第四章 案例研討
4.5 空污減量效益評估
本研究採用 Big-leaf resistance (BLR) model (Yang et al., 2008)推估綠 屋頂減少各空氣污染物(包括 NO2, SO2, O3, PM10)的量，依 3.3.3 節所說明之
方法評估空污減量之效益，以下分別模式參數、各污染物減量效益及不同綠屋
頂建置比例的減量效果等分別說明之：
1. 模式參數：
(1) 污染物質通量：本研究採用大氣資料庫 2010 年新竹測站氣象資料 及環保署空品測站 2010 年空氣污染物 (包括 NO2, SO2, O3, PM10) 濃度資料，利用式 3.4 估算各污染物的逐時質通量，詳細參數模擬 結果請參見附錄 D。
(2) 綠屋頂面積：如 4.2 所估算。
(3) 時段：本研究估算期間為 2010 年。
2. NO2 減量效益：新竹市設置綠屋頂可能的 NO2 減量效益模擬結果如表 4.12 所列，年平均濃度、乾沉降速率及質通量分別為 18.300 ppb, 0.110 cm/s 及 1.130 g/m2/yr，圖 4.13 為新竹市 2010 年 NO2減量模擬結果對數 座標圖，NO2減量效益在秋冬兩季，植物氣孔及葉面表皮細胞對空氣污 染物吸附作用較低，Rc 表面阻力值因而設定較大值，而春夏時植物葉 肉細胞及氣孔對 NO2的吸附阻力較小，Rc 表面阻力值設定較小值，因 而有較佳之減量效益。
NO2的減量效益亦受到乾沉降速率所影響，且呈類似變化趨勢，設置綠 屋頂的 NO2減量每年約可達 17 噸，台電每供應單位電力的 NO2排放係 數為 5.96×10-4 kg/度，因而設置綠屋頂每年所減 NO2的量約相當於節能 2.83×107度電所減的 NO2量。唯由於 NO2濃度在秋冬兩季較高，而植 物表面阻力值較小及沉降速率較高的季節是在春夏兩季，使綠屋頂無法 對 NO2減量發揮其最大效益。雖然新竹市 NO2年平均濃度遠低於法規
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規範，但此物種為 O3的生成前驅物質，對於 O3濃度有逐年上升趨勢的 新竹市而言，預期綠屋頂可降低臭氣的濃度
表 4.12 新竹市 2010 年 NO2模擬結果
月份 平均濃度 (ppb) 乾沉降速率 (cm/s) 質通量 (g/m2/yr)
1 21.990 0.061 0.790
2 18.260 0.060 0.650
3 22.670 0.113 1.520
4 20.620 0.110 1.340
5 18.210 0.120 1.300
6 16.410 0.177 1.720
7 13.200 0.216 1.690
8 14.480 0.208 1.780
9 15.750 0.064 0.590
10 15.230 0.063 0.560
11 17.480 0.062 0.640
12 25.320 0.062 0.930
平均 18.300 0.110 1.130
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圖 4.13 新竹市 2010 年 NO2模擬結果對數座標圖
3. SO2減量效益: 本研究所模擬新竹市設置綠屋頂之 SO2減量效益結果如 表 4.13 所列，年平均濃度、乾沉降速率及質通量分別為 3.800 ppb、0.297 cm/s 及 0.920 g/m2/yr，圖 4.14 為新竹市 2010 年 SO2模擬結果對數座標 圖，可發現 SO2的減量效益 (質通量)和 NO2皆以春夏兩季為主，且 SO2
的減量效益和其乾沉降速率呈相同的規則變化，綠屋頂之 SO2每年減量 可達 13.800ton/yr，唯類似 NO2，因 SO2的濃度在秋冬兩季較高，而沉 降速率較高的季節卻在春夏兩季，使綠屋頂無法對 SO2的減量發揮最大 效益。依台電每供應單位電力的 SO2排放係數 (9.31×10-4 kg/kWh)，設 置綠屋頂每年所減 SO2的量約相當於節能 1.48×107度電所減的量，雖然 SO2在新竹市並不是嚴重的空氣污染物，但有效減量 SO2的濃度，可降 低酸雨的形成機會。
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表 4.13 新竹市 2010 年 SO2模擬結果
平均濃度 (ppb) 乾沉降速率 (cm/s) 質通量 (g/m2/yr)
1 4.800 0.235 0.930
2 3.700 0.236 0.720
3 4.300 0.309 1.090
