以中央氣象局之當地風速與現地實測之溫濕度做為氣候資料,並利用實測法實測 西側木平台屋頂與東側盆缽型屋頂農園及其兩側下方之 7FA B 兩室,並做分析比 較。
2-2-1 研究地區概述 1. 現地實測位置:
位於台中西屯區商圈海拔高度約 100 公尺之逢甲大學-忠勤樓,忠勤樓樓高約 34.4,實測場地分為戶外及室內 AB 兩室(圖 2-1),共三種空間。
1. 8F 木平台屋頂(西側) (詳表 2-5) 3.7F A 室(木平台屋頂下方) (詳表 2-7) 2. 8F 盆缽式屋頂農園(東側) (詳表 2-6) 4. 7F B 室(盆缽式屋頂農園下方) (詳表 2-7)
2. 中央氣象局風速資料:
透過中央氣象局之網站擷取相關之當日風速資料,台中測站站點海拔高度約 84 公尺,與臺中公園相鄰,綠地較廣故氣象要素受都市化之影響相對較低。
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圖 2-1 忠勤樓平面配置示意圖
3. 實測環境:
798x932.5 70.757
平台覆蓋率 平台覆蓋面積
798x932.5 70.757
綠化覆蓋率 綠化覆蓋面積
P4 簡易底部給水植生盆 P5 植栽箱(架高) P6&P7 瓷器花盆等
二、 室內部分:
室內方面於西側木平台屋頂下方 7F A 室及東側盆缽式屋頂農園下方之 7F B 室,共兩間空間如下表 2-7:
表 2-7 7FAB 兩房配置與組成表
西側木平台下方 7F A 室 東側盆缽型屋頂農園下方之 7F B 室
總樓板面積 室內面積 露臺面積
92.383 61.342 31.041
名稱 圖示 數量 名稱 圖示 數量
T5 燈管 12 T5 燈管 15
吊扇 4 吊扇 2
冷氣機 3 冷氣機 3
2-2-2 儀器介紹
12:00-12:10 分;第三個時段為下午 15:00-15:10,進行短期實測。
三、資料紀錄及收集方式
時資料並提供逐時和極端資料。
表 2-9 中央氣象局風力儀器與架設高度表
儀器名稱 公尺 儀器名稱 公尺 儀器名稱 公尺 儀器名稱 公尺 風向計 wd 17.5 風杯風速計 17.5 風車型 17.5 自動系統 10
(資料來源:中央氣象局)
四、測點設置規劃
室內測點(A 室、B 室)以考慮人位於空間中普遍在行走及作業的範圍為測量 高度,故以離地 150 公分為基準設置測量點。為了掌握開口變因,位於空間中央 及靠窗各設置一點,共 2 個測量點,以了解其內部差異性。A 室放置兩台溫濕度 計儀器(圖 2-5),編號 10 位於室內中央,編號 7 位於室內靠窗;B 室放置兩台溫 濕度計(圖 2-6),編號 3 位於室內中央,編號 6 位於室內靠窗。
室外測點於 8F 盆缽式屋頂農園共設置 3 個測量點(圖 2-6),以溫濕度計分別 實測外氣及屋頂農園(土壤表面及盆栽架空)之溫度。屋頂農園之測量點以土壤上 方溫度及盆缽下方空隙測量;編號 15 儀器於土壤上方溫度為距離土壤表面約 1 公分,為了避免陽光直射將偵測頭及儀器以紙片覆蓋;編號 13 儀器於盆缽下方 的空隙為將偵測頭放置於厚紙片上架高距離底盤 0.5 公分進行測量。外氣測量與 室內測點高度一致,離地 150 公分,編號 14 儀器之偵測頭以紙片覆蓋的方式來 遮蔽陽光直射。
圖 2-4 西側木平台屋頂與 A 室測點設置示意圖
圖 2-3 東側盆缽式屋頂農園與 B 室測點設置示意圖
參、結果
本研究實測可分為三組數據,第一組為外氣候基本數據,並可細分為實測及
數據擷取,實測部分為外氣溫、土壤上方及盆缽下方,以下各稱 、 、 ;
資料擷取部分為中央氣象局之風速,以下稱 W;第二組數據為 7 樓 A 室(以下稱 A 組),實測分別為中央及靠窗,以下各稱 及 ;第三組為 7 樓 B 室(以下稱 B 組),實測分別為中央及靠窗,以下各稱 及 ,如下簡表 3-1 表示。
表 3-1 數據關係簡表
名稱 第一組數據 代號 第二組數據 代號 第三組數據(B 組) 代號
內容
中央氣象局風速 W 7 樓 A 室溫度數
據 A 組 7 樓 B 室溫度數據 B 組
外氣溫 室內中央 室內中央
盆缽 土壤上方
