冷屋頂材料標準

在建築外殼設計上，大面積水平屋頂更為造成建築空調負荷主 因，屋頂表面溫度過高也會造成都市熱島效應更加的顯著，因此，

國外先進國家皆投注人力、物力進行冷屋頂(Cool Roof)設計手法研 究及開發相關節能建材，所謂冷屋頂的定義是指具有高反射率 (solar reflectance)與高發射率(thermal emittance)之屋頂。此 類屋頂能阻擋大量原本要進入建築物內的太陽輻射，而且因為高的 熱發射率使得屋頂表面溫度較低，進而能較低都市熱島效應。高反 射率(solar reflectance)與高發射率(thermal emittance)之屋頂 材料選擇，係冷屋頂設計主要關鍵技術，經由屋頂塗佈反射塗料 (solar reflective coating)方式，或綠屋頂(green roof)等設計 手法來降低室內熱負荷，進而達到建築節能效果。目前已有數個單 位與組織，制定反照率與輻射率相關之涼屋頂標準，這些標準主要 係規範材料之反射率、發射率及太陽反射指標SRI。

反射率(solar reflectance)或稱反照率（Albedo)），是指物 體反射太陽輻射與該物體表面接收太陽總輻射的兩者比率或分數度 量，也就是指反射輻射與入射總輻射的比值。反射率是透過儀器量 測出來的值，ASTM及CRRC均有相關檢測標準。發射率(thermal emittance)或稱輻射率是指物體輻射的能量與同溫度的黑體輻射能 量的比值，它是物質吸收與輻射能量能力的指標， ASTM亦有現場與 實驗室的量測法。至於太陽反射指標(Solar Reflectance Index) 是一個結合屋頂反射率與輻射率的一個指標，用以判定屋頂降低熱 島效應的程度。太陽反射指標定義0代表標準的黑體表面（反射率=

0.05, 輻射率=0.90），100為標準的白色表面（反射率= 0.80, 輻

射率=0.90）。一般常見屋頂材料之SRI為：瀝青=0、灰色水泥瓦=25、

白色礦物顆粒瀝青=28紅色陶土屋瓦=6、鋁=56、白色EPDM橡膠=84、

白色水泥瓦=90、白色PVC=104、白色塗料=100~107，一般來說，屋 面材料顏色越深，SRI越低，大部分材料的SRI都在0-100範圍內，但 也有少數白色塗料的SRI超過100。金屬的反射率很高，但是發散率 並不高，因此，金屬屋面材料的SRI通常只有40-60左右，遠遠不及 白色塗料的SRI高。許多因素影響了一種材料的SRI，包括反射率，

發散率，氣溫，氣流，等等，但是在實際操作中，只需用反射率和 發散率這兩個值，便可以依據ASTM 1980-01計算出SRI。其計算方法 較為複雜，惟網頁可搜尋免費之SRI計算器可以進行計算（如圖3.1）。

（http://web.ornl.gov/sci/roofs%2Bwalls/calculators/srefle ct/index.htm）

圖3.1 SRI分析計算畫面

第三章 國內外隔熱材料之規範及標準

國外的許多研究顯示冷屋頂之節能減碳效益相當可觀。目前 已有數個單位與組織，制定反照率與輻射率相關之涼屋頂標準，內 容如下表3.12所示，簡要摘述如下

1. 冷屋頂評級委員會

美國冷屋頂性能評估協會(Cool Roof Rating Council, CRRC) 已經針對多項冷屋頂相關產品進行定義與評估，並且提供冷屋頂標 章認證。CRRC的標章認證分為新設和三年老化冷屋頂兩種。CRRC先 採用ASTM測試方法E1918、 C1549和 E903進行太陽能反射率測試，

