城市地區熱島效應退燒策略研究
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(2) 城市地區熱島效應退燒策略研究. 研究主持人 ：何明錦 所長 協同主持人 ：林子平 副教授 研. 究. 員 ：黃瑞隆 副教授. 內政部建築研究所協同研究報告 中 華 民 國 97 年 12 月.
(3) 城市地區熱島效應退燒策略研究. 內政部建築研究所協同研究報告. 97 年.
(4) ISBN：978-986-01-6908-9 (平裝).
(5) 目次. 目 次 目 次 ······················································································· I 表 次 ···················································································· III 圖 次 ······················································································ V 摘 要 ···················································································· IX 第一章 緒論 ···········································································1 第一節 研究背景與目的 ···················································· 1 第二節 國內外研究概況 ···················································· 2 第三節 研究範圍與內容 ···················································· 6. 第二章 都市熱島重要文獻彙整 ··········································9 第一節 文獻彙整原則 ························································ 9 第二節 熱島核心文獻概述 ·············································· 12. 第三章 台灣都市微氣候特徵 ············································55 第一節 台灣氣候分類屬性 ·············································· 55 第二節 戶外熱舒適性 戶外熱舒適性 ······················································ 56 第三節 台灣戶外熱舒適性範圍 ······································ 59. 第四章 台灣熱島效應退燒對策 ········································63 第一節 退燒對策研擬原則 ·············································· 63 第二節 台灣熱島效應退燒對策彙整······························ 64. 第五章 熱島退燒政策與推動 ············································89 第一節 日本熱島緩和政策 ·············································· 89 第二節 日本熱島緩和推動現況 ······································ 95 第三節 台灣當前熱島退燒政策 ······································ 99. 第六章 結論 ·······································································103 附錄： 附錄：審查意見與修正·····················································105 參考書目 ·············································································107. I.
(6) 城市地區熱島效應退燒策略研究. II.
(7) 目次. 表 次 表 2-1 測點每日的最高溫、 測點每日的最高溫、最低溫及差距······················ 13 表 2-2 模擬方案的特徵 ······················································ 18 表 2-3 選擇的都市反射率數值 ·········································· 20 表 2-4 本研究模擬條件 ······················································ 21 表 2-5 各城市區種植額外植栽之溫度降低模擬 ············· 24 表 2-6 不同地點夜間的熱島強度 ······································ 34 表 2-7 研究變數對夜間都市熱島效應解釋達約八成 ····· 34 表 2-8 可倫坡都會區三個觀測站的綠覆率值。 可倫坡都會區三個觀測站的綠覆率值。 ············· 35 表 2-9 賽格德分割網格的最高熱島強度和城市地表參數的 賽格德分割網格的最高熱島強度和城市地表參數的 相關數值。 相關數值。 ······························································· 42 表 2-10 賽格德應用城市地表參數的顯著性、 賽格德應用城市地表參數的顯著性、相關係數、 相關係數、 標準誤和 95％ ％的信賴區間數值。 的信賴區間數值。 ························· 42 表 2-11 構成因子與溫度相關性及綠覆率與溫度迴歸式 52 表 2-12 街廓基本資料 ························································ 53 表 2-13 大、小街廓平均溫差 ············································ 54 表 2-14 大、小街廓平均溼度差 ········································ 54 表 2-15 大、小街廓平均風速差 ········································ 54 表 3- 1 台灣中西歐的舒適性範圍比較(PET) ··················· 61 台灣中西歐的舒適性範圍比較 表 4- 1 熱島效應退燒對策彙整表 ····································· 63 表 5- 1 CASBEE-HI 的熱島緩和評估項目 ······················· 90 表 5- 2 保水性、 保水性、透水性高被覆材評估等級說明 ············ 92 表 5- 3 東京都熱島緩和於 2001-2002 實施的狀況 ········· 95. III.
(8) 城市地區熱島效應退燒策略研究. IV.
(9) 目次. 圖 次 圖 1- 1 城鎮應兼顧生態及熱島抑制特性， 城鎮應兼顧生態及熱島抑制特性，包含充份的綠 化、高反射的鋪面、 高反射的鋪面、低蓄熱的屋頂與牆面、 低蓄熱的屋頂與牆面、適當遮 蔽空間等 ····································································· 1 圖 1- 2 台北夏季午夜之都市熱島現象 ······························· 3 圖 1- 3 以色列特拉維夫的熱島分布 ··································· 4 圖 1- 4 室內、 的相關性 ···· 5 室內、半戶外、 半戶外、戶外熱感受與 SET*的相關性 圖 1- 5 本研究流程圖 ··························································· 7 圖 2-1 特拉維夫熱島分布圖 ·············································· 14 圖 2-2 LCLU 方案現況(左 與 2050 年的模擬(右 。 ······· 15 方案現況 左)與 年的模擬 右)。 圖 2-3 1998/1/27 的氣溫變化(左 ，可感熱流變化(中 ，亂 的氣溫變化 左)， 可感熱流變化 中)， 流動能變化(右 流動能變化 右) ························································ 16 圖 2-4 南北向街谷中模擬的氣溫和街道表溫 ················· 18 圖 2-5 因時間和空間差異造成溫度的變化。 因時間和空間差異造成溫度的變化。 ················· 22 圖 2-6 左圖為都市叢林中， 左圖為都市叢林中，一個增加表面反照率案例與基 本案例的溫度差異。 本案例的溫度差異。右圖為臭氧含量差異。 右圖為臭氧含量差異。 ······ 23 圖 2-7 模擬的都市峽谷幾何描述(左 及使用在 ENVI-met 模擬的都市峽谷幾何描述 左)及使用在 模擬的都市峽谷幾何形狀(右 。 ··························· 25 模擬的都市峽谷幾何形狀 右)。 圖 2-8 (a)不對稱的街谷 不對稱的街谷、 突出立面和(c)有樹的街谷 不對稱的街谷、(b)突出立面和 突出立面和 有樹的街谷， 有樹的街谷， 與 H/W=2、 、1 對稱都市峽谷的平均氣溫 Ta 比較。 比較。 ··················································································· 26 圖 2-9 新舊市區的研究地點分布。 舊市區的研究地點分布。 ·································· 27 圖 2-10 街道內和屋頂上的測量儀器分布點。 街道內和屋頂上的測量儀器分布點。 ················ 28 圖 2-11 左二圖顯示夏天冬天期間深谷、 左二圖顯示夏天冬天期間深谷、淺谷及郊區的平. V.
