戶 外 遮 蔽 因 子 對 微 氣 候 影 響 之
實 測 與 解 析
內 政 部 建 築 研 究 所 協 同 研 究 報 告
中華民國 100 年 12 月
戶 外 遮 蔽 因 子 對 微 氣 候 影 響 之
實 測 與 解 析
研究主持人 ：何明錦 所長
協同主持人 ：林子平 教授
研 究 員 ：黃國倉 助理教授
研究助理：郭勇志
研究助理：邱怡婷
內 政 部 建 築 研 究 所 協 同 研 究 報 告
中華民國 100 年 12 月
(本 報 告 內 容 及 建 議 ， 純 屬 研 究 小 組 意 見 ， 不 代 表 本 機 關 意 見 )遮 蔽 因 子 對 微 氣 候 影 響 之 實 測 與 解 析 內 政 部 建 築 研 究 所 協 同 研 究 報 告 100 年 度
目次
目次
目次 ... I
表次 ... III
圖次 ... V
摘要 ... XI
第一章 緒論 ... 1
第一節
研究背景 ... 1
第二節
研究緣起 ... 2
第三節
研究目的 ... 3
第四節
研究流程 ... 4
第二章 文獻回顧 ... 5
第一節
微氣候的範圍與定義 ... 5
第二節
微氣候的測量與分析 ... 7
第三節
熱舒適性的理論與接受範圍 ... 18
第四節
戶外遮蔽因子定義與相關法規 ... 21
第三章 研究方法 ... 23
第一節
第一階段：熱環境預測模型建立 .... 23
第二節
第二階段：綠建築改造案例模擬 .... 40
第四章 第一階段實測結果與探討 ... 55
第一節
實測基本資料 ... 55
第二節
各次實測結果 ... 56
第三節
實測結果分組比較 ... 65
第四節
實測成果小結 ... 87
第五章 第二階段結果與討論 ... 89
第一節
各案例模型建立 ... 89
第二節
各案例陰影分布狀況 ... 91
第三節
長期熱舒適性模擬 ... 107
第六章 戶外遮蔽手法研擬 ... 119
II
第一節
戶外遮蔽手法研擬原則 ... 119
第七章 結論與建議 ... 123
第一節
結論 ... 123
第二節
建議 ... 124
期中評審意見及回應表 ... 125
期末評審意見及回應表 ... 128
參考書目 ... 131
表次
表次
表 2-1 微氣候尺度 ... 5
表 2-2 微氣候範圍與氣候用語 ... 6
表 2-3 熱環境因子 ... 7
表 2-4 國內外微氣候相關研究 ... 9
表 3-1 各實測點圖示及說明 ... 29
表 3-2 以 SVF 及鋪面分類 ... 36
表 3-3 氣溫因子實測儀器 ... 37
表 3-4 風速因子實測儀器 ... 38
表 3-5 天空可視因子測量儀器 ... 39
表 3-6 輸入 RayMan 模型的氣象資料格式示範 ... 41
表 4-1 戶外實地測量月份及日期 ... 55
表 4-2 研究平均溫度表 ... 56
表 5-1 上午 8 時於各時節陰影分布圖 ... 93
表 5-2 上午 11 時於各時節陰影分布圖 ... 94
表 5-3 下午 2 時於各時節陰影分布圖 ... 95
表 5-4 下午 5 時於各時節陰影分布圖 ... 96
表 5-5 各時節於上午 8 時陰影分布圖 ... 98
表 5-6 上午 11 時於各時節陰影分布圖 ... 99
表 5 -7 各時節於下午 2 時陰影分布圖 ... 100
表 5-8 各時節於下午 5 時陰影分布圖 ... 101
表 5-9 上午 8 時於各時節陰影分布圖 ... 103
表 5-10 上午 11 時於各時節陰影分布圖 ... 104
表 5-11 下午 2 時於各時節陰影分布圖 ... 105
表 5-12 下午 5 時於各時節陰影分布圖 ... 106
表 6-1 遮棚植栽與活動區關係配置圖 ... 119
圖次
圖次
圖 1-1 研究流程圖 ... 4
圖 2-1 研究地點位置和面積 ... 14
圖 2-2 實測點的位置 ... 14
圖 2-3 實測器材與狀況 ... 15
圖 2-4 實測點魚眼圖及 SVF ... 16
圖 2-5 冬天不同日照量舒適溫度範圍 ... 17
圖 3-1 RayMan 模型 ... 24
圖 3-2 天空魚眼圖 ... 25
圖 3-3 雲林縣虎尾科技大學所在地 ... 27
圖 3-4 雲林縣虎尾科技大學基地空照圖 ... 28
圖 3-5 戶外實地測量點分佈圖 ... 28
圖 3-6 A 點虎科大操場 ... 31
圖 3-7 B 點人文大樓與文理大樓中間 ... 32
圖 3-8 C 點文理大樓後側草皮 ... 32
圖 3-9 D 點摩托車停車場 ... 33
圖 3-10 E 點文理大樓中庭 ... 33
圖 3-11 F 點經國體育館側邊人行步道... 34
圖 3-12 G 點校區柏油空地 ... 34
圖 3-13 H 點校區馬路中間 ... 35
圖 3-14 I 點校區外糖廠舊宿舍 ... 35
圖 3-15 RayMan 模擬軟體介面 ... 41
圖 3-16 RayMan 模擬建模示範 ... 41
圖 3-17 國立高雄大學校園建築物配置圖 ... 43
圖 3-18 改善前圖資館往理學院人行道 ... 44
圖 3-19 改善前圖資館往法學院人行道 ... 45
圖 3-20 改善前法學院往管理學院人行道 ... 45
圖 3-21 改善前圖資館往校門口人行道 ... 46
VI
圖 3-22 圖資館至理學院間戶外遮棚竣工照片 ... 46
圖 3-23 圖資館東側戶外遮棚竣工照片 ... 47
圖 3-24 戶外遮棚海報牆竣工照片 ... 47
圖 3-25 戶外遮棚細部構造照片 ... 48
圖 3-26 九二一地震教育園區外觀 ... 49
圖 3-27 改善前聯外橋樑現況 ... 50
圖 3-28 改善後聯外橋樑照片 ... 50
圖 3-29 文化資產總管理籌備處 ... 51
圖 3-30 改善前未設置戶外遮棚 ... 52
圖 3-31 改善後戶外遮棚照片 ... 53
圖 4-1 4 月 12 日各點空氣溫度比較圖 ... 57
圖 4-2 4 月 21 日各點空氣溫度比較圖 ... 58
圖 4-3 5 月 26 日各點空氣溫度比較圖 ... 58
圖 4-4 4 月 12 日各點之相對濕度比較圖 ... 59
圖 4-5 4 月 21 日各點之相對濕度比較圖 ... 60
圖 4-6 5 月 26 日各點之相對濕度比較圖 ... 60
圖 4-7 4 月 12 日各點黑球溫度比較圖 ... 61
圖 4-8 4 月 21 日各點黑球溫度比較圖 ... 62
圖 4-9 4 月 12 日各點黑球溫度比較圖 ... 62
圖 4-10 4 月 12 日各點平均輻射溫度比較圖 ... 63
圖 4-11 4 月 21 日各點平均輻射溫度比較圖 ... 64
圖 4-12 5 月 26 日各點平均輻射溫度比較圖 ... 64
圖 4-13 A 實測點外觀及魚眼圖 ... 65
圖 4-14 B 實測點外觀及魚眼圖 ... 65
圖 4-15 C 實測點外觀及魚眼圖 ... 66
圖 4-16 4 月 12 日 A/B/C 點之平均輻射溫度比較圖
... 67
圖 4-17 4 月 21 日 A/B/C 點之平均輻射溫度比較圖
... 67
圖次
圖 4-18 5 月 26 日 A/B/C 點之平均輻射溫度比較圖
... 68
圖 4-19 D 實測點外觀及魚眼圖 ... 68
圖 4-20 E 實測點外觀及魚眼圖 ... 69
圖 4-21 F 實測點外觀及魚眼圖 ... 69
圖 4-22 4 月 12 日 D/E/F 點之平均輻射溫度比較圖
... 70
圖 4-23 4 月 21 日 D/E/F 點平均輻射溫度比較圖 . 70
圖 4-24 5 月 26 日 D/E/F 點之平均輻射溫度比較圖
... 71
圖 4-25 G 實測點外觀及魚眼圖 ... 71
圖 4-26 H 實測點外觀及魚眼圖 ... 72
圖 4-27 I 實測點外觀及魚眼圖 ... 72
圖 4-28 4 月 12 日 G/H/I 點之平均輻射溫度比較圖
... 73
圖 4-29 4 月 21 日 G/H/I 點之平均輻射溫度比較圖
... 73
圖 4-30 5 月 26 日 G/H/I 點之平均輻射溫度比較圖
... 74
圖 4-31 A 實測點外觀及魚眼圖 ... 75
圖 4-32 D 實測點外觀及魚眼圖 ... 75
圖 4-33 G 實測點外觀及魚眼圖 ... 76
圖 4-34 4 月 12 日 A/D/G 點之平均輻射溫度比較圖
... 77
圖 4-35 4 月 21 日 A/D/G 點之平均輻射溫度比較圖
... 77
圖 4-36 5 月 26 日 A/D/G 點之平均輻射溫度比較圖
... 78
圖 4-37 B 實測點外觀及魚眼圖 ... 78
圖 4-38 E 實測點外觀及魚眼圖 ... 79
VIII
圖 4-39 H 實測點外觀及魚眼圖 ... 79
圖 4-40 4 月 12 日 B/E/H 點之平均輻射溫度比較圖
... 80
圖 4-41 4 月 21 年 B/E/H 點之平均輻射溫度比較圖
... 80
圖 4-42 5 月 26 日 B/E/H 點之平均輻射溫度比較圖
... 81
圖 4-43 C 實測點外觀及魚眼圖 ... 81
圖 4-44 F 實測點外觀及魚眼圖 ... 82
圖 4-45 I 實測點外觀及魚眼圖 ... 82
圖 4-46 4 月 12 日 C/F/I 點之平均輻射溫度比較圖
... 83
圖 4-47 4 月 21 日 C/F/I 點之平均輻射溫度比較圖
... 83
圖 4-48 5 月 26 年 C/F/I 點之平均輻射溫度比較圖
... 84
圖 4-49 A 實測點外觀及魚眼圖 ... 84
圖 4-50 E 實測點外觀及魚眼圖 ... 85
圖 4-51 I 實測點外觀及魚眼圖 ... 85
圖 4-52 4 月 12 日 A/E/I 點之平均輻射溫度比較圖
... 86
圖 4-53 4 月 21 日 A/E/I 點之平均輻射溫度比較圖
... 86
圖 4-54 5 月 26 日 A/E/I 點之平均輻射溫度比較圖
