第四章 結果與討論
4.1 案例建築
4.2.1. 綠屋頂 U-value
如 3.3 節之說明，估算綠屋頂降溫節能須要知道綠屋頂的 U-value，由 於未找到現成資料，本研究因而於大溪高中教室上方進行綠屋頂 U-value 實驗，實驗步驟請參見 3.3 節及附錄 A 之說明，本研究共監測綠屋頂三點 及作為對照組一般屋頂二點的數據，包括室內外溫度、內外表面溫度與熱 通量資料，並利用式 3.1 與 3.2 估算 U-value。
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GR-1 GR-2 GR-3
CR-1 GR-2
圖 4.3 大溪高中綠屋頂(GR)及一般屋頂(CR)監測點示意圖
監測點佈置如圖 4.3 所示，綠屋頂簡寫為 GR，一般屋頂為 CR，依所 測得之結果，綠屋頂部份不含量測初期較不穩定的數據，所估算的 U-value 值在 0.312 至 0.342 之間，對照組一般屋頂 U-value 值則是 1.312 左右，兩 測點結果相近，以下說明各點測量結果。圖 4.4 為各點之 U-value 估算結 果，圖 4.4 (a)為屋頂點 GR-1 依監測數據及式 3.1 與 3.2 所估算之綠屋頂 U-values，點 GR-1 為左下綠屋頂，萬年草生長情況良好。由於一開始數據 不穩定，故剔除前 200 分鐘的數據後作平均，依式 3.1 估算的平均值為 0.326，
依式 3.2 估算的平均值為 0.317，差異約 4%，基本上二個式子所得結果相 近，由於此點的植物生長情形較 GR-3 茂盛，故所測之 U-Value 值亦較 GR-3 低。
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U-value
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000
U-value
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U-value
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點 GR-2 依式(3.1)所得結果為 0.327，以式(3.2)估算值為 0.319，兩式估算 結果相近，兩式結果相差 2%，平均為為 0.323，點 GR-2 與點 GR-1 所估 算 U-value 值相近，都在 0.32 左右。
圖 4.4 (c)為點 GR-3 之 U-value 估算值，因植植物生長情形不佳，故測 量時表面幾無植被，兩式平均結果約 0.340，以式(3.1)估算結果為 0.342，
以式(3.2)估算則為 0.337，兩式結果相近，差距約 1%左右，因 GR-3 植物 生長情況較差，植物覆蓋率低，熱通量較大，因而 U-value 較高。
就上述三點測量結果，考慮點 GR-3 所測量之值為植物生長情況不佳 綠屋頂，故本研究以點 GR-1 與點 GR-2 所測量之結果平均，作為綠屋頂 U-value 值，此 U-value 值為綠屋頂含屋頂之值，如欲瞭解綠屋頂 U-Value 值，需估算對照組一般屋頂 U-Value，方能以式 3.3 估算綠屋頂本身的 U-value。
圖 4.5 為對照組一般屋頂 CR-1 與 CR-2 二點依測量結果所估算的 U-values。部份二點所估算 U-value 值在 1.32 左右，兩點式 3.1 所估算之值 皆微微高於式 3.2，屋頂材質主要為表層鋪設水泥砂漿與鋼筋水泥混凝土 建成，教室內部未裝設輕鋼架，由圖 4.5(a)顯示，在一般屋頂測量值變化 較綠屋頂穩定，除一開始數據變化較大外，數值變化較小，U-Value 值在 1.32 左右，式 3.1 估算結果為 1.322，式 3.2 估算結果為 1.316，差距約 1%，
平均 1.319。
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U-value
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U-value
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綜合綠屋頂 GR-1GR-2 兩點 U-Value 值平均 0.32，一般屋頂兩點所測 量之 U-Value 值平均為 1.315，利用下述公式 3.3，可以計算大溪高中薄層 式綠屋頂 U-Value 值，經計算後可得大溪高中薄層式綠屋頂 U-Value 值為 0.42，此 U-Value 值將用於後案例 A 與 C 節綠屋頂節能效益評估與減碳效 益評估部份。
以紅外線熱相儀測量綠屋頂 U-value 值，因為照相結果 GR-1、GR-2 與 GR-3 三點成像大小比例不同，且因為斜照，GR-1 與 GR-2 被前方所生 長之植物遮掩，造成所截取之溫度資料並非為綠屋頂表面溫度，故目前此 方法測 U-value 不適用。