室內靠窗 室內靠窗
盆缽下方 研究方
法 現地實測與資料擷取 現地實測 現地實測
3-1 依時段分析全體平均溫度數值變化
1. 從 9 月至 10 月中,於 09:00 各測點之平均溫度數值變化如下圖 3-1:
(1. )A 組 為 29.2℃、 為 29.4℃。
(2. )B 組 為 28.9℃、 為 29.1℃。
(3. ) 為 32.4℃、 為 30.9℃、 為 28.5℃。
圖 3-1 9-10 月 9:00 全體平均溫度
2. 從 9 月至 10 月比較於 12:00 各測點之平均溫度數值變化如下圖 3-2:
(1. )A 組 為 29.9℃、 為 29.9℃。
(2. )B 組 為 28.6℃、 為 29.9℃。
(3. ) 為 33℃、 為 32.8℃、 為 30.4℃。
圖 3-2 9-10 月 12:00 全體平均溫度
3. 從 9 月至 10 月比較於 09:00 各測點之平均溫度數值變化如下圖 3-3:
(1. )A 組 為 30.5℃、 為 30.5℃。
(2. )B 組 為 30.2℃、 為 30.6℃。
(3. ) 為 33℃、 為 32.3℃、 為 31.4℃。
圖 3-3 9-10 月 15:00 全體平均溫度
3-2 依時段各別比較 A 組與 B 組平均溫度數值變化
1. 以 9:00 時段比較室內靠窗 、 最高溫差值與最小溫差值,最大溫差 於 9/26 日中, 31.6℃比 29.2℃溫度高 2.4℃;最小溫差則於 9/11 日,兩組皆為 29.4℃,同值。
圖 3-4AB 兩組室內靠窗之各天於 9:00 平均溫度
2. 以 9:00 時段比較室內中央 、 最高溫差值與最小溫差值,最大溫差 於 9/26 日中, 31.3℃比 29.1℃溫度高 2.2℃;最小溫差則於 9/11 日, 29.5℃比 29.4℃高 0.1℃。
圖 3-5AB 兩組室內中央之各天於 9:00 平均溫度
3. 以 9:00 時段表示各天風速,於 9/26 日 2.9 為最強風速,於 10/10 日 0.4 為最小 風速。
4. 以 12:00 時段比較室內靠窗 、 最高溫差值與最小溫差值,最大溫 差於 9/9 日中, 30.3℃比 29.1℃溫度高 1.2℃;最小溫差則於 9/10 日,兩組皆為 30℃,同值。
圖 3-7AB 兩組室內靠窗之各天於 12:00 平均溫度
5. 以 12:00 時段比較室內中央 、 最高溫差值與最小溫差值,最大溫差 於 9/12 日中, 30.9℃比 29.8℃溫度高 1.1℃;最小溫差則於 9/9 與 9/11 日,分別為 29.9℃及 29.8℃, 與 同值。
圖 3-8 AB 兩組室內中央之各天於 12:00 平均溫度
6. 以 12:00 時段表示各天風速,於 9 月 26 日 3.5 為最強風速,於 9 月 13 日 1.6 為最小風速。
圖 3-9 各天於 12:00 平均風速圖
7. 以 15:00 時段比較室內靠窗( 、 )最高溫差值與最小溫差值,最大 溫差於 9/10 日中, 30.6℃比 29.7℃溫度高 0.9℃;最小溫差則於 9/12 日, 31.3℃比 31.2℃高 0.1℃。
圖 3-10AB 兩組室內靠窗之各天於 15:00 平均溫度
8. 以 15:00 時段比較室內中央 、 最高溫差值與最小溫差值,最大溫差 於 9/26 日中, 32.5℃比 31.3℃溫度高 1.2℃;最小溫差則於 9/8 日, 30℃比 29.9℃高 0.1℃。
圖 3-11AB 兩組室內中央之各天於 15:00 平均溫度
9. 以 15:00 時段表示各天風速,於 9 月 26 日 4 為最強風速,於於 9 月 13 日 2.3 為 最小風速。
圖 3-12 各天於 15:00 平均風速圖
3-3 依每日時段比較 A 組與 B 組平均溫度探討室內溫度穩定性 1. 將室內靠窗部分 、 做趨勢圖比較如圖 3-13:
圖 3-13 與 趨勢比較圖
最大趨勢差於 9/26, 為 比 大 ;最小趨勢於 9/3、
9/4 分別各為 與 , 同值。
2. 將室內中央部分 、 做趨勢圖比較如圖 3-14:
圖 3-14 與 趨勢比較圖
