第一節 研究緣起
都 市 地 區 建 築 物 櫛 次 鱗 比 , 座 落 有 秩 , 出 現 所 謂 街 道 街 谷 (street canyon) ,從而形成街廓。在我國都市地區工業商業與住宅區混雜比鄰,多所常 見。設若鄰近都市建築物空調通風設備與餐飲營業廢氣、工廠廢氣污染排放,將 嚴重影響市區街廓之空氣品質,進而影響該區域之生活環境品質。為了改善與提 升都市內生活環境品質,實有必要掌握都市街廓周圍環境及建築物之廢氣污染擴 散變化特性。
內政部建築研究所風雨風洞實驗室之風洞設備具有諸多可以發展之潛力與 空間,因此藉由執行廢氣排放對周圍環境影響之風洞實驗研究與分析之研究計 畫,將有助於風雨風洞實驗室建立廢氣排放對都市街廓周圍環境污染擴散特性風 洞實驗之技術,並增進實驗室相關應用於建築物理環境之風洞擴散實驗數據分析 能力經驗。同時本計畫之研究成果亦可提供業界都市建築物理環境規劃之參考。
第二節 計畫研究背景
由於建築物周圍風場變化非常複雜,進而影響廢氣污染之擴散變化。此等問 題之研究探討,學理上可藉由數值模擬或實場量測或進行風洞實驗,以獲得結 果。但由於此等問題之邊界條件具有複雜性,數值模擬自有其限制性而無法處
重要性。
有關污染排放後在都市街道街谷擴散相關之研究,目前在建築與環境或風工 程以及大氣環境等領域皆為非常重要及熱門研究方向與標的。
國外有關街道街谷之研究情況,較典型重要文獻有例如:Vardoulakis 等人 [6]對於都市街道街谷空氣品質之模擬提出回顧性文章;Ahmad 等人[7]也提出都 市街道街谷以及街道街口交會處之風洞模擬擴散實驗回顧性文章;Kastner 等人 [8]針對建築物對於街谷中之污染擴散影響效應;Park 與 Kim [9]探討車輛廢氣 排放後在街道街谷之擴散特性;Eliasson 等人[10]研究都市街道街谷風場紊流 統計特性;Soulhac 等人[11]應用數值模擬計算研究街道街口交會處之流場與擴 散變化;Huang 等人[12]研究斜頂形屋頂建築物對於廢氣污染在街道街谷內之擴 散;Soulhac 與 Salizzoni [13]研究與街道主軸線平行之風向狀況下之街道街谷 之線源廢氣污染擴散;Yassin [14]分析建築高度與屋頂形狀對於街道街谷之廢 氣污染擴散之衝擊效應;Salim 等人[15]探討 RAN 與 LES 紊流數值模式模擬都市 街道街谷之污染擴散;Bady 等人[16]以風洞實驗方法研究高密度都市街道街谷 之擴散特性;Sun 等人[17]研究起伏地形都市之擴散變化;Pillai 與 Yoshie [18]
採 用 風 洞 實 驗 與 數 值 模 擬 探 討 不 同 都 市 地 貌 狀 況 下 之 熱 對 流 擴 散 變 化 ; Richmond-Bryant 與 Reff [19]分析兩個城市實場量測街道街谷之污染擴散特性。
國內有關本案之風洞實驗研究情況,較典型重要文獻有例如:Tsai 與 Shiau [20]以風洞實驗研究分析點源污染排放對於在丘陵地形之都市地區之擴散變化 特性;Shiau 與 Huang [21]應用風洞實驗模擬研究點源污染排放於連續兩梯形地 形之都市地區之流場與擴散特性。
第三節 計畫研究標的
為了獲得街廓規劃設計與環境評估之參考依據,藉以改善與提升都市生活環 境品質,實有必要掌握都市街道街谷周圍環境及建築物之廢氣污染擴散變化特 性。因此本研究計畫將採用風洞實驗方式,進行量測研究分析探討點源式廢氣排 放後,在 3 X3 佈置形式街廓之街道街谷之環境污染濃度分佈變化特性。研究計 畫成果除可提供政府相關機構與業界都市街廓建築物理環境規劃設計之參考,更 有助於建築研究所風雨風洞實驗室建立廢氣排放對都市街廓建築物環境污染擴 散特性風洞實驗之技術,並達到增進實驗室相關應用於建築物理環境之風洞擴散 實驗數據分析能力及經驗。此等皆為執行本計畫研究之目的。
據上本計畫主要研究標的為進行點源廢氣排放後,在街廓之環境污染濃度分 佈變化特性風洞實驗量測與街地風環境評估等分析研究。研究模擬選擇都市 3 X 3 佈置之街廓,而廢氣污染排放後,以風洞實驗方式量測與分析在廢氣污染在街 廓之濃度擴散變化,並獲得都市地區不同街廓尺度(不同街道街谷寬度)之環境廢 氣污染擴散特性,提供評估街廓(街道街谷)設計規劃或實施改善措施之參考。由 於都市內街廓有各種不同狀況,例如大樓或公寓型式。本研究案係選擇街道寬度 S 與建築物高 H 度之比例,S/H=1:1 或 0.5:1,此接近符合一般 5 樓公寓與其街 道寬度之配置。