... 87
圖 5-1 RayMan 操作介面 ... 89
圖 5-2 RayMan 模型平面圖繪製介面 ... 90
圖 5-4 選擇模擬的日期 ... 90
圖 5-5 陰影模擬及選擇時間 ... 91
圖 5-6 高雄大學模擬平面圖 ... 92
圖次
圖 5-7 地震教育園區連通橋模擬平面圖 ... 97
圖 5-8 管理籌備處戶外遮棚模擬平面圖 ... 102
圖 5-9 高雄大學戶外遮棚模擬點位置圖 ... 108
圖 5-10 戶外遮棚天空魚眼模擬圖 ... 109
圖 5-11 戶外遮棚天空魚眼模擬圖 ... 110
圖 5-12 高雄大學熱感受尺度發生頻率圖(2001-2010)
... 111
圖 5-13 地震教育園區連通空橋模擬位置圖 ... 112
圖 5-14 園區連通空橋天空 A 點魚眼鏡模擬圖 ... 113
圖 5-15 地震園區戶外遮棚熱感受尺度發生頻率圖
(2001-2010) ... 114
圖 5-16 文化資產總管理處模擬點位置圖 ... 115
圖 5-17 文化資產總管理處機車遮棚天空魚眼鏡模
擬圖 ... 116
圖 5-18 文化資產總管理處熱感受尺度發生頻率
(2001-2010) ... 117
圖 6-1 關係配置圖表定義 ... 119
摘要
摘要
關 鍵 詞 ： 遮 蔽 因 子 、 微 氣 候 、 熱 舒 適 性 、 都 市 熱 島 一 、 研 究 緣 起 都 市 日 趨 高 溫 化 影 響 下，除 了 造 成 室 內 空 調 耗 能 增 加、降 低 戶 外 熱 舒 適 性，已 嚴 重 影 響 都 市 生 態 問 題。其 中 戶 外 遮 蔽 對 於 微 氣 候 更 有 顯 著 影 響，戶 外 遮 蔽 一 方 面 能 直 接 阻 擋 太 陽 輻 射 量，減 少 因 短 波 輻 射 而 造 成 人 體 的 不 舒 適 感 受 ； 再 則 遮 蔽 所 形 成 陰 影 能 有 效 降 低 地 面 溫 度，減 少 鋪 面 表 面 高 熱 所 產 生 長 波 輻 射 量 影 響。然 而 植 栽、人 工 建 築 或 構 造 物 等 不 同 戶 外 遮 蔽 因 子 ， 對 於 長 波 及 短 波 反 應 特 性 不 盡 相 同 ， 故 對 於 整 體 之 微 氣 候 應 有 不 同 影 響 ， 亦 將 反 應 於 抑 制 熱 島 效 應 之 效 果。在 台 灣 氣 候 炎 熱 且 面 對 全 球 暖 化 衝 擊 現 況 下，亟 需 探 討 不 同 戶 外 遮 蔽 因 子 對 於 微 氣 候 及 長 期 熱 環 境 影 響，以 提 供 設 計 者 戶 外 遮 蔽 設 計 參 考 ， 達 到 都 市 退 燒 與 提 升 熱 舒 適 性 效 果 。 再 則，本 所 歷 年 均 補 助 綠 建 築 更 新 診 斷 與 改 造 計 畫，有 顯 著 的 室 內 節 約 能 源 成 效。而 在 各 個 案 例 的 設 計 手 法 中，也 有 多 項 喬 木 栽 種 及 鋪 面 的 改 造 ， 應 可 對 都 市 高 溫 化 有 相 當 多 的 抑 制 及 改 善 效 果 ， 因 此 ， 也 亟 需 以 模 型 驗 證 其 改 造 前、後 熱 環 境 的 變 化，以 印 證 綠 建 築 更 新 診 斷 與 改 造 計 畫 在 戶 外 環 境 提 升 的 良 好 成 效 。 二 、 研 究 方 法 及 過 程 本 研 究 之 研 究 方 法 及 過 程 根 據 研 究 目 的 分 為 兩 個 階 段，第 一 階 段 為 戶 外 平 均 輻 射 溫 度 (mean radiant temperature, Tmrt) 預 測 模 型 建 立，第 二 階 段 為 綠 建 築 更 新 診 斷 與 改 造 計 畫 案 例 模 擬。其 細 節 分 述 如 下 ：（ 一 ） 戶 外 平 均 輻 射 溫 度 預 測 模 型 建 立 ： 根 據 多 種 遮 蔽 程 度(不 同 天 空 可 視 因 子 SVF, sky view factor)及 不 同 舖 面 材 質 (不 同 反 射 率 albedo)選擇九個不同的實測點，並利用儀器進行戶外長期監測，紀錄
XII 空 氣 溫 度 、 相 對 溼 度 、 黑 球 溫 度 、 風 速 等 ， 匯 入 RayMan 模型預測長 年 平 均 輻 射 溫 度 及 建 立 模 型 並 校 正 。 （ 二 ）綠 建 築 更 新 診 斷 與 改 造 計 畫 案 例 模 擬：進 行 綠 建 築 更 新 診 斷 與 改 造 計 畫 案 例 檢 視 並 選 擇 三 處，將 其 案 例 改 造 前、後 的 建 築、材 料 及 植 栽 狀 況 及 相 關 氣 象 資 料 建 立 在 RayMan 模型之中，建立長年平 均 輻 射 溫 度 預 測 數 值 進 而 驗 證 改 善 前 後 之 成 效 。 三 、 本 研 究 的 成 果 摘 要 如 下 ： 1. 戶 外 實 測 數 據 收 集 及 比 較 本 研 究 從 四 月 至 九 月 期 間 進 行 了 八 次 的 戶 外 實 測，收 集 平 均 熱 輻 射 預 測 模 型 所 需 資 料，並 將 所 得 之 資 料 結 果，分 別 依「 同 遮 蔽 程 度 不 同 舖 面 」及「 同 舖 面 不 同 遮 蔽 程 度 」等 不 同 條 件 將 實 測 點 之 平 均 輻 射 溫 度 進 行 比 較。發 現 不 同 舖 面 材 質 之 間，高 度 遮 蔽 下 之 平 均 輻 射 溫 度 明 顯 低 於 中 度 及 低 度 遮 蔽 的 平 均 輻 射 溫 度 ， 有 較 舒 適 的 戶 外 環 境 。 2. 第 二 階 段 綠 建 築 更 新 診 斷 與 改 造 計 畫 案 例 模 擬 及 驗 證 模 擬 及 驗 證 具 代 表 性 的 三 個 驗 證 對 象 分 別 為：高 雄 大 學、國 立 自 然 科 學 博 物 館 九 二 一 地 震 教 育 園 區、行 政 院 文 化 建 設 委 員 會 文 化 資 產 總 管 理 籌 備 處，驗 證 其 遮 蔽 效 果 在 改 造 後 較 改 造 前 好，並 提 出 提 升 遮 蔽 效 果 的 改 善 方 針 ． 四 、 主 要 建 議 事 項 立 即 可 行 之 建 議 主 辦 機 關 ： 內 政 部 建 築 研 究 所 1. 提 高 戶 外 環 境 遮 蔽 設 施 第 一 階 段 研 究 顯 示 較 高 遮 蔽 程 度 能 提 供 較 舒 適 的 戶 外 環 境 在 舖 面 的 選 擇 上 對 熱 環 境 的 影 響 是 較 小 的，因 此 建 議 應 該 在 將 來 戶 外 舒 適
摘要 環 境 的 設 計 上 因 該 多 加 遮 蔽 考 量 。 2. 考 慮 遮 蔽 設 施 座 向 及 搭 配 植 栽 由 於 季 節 關 係 太 陽 軌 跡 影 響 陰 影 的 形 成，因 此 建 議 遮 棚 可 為 南 北 座 向 因 此 需 考 慮 遮 蔽 物 的 座 向 以 及 季 節 所 產 生 的 陰 影 效 果，且 搭 配 植 栽 ， 利 用 植 栽 所 產 生 陰 影 可 補 償 遮 棚 不 足 之 處 。 長 期 性 建 議 主 辦 機 關 ： 內 政 部 建 築 研 究 所 1. 建 立 以 台 灣 微 氣 候 尺 度 的 資 料 庫 由 於 目 前 國 內 有 關 微 氣 候 的 相 關 研 究 為 少 數，應 系 統 性 的 建 立 相 關 實 測 資 料，完 整 建 立 屬 於 以 台 灣 尺 度 的 戶 外 微 氣 候 預 測 模 型 以 及 相 關 資 料 庫 。 2.與 綠 建 築 評 估 體 系 中 的 生 態 社 區 指 標 配 合 本 研 究 是 為 綠 建 築 更 新 診 斷 與 改 造 計 畫 案 例 作 驗 證，建 議 未 來 可 以 將 相 關 遮 蔽 因 子 的 考 量 納 入 綠 建 築 生 態 社 區 指 標 中，並 以 相 關 驗 證 方 法 運 用 在 綠 建 築 指 標 上 。 3. 相關法規鬆綁 由相關建築法規回顧發現，不同土地使用層級或不同使用方式， 以 往 有 限 於 相 關 建 蔽 率 法 規 限 制，導 致 戶 外 遮 棚 的 建 立 受 到 限 制，因 此 建 議 可 將 有 關 建 築 建 蔽 率 法 令 鬆 綁 或 修 正 ， 提 高 戶 外 遮 蔽 率 。
XIV
Abstract
Keywords：shading factor, microclimate, thermal comfort, urban heat island
1. Introduction
Global warming effects not only increase the energy consumption of indoors but also decrease the thermal comfort in outdoor environment. Shading is the import factors contribute to micro-climate due to the blocking sunlight mitigate the thermal uncomfortable due to of short-wave radiation. Furthermore, the shadows on the ground decrease surface temperature which reduces the long-wave radiation. However, the trees and artificial may cause different effect of thermal comfort which should be further discussed. Since Taiwan have hot and humid weather, its important to offer a guideline for the designer while deal with the microclimate, which help to release the heat island effect and enhance the thermal comfort.