最大趨勢差於 9/26, 為 比 1.1 大 ;最小趨勢於 9/4、
9/13 分別各為 與 , 與 同值。
肆、討論
兩組溫度差距甚小。如圖 3-5、3-8、3-11,室內中央兩組 、 最大溫差值 於 9/26am9:00 發生, 為 31.3℃比 29.1℃高 2.2℃;最小溫差值於 9/9pm12:00 及 9/11pm12:00,分別為 29.9℃及 29.8℃, 與 兩組溫差值為 0;如圖 3-1、3-2、3-3 溫度平均後 比 高 0.3℃,兩組溫度差距小。 與圖 3-4、3-5、3-7、3-8、3-10、3-11、做比對,除了 9/3 日及 9/4 日 am9:00-pm15:00 與 9/10 及 9/11pm15:00 無澆灌記錄外,其於有澆灌活動之日期明顯的表示 B 組
五、結論與建議
根據分析結果得知,室內溫度會因綠屋頂設置方法的不同而有極大的影響。
因此若適當的設置綠屋頂可以有效的控制室內環境,針對木平台及盆缽式綠屋頂 實測分析後,歸納以下幾點:
1. A 組之結果:木平台因抬高後產生下方空隙,雖無通風作用,若以室內溫度 均勻程度來說,由討論 4-2 可知, A 組較為均勻,由此驗證木平台可以將 溫度平均散佈之特性。從覆蓋率高達 95.6%的木平台,比覆蓋面積只有 38.5%的盆缽式屋頂農園大許多,由討論 4-6 可知,B 組數值大部分比 A 組 高,表示 A 組的室內恆溫能力比 B 組強。
2. B 組之結果:盆缽之土壤本為傳導率較低的材質,且加上盆缽下方形成陰影 的部分,由討論 4-1 可知,確實能夠有效的達到遮陰並降低樓板溫度。由於 水蒸發可達到 540kcal/kg,吸熱能力良好,並利用澆灌更讓室內溫度大幅下 降,由討論 4-5 可知,澆灌系統對屋頂農園澆灌後降溫效益高,影響室內溫 度程度高。利用通風層以及通氣的樓板可降低室內溫度,由討論 4-4 可知,
由於 B 組由盆體(部分有通氣層)與裸露之樓板組成與 A 組之木平台無通風層 相比後,A 組比 B 組室內來得炎熱,證明了通風層之降溫效益。
3. 經由結論推測,若在無封閉、具有通風層、且覆蓋率越高的狀態下可提升 穩定室內溫度及平均室內熱分布的能力。
4. 本研究除了自然變因外,人為因素僅於盆缽型屋頂農園進行澆灌,其於無 任何熱源(人、電燈、電腦…等)及通風機械(風扇、冷氣機…等)等因素,
因此本次實驗是以排除其上述之變因之狀況下進行實測。往後可透過電腦 數值模擬方便、低成本、快速之特性探討綠屋頂不同形式的構成對室內熱 環境之影響,並對未來的綠屋頂的策略提出建議。
5. 以目前利用觀察法可得之,除了手動澆灌、吸菸、種植及擺設之行為外,
目前還沒有其他休憩行為的出現,若可以不依靠現成的桌椅的情況下,利 用現有之盆缽依照人的尺度及行為來改變擺設及型態,也許可以增加空間 之使用,並使空間的使用上更為活潑。
6. 若改變盆缽型屋頂農園擺放形式也可增加通風層、陰影,所以不管是在開 放空間的行為上或是以物理面相來說有相當的幫助。
陸、參考文獻
8. Wong,N.H., Chen,Y.,Ong,C.L.& Sia,A., (2003), Investigation of thermalbenefits of rooftop garden in the tropical environment, 「Building and Enveironment」, 38(2),pp.261-270.
1. 中央氣象局: http://www.cwb.gov.tw/V7/index.htm 2. 中央氣象局-台中站
http://cwb.gov.tw/V7/eservice/docs/overview/organ/stations/46749/index.htm 3. 科技部高瞻自然科學平台:http://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=54684 4. The Engineering Toolbox:
http://www.engineeringtoolbox.com/thermal-conductivity-d_429.html