4.2.2 案例建築物綠屋頂節能效益評估
節能減碳效益評估部份，U-value 值採用在大溪高中綠屋頂所測得的 值 0.42 作為案例 A 與 C 綠屋頂層 U-values；案例 B 部份則目前無資料，
故採用文獻(Wang et al., 2003)中密集式綠屋頂層 U-value 值 0.20，並依所收 集之案例 A、B 及 C 之建築資料，利用 3.2.2 節所說明之 1D-HF 法推估案 例節能效益並與以 Energy Plus 所模擬的節能效益作比較。
案例 A 部份，以 1D-HF 法推估綠屋頂節能效益主要依據綠屋頂與一 般屋頂 U-value 值與室外溫度差等資料，環工館原屋頂則依據屋頂材料，
包括防水層、輕質混凝土、水泥砂漿與鋼筋混凝土，並利用林建成建築師 事務所(100 年)所提供之屋頂材質資料推估 U-value 值為 1.4，室外溫度資 料部份使用標準氣象年資料(林，97 年)，圖 4.6 所示為新竹標準氣象年各 月超過所設定空調開啟溫度攝氐 26 度的總溫度差乘以小時數依據標準氣 象年資料估算超過 26 度的溫度差與時數，單年累積 12802 度小時，主要 在 5 至 10 月，7 月與 8 月較高，11 月至 3 月幾乎沒有超過 26 度的情形。
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所推估的結果不同，在年節能量比較，1D-HF 法所推估節能量較以 Energy Plus 模擬低，大約為其所估算之節能量 0.9 倍左右。
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案例 B 有設置密集式綠屋頂，本研究仍先以 1D-HF 法推估節能效益，
唯密集式綠屋頂 U-value 值國內無現成資料可使用，故本研究採用 Wang et al., (2003)所列之密集式綠屋頂 U-value 值 0.20，原屋頂則亦參考林建成建 築師事務所(100 年)所提供資料，推估原屋頂各層包括水泥砂漿、六角磚、
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但以臺北結果與新竹標準氣象作比較，如圖 4.11 比較兩地的月均溫與及 超過 26 度的小時平均溫度差，可看出雖然台北年均溫略高於新竹，但臺 北超過 26 度時間較新竹少。
圖 4.11 臺北新竹氣溫比較
月均溫部份在 4 月、6 月、11 月與 12 月等月月均溫均略高於新竹，但在 各月超過 26 度時平均溫度差部份，7 月至 10 月新竹高於臺北，故在超過 26 度總小時數部份，新竹亦略多於臺北。
由上述氣溫資料，配合屋頂 U-value 差與面積，以式 3.4 估算案例 B 綠屋頂節能量，單年總節能量為 6380 kWh，圖 4.12 為案例 B 以 1D-HF 法 所估算之各月節能量。圖 4.12 顯示各月節能量比例與新竹相似，唯 7 月與 8 月兩月節能量較案例 A 低，最高在 7 月的 1813 kWh 與 8 月的 1588 kWh，
主要原因為式 3.4 中用以估算之參數僅考慮溫度差、U-value 差與綠屋頂面 積，有上述可知在超過攝氐 26 度的總溫度差部份，標準氣象年資料中臺
0 5 10 15 20 25 30
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
新竹月均溫 臺北月均溫
新竹超過26度小時平均 臺北超過26度小時平均
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年總節能量 8%左右，再次一層節能量就幾乎沒有節能量，大約只有 30 度 每年，占總節能量 1%左右，由上述可知密集式綠屋頂節能效益主要集中 在最上面二層，且頂層占大部份節能效益，其它樓層僅有少許節能量。
圖 4.13 案例 B Energy Plus 模式所模擬的各層節能量
圖 4.14 所示為 Energy Plus 模擬案例 B 各月節能量結果，各月節能量 與所使用之氣象標準年資料趨勢相同，就各月節能量來，案例 B 各月節能 量與案例 A 相似，在 3 至 11 月有較明顯的節能量，並且以 6 月至 10 月等 四個月最高，6 月與 10 月節能量在 1000kWh 左右，7 月與 8 月兩月節能量 在 1200kWh 左右，其它月份節能量皆在 900kWh 以下，並以 12 月、1 月 與 2 月最少，僅有少許節能量。
6592 585
30
4樓 3樓 2樓
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圖 4.14 案例 B Energy Plus 模式所模擬各月節能量