Furthermore, the green building improvement project supported by the Architecture and Building Research Institute contribute significant results on the energy consumption for indoors. Concerning the strategies applied in outdoors, e.g. trees and pavements, may also contribute to the mitigation and improvement of the outdoor thermal environment. Therefore, it is needed to apply the model to validate the variation between the before/after construction to prove the improvement of outdoor environment.
2. Method and procedure
The methods applied in this research include two stages. The first stage is to establish the mean radiant temperature mode and the second stage is to validate the effect of green building improvement projects. The details related to both stages are listed below
摘要
(1) Establishing the mean radiant temperature model: This research conducted field experiment in nine locations combined of different SVF and albedo values and measure the air temperature, relative humidity, globe temperature and wind speed. The data is than imported to the RayMan model to validate it on the predicting of long-term Tmrt.
(2) Validating the effect of green building improvement projects: This research choose three project from the previous green building improvement projects and import the building types, materials, and vegetation in the RayMan model to validate the effect of mitigation of microclimate in long-term studies.
3. Initial results
Compared to the material of pavement in outdoors, the shading effect more important for the mitigation of hot condition in outdoors. Further more, three green building improvement projects have been chosen for this research.
4. Suggestions
For instant suggestions, the shading devices should be added in the outdoor environment. For the long-term suggestions, the database for local context should be established and the guideline should be included in the future ecological communities in the Green Building Evaluation System in Taiwan.
第一章 緒論
第一章 緒論
第 一 節 研 究 背 景
密 集 的 都 市 中 因 為 材 料 蓄 熱 與 人 工 排 熱 的 因 素，造 成 都 市 中 心 區 域 較 郊 區 高 溫 的 問 題，亦 即 都 市 熱 島 效 應(urban heat island effect)。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 ， 早 期 的 Luke Howard、Oke 都驗證了許多都市的核心及其郊區有顯著的溫差， 亦 即 「 都 市 熱 島 強 度 」(urban heat island intensity)。而後也有大量的 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 佈 、 減 緩 對 策 、 改 善 效 益 等 。(Eliasson, 1996; Goldreich, 1995; Harlan et al., 2006; Johansson and Emmanuel, 2006; Kruger and 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 and Oke, 2003)。
都 市 高 溫 化 造 成 室 內 空 調 的 用 電 量 增 加，也 嚴 重 地 影 響 了 戶 外 的 「 熱 舒 適 性 」(thermal comfort)。Fanger 指 出 熱 舒 適 性 為 人 體 對 溫 度 、 濕 度、風 速、輻 射 等 物 理 環 境 的 感 受 與 喜 好(Fanger, 1972)。隨著目前 愈 來 愈 多 的 活 動 發 生 在 戶 外 空 間，例 如 休 閒，遊 憩，運 動，表 演、餐 飲 等，因 此，在 全 球 暖 化 與 都 市 熱 島 效 應 的 加 劇 下，戶 外 的 熱 舒 適 性 的 提 升 也 深 具 經 濟 價 值 ， 成 為 必 須 考 量 的 重 要 因 子 (Spagnolo and de Dear, 2003)。 由 於 戶 外 熱 環 境 難 以 像 室 內 空 間 利 用 主 動 式 的 控 制(如 空 調 設 備) 加 以 改 善 ， 因 此 ， 戶 外 環 境 的 設 計 對 策 就 成 為 改 善 熱 環 境 的 關 鍵 因 素 。 過 去 對 於 戶 外 熱 環 境 及 微 氣 候 的 改 善 對 策 包 含 如 遮 蔽 因 子 (Ali-Toudert and Mayer, 2006; Ali-Toudert and Mayer, 2007a; Ali-Toudert and Mayer, 2007b; Emmanuel and Johansson, 2006; Johansson, 2006; Johansson and Emmanuel, 2006)、 地 表 綠 化 或 鋪 面 (Asaeda and Ca, 2000; Lin et al., 2007; Taha, 1997; Tan and Fwa, 1992;
2
Wong et al., 2007)，屋頂材質(Bretz and Akbari, 1997; Synnefa et al., 2007; Takebayashi and Moriyama, 2007; Wong et al., 2003)、人工發熱 量(Ichinose et al., 1999; Taha, 1997)等。而其中由於遮蔽物能直接阻擋 太 陽 輻 射 量，因 此 在 台 灣 濕 熱 的 氣 候 環 境 中，遮 蔽 因 子 對 於 戶 外 熱 環 境 具 有 關 鍵 性 的 影 響
第 二 節 研 究 緣 起
都 市 日 趨 高 溫 化 影 響 下，除 了 造 成 室 內 空 調 耗 能 增 加、降 低 戶 外 熱 舒 適 性，已 嚴 重 影 響 都 市 生 態 問 題。其 中 戶 外 遮 蔽 對 於 微 氣 候 更 有 顯 著 影 響，戶 外 遮 蔽 一 方 面 能 直 接 阻 擋 太 陽 輻 射 量，減 少 因 短 波 輻 射 而 造 成 人 體 的 不 舒 適 感 受 ； 再 則 遮 蔽 所 形 成 陰 影 能 有 效 降 低 地 面 溫 度，減 少 鋪 面 表 面 高 熱 所 產 生 長 波 輻 射 量 影 響。然 而 植 栽、人 工 建 築 或 構 造 物 等 不 同 戶 外 遮 蔽 因 子 ， 對 於 長 波 及 短 波 反 應 特 性 不 盡 相 同 ， 故 對 於 整 體 之 微 氣 候 應 有 不 同 影 響 ， 亦 將 反 應 於 抑 制 熱 島 效 應 之 效 果。在 台 灣 氣 候 炎 熱 且 面 對 全 球 暖 化 衝 擊 現 況 下，亟 需 探 討 不 同 戶 外 遮 蔽 因 子 對 於 微 氣 候 及 長 期 熱 環 境 影 響，以 提 供 設 計 者 戶 外 遮 蔽 設 計 參 考 ， 達 到 都 市 退 燒 與 提 升 熱 舒 適 性 效 果 。 再 則，本 所 歷 年 均 補 助 綠 建 築 更 新 診 斷 與 改 造 計 畫，有 顯 著 的 室 內 節 約 能 源 成 效。而 在 各 個 案 例 的 設 計 手 法 中，也 有 多 項 喬 木 栽 種 及 鋪 面 的 改 造 ， 應 可 對 都 市 高 溫 化 有 相 當 多 的 抑 制 及 改 善 效 果 ， 因 此 ， 也 亟 需 以 模 型 驗 證 其 改 造 前、後 熱 環 境 的 變 化，以 印 證 綠 建 築 更 新 診 斷 與 改 造 計 畫 在 戶 外 環 境 提 升 的 良 好 成 效 。第一章 緒論
