。空氣流 入街谷的角度對於人行道之通風效果有明顯影響。風如由正向流入 街谷，並不會呈現最佳通風狀態。
綜觀上述，為使都市區域內有更佳之通風環境，在規劃上可透 過街道與建築之相關性來達成；包含建築面寬、間距、建蔽率等，
以及與住宅街廓之長寬比等皆能有效改善都市內之通風。
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因此，縱然建築面寬越大，風速越不受建築高度之影響，但由 於面寬過大反易產生建築尾流，而影響行人活動之舒適性；因此，
建議應有合適的建築面寬設計，當建築高度與街道寬度之比值為 2:1，搭配街廓之長寬比為 2:1 之比例，而迎風角度小於 45 度，並 將建築基地之建蔽率控制於70%以下時，如此可產生較佳的都市環 境風場。