也用C1549的修訂版CRRC-1測試方法#1進行測量，採用ASTM C1371 進行熱輻射率測量（表3.11）。CRRC還針對區域應用塗層樣品進行 厚度測試，以確保被測産品處於製造商所申報的應用範圍內。在經 過新設冷屋頂產品之測試後，産品樣品就送到美國的三個不同氣候 區的測試場進行測試（炎熱/潮濕，寒冷/溫暖，炎熱/乾燥）。每個 地方的樣品都要經歷3年的風吹雨淋。其用意在於類比産品是如何隨 著時間發生老化和性能變化的，如受煙灰、藻類生長、以及其他自 然氣候條件的影響。三年之後，從測試場撤除樣品，在不清洗的情 況下重新測試輻射特性值。進行測試之後，將老化值增列到線上冷 屋頂目錄中，使得目錄用戶能夠看到在三年周期內産品的性能狀況。

目前，CRRC的測試場和測試實驗室僅僅位於美國境內，但是經CRRC 評級的産品已經生産、銷售於世界各個角落。依其規定，新建的低 斜屋頂反射率為65%以上，輻射率0.8 以上，或以ASTM 1980 標準之 SRI 值最小應達75%。而陡斜屋頂為40%以上，輻射率0.8 以上或 ASTM1980 標準之SRI 值最小應達41%。

表 3.11 冷屋頂相關測試標準及儀器

項目 測試標準 儀器設備 測試地點

太陽輻射反射率 ASTM E 903 積分球與光譜儀 實驗室 太陽輻射反射率 ASTM C 1549 可攜式太陽反射率量測

器

實 驗 室 / 現 場

太陽輻射反射率 ASTM E 1918 日照強度計 現場 太陽輻射反射率 CRRC Test Method

#1

可攜式太陽反射率量測 器

實 驗 室 / 現 場

熱輻射率 ASTM E 408-71 發射率/反射率量測儀 實驗室 熱輻射率 ASTM C1371 發射率量測儀 現場 太陽反射指標 ASTM E 1980 無（計算）

2. 能源之星

ENERGY STAR是美國環境保護署的認證計畫，也是消費者普遍 認知的節能標章，製造商生產的冷屋頂産品可以申請進行ENERGY STAR標章認證，只要産品符合ENERGY STAR對新設和老化屋頂的太陽 能反射率最低評定基準，就可獲得ENERGY STAR標章。能源之星節能 標章對於新設低傾斜度屋頂評定基準必須是SRI≧0.65，老化低傾斜 度屋頂爲SRI≧0.50；而新設高傾斜度屋頂必須是SRI≧0.25，老化 高傾斜度屋頂爲SRI≧0.15。

3. USGBC LEED

美國 LEED 綠建築評估指標在第 7.2 項中規定使用冷屋頂來降低 都市熱島效應。LEED 使用太陽反射指標（SRI）來作為冷屋頂的評 定基準。從 2009 年 8 月開始生效的 LEED 2009 最新版本的評定基準

第三章 國內外隔熱材料之規範及標準

規定當 75%屋頂覆蓋面積滿足或者超過最低 SRI 評定基準（低傾斜 度 = 0.78，高傾斜度 = 0.29）材料的建築才能獲得 1 點積分。

加州Title24

加利福尼亞能源委員會（CEC）在 1978 年對於住宅建築和非住 宅建築建立了能源效率標準，是為了要求降低加利福尼亞能源消耗 的一項新設法規。加州建築法規標準的最新版被稱爲 Title 24（於 2009 年 8 月 1 日生效），是按照建造類型、建築用途、傾斜度和屋 頂産品密度規定了屋頂節能的要求。。加利福尼亞的 Title24 要求 的冷屋頂規範標準對於反射率、輻射率及 SRI 均有所規範。

美國冷凍空調學會（ASHRAE）

ASHRAE團隊於1997年開始分析冷屋頂在不同氣候下各項節能 好處，並建議訂定太陽能反射率對於屋頂之標準。美國冷凍空調學 會（ASHRAE）90.1 標準規定，涼屋頂之初始反照率必須大於0.70，

輻射率必須大於0.75。ASHRAE 90.2 標準採用太陽反射指數（Sun reflection index,SRI）規範涼屋頂，SRI 需大於75 方符合涼屋頂 之要求。

表3.12 冷屋頂材料相關規範 Reflectance

/Albedo)