第 三 節 研 究 目 的
本 研 究 的 目 的 在 於 以 本 土 氣 候 特 性 及 當 地 人 們 的 舒 適 性 需 求 為 基 礎，首 先 透 過 現 地 實 測 建 立 熱 環 境 預 測 模 擬，接 著 針 對 綠 建 築 更 新 診 斷 與 改 造 計 畫 之 案 例 改 造 前、後 之 熱 環 境 及 熱 舒 適 性 改 善 狀 況 進 行 探 討 ， 其 具 體 目 的 如 下 1. 經由實測與熱環境預測建模，欲瞭解台灣氣候條件下遮蔽及鋪 面 等 因 子 對 於 戶 外 微 氣 候 的 關 鍵 性 影 響 。 2. 檢討綠建築更新診斷與改造計畫案例改造前、後之熱環境及熱 舒 適 性 改 善 狀 況 ， 評 估 案 例 改 造 計 畫 是 否 有 達 到 成 效 。 3. 經由改造計畫的驗證及熱環境的預測模擬，本研究團隊將提出 有 關 改 善 戶 外 環 境 及 戶 外 遮 蔽 設 計 的 策 略，以 建 立 舒 適 的 戶 外 熱 環 境 並 提 升 戶 外 熱 舒 適 性 ， 進 而 減 緩 都 市 熱 島 效 應 。4
第 四 節 研 究 流 程
圖 1-1 研究流程圖
(圖表來源：本研究繪製) 界 定 研 究 問 題 確 立 研 究 目 的 確 立 戶 外 測 量 因 子 相 關 國 內 外 文 獻 回 顧 確 立 比 較 的 戶 外 因 子 及 條 件 數 據 整 理 與 分 析 結 果 分 析 與 建 模 結 論 與 建 議 戶 外 實 地 測 量 地 點 的 選 擇 與 拍 照 戶 外 實 地 測 量 與 紀 錄 綠 廳 舍 案 例 檢 視第二章 文獻回顧
第二章 文獻回顧
第 一 節 微 氣 候 的 範 圍 與 定 義
國 內 外 學 者 對 於 微 氣 候 的 見 解 有 些 許 不 同，薑 善 鑫（1995）認為 微 氣 候 與 氣 候 的 不 同 在 於 都 市 氣 候 學 與 氣 候 學 之 間 存 在 著 尺 度 上 的 差 異 是 在 都 市 尺 度 之 下，會 因 為 都 市 的 規 模、都 市 所 在 的 地 理 位 置 與 鄰 近 地 區 的 氣 候 間 的 影 響 而 存 在 著 微 氣 候 （micro-climate） 和 中 氣 候 （meso-climate）的差異(李明晃,2004)。微氣候（Micro-climate）是指 在 相 同 緯 度 與 地 段 的 同 一 氣 候 區 內，因 為 其 微 氣 候 影 響 因 子，（ 例 如 地 形 起 伏 、 土 壤 成 分 、 地 表 覆 蓋 物 、 及 自 然 環 境 因 子 如 植 物 與 水 體 ， 以 及 人 造 環 境 物 體 等 的 條 件 ）之 不 同，而 其 氣 候 因 素（ 如 氣 溫、溼 度 、 風 速、風 向 等 ）呈 現 些 微 程 度 不 同 之 結 果，這 種 氣 候 現 象 就 稱 為 微 氣 候 。(黃 裕 能 ， 2008) ， 根 據 吉 野 正 敏 (1976)「 小 氣 候 」 一 書 中 ， 將 氣 候 尺 度 分 為 大 氣 候，中 氣 候，小 氣 候 及 微 氣 候，不 同 的 氣 候 尺 度 也 對 應 不 同 的 現 象 。表 2-1 微氣候尺度
(資料來源:轉引自黃裕能, 2008)6
表 2-2 微氣候範圍與氣候用語
氣 候 尺 度 水 準 尺 度 範 圍 垂 直 尺 度 範 圍 氣 候 用 語 例 大 氣 候 200~40,000km 1m~200km 氣候分區、季節風、亞熱 帶 氣 候 。 中 氣 候 1km~200km 1m~6km 台 北 盆 地 之 氣 候、嘉 南 平 原 的 日 射 分 佈、山 地 氣 溫 遞 減 。 小 氣 候 10m~10km 10cm~1km 都 市 氣 候、公 園 氣 候、山 谷 風 。 微 氣 候 1cm~100m 1cm~2m 大 樓 風 害 、 防 風 林 、 結 露、永 久 陰 影、儲 藏 室 氣 候 。 (資 料 來 源 ： 林 憲 德 ， 現 代 人 類 的 居 住 環 境 ， 胡 氏 圖 書 出 版 社 , 1994, p.5。資料來源:引自黃裕能, 2008) 由 於 都 市 特 殊 的 環 境 狀 況，加 上 密 集 的 群 眾 居 住 在 都 市 裡 面，都 市 微 氣 候 的 議 題 越 來 越 受 到 注 目 且 備 受 討 論，薑 善 鑫 等（1995）提到， 都 市 氣 候 受 人 類 活 動 影 響 非 常 大 ， 都 會 區 中 建 築 物 多 為 水 泥 鋼 筋 建 材，這 些 構 造 會 受 到 太 陽 短 波 輻 射 及 地 表 長 波 輻 射 影 響，防 止 輻 射 散 失。都 會 區 的 石 質 建 材 及 水 泥 鋪 面 大 量 被 使 用，因 為 熱 容 量 較 大，儲 存 較 多 的 熱 能，再 加 上 都 會 區 人 口 較 為 密 集、電 動 車 輛 較 多、工 商 機 構 也 較 多，產 生 較 多 的 人 工 熱 源，風 的 流 動 也 較 低，這 些 都 是 構 成 都 市 溫 度 較 郊 區 高 的 原 因 。第二章 文獻回顧
第 二 節 微 氣 候 的 測 量 與 分 析
國 內 對 於 熱 環 境 施 測 的 環 境 因 子 依 據 每 一 個 研 究 者 的 需 求 有 些 許 不 同 ，Asaeda Takashi(2000) 等 人 提 出 現 場 實 測 及 數 據 分 析 之 方 法，針 對 透 水 性 鋪 面、草 地、瀝 青 鋪 面、陶 磚 四 項 材 料 進 行 研 究，同 時 量 測 其 空 氣 溫 度 、 風 速 濕 度 、 直 接 日 照 、 向 下 及 向 下 的 長 波 輻 射 、 地 表 溫 度 及 地 表 下 之 溫 度 、 表 面 熱 流 等 。 林 俊 毅(2010)則 整 理 的 國 內 以 下 學 者 再 針 對 不 同 研 究 對 象 ， 所 測 量 的 戶 外 環 境 因 子 如 表 2-3。本 研 究 團 隊 也 重 新 整 理 了 黃 宇 菘(2005)， 莊 家 梅 (2008)及 林 俊 毅 (2010) 等 人 所 彙 整 的 國 內 外 微 氣 候 相 關 研 究 之 概 要 文 獻 如 表 2-4。表 2-3
熱環境因子 研究人員 相關熱環境因子 黑 球 溫 度 空 氣 溫 度 濕 度 風速 日 射 量 鋪面 溫度 土 壤 溫 度 陰 影 陳 恩 右 (2004) ● ● ● ● 黃 宇 菘 (2005) ● ● ● ● ● ● ● 黃 嘉 華 (2005) ● ● ● 林 子 平 (2007) ● ● ● ● ● 吳 黛 岑 (2007) ● ● ● ● 柯 秀 鳳 (2007) ● 李凱傑(2008) ● ● 黃裕能(2008) ● ● Asawa 等 (2001-2002) ● ● ● ● ●8 Ahmed(2003) ● ● ● ● Hong Chen(2004) ● ● ● ● (資 料 來 源 :引 自 林 俊 毅, 2010)
Krüger , Minella 和 Rasia (2011)在 2009 年 1 月到 8 月進行超過 14 次 的 實 測 與 監 測 SVF(sky view factor)及 溫 度 和 舒 適 度 並 對 當 地 民 眾 施 測 舒 適 度 問 卷 ， 問 卷 第 一 部 分 內 容 包 括 性 別 ， 年 齡 ， 身 高 ， 體 重 ， 服 裝 隔 熱 ， 居 住 時 間 。 第 二 部 分 則 包 括 對 熱 的 偏 好 與 認 知 。 李 明 晃 (2004)則運用移動觀察法測量探討台北市內的都市熱島現象。 黃 裕 能(2008)利 用 實 地 量 測 法 探 討 校 園 外 部 環 境 氣 候 變 化 與 影 響 因 素，針 對 校 園 基 地 內 戶 外 開 放 空 間 鋪 面 類 型 進 行 測 量 及 分 析，將 分 析 結 果 作 為 校 園 永 續 建 築 基 地 規 劃 之 應 用。現 場 實 測 數 據 分 析 法 是 屬 較 為 多 研 究 者 所 使 用 的 測 量 法，移 動 觀 測，在 量 測 溫 度 時 可 能 因 移 動 所 產 生 的 風 產 生 降 溫 現 象 ， 進 而 導 致 測 量 產 生 誤 差 。 而 Deb 和 Ramachandraiah (2011)試圖提出一個較為簡單的模型 HXG，試圖加 入 綠 覆 率 作 為 分 析 的 因 子 ， 這 在 該 領 域 研 究 較 為 新 興 的 概 念 。Kantor 及 Unger(2011)則認為不管是怎樣的模型，總是假設部份的物理參數， 例 如：表 面 溫 度，反 射 率 常 用 一 些 常 數 代 替，因 此 並 不 能 完 全 代 表 真 實 也 不 具 有 代 表 性 。
第二章 文獻回顧
表 2-4 國內外微氣候相關研究