(10) 城市地區熱島效應退燒策略研究. 均氣溫。 均氣溫。右二圖顯示夏天冬天期間的 PET 值變化。 值變化。 ··················································································· 28 圖 2-12 五個類別土地使用百分比， 五個類別土地使用百分比，以及各測點的平均極 小溫度與土地使用模式對照。 小溫度與土地使用模式對照。 ······························ 29 圖 2-13 左圖為所有地點的每日最高溫度。 左圖為所有地點的每日最高溫度。右圖為所有地 點測量和計算的平均最大、 點測量和計算的平均最大、平均和極小溫度。 平均和極小溫度。·· 30 圖 2-14 模擬白天及夜間的周遭溫度:(A)現況 現況； 沒有綠 模擬白天及夜間的周遭溫度 現況；(B)沒有綠 葉；(C)將森林替換為建築物 將森林替換為建築物； 引進更加密集的 將森林替換為建築物；(D)引進更加密集的 綠葉。 綠葉。 ······································································· 32 圖 2-15 左圖為在七樓的 10 個不同點中與其他屋頂應用 的冷卻負荷比較— 的冷卻負荷比較—包括內部熱負荷。 包括內部熱負荷。右圖為整樓的 10 個不同點。 個不同點。 ·························································· 32 圖 2-16 案例位置與現況。 案例位置與現況。 ················································ 33 圖 2-17 所有案例夜間平均城市熱島強度預測值與實測 值。 ··········································································· 34 圖 2-18 可倫坡都會區晝夜溫度變化圖。 可倫坡都會區晝夜溫度變化圖。 ························ 36 圖 2-19 可倫坡都會區地表綠覆率對溫濕度指數影響關 係。 ··········································································· 36 圖 2-20 觀測時間 2002/06/17-19 的溫度變化圖。 的溫度變化圖。 ·········· 38 圖 2-21 利用 TVM 模擬計算不同因子(熱擴散 模擬計算不同因子 熱擴散、 熱擴散、熱容量、 熱容量、 發射率、 發射率 、 反射率、 反射率 、 街道高寬比、 街道高寬比 、 綠覆率與屋頂綠 化)。 。 ·········································································· 38 圖 2-22 為 Landsat ETM+ thermal waveband 圖像融合 圖。 ··········································································· 39. VI.
(11) 目次. 圖 2-23 九龍半島南面的熱環境模型。 九龍半島南面的熱環境模型。 ···························· 40 圖 2-24 熱環境模型。 熱環境模型。 ························································ 40 圖 2-25 塞格德土地利用類型及熱島強度空間分佈圖。 塞格德土地利用類型及熱島強度空間分佈圖。 41 圖 2-26 能源消耗量晝夜變化圖。 能源消耗量晝夜變化圖。 ···································· 44 圖 2-27 左圖為東京人工熱在每一個季節的晝夜變化總 值。右圖為地表空氣溫度晝夜變化圖。 右圖為地表空氣溫度晝夜變化圖。 ·············· 44 圖 2-28 東京市中心地表熱晝夜變化圖。 東京市中心地表熱晝夜變化圖。 ························ 44 圖 2-29 左圖為浦那市區觀測點， 左圖為浦那市區觀測點，右圖為浦那空照圖。 右圖為浦那空照圖。 45 圖 2-30 溫度分佈圖(℃ 左)， ，5:00(右 右)。 。 ··········· 46 溫度分佈圖 ℃) 20:00 h(左 圖 2-31 為 20:00 (左 左)、 、5:00(中 中)氣壓分佈及 氣壓分佈及 5:00 露點分佈 (右 右)。 。 ········································································ 46 圖 2-32 左二圖為台南夏季中午、 左二圖為台南夏季中午、午夜之都市熱島現象； 午夜之都市熱島現象； 右二圖為高雄夏季中午、 右二圖為高雄夏季中午、午夜之都市熱島現象·· 午夜之都市熱島現象 47 圖 2-33 左二圖為台北夏季中午、 左二圖為台北夏季中午、午夜之都市熱島現象； 午夜之都市熱島現象； 右二圖為台中夏季中午、 右二圖為台中夏季中午、午夜都市熱島現象 ······ 48 圖 2-34 台灣四大都市及世界都市之人口與熱島強度關係 圖 ··············································································· 48 圖 2-35 台南地區都市熱島實測溫度變動圖···················· 49 圖 2-36 左圖為台南地區氣溫與都市熱島強度比較圖； 左圖為台南地區氣溫與都市熱島強度比較圖；右 圖都市人口與平均都市熱島強度分析圖 圖都市人口與平均都市熱島強度分析圖 ·············· 50 圖 2-37 世界「 世界「都市熱島」 都市熱島」與「都市人口」 都市人口」比較圖 ······· 50 圖 2-38 孔廟文化園區夏季之溫度分佈 ···························· 51 圖 2-39 中山公園綠帶夏季溫度分佈 ································ 52 圖 3- 1 由 Kö öppen 氣候分類系統顯示台灣位於多種氣候分. VII.