4 3.800 0.304 0.950
5 4.100 0.312 1.050
6 3.500 0.384 1.10
7 3.100 0.417 1.060
8 3.300 0.409 1.110
9 3.400 0.239 0.670
10 3.700 0.239 0.730
11 3.600 0.239 0.700
12 4.500 0.236 0.880
平均 3.800 0.297 0.920
圖 4.14 新竹市 2010 年 SO2模擬結果對數座標圖
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4. O3模擬部份，平均濃度、乾沉降速率及質通量分別為 25.930 ppb, 0.444 cm/s 及 7.010 g/m2/yr，其餘各月模擬結果皆列於表 4.14，圖 4.15 為新 竹市 2010 年 O3模擬結果對數座標圖，O3的質通量和濃度呈現類似變 化趨勢，且因植物葉肉及氣孔的吸附作用，使 O3的乾沉降速率在春夏 兩季較高，而 O3的沉降速率為 NO2 (0.11cm/s)及 SO2 (0.297cm/s)的 4 倍及 1.5 倍，故設置綠屋頂對於空污減量以 O3的減量效果較佳，綠屋 頂之 O3每年減量估計可達 105.400 ton/yr，O3對人體黏膜有刺激性，
也是目前國內管制的空氣污染物之一，主要來自於前驅物 (VOCs 及 NOx)經光化學反應所形成，由於新竹巿 O3 逐漸上升，而建置綠屋頂 除了對 O3本身具有相當的減量效果之外，亦可經由前驅物 (NO2)的減 量，減少 O3的生成機會 。
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表 4.14 新竹市 2010 年 O3模擬結果
月份 濃度 (ppb) 乾沉降速率 (cm/s) 質通量 (g/m2/yr)
1 21.300 0.373 4.910
2 25.800 0.371 5.910
3 25.500 0.465 7.330
4 28.000 0.457 7.910
5 30.100 0.472 8.770
6 18.300 0.512 5.870
7 19.300 0.560 6.670
8 25.400 0.548 8.600
9 26.900 0.397 6.600
10 33.600 0.389 8.080
11 31.900 0.386 7.610
12 25.100 0.381 5.910
平均 25.930 0.444 7.010
圖 4.15 新竹市 2010 年 O3模擬結果對數座標圖
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5. PM10減量部份，其平均濃度、乾沉降速率及質通量分別為 47.250 ug/m3, 0.254 cm/s 及 3.820 g/m2/yr，其餘數據如表 4.15 所列，圖 4.16 為新竹市 2010 年 PM10模擬結果對數座標圖，PM10的質通量和濃度呈現類似變化 趨勢，和其他污染物種相比，濃度在春夏兩季遠較秋冬來的低，然而如 前述，因植物葉肉及氣孔的吸附作用，使 PM10的乾沉降速率在春夏兩 季較高，故設置綠屋頂在 PM10濃度較嚴重的秋冬兩季亦較無法發揮最 佳的減量效果。綠屋頂之 PM10每年減量估計可達 57.410 ton/yr，可相 當於減少使用傳統發電約 7 百 80 萬度電(台電每度電的 PM10排放係數 為 0.0073kg/kWh(台電永續報告，99 年)。
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表 4.15 新竹市 2010 年 PM10模擬結果
月份 濃度 (ug/m3) 乾沉降速率 (cm/s) 質通量 (g/m2/yr)
1 64.000 0.186 3.750
2 47.000 0.186 2.750
3 83.000 0.190 4.970
4 51.000 0.190 3.050
5 43.000 0.205 2.780
6 24.000 0.214 1.620
7 26.000 0.231 1.890
8 31.000 0.233 2.280
9 34.000 0.234 2.500
10 43.000 0.212 2.870
11 49.000 0.205 3.170
12 72.000 0.196 4.450
平均 47.250 0.207 3.010
圖 4.16 新竹市 2010 年 PM10模擬結果對數座標圖