國 內 相 關 論 文 文 獻 名 稱 作 者/年代 內 容 摘 要 台 灣 四 大 都 會 區 都 市 熱 島 效 應 之 研 究 李 魁 鵬(1999) 證 明 土 地 使 用 狀 況( 都 市 計 劃 方 法) 能 有 效 改 善 都 市 熱 島 效 應 。 都 市 公 園 微 氣 候 觀 測 解 析-以 台 南 市 公 園 為 例 郭 柏 巖(2000) 經 實 測 解 析 ， 建 立 六 個 「 都 市 構 成 因 子 」 ， 證 明 增 設 綠 地 是 緩 和 都 市 高 溫 化 方 法 之 一 。 壁 面 綠 化 之 隔 熱 效 能 之 研 究 宋 必 璿(2002) 證 明 壁 面 綠 化 可 降 低 夏 季 壁 面 吸 收 之 日 射 量 ， 並 有 效 抑 制 壁 面 溫 度 上 升 ， 減 少 建 築 壁 面 熱 負 荷 。 校 園 生 態 工 法 對 於 熱 島 效 應 影 響 之 研 究 張 鳳 翔（2002）， 指 出 自 然 生 態 景 觀 可 以 有 效 降 低 區 域 性 質 熱 島 效 應 ， 並 將 該 區 域 的 溫 度 適 時 的 予 以 降 低 。 屋 頂 覆 土 植 栽 之 熱 收 支 研 究-以 鵝 掌 藤 植 栽 為 例 張 簡 宏 裕 （2002） 透 過 植 栽 層 及 土 壤 層 減 少 熱 流 進 入 室 內 ， 可 減 少 能 源 的 損 耗 ， 並 建 立 建 築 與 環 境 共 生 的 生 活 。 透 水 性 舖 面 透 水 性 研 究 莊 世 隆 （2002） 針 對 土 木 與 防 災 研 究 所 針 對 多 孔 性 瀝 青 及 連 鎖 磚 、 植 草 磚 等 塊 磚 材 質 作 一 系 列 透 水 試 驗 。 進 而 提 供 透 水 舖 面 之 可 行 性 。 戶 外 鋪 面 對 建 築 外 部 熱 環 境 影 響 之 研 究-- 以 高 速 公 路 南 投 服 務 區 為 例 黃 宇 菘(2004) 現 地 實 測 方 式 為 連 鎖 磚 、 草 地 、 混 凝 土 和 瀝 青 等 各 類 型 舖 面 ， 進 行 各 項 溫 熱 環 境 因 子 量 測 。 同 時 ， 進 行 其 表 面 溫 度 、 熱 流 量 、 風 速 、 直 達 日 射 量 、 材 料 反 射 量 及 土 壤 含 水 量 之 量 測 ， 運 數 值 模 擬 方 式 建 立 戶 外 舖 面 熱 輸 出 模 型 。 以 微 氣 候 觀 點 探 討 公 園 構 成 因 子 對 熱 環 境 影 響 之 研 究 — 以 台 中 都 會 公 園 為 例 郭 晉 溢(2005) 瞭 解 台 中 都 會 公 園 全 年 微 氣 候 變 化 情 形 ； 針 對 硬 鋪 面 面 積 、 設 施 面 積 、 綠 地 面 積 、 水 域 面 積 透 過 迴 歸 方 程 式 預 測 全 年 各 構 成 因 子 氣 溫 與 氣 象 觀 測 站 氣10 溫 之 關 係 ， 探 討 構 成 因 子 影 響 微 氣 候 之 變 量 ， 並 建 立 氣 溫 變 動 量 預 測 模 式 。 都 市 公 園 與 局 地 氣 溫 效 應 之 關 係 研 究-以 臺 北 市 公 園 為 例 李 明 晃(2004) 顯 示 都 市 公 園 局 地 溫 度 差 異 以 夏 季 中 午 較 大 ， 此 時 大 部 分 公 園 為 冷 島 ， 但 並 非 所 有 公 園 均 為 冷 島 公 園 會 影 響 公 園 周 圍 街 道 的 溫 度 ， 且 影 響 程 度 因 公 園 面 積 大 小 而 異 。 道 路 特 性 與 都 市 局 部 熱 島 關 係 之 研 究-以 臺 北 市 主 要 道 路 為 例 陳 恩 右(2004) 以 移 動 式 觀 測 法 收 集 資 料 並 分 析 都 市 中 道 路 溫 度 特 性 和 對 於 都 市 局 部 熱 島 之 影 響 程 度 與 範 圍 ， 並 探 討 都 市 主 要 道 路 綠 化 對 熱 島 之 緩 衝 效 益 。 溼 熱 區 建 築 基 地 因 子 微 氣 候 調 節 之 研 究-以 大 學 校 園 為 例 黃 嘉 華(2005) 選 取 台 灣 北 部 六 所 校 園 基 地 內 四 種 鋪 面 類 型 ， 進 行 量 測 紀 錄 ， 將 測 得 之 溫 度 、 溼 度 、 風 速 的 結 果 與 氣 象 局 當 地 的 量 測 值 做 比 較 。 集 合 住 宅 中 庭 植 栽 微 氣 候 之 數 值 模 擬 研 究 吳 黛 岑(2007) 利 用 實 地 量 測 法 、 電 腦 模 擬 法 探 討 建 築 基 地 上 之 植 栽 對 於 都 市 為 氣 候 熱 環 境 因 子 的 影 響 與 關 係 。 利 用 數 值 模 擬 的 方 式 ， 可 針 對 建 築 風 口 配 置 對 於 環 境 流 暢 特 性 的 影 響 ， 做 為 未 來 環 境 設 計 評 估 參 考 之 應 用 。 熱 濕 氣 候 區 戶 外 熱 舒 適 接 受 範 圍 與 環 境 設 計 對 策 林 子 平(2007) 以 實 地 量 測 法 、 問 卷 調 查 法 本 研 究 採 取 問 卷 調 查 與 同 步 實 測 方 式 ， 提 出 臺 灣 民 眾 處 於 半 戶 外 、 戶 外 及 室 內 三 種 空 間 所 能 接 受 的 舒 適 範 圍 ， 研 究 之 結 果 可 提 供 設 計 者 針 對 各 種 空 間 利 用 設 計 手 法 達 到 良 好 的 舒 適 熱 環 境 。 喬 木 覆 蓋 率 對 街 道 溫 度 影 響 之 研 究 ─ 以 臺 北 市 仁 愛 路 段 與 信 義 路 段 為 例 莊 藍 欣(2007) 以 移 動 式 觀 測 法 在 觀 測 記 錄 上 ， 選 定 兩 條 街 道 空 間 ， 並 藉 由 兩 個 區 域 內 不 同 的 喬 木 覆 蓋 率 研 究 對 於 街 道 溫 度 的 影 性 ， 研 究 內 容 是 針 對 喬 木 覆 蓋 率 、
第二章 文獻回顧 喬 木 種 類 、 街 道 溫 度 的 變 化 為 主 。 靜 宜 大 學 校 園 鋪 面 與 建 築 戶 外 空 間 對 於 溫 溼 環 境 影 響 之 研 究 黃 裕 能(2008) 對 於 草 坪 鋪 面、PU 鋪面、透水 鋪 面 及 不 透 水 鋪 面 等 ， 進 行 量 測 不 同 鋪 面 的 上 方 空 氣 溫 度 、 溼 度 、 及 熱 環 境 因 子 的 變 化 ， 解 釋 校 園 戶 外 鋪 面 熱 環 境 的 變 化 及 其 影 響 。 夏 季 戶 外 空 間 熱 舒 適 性 之 研 究-以 台 南 縣 市 、 高 雄 市 戶 外 空 間 為 研 究 對 象 莊 家 梅(2008) 證 明 在 相 同 之 日 射 量 下 ， 影 響 周 壁 平 均 輻 射 溫 度 之 主 要 因 子 為「 表 面 材 質 之 吸 收 率 」、「 透 射 率 」 及 「 遮 陰 效 果 」 。 大 學 校 園 建 築 戶 外 空 間 與 鋪 面 形 式 對 溫 濕 環 境 影 響 之 研 究 – 以 逢 甲 大 學 為 例 李 凱 傑(2008) 透 過 實 地 量 測 方 式 ， 將 校 園 中 各 類 型 的 戶 外 鋪 面 做 各 項 溫 濕 環 境 因 子 調 查 ， 並 將 數 據 由 統 計 分 析 方 式 進 行 相 關 構 成 因 子 之 變 動 量 預 測 ， 瞭 解 校 園 鋪 面 種 類 與 建 築 戶 外 空 間 兩 者 舒 適 性 之 關 連 。 國 外 相 關 論 文 Influence of pavement materials on the thermal environment of outdoor spaces Tan, Siew-Ann ; Fwa,Tien-Fang, 1992 新 加 坡 住 宅 的 戶 外 空 地 使 用 相 當 頻 繁 ， 然 而 由 於 不 當 的 鋪 面 材 料 使 用 ， 致 使 戶 外 的 溫 熱 環 境 造 成 相 當 大 的 影 響 。 Pavement Evaluation for Thermal/Glare Comfort during Footdrills Tan, Siew-Ann ; Fwa,Tien-Fang, 1996 探 討 新 加 坡 地 區 鋪 面 的 溫 度 環 境 及 地 表 反 光 對 於 行 人 行 走 時 造 成 的 影 響 。 並 建 立 了 戶 外 鋪 面 熱 傳 遞 過 程 ， 並 提 出 相 關 的 能 量 平 衡 方 程 式 。 Temperature Variation of Flexible and Rigid Pavements in Eastern Saudi Arabia Ramadhan, Rezqallah H.; Wahhab, Hamad I.Al-Abdul, 1997 以 鋪 面 設 計 之 安 全 性 為 研 究 基 礎 ， 探 討 柔 性 鋪 面 和 剛 性 鋪 面 內 部 溫 度 與 空 氣 溫 度 之 關 聯 性 。
12 Characteristics of permeable pavement during hot summer weather and impact on the thermal environment Asaeda, Takashi; Ca, Vu Thanh, 2000 研 究 利 用 現 地 實 測 及 數 值 分 析 的 方 法 ， 針 對 透 水 性 鋪 面 、 瀝 青 鋪 面 、 草 地 、 陶 磚 四 項 材 料 進 行 研 究 。 量 測 其 空 氣 溫 度 、 濕 度 、 風 速 、 直 接 日 照 、 地 表 及 地 表 下 溫 度 、 地 面 熱 流 等 (資料來源:整理自黃宇菘,2005,莊家梅,2008 及林俊毅,2010.) 在 其 中 幾 個 重 要 的 研 究 方 面 ， 莊 家 梅(2008)以 現 地 實 測 的 方 式 測 量 戶 外 及 半 戶 外 空 間 之 空 氣 溫 度、黑 球 溫 度、建 築 表 面 溫 度、鋪 面 溫 度、屋 頂 遮 罩 表 面 溫 度，證 明 在 相 同 的 日 射 量 下，影 響 平 均 輻 射 溫 度 之 主 要 因 子 為 「 表 面 材 質 之 吸 收 率 」 、 「 透 射 率 」 及 「 遮 陰 效 果 」 。 Ali-Toudert 曾以模擬的方式(ENVI-MET 模型)，針對阿爾及利亞 不 同 的 街 道 高 度 比 及 座 向 的 街 廓，探 討 在 街 道 層 的 PET 空間分布，他 發 現 遮 蔽 造 成 的 陰 影 有 助 於 緩 和 熱 季 時 的 街 道 高 溫 。 林 子 平(2010)於台灣中部的校園進行了 12 次實測，並透過輸入近 10 年的氣象資料來發展 RayMan 以預測長期的熱舒適性。以 PET 來 做 為 熱 舒 適 指 標，並 以 過 去 調 查 中 完 成 的 當 地 熱 舒 適 範 圍 做 為 評 估 是 否 舒 適 的 基 準。研 究 結 果 顯 示 代 表 遮 蔽 因 素 的 天 空 可 視 因 子 SVF，對 戶 外 熱 環 境 有 極 大 的 影 響。這 也 說 明 了 戶 外 環 境 在 設 計 遮 蔽 時，應 對 於 當 地 人 們 熱 需 求 以 在 地 環 境 、 氣 候 的 特 性 ， 做 更 謹 慎 的 考 量 。 Asaeda Takashi(2000)研 究 結 果 發 現 透 空 率 較 高 的 透 水 鋪 面 有 較 好 的 蒸 發 效 果 ， 吸 收 較 少 的 靜 輻 射 ， 能 有 效 降 低 環 境 溫 度 。 黃 宇 菘 (2005)，以第二高速公路-南投服務區戶外舖面為例，以各類型的鋪面 為 例，如 連 鎖 磚、草 地、混 凝 土、瀝 青 等，進 行 各 項 溫 熱 環 境 因 子 的 量 測。研 究 顯 示 不 透 水 的 人 工 鋪 面 不 僅 吸 熱 量 高，也 影 響 戶 外 的 舒 適 性 ， 研 究 結 果 發 現 可 透 過 選 擇 較 好 的 鋪 面 來 改 善 建 築 物 外 部 的 熱 環 境 。 在 植 物 景 觀 對 微 氣 候 的 部 份，張 鳳 翔（2002）以實測方式將微觀