(12) 城市地區熱島效應退燒策略研究. 區內， 區內，表示其氣候之多樣性 ·································· 55 圖 3- 2 英國劍橋的市集廣場(Market Square)上黑球溫度 上黑球溫度 英國劍橋的市集廣場 實測值與人數數量關係圖 ······································ 58 圖 3- 3 台中國立美術館廣場上夏季黑球溫度實測值與人 數數量關係圖 ··························································· 58 圖 3- 4 戶外熱舒適性接受範圍(標準有效溫度 戶外熱舒適性接受範圍 標準有效溫度) 標準有效溫度 ·············· 59 圖 3- 5 戶外熱舒適性接受範圍 平均輻射溫度) 戶外熱舒適性接受範圍(平均輻射溫度 平均輻射溫度 ·············· 60 圖 3- 6 戶外熱舒適性接受範圍(PET)······························· 60 戶外熱舒適性接受範圍 圖 5- 1 都市氣溫上升的體係構想圖 ································· 89 圖 5- 2 模擬範圍的基本假定 ············································· 92 圖 5- 3 綠地、 綠地、水面、 水面、高反射材料在基地中模擬的設定 93 圖 5- 4. 不同比例的綠地、 不同比例的綠地、水面、 水面、高反射材料對基地外部 及內部溫度降低的模擬效益的結果。 及內部溫度降低的模擬效益的結果。 ·················· 93. 圖 5- 5. 辦公大樓案例評估總表示範。 辦公大樓案例評估總表示範。 ··························· 94. 圖 5- 6 東京都熱島緩和宣導網頁 ····································· 97 圖 5- 7 透水性路面鋪設範圍與路面測試 ·························· 98 圖 5- 8 高反射材料在戶外與室內的測試。 高反射材料在戶外與室內的測試。戶外測試在太 陽光下的表面溫度 陽光下的表面溫度， 溫度，室內則測試 8 度日射角下模擬 日光頻譜(300-2500 nm)的反射率 的反射率 ·························· 98 日光頻譜 圖 5- 9 研究團隊針對柏油、 研究團隊針對柏油、水泥、 水泥、紅色連鎖磚、 紅色連鎖磚、草地地 面材料的「 面材料的「反照率」 反照率」(Albedo)的初步測試性的實驗 的初步測試性的實驗 計畫 ········································································· 100. VIII.
(13) 目次. (以下不用). IX.
(14) 城市地區熱島效應退燒策略研究. 表 2-1 測點每日的最高溫、最低溫及差距 ........................................ 13 表 2-2 模擬方案的特徵 ........................................................................ 18 表 2-3 選擇的都市反射率數值。 ........................................................ 20 表 2-4 本研究模擬條件 ........................................................................ 21 表 2-5 各城市區種植額外植栽之溫度降低模擬 ................................. 24 表 2-6 不同地點夜間的熱島強度 ......................................................... 34 表 2-7 研究變數對夜間都市熱島效應解釋達約八成 ......................... 34 表 2-8 可倫坡都會區三個觀測站的綠覆率值。 ................................ 35 表 2-9 賽格德分割網格的最高熱島強度和城市地表參數的相關數 值。 ................................................................................................ 42 表 2-10 賽格德應用城市地表參數的顯著性、相關係數、標準誤和 95％的信賴區間數值。 ................................................................ 42 表 2-11 構成因子與溫度相關性及綠覆率與溫度迴歸式 .................. 52 表 2-12 街廓基本資料 .......................................................................... 53 表 2-13 大、小街廓平均溫差（單位：℃） ...................................... 54 表 2-14 大、小街廓平均溼度差（單位：％） .................................. 54 表 2-15 大、小街廓平均風速差（左表 單位：m/s） ...................... 54 表 3- 1 台灣中西歐的舒適性範圍比較(PET) ...................................... 61 表 4- 1 熱島效應退燒對策彙整表 ....................................................... 63 表 5- 1 研究進度及預期完成之工作項目表 ....................................... 95. X.
(15) 目次. 圖 1- 1 城鎮應兼顧生態及熱島抑制特性，包含充份的綠化、高反射 的鋪面、低蓄熱的屋頂與牆面、適當遮蔽空間等 ...................... 1 圖 1- 2 台北夏季午夜之都市熱島現象 ................................................. 3 圖 1- 3 以色列特拉維夫的熱島分布 ..................................................... 4 圖 1- 4 室內、半戶外、戶外熱平均感受與 SET*的相關性，顯示人 們在戶外及半戶外空間有不同的熱感受 ...................................... 5 圖 1- 5 本研究流程圖 ............................................................................. 7 圖 2-1 特拉維夫熱島分布圖 ................................................................ 14 圖 2-2 LCLU 方案現況(左)與 2050 年的模擬(右)。 ........................... 15 圖 2-3 1998/1/27 的氣溫變化(左)，可感熱流變化(中)，亂流動能變化 (右) .................................................................................................. 16 圖 2-4 南北向街谷中模擬的（a）氣溫和（b）街道表溫 ................ 18 圖 2-5 因時間和空間差異造成溫度的變化。 .................................... 22 圖 2-6 左圖為都市叢林中，一個增加表面反照率案例與基本案例的 溫度差異。右圖為臭氧含量差異。 ............................................ 23 圖 2-7 模擬的都市峽谷幾何描述(左)及使用在 ENVI-met 模擬的都市 峽谷幾何形狀(右)。 ...................................................................... 25 圖 2-8 (a)不對稱的街谷、(b)突出立面和(c)有樹的街谷，與 H/W=2、 1 對稱都市峽谷的平均氣溫 Ta 比較。 ....................................... 26 圖 2-9 新舊市區的研究地點分布。 .................................................... 27 圖 2-10 街道內和屋頂上的測量儀器分布點。 ................................... 28 圖 2-11 左二圖顯示夏天冬天期間深谷、淺谷及郊區的平均氣溫。 右二圖顯示夏天冬天期間的 PET 值變化。 ............................... 28 圖 2-12 五個類別土地使用百分比，以及各測點的平均極小溫度與土 地使用模式對照。 ........................................................................ 29 圖 2-13 左圖為所有地點的每日最高溫度。右圖為所有地點測量和 計算的平均最大、平均和極小溫度。 ........................................ 30 圖 2-14 模擬白天及夜間的周遭溫度:(A)現況；(B)沒有綠葉；(C)將 森林替換為建築物；(D)引進更加密集的綠葉。 ....................... 32 圖 2-15 左圖為在七樓的 10 個不同點中與其他屋頂應用的冷卻負荷 比較—包括內部熱負荷。右圖為整樓的 10 個不同點。 .......... 32 圖 2-16 案例位置與現況。 .................................................................. 33 圖 2-17 所有案例夜間平均城市熱島強度預測值與實測值。 .......... 34 圖 2-18 可倫坡都會區晝夜溫度變化圖。 .......................................... 36 圖 2-19 可倫坡都會區地表綠覆率對溫濕度指數影響關係。 .......... 36 圖 2-20 觀測時間 2002/06/17-19 的溫度變化圖。............................. 38 圖 2-21 利用 TVM 模擬計算不同因子(熱擴散、熱容量、發射率、. XI.
