第二章 文獻回顧
2.4 綠屋頂成本效益分析
綠屋頂因初設成本較一般屋頂高，但長期而言其效益預期較好，故有 必要進行生命週期成本效益分析，且與一般屋頂的成本比較，Clark et al., (2008)以 40 年為基準評估比較綠屋頂與一般屋頂的環境效益及成本，考量 延長屋頂壽命、截留雨水及節能等效益，其結果發現綠屋頂約比一般屋頂 少 20.3-25.2%的成本，若再考量空污減量效益，則可進一步下降為少 24.5-40.2%; Niu et al.(2010)延續前一研究且針對華盛頓哥倫比亞特區中綠 屋頂進行成本效益分析，其指出成本會隨著設計與功能不同而不同，依其 調查，薄層型綠屋頂成本平均為 US$306/m2，標準差為 US$44.56/m2，維 護費為美金 13 至 21 元/m2，唯其假設二年後植物長成後才需要故未納入考 量，其評估截水與降溫節能效益，及配合電廠空污排放係數估算空污減量 效益，綜合比較結果發現綠屋頂約比一般屋頂少 30-40%；Carter and Keeler.
(2008)則曾針對不同類型建築物推估一般屋頂與綠屋頂初設與維護成本總 合分別為 US$83 與$155 元/M2，但假設綠屋頂可延長一般屋頂至少一倍的 壽命，並將截水、節能、淨化空氣等效益利用雨水設施費、電費與 NOX 處理費用轉換經濟效益，並據以進行成本效益分析，且就社會與個人效益 部份分別比較，結果顯示綠屋頂可減少污水處理單元 US$9.06/m2，節能與 淨化空氣則減少 US$0.37 與 0.11/m2，個人部份可少交雨水措施費 US$0.04 元/m2，顯示綠屋頂成本效益優於一般屋頂可看出綠屋頂可減輕環境衝擊及 節能;Wang, et al. (2010)則針對新加坡綠屋頂進行生命週期成本分析，在初 設與維護成本部份，綠屋頂成本較一般屋頂高，但考慮綠屋頂節能效益與 成本比較結果顯示，在其生命週期中，綠屋頂總成本是低於一般屋頂。由
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上述研究中，可看出綠屋頂雖然初設成本較高，但所有研究都顯示在其生 命週期下，比一般屋頂更具成本效益，唯這些國外的數據不見得適用於國 內，故本研究依據國內的情形評估綠屋頂的成本效益，並與一般屋頂作比 較，本研究除了設置維護成本以外，亦考量降溫節能的效益，雖然本研究 亦會進行生命週期評估，分析綠屋頂與一般屋頂對各面向環境衝擊的差異，
但不會納入成本效益計算中，由於本研究群另有研究評估截水及空污減量 的效益，故本研究亦未將這二項效益納入考量。
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第三章 研究方法
本研究主要目的為評估綠屋頂對建築物之降溫節能效益與進行生命 週期評估，分析綠屋頂各階段環境效益，且推估其成本，以及綜合分析綠 屋頂成本效益，以供綠屋頂推廣相關規劃與決策參考。本章首先概要說明 研究流程，之後針對主要研究內容，包括案例資料收集與整理、綠屋頂生 命週期評估模式與綠屋頂耗能模式建立、綠屋頂成本推估、綠屋頂成本效 益綜合評估等一一詳細說明之。
3.1 研究流程
本研究流程如圖 3.1 所示，主要分為資料收集與整理、綠屋頂耗能效 益評估模式建立、綠屋頂生命週期評估模式建立、綠屋頂成本推估、綠屋 頂成本效益綜合評估等五大部份，以下 概要介紹各部分：
1. 資料收集與整理：資料收集部份包括綠屋頂節能與生命週期評估 相關模式方法、國內外屋頂 U-value 計算方法與內部熱源估算規 範、氣象資料庫等相關文獻，並收集整理數棟建築模式建立所需 之相關資料，包括建築平面圖、內部熱源資料或估算方法、空調 設置資料、標準氣象年資料、綠屋頂建材與成本資料等整理。
2. 綠屋頂節能效益模式建立：本研究使用紅外線熱像儀、熱通量計、
感溫線…等儀器實地測量綠屋頂植被之 U-value，以供模式模擬綠 屋頂節能效益，輸入建築物平面圖、空調配置與內部配置與林(建 築物能源管理網站，民國 97 年)所提出台灣氣象標準年台北標準 氣象資料…等資料，並以 Energy Plus (USDOE, 2012)建立建築物 耗能模式，評估綠屋頂節能效益。
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3. 綠屋頂生命週期評估模式建立：生命週期評估主要考慮綠屋頂與 一般屋頂在生命週期期間對環境效益與衝擊之差異，本研究使用 Simapro (Goedkoop, 2008)模式進行評估，唯資料庫部份雖有工研 院自建資料庫，但取得困難，故 Simapro 部份為使用內建荷蘭資 料庫(Goedkoop, 2008)。
4. 綠屋頂成本推估：為了進行後續的成本效益評估，本部份主要為 收集數棟建築物綠屋頂建置所需之建材、基質、植被與其他耗材 成本，估算建築物綠屋頂建製所需成本。
5. 綜合成本效益評估：本研究先比較建築物空調使用變化量轉換為 電費與綠屋頂估算建置成本作比較，初步瞭解其經濟效益，此外，
亦分析其他環境效益，如溫室效應氣體減量等，最後進行綜合成 本效益評估。
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圖 3.1 研究流程圖
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3.2 案例資料收集與整理
本研究針對數棟案例建築物進行研究，節能效益部份對交大環工館、