以 Energy Plus 模擬結果在 1 月、2 月與 12 月部份則與 1D-HF 法結果略有 不同，以 1D-HF 所估的節能量在這三個月份中幾乎沒有節能量，乃因計算 參數為溫度差，這三個月份中氣溫幾乎低於設定空調溫度，故幾乎無節能 量。但 Energy Plus 模擬環工館在模擬上有考慮其他內部因素進行模擬，所 以模擬結果在冬天 12 月到 2 月之間，仍有少許節能量，在年節能量比較 部份，與案例 A 部份相似，1D-HF 法所推估節能量較以 Energy Plus 模擬 低，大約為其所估算之節能量 0.88 倍左右。
-100 100 300 500 700 900 1100 1300 1500
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
kWh
月份
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案例 C 頂層綠屋頂為錫鎦基金會所設置薄層式綠屋頂，與案例 D 大溪 高中綠屋頂植物種類相近，皆為萬年草，且介質厚度相似，故綠屋頂 U-value 假設與案例 D 實測值相同，綠屋頂層的 U-value 值為 0.42，原屋頂包括水 泥磚、保麗龍、水泥砂漿、鋼筋混凝土等估算其 U-value 值為 1.1，利用式 3.3 計算後案例 C 綠屋頂總 U-value 值為 0.28，以 1D-HF 法評估案例 C 綠 屋頂節能效益，氣象資料部份採用之標準氣象年臺北氣象檔(林，97 年)，
綠屋頂面積依錫鎦基金會所提供之資料為 590m2，利用上述資料即可以式 3.6 估算案例 C 節能效益，溫度差與發生時數同案例 B，亦採用圖 4.10 所 示的臺北各月份超過所設定空調開啟溫度攝氐 26 度總溫度差乘上小時數，
氣溫超過攝氏 26 度時間年總累積量為 11868 度小時，依據此數據即可用 1D-HF 法此估算案例 C 綠屋頂節能效益。圖 4.15 所示為案例 C 以 1D-HF 法所估算之各月節能量，由於採用同一氣象資料，故各月節能量所佔比例 與案例 B 相同，唯因此案例面積較案例 B 大，故 6 月到 9 月的節能量較案 例 B 高，7 月與 8 月分別為 1990kWh 與 1742kWh，6 月與 9 月則是在 1000kWh 左右，年總節能量在 7000 度左右，如換算成單位綠屋頂面積比 較，可以發現案例 B 節能效益為每年 14.24kWh/m2綠屋頂，案例 C 則是每 年 12kWh/ m2綠屋頂，案例 B 較案例 C 有較好的節能效益，因為案例 B 為密集式綠屋頂，U-value 值較案例 C 低；如與案例 A 比較較，1D-HF 法 案例 A 每年節能效益為 15 kWh/m2綠屋頂，高於案例 C，主要原因如圖 4.10 及圖 4.11 所示，新竹在超過攝氐 26 度的溫度差量高於台北，且案例 C 原 屋頂在未建置綠屋頂前就已經有不錯的隔熱能力，故就綠屋頂節能效益部 份較案例 A 低。
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圖 4.16 案例 C Energy Plus 模式所模擬的各層節能量
圖 4.17 案例 C Energy Plus 模式所模擬各月節能量
7318 772
210 10
11樓 10樓 9樓 其它
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
kWh
月份
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表 4.3 比較為各案例結果， 1D-HF 法部份，案例 A、B 及Ｃ的單位綠 屋頂面積節能效益分別為 15 kWh/m2、14.24 kWh/m2及 12 kWh/m2，以案 例 A 最具節能效益，主要原因為新竹年平均溫度雖較臺北低 0.7 度左右，
但各月份氣溫超過攝氏 26 度時間超過臺北，新竹為 12802 度小時，臺北 則為 11868 度小時，多出約 1000 度小時；另一個原因為 U-value 的差異，
因為案例 B 為密集式綠屋頂，故綠屋頂 U-value 值較案例 A 低，故雖然案 例 B 超過 26 度的度小時數小於案例 A，但結果顯示案例 B 仍較案例 A 節 能效率低約 0.76 kWh/m2左右；而案例 A 與案例 C 結果的差異主要是因為 空調開啟時間的差異，且案例 C 原本屋頂已有較案例 A 與案例 B 佳的隔 熱能力，案例 A 原屋頂 U-value 為 1.4，綠屋頂層 U-value 為 0.42 經式 3.3 計算後為 0.32，綠屋頂 U-value 差為 1.08，而案例 C 原屋頂 U-value 為 1.1，
經計算後建置綠屋後 U-value 值為 0.28，U-value 差為 0.82，可看出案例 C 建置綠屋頂可降低 U-value 的量較少，故計算後單位綠屋頂節能量較案例 A 少。
Energy Plus 模擬部份，與 1D-HF 法相似，案例 A 與案例 B 結果相近，
Energy Plus 模擬部份，與 1D-HF 法相似，案例 A 與案例 B 結果相近，