(16) 城市地區熱島效應退燒策略研究. 反射率、街道高寬比、綠覆率與屋頂綠化)。 ........................... 38 圖 2-22 為 Landsat ETM+ thermal waveband 圖像融合圖。.............. 39 圖 2-23 九龍半島南面的熱環境模型。 .............................................. 40 圖 2-24 熱環境模型。 .......................................................................... 40 圖 2-25 塞格德土地利用類型及熱島強度空間分佈圖。 .................. 41 圖 2-26 能源消耗量晝夜變化圖。 ...................................................... 44 圖 2-27 左圖為東京人工熱在每一個季節的晝夜變化總值。右圖為 地表空氣溫度晝夜變化圖。 ........................................................ 44 圖 2-28 東京市中心地表熱晝夜變化圖。 .......................................... 44 圖 2-29 左圖為浦那市區位觀測點。右圖為浦那空照圖。 .............. 45 圖 2-30 溫度分佈圖(℃) 20:00 h(左)，5:00(右)。 .............................. 46 圖 2-31 為 20:00 (左)、5:00(中)氣壓分佈及 5:00 露點分佈(右)。 .... 46 圖 2-32 左二圖為台南夏季中午、午夜之都市熱島現象；右二圖為 高雄夏季中午、午夜之都市熱島現象 ........................................ 47 圖 2-33 左二圖為台北夏季中午、午夜之都市熱島現象；右二圖為 台中夏季中午、午夜都市熱島現象 ............................................ 48 圖 2-34 台灣四大都市及世界都市之人口與熱島強度關係圖 .......... 48 圖 2-35 台南地區都市熱島實測溫度變動圖 ...................................... 49 圖 2-36 左圖為台南地區氣溫與都市熱島強度比較圖；右圖都市人 口與平均都市熱島強度分析圖 .................................................... 50 圖 2-37 世界「都市熱島」與「都市人口」比較圖 .......................... 50 圖 2-38 孔廟文化園區夏季中午、夜晚、午夜之溫度分佈 .............. 51 圖 2-39 中山公園綠帶夏季中午、夜晚、午夜之溫度分佈 .............. 52 圖 3- 1 由 Köppen 氣候分類系統顯示台灣位於多種氣候分區內，表 示其氣候之多樣性(Kottek, M., et al., 2006)................................. 55 圖 3- 2 英國劍橋的市集廣場(Market Square)上黑球溫度實測值與人 數數量關係圖(Nikolopoulou, et al., 2001) .................................... 58 圖 3- 3 台中國立美術館廣場上夏季黑球溫度實測值與人數數量關 係圖(林子平，林彥廷, 2007) ........................................................ 58 圖 3- 4 半戶外及戶外熱舒適性接受範圍(標準有效溫度) ................ 59 圖 3- 5 半戶外及戶外熱舒適性接受範圍(平均輻射溫度) ................ 60 圖 3- 6 半戶外及戶外熱舒適性接受範圍(PET) ................................. 60 圖 3- 2 英國劍橋的市集廣場(Market Square)上黑球溫度實測值與人 數數量關係圖(Nikolopoulou, et al., 2001) .................................. 111 圖 3- 3 台中國立美術館廣場上夏季黑球溫度實測值與人數數量關 係圖(林子平，林彥廷, 2007) ...................................................... 111 圖 3- 4 半戶外及戶外熱舒適性接受範圍(標準有效溫度) .............. 112 圖 3- 5 半戶外及戶外熱舒適性接受範圍(平均輻射溫度) .............. 112. XII.
(17) 目次. 圖 3- 6 半戶外及戶外熱舒適性接受範圍(PET) ............................... 112. XIII.
(18) 城市地區熱島效應退燒策略研究. XIV.
(19) 目次. XV.
(20) 城市地區熱島效應退燒策略研究. XVI.
(21)
(22) 城市地區熱島效應退燒策略研究. II.
(23) 摘要. 摘 要 關鍵詞：城市熱島、綠建築、微氣候、抑制對策. 一、研究緣起 隨著全球工業發展及環境破壞，空氣中的二氧化碳濃度逐漸提 高，地 球 暖 化 的 問 題 日 益 嚴 重。在 人 口 密 度 極 高 的 城 市 地 區，更 由 於 人 工 構 造 物、高 蓄 熱 鋪 面、機 具 排 熱 等 問 題，而 造 成 城 市 核 心 的 區 域 的 空 氣 溫 度 較 郊 區 為 高，形 成「 都 市 熱 島 效 應」。而 在 都 市 高 溫 化 的 影 響 之 下，不 僅 造 成 室 內 空 調 耗 用 能 源 增 加，戶 外 熱 舒 適 性 降 低，更 嚴 重 的 會 造 成 都 市 生 態 的 問 題。因 此，目 前 政 府 已 積 極 研 擬「 生 態 城 市 綠 建 築 推 動 方 案 」，並 將 熱 島 效 應 退 燒 策 略 計 畫 列 為 重 要 之 推 動 項 目，以緩和熱島效應帶來的衝擊與挑戰。 為 了 有 效 落 實 「 生 態 城 市 綠 建 築 推 動 方 案 」 下 的 熱 島 效 應 抑 制， 方 案 中 將 辦 理「 競 爭 型 都 市 熱 島 效 應 退 燒 策 略 計 畫 」，以 競 爭 型 的 方 式 遴 選 具 有 潛 力 的 案 例，進 行 熱 島 效 應 退 燒 工 程 的 改 造，期 望 將 能 藉 由 建 立 示 範 案 例 的 方 式，提 升 民 眾 對 熱 島 問 題 及 對 策 的 體 認，並 強 化 公部門的政策研議及落實。 本研究即配合「競爭型都市熱島效應退燒策略計畫」進行之研 究，以做為未來推廣改善都市熱島及辦理改善對策的依據。 二、研究方法及過程 本 研 究 首 先 彙 整 國 內 外 都 市 熱 島 相 關 文 獻，針 對其 地 理 條 件、氣 候 型 態、規 模 尺 度、量 測 方 法 等 做 有 系 統 的 歸 納 整 理。其 次 由 台 灣 微 氣 候 特 性 與 熱 舒 適 性 特 性 了 解 台 灣 戶 外 熱 環 境 的 需 求，再 則 歸 納 出 與 熱島分布上的特徵，研擬熱島退燒對策，包含以都市尺度的巨觀角 度，及 為 街 廓 尺 度 的 微 觀 角 度，來 研 擬 適 合 台 灣 本 土 的 都 市 熱 島 退 燒 對 策。最 後 本 研 究 藉 由 對 台 灣 都 市 熱 島 的 瞭 解，研 擬 遴 選 熱 島 退 燒 示 範 案 例 準 則，不 僅 做 為 本 推 動 方 案 競 爭 型 計 畫 遴 選 時 之 依 據，也 做 為. IX.