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6. 不同綠屋頂建置比例的減量效果：本研究以 40%為區間並分為三個綠 屋頂設置比例估算，新竹市可建置最大的綠屋頂面積如 4.2 所估算，為 15.036km2，如表 4.16 所列，在 20%綠屋頂建設比例下，O3每年約有可 減量 21.100 噸，其前驅物(NO2)則約可降低 3.600 噸，對於 60%面積而 言，O3可減 63.200 噸，前驅物(NO2)降低達 10.700 噸，至於 100%的面 積，O3可達到每年減量約 105.400 噸，量不算多；PM10部份，依新竹 市目前正推行營建工程以洗掃街道方式抵換開方案粒狀污染物排放量 增量中，PM10的減量係數為 2.600kg/km 作換算，在 20%建置面積下，
每年的減量相當於掃街 4423 公里的減量效果，60%而言，相當於 13,230 公里，至於 100%的面積下，則約可相當 22,077 公里。
表 4.16 新竹市綠屋頂不同設置比例的空污效益
比例 (%) NO2 (ton/yr) SO2 (ton/yr) O3 (ton/yr) PM10 (ton/yr) 100 17.000 13.800 105.400 57.400
60 10.700 8.300 63.200 34.400 20 3.600 2.800 21.100 11.500 4.6 截水效益評估
本節主要依 3.3.4 節所說明之方法評估新竹市設置綠屋頂之截水效 益。綠屋頂的截水效益分為兩部份評估：降低雨水地面逕流及降低降雨尖 峰流量，以下分別說明之。
4.6.1 降低雨水地面逕流
國內截水公式(廖，101 年)：主要依式 3.8、3.9a 及 3.9b 估算，以下依 案例參數及降低雨水地面逕流效益結果分別說明之：
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1. 案例參數
(1) 新竹市綠屋頂面積：依 4.2 節估算，為 15.036 平方公里。
(2) 逐時降雨資料：本研究依大氣資料庫新竹測站 2010 逐時降雨資料 估算。
(3) 土壤基質厚度：本研究採用 10.000cm 作為估算的基準。
2. 降低雨水地面逕流效益：如表 4.17 所列，依式 3.8 及 3.9a 估算的基質 年截水深度(ΔSWS)為 0.284m，而依式 3.9b 計算之排水板年截流深度 (ΔSWd)約為 0.005m，將此兩值加總為 0.289m，並與綠屋頂面積相乘，
可得每年綠屋頂的截水量約為 440 萬 m3，為以類似 Mentens 公式所建 立的經驗式估算結果(4 百萬 m3)的 1.1 倍左右。
表 4.17 新竹市截水效益
參數 估算數值
土壤基質厚度 (SD)(mm) 100 新竹市 2010 年降雨量 (mm) 1619.750 基質年截流深度 (ΔSWS)(m) 0.284 排水板年截流深度 (ΔSWd)(m) 0.005
綠屋頂年截流深度 (m) 0.289
綠屋頂面積 (km2) 15.036 總截水量 (萬 m3/yr) 440
4.6.2 降低尖峰逕流量
此部分主要依 3.3.4 節所列的式 3.10 估算，以下分為案例參數及降低 尖峰逕流量效益二部分說明此方法之執行情形與結果：
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1. 案例參數：
(1) 土壤基質厚度：本研究採用 10.000cm 作為估算的基準。
(2) 基質的飽和含水率(θS)及初始平均含水率(θave)：依廖(101 年)的 實驗結果，分別為 0.500 及 0.300 左右。
(3) 排水板平均蓄水深度(BD)：本研究依據一個常用的巿售棑水板估 算，以 1.540cm 為估算基準。
(4) 各集水區綠屋頂面積比例：如圖 4.1 所示，新竹市排水系統大至分 為四區，唯考量排水系統效益需以集水區作為依據，由於第一、
二區在同一集水分區，故將第二區併入第一區，然後估算各分區 綠屋頂的可設置面積比例，第一、三及四分區的比例依序為 27.000%、52.240%及 20.760%。
2. 降低尖峰逕流量效益：如表 4.18 所列，本研究利用式 3.10 估算新竹市 100%及 50%飽和截水深度(DSRGR)分別為 35.400mm 及 17.700mm，與 集水分區中綠屋頂面積比例相乘，得單位時間各分區之可降低的尖峰 截水深度範圍，第一、三及四分區依序為 5.480×10-7-1.100×10-6m、1.100