第二章 文獻回顧 區 域 之 生 態 景 觀 對 於 動 植 物 生 存 環 境 之 改 善 情 況 以 實 地 量 測 之 數 據 予 以 量 化，結 果 顯 示 自 然 生 態 景 觀 確 實 可 以 有 效 降 低 區 域 性 熱 島 效 應 並 有 效 降 低 該 地 的 溫 度 。 張 簡 宏 裕(2002)及 宋 必 璿 (2002)針 對 建 築 物 外 部 綠 化，如 屋 頂 花 園 及 綠 籬 等 對 隔 熱 之 效 果，結 果 發 現 屋 頂 綠 化 及 綠 壁 之 隔 熱 手 法 能 有 效 降 低 室 內 的 溫 度 確 實 是，可 見 植 物 或 是 綠 籬 等 綠 化 都 能 有 效 降 低 熱 環 境 的 溫 度 及 提 高 舒 適 性 。 而 鄭 明 仁 等 人(2009)針 對 大 學 校 園 進 行 戶 外 熱 環 境 監 測 ， 發 現 植 栽 對 於 戶 外 環 境 之 具 有 重 要 性。由 民 眾 對 溫 度 的 容 忍 度 來 看，發 現 有 樹 蔭 和 無 樹 蔭 相 差 了 1.6 度 ， 顯 見 民 眾 對 於 輻 射 熱 有 明 顯 負 面 的 感 受，也 可 以 了 解 到 有 樹 蔭 的 戶 外 空 間 將 能 提 供 更 寬 廣 的 戶 外 氣 候 條 件 範 圍 ， 提 升 戶 外 環 境 使 用 上 的 熱 舒 適 性 。 也 有 學 者 研 究 發 現 ， 都 市 的 紋 理 也 有 程 度 上 影 響 都 市 的 微 氣 候 ， 林 俊 毅(2010)研 究 結 果 發 現 ， 在 冬 季 時 南 北 軸 向 戶 外 空 間 的 Tmrt 平 均 輻 射 溫 度 為44.9℃，東西軸向戶外空間的 Tmrt 平均輻射溫度為 27.5 ℃ ； 夏 季 時 南 北 軸 向 戶 外 空 間 的 Tmrt 平均輻射溫度為 46.3℃，東西 軸 向 戶 外 空 間 的 Tmrt 平均輻射溫度為 39.2℃，顯示出南北軸向戶外 空 間 的 熱 舒 適 變 化 在 冬、夏 季 時 偏 高 東 西 軸 向 戶 外 空 間 各 為 17.4℃與 7.1℃，南北軸向戶外空間的熱舒適變化不論在冬季或夏季時較東西軸 向 戶 外 空 間 來 的 差。顯 示 不 同 的 都 市 紋 理，將 有 可 能 形 成 不 同 的 都 市 微 氣 候 ， 該 研 究 可 以 作 為 都 市 規 劃 及 設 計 的 參 考 。 為 了 深 入 探 討 並 瞭 解 相 關 微 氣 候 研 究 ， 本 研 究 以 從 測 量 巴 西 Curitiba 幾何形狀對城市戶外熱舒適和空氣品質之現地測量作為深入 報 導 案 例。由 於 本 案 例 之 研 究 及 分 析 方 式 與 本 研 究 預 計 進 行 的 方 法 極 為 接 近 ， 故 本 研 究 中 將 詳 述 之 。 該 案 例 研 究 地 點 及 對 象 主 要 是 以 為 Curitib 城如圖 2-1，位於南巴西，海拔 934 公尺屬於海洋溫帶性氣候 是 一 個 人 口 為 180 萬人,平均最高氣溫為 26.0 度，平均最低為 7.4 度, 盛 行 風 向 為 東 風,東南風及東北風,平均風速為 2~3m/s，夏季氣溫從 16 度 至 27 度常帶有暴雨。冬季的少雨時期，存在較高溫 在晴朗的天空 條 件 下 ， 每 天 的 空 氣 溫 度 範 圍 在 平 均 8~20 度。測量的氣候因素分別 為：空 氣 溫 度（Ta），風速（Ｖ），相對濕度（RH），太陽輻射（SR）
14 和 黑 球 溫 度 （Tg），圖 2-2 為該研究監測點的位置。
圖 2-1 研究地點位置和面積
(圖片來源:Krüger et al., 2011)圖 2-2 實測點的位置
(圖片來源:Krüger et al., 2011)第二章 文獻回顧 研 究 時 間 和 研 究 的 內 容 是 在 2009 年 1 月到 8 月進行超過 14 次的 實 測 與 監 測 SVF 如圖 2-4，溫度和舒適度，圖 2-3 為實測的狀況，並 對 當 地 民 眾 施 測 舒 適 度 問 卷，問 卷 內 容 包 括 性 別，年 齡，身 高，體 重 ， 服 裝 隔 熱，居 住 時 間。調 查 問 卷 第 二 部 分 涉 及 的 項 目 是 熱 的 認 知 與 偏 好。該 研 究 主 要 結 果 經 由 SVF 分析後證實，氣溫較高的日子，地點少 遮 蔽 的 天 空 ， 即 具 有 最 高 價 值 的 SVF，由於熱量導致更大的不適。
圖 2-3 實測器材與狀況
(圖片來源:Krüger et al., 2011)16
圖 2-4 實測點魚眼圖及 SVF
第二章 文獻回顧 然 而，同 樣 的 地 點 溫 度 較 低 可 以 提 供 舒 適 的 條 件。城 市 熱 島 晝 夜 間 和 SVF 無相關聯性。然而，線性回歸分析在不同溫度具有較高的相 關 性 。 在 給 定 的 位 置 Tmrt 和太陽輻射量有直接關係，這表明城市設 計 對 人 體 熱 舒 適 度 的 重 要 性 。 從 太 陽 能 圖 表 分 析 觀 察 ，SVF 的限制， 該 地 區 現 有 的 天 空 與 太 陽 照 射 沒 有 直 接 關 係。因 此，不 同 的 SVF 值可 以 達 到 太 陽 輻 射。城 市 峽 谷 具 有 較 高 的 SVF 接觸更多的陽光，因此比 冬 季 期 間 的 數 量 有 限 制 的 天 空 的 地 區 溫 暖(圖 2-5)。
圖 2-5 冬天不同日照量舒適溫度範圍
(圖片來源:Krüger et al., 2011)18
第 三 節 熱 舒 適 性 的 理 論 與 接 受 範 圍
1.舒 適 性 定 義 及 PET 的意義
過 去 的 熱 舒 適 指 標 與 基 準 之 研 究 多 著 重 於 室 內 空 間，對 於 戶 外 空 間 則 甚 少 提 出 探 討 。 Spagnolo and de Dear 也 在 研 究 中 曾 提 到 ， 「 在 戶 外 或 半 戶 外 空 間 的 舒 適 性 在 目 前 為 止 較 少 被 探 討，是 因 為 研 究 者 或 使 用 者 過 去 一 直 存 在 以 下 的 想 法 (Spagnolo and de Dear,2003） ：
1. 已 開 發 國 家 的 人 們 花 較 長 之 時 間 處 於 室 內 空 間 。 2. 在 工 作 的 環 境 ， 熱 環 境 舒 適 性 被 認 為 與 生 產 力 有 關 ， 所 以 室 內 熱 舒 適 性 被 認 為 是 影 響 經 濟 的 因 素 。 3. 戶 外 熱 環 境 空 間 被 認 為 比 室 內 熱 環 境 空 間 較 不 易 被 營 造 或 控 制 。 4. 戶 外 環 境 的 使 用 權 限 ， 並 不 像 室 內 空 間 容 易 被 清 楚 劃 分 的 。 然 而，上 述 的 想 法 及 立 論 在 當 前 的 環 境 已 有 極 有 的 轉 變。目 前 愈 來 愈 多 的 活 動 發 生 在 戶 外 空 間，例 如 休 閒，遊 憩，運 動，表 演、餐 飲 等 活 動，故 也 深 具 經 濟 價 值。再 則，戶 外 的 溫 熱 環 境 亦 可 透 過 不 同 的 空 間 規 劃 、 材 料 選 用 等 誘 導 式 的 設 計 (passive design)來 改 善 其 舒 適 性。因 此，對 於 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 (林 子 平 , 2006)。 過 去 Fanger 在 建 立 PMV、PPD 指 標 的 基 準，是 以 實 驗 艙 內 為 穩 態 環 境 下 建 立，因 此 如 果 將 其 直 接 應 用 在 戶 外，與 真 實 情 況 可 能 會 有 差 異 性 之 存 在。Chun 於 2004 年 研 究 中 也 說 明 PMV 與 PPD 並 不 適 用 於 戶 外 及 半 戶 外 空 間 的 評 估，此 評 估 方 法 僅 限 於 評 估 室 內 熱 環 境 (引 自 林 益 崧，2009)。因 此 PMV 是 一 個 室 內 性 的 舒 適 性 指 標。錢 煒 (2001)提 到 WBGT(Wet Bulb Globe Temperature，綜 合 溫 度 熱 指 數)可 用 來 作 為 戶 外 熱 環 境 的 評 價 指 標 ， 但 它 主 要 是 針 對 戶 外 活 動 的 熱 安 全 性 極 端 值，並 沒 辦 法 考 量 戶 外 熱 舒 適 性 最 適 合 人 的 情 況，因 此 它 是 一 個 安 全
第二章 文獻回顧
性 的 指 標 (林 益 崧 ， 2009； 引 自 黃 英 哲 ， 2011)。