(24) 城市地區熱島效應退燒策略研究. 未來台灣在新都市開發及舊街廓改造時之參考。 三、重要發現 本研究的成果摘要如下： 1.台 台灣都市熱島問題彙整 國 外 乾 燥 地 區 高 達 10 度 C 以 上 的 熱 島 強 度 ， 並 不 容 易 發 生 在 地 處 濕 熱 的 亞 熱 帶 候 區 台 灣 ， 而 其 改 善 對 策 也 未 必 適 用 於 台 灣 。 再 則， Köppen 氣 候 分 類 系 統 (Köppen climate classification system)顯 示 台 灣 氣 候 呈 現 相 當 多 樣 的 特 性，在 都 市 型 態 上 建 築 密 度 極 高，使 用 的 對 策 手 法 有 限，故 需 以 台 灣 氣 候、都 市 型 態 為 觀 點 及 本 土 的 實 測 結 果 來 解 決都市熱島問題。 2.國 國外微氣候研究結果歸納 彙 整 的 方 式 分 為 四 個 部 分。「 地 點 資 料 」陳 述 該 研 究 之 基 本 屬 性 資 料 。 「 環 境 因 子 」 陳 述 該 研 究 在 環 境 設 計 上 的 特 徵 。 「 實 測 資 料」 陳 述 該 研 究 之 實 測 時 間 及 其 氣 象 要 素 取 得 的 方 式。「 主 要 結 果 」則 列 出 過 程 中 最 主 要 的 發 現，以 及 研 究 者 所 建 議 之 改 善 對 策，以 及 預 期 的 效益。 台灣熱島效應退燒策略研擬 3.台 依 過 去 文 獻 所 提 的 熱 島 效 應 退 燒 對 策，再 加 入 台 灣 本 土 氣 候 特 性 及台灣居民的熱舒適範圍，將適合台灣的熱島效應退燒對策分為四 類 ， 分 別 為「 土 地 利 用 」、「 植 栽 綠 化 」、「 街 區 型 態 」、「 材 料 運 用 」四 類，其 對 策 名 稱 如 表 4-1 所 述。各 項 對 策 並 依 照「 文 獻 實 證 」、 「 對 策 原 理 」 、 「 補 充 說 明」 、 「 圖 例 說 明 」 等 以 表 格 方 式 整 理 之， 以提供未來設計之參考。 四、主要建議事項 根 據 本 研 究 之 文 獻 調 查 及 策 略 研 擬 結 果，提 出 下 列 具 體 建 議，以 下 分 別從立即可行建議及中長期建議加以列舉：. X.
(25) 摘要. 建議一 建立我國合理的戶外熱環境基準：立即可行建議 主辦機關：內政部建築研究所 協辦機關：營建署 戶 外 空 間 舒 適 性 評 估，不 僅 有 其 經 濟 價 值 上 之 必 要 性，更 對 於 人 類 住 居 環 境 的 省 能、舒 適、環 保 的 課 題 能 夠 予 以 兼 顧，而 戶 外 舒 適 性 降 低，也 會 直 接 影 響 人 們 對 空 間 的 利 用 狀 況。因 此，本 研 究 提 出 台 灣 戶 外 熱 舒 適 性 範 圍，並 以 多 種 指 標 來 描 述 其 戶 外 的 舒 適 性。應 做 為 未 來台灣戶外熱環境評估或驗證的基準。 建議二 落實合理適用的都市減熱對策：立即可行建議 主辦機關：內政部建築研究所 協辦機關：營建署、各縣市政府 在 台 灣 的 熱 島 效 應 退 燒 對 策分 為 三 類 中，以「 材 料 運 用 」為 最容 易 執 行 的 手 段 ， 然 而 由 於 台 灣 都 市 密 集 化 的 特 性， 其 成 果 仍 屬 有 限， 因 此， 中 期 而 言 應 針 對「 植 栽 綠 化 」、「 街 區 型 態 」進 行 改 善，才 能 有效減緩都市熱島問題。 建議三 建立台灣本土都市熱島的實測資料庫：中長期建議 主辦機關：內政部建築研究所 協辦機關：營建署 目 前 與 戶 外 熱 環 境 相 關 的 材 料 特 性，如 輻 射 率、穿 透 率、反 照 率、 葉 面 積 指 數 等 ， 在 台 灣 都 相 當 不 足 ， 必 需 有 系 統 地 進 行 資 料 庫 建 立， 方能以台灣氣候為觀點進行合理的設計。. XI.
(26) 城市地區熱島效應退燒策略研究. 建議四 增加台灣戶外微氣候改善效果驗證模式：中長期建議 主辦機關：內政部建築研究所 在 退 燒 對 策 改 善 前 後 的 結 果，應 建 立 一 套 合 理 的改 善 效 果 驗 證 模 式，其 型 式 可 能 為 簡 算 法，數 值 模 擬，或 為 現 地 實 測 的 方 式，來 驗 證 其改善的效果，以做為未來推廣或管制之依據。. XII.