×10-6-2.200×10-6m 及 4.220×10-7-8.440×10-7m，分別除以新竹市五年再現 期的設計雨量 7.584×10-2m，可得各分區尖峰逕流減量百分比，依序約 為 4.170-8.340%、8.040-16.080%及 3.200-6.400%，以此作為後續國內 雨水排水系統擴充效益換算之依據。
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表 4.19 一般屋頂平均成本估算表
厚度 (m) 單價成本範圍(元/m2) 單位成本(元/m2)
水泥磚 0.050 250-379 315
輕質混凝土 0.050 200-500 350
油毛氈或 PU 層 0.010 406-500 453
水泥砂漿 0.020 100-310 205
總計 - - 1528
資料來源：林志成建築事務所 (100 年)及交大營繕組 (100 年)
(2) 綠屋頂：本研究以 6m×20m 共 120m2為估價案例，分別向竹軒園景 觀工程設計公司及寶銳企業有限公司取得綠屋頂建置所需成本資 料，包含植物、介質、排水層(蓄水層)、防水層及施作人工費等，
其中基質厚度以 10.000cm 為代表；表 4.20 所列為本研究依兩家廠 商所提供各品名的單位成本範圍，其中基質的範圍較大的原因在於 使用材料的不同，如紅磚粒及花土混合有機稻殼是屬於單價較高的 材料，而培養土及有機肥料則價格較低，故本研究取範圍區間的平 均或代表值作為估算成本之依據，單位面積成本含稅約為 2,683 元，與台北市信義區公所提供的單位面積成本為每平方公尺 2,640 元頗接近，本研究以單位面積成本含稅 2,683 元作為後續估算及比 較成本的依據。
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表 4.20 綠屋頂單位建置成本範圍資料
品名 規格 單價成本範圍(元/m2) 單位成本(元/m2)
植栽 m2 303-900 600
基質(10cm 厚) m2 170-900 300
防水層 m2 380 380
保排水板 m2 476 476
不織布 m2 95 95
阻根層 m2 95 95
施作人工 m2 583-635 609
總計 - - 2555
2683(含稅)
資料來源：竹軒園景觀工程設計公司(100 年)、寶銳企業有限公司(100 年) 2. 更新成本：本研究假設一般屋頂部份 20 年需更新一次，但只防水層以
上，不含下方的結構，更新成本假設與初設成本相同；綠屋頂部分則依 Wong et al. (2003)之假設每 15 年需要更新植物，如表 4.20 所列，重新 植栽成本亦假設為每平方公尺 600 元。
3. 成本概估
(1) 一般屋頂年均成本(CNR)：由於防水層可能 10-20 年間會更換一次，
故將一般屋頂的更新年限分為 10、15 及 20 年三種估算方法。分別 依式 3.11a 式、3.11b 及 3.11c 估算，一般屋頂的年均成本在不同更 新年數下約為每平方公尺 190 元、146 元及 115 元。
(2) 綠屋頂年均成本(CGR)：依式 3.12 之估算，綠屋頂的年均成本為每 平方公尺為 166.5 元，與 10 年、15 年及 20 年更新一次的一般屋頂 年均成本的差異分別為每平方公尺-23.5 元、20.5 元及 51.5 元，增
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設綠屋頂約須比不同更新年數下的一般屋頂額外增加-12.400% 、 14.000%、及 45.000%的年均成本。
4.8 城市綠屋頂成本效益分析
本節主要依 3.5 節所說明之方法評估新竹市綠屋頂建置之成本效益分 析，以下分別以降溫節能、減碳、空污減量、截水等經濟效益及新竹市綠 屋頂成本效益分析分別說明之。
1. 降溫節能經濟效益：本研究將 4.3.1 節所估算的 1D-HF 單位面積節能 效益 11.170kWh/m2/yr 及 4.3.2 節所估算之 eQUEST 單位面積節能效益 8.600 kWh/m2/yr，乘上台電目前電價每度電約台幣 2.100 元(台灣電力
1. 降溫節能經濟效益：本研究將 4.3.1 節所估算的 1D-HF 單位面積節能 效益 11.170kWh/m2/yr 及 4.3.2 節所估算之 eQUEST 單位面積節能效益 8.600 kWh/m2/yr，乘上台電目前電價每度電約台幣 2.100 元(台灣電力