近 年 許 多 研 究 皆 使 用 戶 外 熱 舒 適 性 的 整 體 評 估 指 標 PET(physiologically equivalent temperature， 生 理 等 效 溫 度 )， PET 的 定 義 是 指 空 氣 溫 度 在 人 體 能 量 平 衡 的 條 件 下 ， 戶 外 複 雜 的 環 境 ， 會 相 當 於 典 型 無 風 速 無 日 照 下 的 室 內 溫 度 (Höppe, 1999； 引 自 Lin, 2009)。 計 算 PET 則 需 包 含 空 氣 溫 度 ， 相 對 濕 度 ， 平 均 輻 射 溫 度 和 風 速 等 數 據，也 必 須 隨 著 性 別，年 齡，體 重，身 高，服 裝 水 平 和 覆 蓋 範 圍 ， 位 置 和 訪 談 人 的 活 動 量 (Thorsson 等 , 2007； Lin, 2009； Tseliou , Tsiros , Lykoudis , & Nikolopoulou , 2010)。Matzarakis, Rutz, 與 Mayer ( 2007, 2010)建 立 之 RayMan 模 型 ， 可 將 戶 外 的 熱 環 境 物 理 參 數 與 人 體 參 數 (空 氣 溫 度、相 對 濕 度、風 速、日 射、雲 量 、 反 射 率 、 著 衣 量 、 代 謝 量 等 )進 行 整 合 換 算 成 PET 數 值 。 Tseliou 等 (2010)表 示 熱 感 覺 指 標 (THI)風 寒 指 標 (K)以 及 生 理 等 效 溫 度 (PET)三 項 指 標 在 從 事 熱 舒 適 研 究 中 ， PET 指 標 預 測 真 實 熱 感 覺 投 票 中 ， 優 於 其 他 兩 項 指 標 。 因 此 從 事 熱 舒 適 性 研 究 採 用 PET 指 標 是 可 行 的 。 (林 益 崧 ， 2009； 引 自 黃 英 哲 ， 2011) 從 Hodder 與 Parsons (2007)的 研 究 中 可 知 熱 輻 射 是 影 響 舒 適 性 的 一 個 重 要 指 標，因 此 本 研 究 將 太 陽 輻 射 熱 列 為 一 個 影 響 舒 適 性 的 重 要 因 子。但 是 如 果 只 單 純 使 用 單 一 的 物 理 環 境 參 數，並 無 法 完 全 反 映 出 真 實 的 環 境 狀 況，所 以 本 研 究 之 後 將 採 用 一 個 綜 合 性 的 環 境 因 子 指 標 來 更 清 晰 的 描 述 微 氣 候 與 舒 適 性 的 關 係。WBGT 雖 是 一 個 戶 外 性 綜 合 指 標 ， 但 它 主 要 用 是 一 個 安 全 性 指 標 ， 因 而 並 不 適 合 本 研 究 ， 而 PMV 指 標 雖 然 在 許 多 研 究 中 都 被 使 用，可 PMV 主 要 是 一 個 室 內 性 的 舒 適 性 指 標，應 用 在 戶 外 可 能 會 產 生 問 題，因 此 也 不 適 合 本 研 究。本 研 究 後 續 將 採 用 PET 指 標 ， PET 可 整 合 戶 外 的 熱 環 境 物 理 參 數 及 人 體 活 動 量 衣 著 量 ， 經 過 計 算 後 ， 讓 它 等 同 於 無 風 速 無 日 照 的 室 內 環 境 。 (林 益 崧 ， 2009； 引 自 黃 英 哲 ， 2011)
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2.PET 的舒適範圍
Lin 與 Matzarakis (2008)比 較 台 灣 與 中 西 歐 感 受 的 舒 適 溫 度 範 圍，發 現 台 灣 比 起 中 西 歐 而 言，可 以 接 受 高 溫 的 狀 態 但 低 溫 的 接 受 範 圍 則 相 對 較 差 。 中 西 歐 地 區 感 受 的 舒 適 範 圍 為 18−23℃PET，而台灣 則 是 26−30℃PET。設定 4℃為一溫度頻度，將問卷調查到的 PET 分 為 九 個 區 間，分 別 是 14℃以下、14−18℃、18−22℃、22−26℃、26−30 ℃、30−34℃、34−38℃、38−42℃及 42℃以上，並將不同的區間給予 不 同 的 熱 感 受 等 級，14℃以下稱為很冷，14−18℃為冷，18−22℃為涼， 22−26℃為微涼，26−30℃為舒適，30−34℃為微暖，34−38℃為暖，38−42 ℃ 為 熱 ，42℃以上則稱為很熱。第二章 文獻回顧
第 四 節 戶 外 遮 蔽 因 子 定 義 與 相 關 法 規
在 前 章 節 已 經 回 顧 過 有 關 戶 外 微 氣 候 因 子 及 相 關 文 獻 探 討，由 於 本 研 究 目 的 重 點 在 於 驗 證 案 例 之 戶 外 遮 蔽 效 果，因 此 本 研 究 在 這 此 一 章 節 將 明 確 定 義 戶 外 遮 蔽 因 子 ， 將 遮 蔽 因 子 分 為 三 種 ， 分 別 為 植 栽 ， 建 築，以 及 人 工 構 造 物。植 栽 為 一 定 高 度 的 植 物 所 形 成，可 提 供 人 遮 蔽，如 景 觀 植 栽，行 道 樹 等。而 建 築 則 以 奇 量 體 造 成 該 空 間 及 環 境 之 遮 蔽，而 在 人 工 構 造 物 方 面，則 為 植 栽 與 建 築 物 外 的 永 久 性 或 臨 時 性 構 造 體，如 涼 亭、棚 架、遮 棚、有 局 部 頂 蓋 之 廊 道 等。而 在 相 關 法 規 方 面，若 該 遮 蔽 物 位 於 基 地 內，例 如 棚 架、涼 亭 等，則 其 投 影 面 積 亦 需 計 入 建 築 面 積，若 位 於 廣 場、人 行 道 上 且 具 有 公 共 使 用 之 特 性，例 如 公 車 亭 等，則 可 不 列 入 建 築 相 關 法 令 管 理。以 下 簡 要 列 出 有 關 於 建 築 遮 蔽 的 建 築 法 規 ． 依 照 建 築 技 術 規 則 建 築 設 計 施 工 編 三、建 築 面 積：建 築 物 外 牆 中 心 線 或 其 代 替 柱 中 心 線 以 內 之 最 大 水 平 投 影 面 積 。 但 電 業 單 位 規 定 之 配 電 設 備 及 其 防 護 設 施 、 地 下 層 突 出 基 地 地 面 未 超 過 一 點 二 公 尺 或 遮 陽 板 有 二 分 之 一 以 上 為 透 空 ， 且 其 深 度 在 二 點 零 公 尺 以 下 者 ， 不 計 入 建 築 面 積 ； 陽 臺 、 屋 簷 及 建 築 物 出 入 口 雨 遮 突 出 建 築 物 外 牆 中 心 線 或 其 代 替 柱 中 心 線 超 過 二 點 零 公 尺 ， 或 雨 遮 、 花 臺 突 出 超 過 一 點 零 公 尺 者 ， 應 自 其 外 緣 分 別 扣 除 二 點 零 公 尺 或 一 點 零 公 尺 作 為 中 心 線 ； 每 層 陽 臺 面 積 之 和 ， 以 不 超 過 建 築 面 積 八 分 之 一 為 限 ， 其 未 達 八 平 方 公 尺 者 ， 得 建 築 八 平 方 公 尺 。 四 、 建 蔽 率 ： 建 築 面 積 占 基 地 面 積 之 比 率 。 十 、 屋 頂 突 出 物 ： 突 出 於 屋 面 之 附 屬 建 築 物 及 雜 項 工 作 物 ： （ 一 ） 樓 梯 間 、 昇 降 機 間 、 無 線 電 塔 及 機 械 房 。 （ 二 ） 水 塔 、 水 箱 、 女 兒 牆 、 防 火 牆 。 （ 三 ） 雨 水 貯 留 利 用 系 統 設 備 、 淨 水 設 備 、 露 天 機 電 設 備 、 煙 囪 、 避 雷 針 、 風 向 器 、 旗 竿 、 無 線 電 桿 及 屋 脊 裝 飾 物 。22 （ 四 ） 突 出 屋 面 之 管 道 間 、 採 光 換 氣 或 再 生 能 源 使 用 等 節 能 設 施 。 （ 五 ） 突 出 屋 面 之 三 分 之 一 以 上 透 空 遮 牆 、 三 分 之 二 以 上 透 空 立 體 構 架 供 景 觀 造 型 、 屋 頂 綠 化 等 公 益 及 綠 建 築 設 施 ， 其 投 影 面 積 不 計 入 第 九 款 第 一 目 屋 頂 突 出 物 水 平 投 影 面 積 之 和 。 但 本 目 與 第 一 目 及 第 六 目 之 屋 頂 突 出 物 水 平 投 影 面 積 之 和 ， 以 不 超 過 建 築 面 積 百 分 之 三 十 為 限 。 （ 六 ） 其 他 經 中 央 主 管 建 築 機 關 認 可 者 。 二 十 、 露 臺 及 陽 臺 ： 直 上 方 無 任 何 頂 遮 蓋 物 之 平 臺 稱 為 露 臺 ， 直 上 方 有 遮 蓋 物 者 稱 為 陽 臺 。 四 十 一 、 退 縮 建 築 深 度 ： 建 築 物 外 牆 面 自 建 築 線 退 縮 之 深 度 ； 外 牆 面 退 縮 之 深 度 不 等 ， 以 最 小 之 深 度 為 退 縮 建 築 深 度 。 但 第 三 款 規 定 ， 免 計 入 建 築 面 積 之 陽 臺 、 屋 簷 、 雨 遮 及 遮 陽 板 ， 不 在 此 限 。 由 相 關 建 築 法 規 回 顧 可 以 發 現 ， 如 果 增 設 兩 棟 建 築 物 間 聯 通 橋 梁 或 是 機 車 遮 棚 等 提 高 遮 蔽 的 建 物 皆 須 納 入 建 蔽 投 影 面 積，礙 於 法 規 規 定，為 減 低 建 蔽 率，新 設 建 物 必 須 減 少 投 影 量，但 因 此 降 低 遮 蔽 效 果。
第三章 研究方法
第三章 研究方法
本 研 究 依 照 研 究 目 的 分 為 兩 個 階 段，其 中 第 一 階 段 為「 戶 外 平 均 輻 射 溫 度 的 預 測 模 型 建 立 」，目 的 是 要 依 照 實 測 的 資 料 來 建 立 並 校 正 模 型，以 準 確 預 估 戶 外 的 平 均 輻 射 溫 度。而 第 二 階 段 為「 綠 建 築 更 新 診 斷 與 改 造 計 畫 案 例 模 擬 及 驗 證 」 ， 也 就 是 利 用 這 個 校 正 後 的 模 型 ， 選 定 三 個 已 完 工 之 綠 建 築 更 新 診 斷 與 改 造 計 畫 案 例，驗 證 施 工 前 ／ 施 工 後 對 於 戶 外 環 境 的 改 善 。 以 下 就 以 此 第 二 階 段 描 述 之 。第 一 節 第 一 階 段 ： 熱 環 境 預 測 模 型 建 立
1. 平均輻射溫度的計算及量測在 戶 外 熱 環 境 中 ， 平 均 輻 射 溫 度(mean radiant temperature, Tmrt) 最 能 反 應 出 人 體 在 空 間 受 到 太 陽 直 接 短 波 輻 射 量 及 周 壁 材 料 間 接 長 波 輻 射 量 的 整 體 狀 況，是 戶 外 熱 舒 適 性 指 標 及 熱 壓 力 評 估 中 最 重 要 的 評 估 參 數。過 去 常 以 標 準 黑 球 的 方 式 量 測 黑 球 溫 度，再 代 入 ISO 7726 來 計 算 ， 如 下 述 式 所 示 。
(Tg 273) 2.5 10 v (Tg-Ta)