(27) 摘要. Abstract Keywords： urban heat island, green building, microclimate, mitigation measures. 1. Background As the concentration of CO 2 in the atmosphere is gradually increased day by day with industry development and worldwide environment destruction, the problem of global warming is more serious in recent years. The air temperature in the downtown is higher than that in the suburb, i.e. urban heat island effect (UHI), contributed by artificial structure, high thermal storage coefficient pavement, machines heat in extremely high population density area of urban. The influence of the increasing urban temperature not only causes the increasing of indoor air conditioning energy cost and reducing of outdoor thermal comfort,. but. makes. urban. ecological. problems.. Therefore,. the. government has actively developed “The impellent plan of ecological city and green building” at present and the mitigation measures of the heat island effect is labeled as the important impellent project, in order to mitigate the impact and the challenge of the heat island effect. It has to execute “the competitive mitigation measures plan of the urban heat island effect” in “The impellent plan of ecological city and green building” in order to mitigate the heat island effect effectively, as choosing the case which has potential by competition way and enforcing the transformation of heat island effect project. In addition to promote the popular realizing of the heat island problem and strategy and strengthen the discussion and the realization of the departmental strategy by the way of setting up demonstrative case. This research is the coordination with “the competitive mitigation. XIII.
(28) 城市地區熱島效應退燒策略研究. measures plan of the urban heat island effect” to be the basis of popularizing the improvement of the urban heat island and transacting the improvement strategy in the future.. 2. Methods. This research first collects the domestic literature and the foreign literature about urban heat island, by generalizing and ordering their geography characteristic, climate condition, urban scale, the method of measurement. Secondly understanding the demand of Taiwan outdoors thermal environment by the Taiwan microclimatic and the thermal comfort characteristic, and establishing the mitigation measures of the urban heat island for Taiwan by generalizing the characteristics of the heat island distribution, including the great view angle in urban criterion and the microscopic angle in the street gallery criterion. Finally this research establishes the standards of choosing demonstrate case of mitigation measures of urban heat island by understanding the urban heat island in Taiwan. It is not only to be the criterion of choosing the competitive programs in this impellent plan, but the reference of the new urban development and the old street gallery transformation in the Taiwan’s future.. 3. Results. 1. The coordination of Taiwan urban heat island problems The intensity of heat island as high as above 10℃ in the foreign dry area, which is not easily occurred in Taiwan with a hot and humid subtropical climate, and their improvement strategy also is not necessarily. suitable. in. Taiwan.. Moreover,. Köppen. climatic. classification system shows that the strategy and methods used is limited. XIV.
(29) 摘要. because of the diverse characteristic of the Taiwan climate and the extremely high construction density condition of the urban sites, so that we have to solve the urban heat island problems with the viewpoint of Taiwan climate and urban sites and the result of the native field measurement. 2. The generalization of the results of the foreign microclimate research The ways of coordination are divided into four parts. “Site description” shows the basic characteristic data of this research. “Environment factor” shows the character in the environmental design of this research. “Field measurement” indicates that the measurement time and how to obtain the meteorological element of this research. “Main. results”. lists. the. most. important. observation,. and. the. improvement strategy of researcher’s suggestion, and the anticipated effect in the process. 3. To establish the improvement strategy of Taiwan heat island effect The strategy of heat island effect adaptable Taiwan are divided into four kinds, which are “land use”, “greenery”, “street geometry”, “material application”, according to the strategy of mitigating heat island effect of the past literature, and the Taiwan native climatic characteristics and the range of the Taiwan inhabitant's heat comfort. The strategy titles as fallow as table 4-1. Each strategy is also ordered according to “the real diagnosis of literature”, “the principle of strategy”, “the supplement statement”, “the statement of pictures and cases” and so on, in order to provide the reference in the future design.. 4. Recommendations. XV.
(30) 城市地區熱島效應退燒策略研究. Suggestion 1 Establishing the reasonable basis of Taiwan outdoors thermal environment: Immediately suggestion The sponsor institution： Architecture and Building Research Institute, Ministry of the Interior The co-sponsor institution：Construction and Planning Agency, Ministry of the Interior The estimation of thermal comfort in the outdoors space is not only necessary economically, but also assist the energy saving, being comfortable,. the. environmental. protection. in. the. human. living. environment, and the outdoors comfortableness reducing also can directly affect the spatial condition when people use that. Therefore, this research proposed the scope of Taiwan outdoors thermal comfort, and describes the outdoors comfortableness by the many kinds of indices. The result of the study can be applied to the standard of the outdoors thermal environmental appraisal or confirmation in the Taiwan’s future.. Suggestion 2 Reasonable and suitable strategy of mitigating urban heat island into practice: Immediately suggestion The sponsor institution： Architecture and Building Research Institute, Ministry of the Interior The co-sponsor institution：Construction and Planning Agency, Ministry of the Interior; Local government In the three kinds of the Taiwan's strategy of mitigating heat island effect, “material application” is the easiest method to be executed, but the effect is limited with the characteristic of the Taiwan urban concentrated highly. Therefore, we should carry on the improvement aiming at “greenery” and “street geometry” in the intermediate stage to. XVI.
(31) 摘要. mitigate effectively the urban heat island problem.. Suggestion 3 Establishing the field measurement information archives of the Taiwan urban heat island: Long term suggestion The sponsor institution： Architecture and Building Research Institute, Ministry of the Interior The co-sponsor institution：Construction and Planning Agency, Ministry of the Interior At. present. we. have. to. establish. the. information. archives. systematically because that the materials character about outdoors thermal environment is limited enough in Taiwan, such as the radiance emissivity, transmissivity, the reflection rate, the leaf area index and so on, in order to put reasonable design into practice with the viewpoint of the Taiwan climate.. Suggestion 4 Increasing the model of the effects of improving Taiwan outdoors microclimate to test and verify: Long term suggestion The sponsor institution： Architecture and Building Research Institute, Ministry of the Interior As the results of executing strategy mitigating heat island effect before and after, we have to establish a reasonable pattern of improvements and effects to test and verify, and the pattern possibly is the reduction algorithm, the value simulation, or the field measurement to confirm the improvement effect, in order to be the basis of popularizing or controlling in the future.. XVII.