輻射率 Energy Star

第三章 國內外隔熱材料之規範及標準

建材，另外，倘若以熱導係數 k 作為隔熱綠建材基準，雖可以確保 材料具有優越的隔熱本質，但是，如果未使用足夠厚度之材料，即 使材料具有隔熱之高性能，在使用上，亦不足以確保有足夠之隔熱 性能，另外中國大陸之標準，以熱傳透係數 U 及熱惰性指標 D 作為 評定基準，其中熱惰性指標 D 為熱阻和蓄熱係數的乘積，蓄熱係數 又與材料密度、比熱、熱導係數 K 有關，換言之，若同時考量熱惰 性指標 D 與熱傳透係數 U，則可兼顧材料的厚度、熱導係數 K、及蓄 熱能力，但是，另一方面，相關的研究已經指出，以臺灣的氣候條 件而言，蓄熱能力對於建築節能影響甚微，因此，可暫不考慮。參 考相關國內外基準，本研究提出隔熱材料綠建材基準草案，即隔熱 材料之厚度應至少達到 2.5 公分，其導熱係數（或稱熱導係數，k）

應小於 0.028（kcal / m•h•℃），未來可再視申請狀況，酌予調 整。

至於國際上冷屋頂材料的基準大多是評估材料反射率與輻射率，

而反射率與輻射率主要與材料表面之顏色相關，例如黑體表面之反 射率約為 0.05, 輻射率約為 0.90，白色表面之反射率約為 0.80, 輻射率約為 0.90。若將反射率與輻射率納入綠建材基準，那麼淺色 系的材料將容易符合基準，實務上，又常以塗料來改變外殼材料的 表面顏色，但是，由於臺灣屬於海島型亞熱帶氣候，鹽霧、酸雨、

落塵的對於戶外塗料相關性能的影響，應不容忽視，因此單以新材 料表面的反射率與輻射率來評估塗料或隔熱材料的熱學性能，似不 足以反應長期的性能。

第四章 外殼隔熱對建築耗能之影響

第四章 外殼隔熱對建築耗能之影響

國內外相關文獻利用實驗證實建築物外牆隔熱、遮陽措施及外 殼綠化確實能降低室內溫度，但都侷限於小規模實驗或數值模擬，

缺乏本土氣候下的實際效應以及各種定量的分析；此外對於降溫造 成之實際空調節能效益也缺乏數據。因此內政部建築研究所於 101 年度特辦理協同研究計畫「建築節能策略實驗屋設計與實測驗證」， 並於 103 年持續補助辦理「節能實驗屋驗證計畫」，該計畫建置兩 組實驗屋，分別規劃作為實驗組與對照組。本研究以該計畫所建置 之節能屋（詳圖 4.1 所示）作為本研究玻璃性能模擬之對象。此外 本實驗屋目前已經裝置空調與電表，本研究完成後，可以規劃於實 驗屋進行各種玻璃之實際配置，並以電表進行空調耗能實測，實測 結果可以解析結果進行比對。

圖 4.1 節能實驗屋外觀

照片來源：建研所「節能實驗屋驗證計畫」期末成果報告

兩組實驗屋以 5.7 公尺乘 2.0 公尺乘 2.3 公尺的貨櫃屋做為基 礎結構，放置位置為臺灣大學土木研究大樓頂樓，方位配置採南北 向，在東、西曬的長向牆面上各做三個開口，每一開口的窗戶尺寸 為 110 公分乘 90 公分。另外在南向牆面上左邊設置一扇門方便進出，

此為不鏽鋼門，尺寸為 90 公分乘 200 公分；兩棟實驗屋皆為南北向 配置，依照方位西側棟的命名為 West House，東側棟的即 East House，

其中一棟為實驗組而另一棟當做對照組。由於兩棟實驗屋皆由貨櫃 屋構成，且放置在十層樓高的大樓樓頂，無任何陰影遮蔽，以至於

其中一棟為實驗組而另一棟當做對照組。由於兩棟實驗屋皆由貨櫃 屋構成，且放置在十層樓高的大樓樓頂，無任何陰影遮蔽，以至於