建成國中與信義區公所進行模擬，生命週期評估部分則針對信義區公所與 大溪高中進行，以下將交大環工館、建成國中、信義區公所與大溪高中簡 稱為案例建築物 A、B、C 與 D。其中信義區公所綠屋頂為臺北市錫鎦基 金會所建置，因大溪高中綠屋頂下方教室未安裝空調，雖然有降溫效益，
但預期節能效益不大，故本研究未針對它進行節能效益分析。而交大環工 所尚未設置綠屋頂，故無法進行生命週期評估，建成國中則因建置年代久 遠，故未納入生命週期評估。
為了比較綠屋頂之環境效益，在資料收集與整理部份，本研究需收集 建築物相關資料供 Energy Plus 模式模擬評估綠屋頂節能效益；另一部份，
生命週期評估模式則需收集綠屋頂建置之相關材料與成本資料等，以配合 模式之估算與後續綜合成本效益評估分析之用。以下重點說明 Energy Plus 模式、生命週期與成本效益評估所需之建築物與綠屋頂資料。
Energy Plus 輸入需要收集以下資料：
1. 建築物地理資訊，包括緯度、時區、高程與各月地表溫度等資料。
2. 人員與電器使用隨時間變化情況，國定假日日期，是否採用補假 原則等資料。
3. 建築物牆面、屋頂、地板、窗戶所使用建材資料，包括建材之 U-value 值。
4. 建築物平面圖，包括內部空間隔間、高度與空調配置資料。
5. 照明、電器與人員容量與用電密度資料。
6. 空調資料，包括送風量、性能係數(Coefficient of performance, COP) 等資料。
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以下為三棟案例建築物節能效益評估方式：
1. 案例 A：交大環工館部份，目前並未建置綠屋頂，故本研究依據 案例建築物 D 所測量綠屋頂 U-value 結果，模擬在該建築建置綠 屋頂的節能效益。
2. 案例 B：建成國中部份，本研究主要模擬比較厚層綠屋頂下方教 室與未建置綠屋頂下各月份耗能差異，並據以分析節能效益。
3. 案例 C：信義區公所主要為分析綠屋頂建置前後，各月分用電量 變化情形。
生命週期與成本效益評估則除了一些基本資料以外，主要收集以下資 料：
1. 一般屋頂材質資料，主要為鋼筋結構層上方防水隔熱層部份材質 資料。
2. 綠屋頂組成資料，包括植被、基質與厚度、培養土、下方過濾棉 與排水板材料與用量。
3. 一般屋頂及綠屋頂建置成本，包括各層成本、維護與更新花費。
4. 其他綠屋頂相關設施材質資料，包括產地、維護時間與材料使用 量。
5. 綠屋頂各層所含材質、用量、比例與比重。
由於未取得臺灣本土生命週期評估資料庫，故本研究採用 Simapro 軟 體及其內建資料庫進行生命週期評估。
生命週期評估主要是針對案例 C 及 D，案例 C 為錫鎦基金會委外建製，
綠屋頂面積 590m2，案例 D 則是由大溪高中師生所建置，綠屋頂面積 36m2， 綠屋頂分層材料項目與用量如表 3.1 所列，用量主要依材料比重與面積估 算，下方的一般屋頂組成則請教林建成建築師事務所而得，亦列於該表中，
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為鋼筋結構層上方部份，含防水隔熱層。
表 3.1 案件建築物綠屋頂資料
信義區公所 用量(Kg) 大溪高中 用量(Kg) 綠屋頂部份
植被 植被
培養土 75000 陶粒 864
PVC 蓄排水版 588 培養土 1620
透水墊布 3.54 排水板 64
抗根酸 PE 防水布 30.04 過濾綿 1 屋頂部份
五角水泥磚 36580
保麗龍 117 保麗龍 0.00185
發泡混凝土 40710 輕質混凝土 4140
油毛氈 2950 油毛氈 180
水泥砂漿 21240 水泥砂漿 1296
其它原料組成，如水泥砂漿與發泡混凝土等、運輸部份資料，於 4.3.2 節 說明之。
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因綠屋頂隔熱降溫推估與 Energy Plus 模式模擬皆須使用 U-value，國 外依屋頂類型與植物種類有整理出其估計值(Hilten et al., 2005 ; Clark et al., 2008)，但是考慮國外氣候與臺灣地區差異，且在綠屋頂分類上較不精細，
直接使用上可能會產生誤差；國內雖然亦有綠建築屋頂 U-value 規範與計 算軟體（內政部營建署），唯並未提供綠屋頂的 U-value，故本研究於桃園 縣大溪高中綠屋頂及模擬綠屋頂以熱通量計、感溫線、資料收集器、熱像 儀等儀器實測等數值，然後依以下兩公式(Baker, 2011)估算 U-values：
𝑈𝑡 =∑ ∑𝑖=𝑡0 𝑄𝑖
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資訊，室內外各配置兩條懸空感溫線，此外亦利用感溫線收集天 花板及基質土表面溫度，上表面與下表面各一條感溫線，用以計 算內外溫差。
2. 量測熱通量：安置熱通量計於綠屋頂及無綠屋頂對照組的下方室 內，綠屋頂及對照組屋頂下方天花板均各置 3 具熱通量計，綠屋 頂下方配置位置為兩塊較高植物覆蓋度與一塊覆蓋度較低之綠屋 頂下方，一般屋頂位置則與綠屋頂相對位置相應，以資料收集器 收集其熱通量數據。
3. 資料收集器記錄頻率：每 2 分鐘一次。
4. 量測時段：由於綠屋頂遇雨會改變綠屋頂 U-value，故本研究收集
4. 量測時段：由於綠屋頂遇雨會改變綠屋頂 U-value，故本研究收集