(32) 城市地區熱島效應退燒策略研究. XVIII.
(33) 第一章 緒論. 第一章 緒論 第一節 研究背景與目的 我國綠建築政策在第一階段計畫為「綠建築推動方案」 (2001-2007)， 其 成 效 提 升 了台 灣 在 國 際 間 推 動 永續 建 築 政 策 的 地 位， 使 台 灣成 為 全 球 第 四 個 正 式執 行 綠 建 築 評 估 認 證的 國 家、也 是 第 一個 對 公 有建 築 管 制 進 行 綠 建 築設 計 的 國 家、亦 是 第一 個 由 政 府 執 行 舊有 廳 舍 之綠 建 築 改 造 的 國 家，還 是 第 一 個 在 建 築 法規 訂 定 綠 建 築 專 章的 國 家(內 政 部 ，2008)。 因 應 全球 暖 化 及 都 市 熱 島 效應，並 加 速 台 灣 將 綠建 築 政 策 落 實至 社 區 及城 市，內 政 部 整 合 各部 會 進 行 第 二 階 段 的綠 建 築 政 策，即「生 態 城 市綠 建 築 推 動 方 案 」(2008-2011)，本 方 案 的總 目 標 為 積 極 推 動生 態 城 市及 綠 建 築 ， 以 達 國 土永 續 建 設 。. 圖 1- 1城鎮應兼顧生態及熱島抑制特性 城鎮應兼顧生態及熱島抑制特性 ， 包含充份的綠化 、 高反射的鋪面 、 低蓄熱的屋頂與牆面 、 適當遮蔽空間等 (德國 Garmisch- Partenkirchen) 而 在「生 態 城 市 綠 建 築 推 動方 案 」中，與 城 市 熱島 最 為 密 切 的部 分，政府 將 辦 理 都 會 區 或 傳統 街 區 之 永 續 環 境 改造，以 降 低 都 市 熱島 效 應 (次 目 標 二 )。 而 其 具 體 實 施 方 針 ， 則 為 「 辦 理 競 爭 型 之 都 會 區 都 市 熱 島退 燒 策 略 計 畫 」(實 施 方 針二 ) 。也 就 是 說，政 府將 補 助 工 程 經. 1.
(34) 城市地區熱島效應退燒策略研究. 費，透過 地 方 政 府 間 提 案 競爭，評 選 適 合 各 地 之執 行 策 略，謀 求 有效 的 都 市 熱 島 退 燒 策 略 計 畫 。 目 前 預 計 將 補 助 兩 案 (都 會 區 )， 做 為 本 方 案 之 重點 示 範 計 畫 ， 也 做 為未 來 台 灣 改 善 都 市 熱島 問 題 之 策 略 依 據。 期 望 將能 藉 由 建 立 示 範 案 例的 方 式，提 升 民 眾 對熱 島 問 題 及 對 策 的體 認 ， 並強 化 公 部 門 的 政 策 研議 及 落 實 。 然 而，大到 巨 觀 的 氣 候、地 型、都市 規 模，小 至 微觀 的 街 廓 座 向 、 遮 蔽 物、植 栽、鋪 面、人 工 發 散 熱等，對 於 都 市熱 島 均 有 不 同 程 度且 相 當 複雜 的 影 響 (圖 1-1)。因 此，有 必 要 對 其 生 成的 原 因 及 發 生 的 機制 進 行 整體 的 瞭 解，也 方 能 進一 步 擬 定 適 合 台 灣 氣候 及 城 市 型 態 的 熱島 退 燒 方法。再 則，未 來 當 政府 要 理 競 爭 型 之 都 會區 都 市 熱 島 退 燒 策略 計 畫，也 需 要 一 套 完 整 的 評估 準 則，對 於 提 案 單位 的 計 畫 能 做 可 行性 的 評 估以 及 效 益 的 預 測，以遴 選 最 具 熱 島 退 燒 潛力 的 案 例，確 實 達到 示 範 的效 果 。 當 前 全球 暖 化 現 象 日 漸 嚴 重且 無 庸 置 疑，都 市 熱島 現 象 的 抑 制更 顯重要。本研究即配合「辦理競爭型之都會區都市熱島退燒策略計 畫 」 進行 之 研 究 ， 經 由 對 過去 都 市 熱 島 國 內 外 相關 實 測 結 果 的 分 析， 來 釐 清都 市 熱 島 問 題 的 成 因，並 研 擬 熱 島 退 燒 方法。最 重 要 的，藉由 對 台 灣都 市 熱 島 的 瞭 解，建立 完 整 的 評 估 準 則 及效 益 預 測，不 僅 做為 本 推 動方 案 競 爭 型 計 畫 遴 選時 之 依 據，也 做 為 未來 台 灣 在 新 都 市 開發 及 舊 街廓 改 造 時 之 參 考 。. 第二節 國內外研究概況 有 關 都市 熱 島 之 相 關 研 究，一直 以 來 是 都 市、氣 象、地理、景 觀 、 建 築 各個 領 域 的 重 點 研 究 課題 ， 在 地 球 暖 化 問 題日 益 嚴 重 的 狀 況 下， 近來更受到各界的重視。在研究範圍上，主要可分為幾種不同的尺 度，典型 的 都 市 熱 島 是 以 一個 都 市 為 範 圍 或 跨 越數 個 都 市 為 範 圍，從 早 期的 Luke Howard(Landsberg, 1981)、 Oke (1974, 1979)都 驗 證 了 許 多 都 市的 核 心 及 其 郊 區 有 顯著 的 溫 差，亦 即「 熱 島 強 度」。而 後 國 外 也有大量的研究從不同的尺度、採用不同的方法來探討都市熱島強 度、時空 分 布、減 緩 對 策、改善 效 益 等。(Bozonnet, et al., 2005; Eliasson,. 2.
(35) 第一章 緒論. 1996; Giridharan, et al., 2005; Goldreich, 1995; Harlan, et al., 2006; Herbert, et al., 1998; Johansson, Emmanuel, 2006; Karaca, et al., 1995; Kruger, Givoni, 2007; Makar, et al., 2006; Mochida, et al., 1997; Pauleit, et al., 2005; Rosenfeld, et al., 1995; Saaroni, et al., 2000; Synnefa, et al., 2007; Taha, 1997; Velazquez-Lozada, et al., 2006; Voogt, Oke, 2003)。 然 而 ，國 外 乾 燥 地 區 高 達 10 度 C 以 上 的 熱 島 強度 ， 並 不 容 易 發 生在 地處濕熱的亞熱帶候區台灣，而其改善對策也未必適用於台灣，因 此 ， 屬於 本 土 的 實 測 結 果 更顯 珍 貴 及 重 要 。 北北萬. 台大大大大. 關關行 民中中中. 雙雙青青. 31.5. 蘆蘆蘆青蘆. 31.0. 碧碧青青. 30.5. 市市市市市 行行行 松松松松松松 民民民民民民 民中台中 永永永永 1 4. 三三市青蘆. 台北萬萬 總總總 台北台中. 恆恆民中. 30.0. 29.5. 聯聯總聯. 29.0. 市市總. 萬萬萬萬. 28.5. 台大青青大台 青青青青 板板萬萬. 28.0. 台台台台 永中市青蘆. 27.5 3 2. 27.0. 民中市青蘆. 26.5. 溫溫 ℃ (. 0. 2. 4. 6. ). 8 km. 圖 1- 2 台北夏季午夜之都市熱島現象 資 料 來源 :李 魁 鵬 ， 林 憲 德， 1999. 3.
(36) 城市地區熱島效應退燒策略研究. 圖 1- 3 以色列特拉維夫的熱島分布 (觀測 時 間 左為 14:00 右為 21:00， 資 料 來 源:Saaroni, et al., 2000) 在 國 內相 關 研 究 中 ， 成 功 大學 林 憲 德 教 授 自 1997 年 起 以 移 動觀 測 的 方式 進 行 一 系 列 都 市 熱島 之 探 討，並 闡 述 其台 灣 都 市 熱 島 的 特徵 及 影 響 (林 憲 德 ， 2003)。 最 大 的 尺 度 為 針 對 跨 縣 市 區 域 型 ， 以 台 南 縣 市 共 計十 五 個 鄉 鎮 市 為 實 測範 圍 (孫 振義，2002)，其 次 為 單 一 都 市 型， 分 別 對台 北 市、台 中 市、台 南 市、高 雄市 為 調 查對 象 (李 魁鵬，1999)， 另 外，有 些 研 究 不 是 典 型 都市 熱 島 的 研 究 尺 度，但 仍 以 都 市 微 氣 候為 主 題 的研 究。在 街 廓 尺 度 的區 域 公 園 方 面，如 台南 孔 廟 文 化 園 區、台 南 市 中 山 公 園 綠 帶 (郭 柏 巖 ， 1999)、 台 中 市 「 長 福 公 園 」 、 「 豐 富 公 園 」 以 及 「 進 化 路 」 、 「 永 春 東 路 」 街 廓 區 域 等 (吳 崇 銘 ， 2006)。 而 在 更 小尺 度 方 面，則 包 含 了戶 外 環 境 設 計 元 素 對微 氣 候 的 影 響。例如 鋪 面 的 研 究 ， 有 高 速 公 路 休 息 區 地 表 鋪 面 (黃 宇 菘 ， 2004)， 公 園 地 表 鋪 面 (林 子 平 等 ， 2005)、 學 校 廣 場 鋪 面 (林 子 平 ， 黃 瑞 隆 ， 2005)等 進. 4.
(37) 第一章 緒論. 行 溫 濕度 之 量 測 記 錄 與 統 計解 析。而 在 遮 蔽 物 方面，則 有 學 校 活 動中 心 半 戶 外 廣 場 (林 子 平 ， 黃 瑞 隆 ， 鄭 明 仁 ， 2005； 林 子 平 ， 黃 瑞 隆 ， 2004)、 戶 外 公 車亭 (Lin et al., 2006)等。 另 外，有 關 戶 外 的 熱 舒 適 性亦 為 研 究 都 市 熱 島 的重 要 議 題，在全 球 暖 化的 效 應 下，都 市 熱 島將 會 加 劇 造 成 都 市 居民 的 承 受 更 大 的 熱壓 力 (heat stress)， 歐 洲 於 2003 年 約有 35,000 人 死 於熱 浪 ， 有 許 多 都 是 發 生 在都 市 核 心 區 域。而 在台 灣，雖 然 未 曾 有 過如 歐 洲 熱 浪 來 襲 時高 達 40 度 C 的 高 溫 ， 然 而 過高 的 溫 度 也 確 實 造 成人 對 熱 舒 適 性 感 到不 滿 意，也直 接 地 影 響 到 戶 外活 動 的 參 與 頻 率 (林 子 平，林 彥 廷，2007)。 在 戶 外熱 舒 適 性 的 基 準 方 面，國 外 也 有 多 種 不 同的 評 估 指 標 針 對 不同 區 域 的人 們 界 定 舒 適 範 圍(Ahmed, 2003; Cheng, Ng, 2006; Givoni, et al., 2003; Nikolopoulou, et al., 2001; Nikolopoulou, Lykoudis, 2006; Spagnolo, de Dear, 2003)。 國內 目 前 也 已 經 建 構屬 於 本 土 的 戶 外 熱 舒 適 範 圍(Lin, Matzarakis, 2007; Hwang, Lin, 2007)，可 供 未 來 戶 外 熱 舒 適 評 估使 用 。 1.5. 熱 平 均 感 受 ( T S V. 較暖 1.0 0.5. 舒適 0.0. ). 室內. -0.5. 半戶外. 戶外. 較涼-1.0 20. 25. 30. 35. 標準有效溫度 SET*(°C ). 40. 圖 1- 4 室內 、 半戶外 、 戶外熱平均感受與 SET*的相關性 的相關性 ， 顯示人們在戶外及半戶外空間有不同的熱感受 (修改 自 Hwang and Lin, 2007). 5.
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