273 T 4 8 0.6 0.25 mrt 式(1) 其 中 Tg 為黑球溫度，Ta 為空氣溫度，v 為風速，可透過實測值 代 入 式(1)計算。 2. 平 均 輻 射 溫 度 的 長 期 模 擬 然 而 ， 若 每 次 都 需 要 例 用 實 測 的 方 式 來 取 得 Tmrt 並不可行，同 時，對 於 開 發 前 的 狀 況 也 無 法 透 過 實 測 得 知。因 此，本 研 究 將 應 用 微 氣 候 的 電 腦 模 型 進 行 預 測 及 評 估 。有 關 微 尺 度 的 熱 環 境 模 擬 部 分, 目 前 有 EnviMet (Bruse,2008), SOLWEIG (Lindberg et al. 2008), 以 RayMan (Matzarakis et al. 2010)等模型, 由於 RayMan 對熱輻射模擬 方 式 可 配 合 標 準 的 氣 象 資 料, 且 有 諸 多 應 用 的 效 果 , 因 此 本 研 究 採24
RayMan 學術用模型 (如圖 3-1)進行。RayMan 模型過去普遍地用於諸 多 有 複 雜 遮 蔽 的 都 市 建 成 環 境 熱 環 境 相 關 研 究 之 中(Gulyas et al., 2006; Lin et al., 2006; Matzarakis et al., 2007)，而且只要輸入少次的實 驗 數 據 來 校 正 模 型 ， 就 可 以 有 良 好 的 驗 證 效 果 。 如 果 再 輸 入 當 地 氣 象 ， 即 可 預 測 長 期 的 熱 舒 適 性 效 果 。
圖 3-1 RayMan 模型
第三章 研究方法
圖 3-2 天空魚眼圖
(圖 片 來 源 ： 本 研 究 提 供 ) 3. 模型之校正與驗證 然 而 ， 既 有 的 模 擬 程 式 未 必 能 符 合 台 灣 當 地 的 氣 候 或 環 境 特 性 ， 為 了 使 RayMan 模型能夠適合當地的氣候紋理，且能可靠地用來預測 長 期 的 熱 舒 適 性，故 必 需 對 模 型 加 以 驗 證。因 此，本 研 究 需 以 實 測 資 料 的 校 正 才 能 驗 證 模 型 的 可 行 性 。 在 驗 證 過 程 中，將 找 出 模 型 的 最 佳 化 的 參 數 設 定，使 模 擬 和 實 測26 的 結 果 相 近 。 由 於 測 點 的 Tmrt 能反映出空氣溫度、風速及短長波輻 射 量，是 影 響 人 體 舒 適 性 的 戶 外 重 要 的 整 合 性 指 標。再 則，在 RayMan 模 型 中 ，Tmrt 也是除了生理等校溫度(PET)之外另一個模擬得到的結 果 ， 因 此 ， 本 研 究 以 實 測 及 模 擬 的 Tmrt 的一致性做為驗證本模型的 評 判 基 準 ， 實 測 的 Tmrt 值 是 以 ISO 公 式 為 基 準 (如 式 1)、 並 參 照 Thorsson 對平均對流係數的修正、將黑球溫度、空氣溫度、風速輸入 公 式 中 而 得 。 4. 實 測 區 域 選 擇 為 了 達 到 上 述 模 型 預 測 的 準 確 性 ， 因 此 選 擇 一 個 區 域 進 行 實 測 ， 以 便 做 模 型 的 校 正。影 響 戶 外 熱 環 境 的 因 子 極 多，過 去 文 獻 顯 示 上 方 「 遮 蔽 」及 地 表 下 方「 反 射 」因 子 為 熱 帶 地 區 Tmrt 變化的關鍵(Akbari and Konopacki, 2005; Ali-Toudert et al., 2005; Ali-Toudert and Mayer, 2007a; Ali-Toudert and Mayer, 2007b; Lin et al., 2010)，因此，本研究 將 以 多 種 遮 蔽 程 度(不同天空可視因子 SVF)及鋪面(不同反射率 albedo) 的 區 域 ， 進 行 多 個 測 點 進 行 同 步 的 量 測 。 經 過 多 處 的 尋 訪，由 於 校 園 中 各 類 的 不 同 遮 蔽 程 度 地 點 較 多，鋪 面 的 類 型 也 有 多 樣 性，因 此，本 研 究 預 計 以 台 灣 雲 林 縣 虎 尾 鎮 虎 尾 科 技 大 學 第 三 校 區 為 實 測 地 點。該 校 位 置 位 於 東 經 120 度 2 分 6 秒，北 緯 2 度 4 分 5 秒，所屬氣候屬於亞熱帶季風氣候區，全年氣溫以 7 月 為 最 高 ，1 月最低，年平均溫度約在 23 ℃左右，冬季為乾季，以 東 北 季 風 為 主 ， 夏 季 西 南 風 盛 行 ， 由 於 位 居 侵 台 颱 風 主 要 路 徑 地 區 ， 7～9 月 常 有颱 風 侵 襲，降雨 量 以 8 月 份 降 雨 量 最 多，其 次 為 6 月 份 。 相 對 濕 度 平 均 值 約 為 77.6% ，年降水量總計為 1430.1m m，年平均 風 速 約 為 2.0 公尺 / 秒。(資料來源：雲林縣環境保護計畫)
第三章 研究方法
圖 3-3 雲林縣虎尾科技大學所在地
(圖片來源：改繪自 Google Earth) 5. 實 測 點 位 之 考 量 本 研 究 將 根 據 研 究 的 需 求，將 在 實 測 點 位 的 選 擇 條 件 上，依 遮 蔽 的 程 度 不 同，分 為 低 度 遮 蔽，中 度 遮 蔽，高 度 遮 蔽，而 不 同 的 遮 蔽 程 度 代 表 不 同 的 天 空 可 視 因 子 SVF ， 本 研 究 將 低 度 遮 蔽 定 義 為 SVF=05-0.9，中度遮蔽為 SVF=0.3-0.5，高度遮蔽為 SVF=0.1-0.3，及 不 同 的 舖 面 材 質，分 別 為 草 地 舖 面，磚 造 舖 面 以 及 柏 油 舖 面，同 時 也 考 慮 了 是 否 造 成 他 人 活 動 影 響 及 環 境 及 交 通 上 的 干 擾 。 圖 3-4 為虎尾 科 大 校 區 ， 圖 3-5 為所選擇之實測點，表 3-1 為九個實測點位之概略 資 料 。28
圖 3-4 雲林縣虎尾科技大學基地空照圖
(圖 片 來 源 ： google earth)
圖 3-5 戶外實地測量點分佈圖
第三章 研究方法
表 3-1 各實測點圖示及說明
觀 測 點 編 號 外 觀 使 用 儀 器 魚 眼 照 片 測 量 因 子 鋪 面 種 類 A center314 記 憶 式 溫 濕 度 計 空 氣 溫 度 黑 球 溫 度 相 對 溼 度 草 地 B center314 記 憶 式 溫 濕 度 計 空 氣 溫 度 黑 球 溫 度 相 對 溼 度 草 地 C center314 記 憶 式 溫 濕 度 計 空 氣 溫 度 黑 球 溫 度 相 對 溼 度 草 地 D center314 記 憶 式 溫 濕 度 計 空 氣 溫 度 黑 球 溫 度 相 對 溼 度 紅 磚 E center314 記 憶 式 溫 濕 度 計 空 氣 溫 度 黑 球 溫 度 相 對 溼 度 紅 磚30 F center314 記 憶 式 溫 濕 度 計 空 氣 溫 度 黑 球 溫 度 相 對 溼 度 紅 磚 G center314 記 憶 式 溫 濕 度 計 空 氣 溫 度 黑 球 溫 度 相 對 溼 度 柏 油 鋪 面 H center314 記 憶 式 溫 濕 度 計 空 氣 溫 度 黑 球 溫 度 相 對 溼 度 柏 油 鋪 面 I center314 記 憶 式 溫 濕 度 計 空 氣 溫 度 黑 球 溫 度 相 對 溼 度 柏 油 鋪 面 (資料來源：本研究整理) 6. 各 實 測 點 介 紹 本 研 究 各 觀 測 選 點 主 要 位 於 第 三 校 區 及 週 邊 環 境，選 點 的 考 量 依 照 不 同 的 遮 蔽 及 舖 面 需 求，A 點為虎科大操場中央，為草地舖面，並 無 太 多 遮 蔽 ， 遮 蔽 程 度 屬 於 空 曠 ，SVF 天空可視因子介於 0.5-0.9，B 點 為 人 文 大 樓 與 紋 理 大 樓 中 間 草 皮 ， 為 草 地 舖 面 ， 遮 蔽 為 兩 側 大 樓 ， SVF 介於 0.3-0.5，為半遮蔽狀況，C 點文理大樓後側草皮，主要的遮 蔽 為 大 樓 及 一 棵 主 要 的 大 榕 樹，遮 蔽 程 度 為 高 遮 蔽，SVF 為 0.1-0.3， D 點為第三校區機車停車場，舖面是以磚為舖面，為主遮蔽程度為空 曠 SVF 為 0.5-0.9，並無明顯的遮蔽，E 點為文理大樓中庭，遮蔽物為
第三章 研究方法 大 樓 本 身 ，F 點為本校經國體育館側邊人行步道，主要遮蔽為體育館 本 體 及 部 分 的 人 行 道 植 栽，SVF 為 0.3-0.5，遮蔽程度為中度遮蔽，G 點 校 區 內 柏 油 舖 面 空 地 ， 平 時 交 通 量 較 少 ， 且 並 無 太 多 遮 蔽 物 ，SVF 為 0.5-0.9，遮蔽程度為空曠，H 點為校外道路中央分隔島旁，主要遮 蔽 物 為 榕 樹 及 椰 子 樹 及 建 築 體 ，SVF 為 0.3-0.5，I 點為校區後方糖場 就 宿 舍 區 道 路，為 柏 油 舖 面，主 要 遮 蔽 物 為 茂 密 的 榕 樹，屬 於 高 度 遮 蔽 程 度 ，SVF 為 0.1-0.3，圖片 3-6 至 3-14 為九個實測點之照片。
圖 3-6 A 點虎科大操場
(圖片來源：本研究拍攝)32
圖 3-7 B 點人文大樓與文理大樓中間
(圖片來源：本研究拍攝)
圖 3-8 C 點文理大樓後側草皮
第三章 研究方法
圖 3-9 D 點摩托車停車場
(圖片來源：本研究拍攝)
圖 3-10 E 點文理大樓中庭
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圖 3-11 F 點經國體育館側邊人行步道
(圖片來源：本研究拍攝)
圖 3-12 G 點校區柏油空地
第三章 研究方法
圖 3-13 H 點校區馬路中間
(圖片來源：本研究拍攝)
圖 3-14 I 點校區外糖廠舊宿舍
36 本 研 究 根 據 草 皮 舖 面 ， 磚 舖 面 及 柏 油 舖 面 ， 以 及 高 中 低 遮 蔽 程 度 ， 將 九 個 實 測 點 整 理 成 表 3-2，可看出九個實測點之間關係，水準 是 同 一 種 鋪 面 不 同 遮 蔽 程 度 之 魚 眼 圖 比 較，而 垂 直 則 是 同 一 種 遮 蔽 程 度 下，不 同 鋪 面 之 間 的 魚 眼 圖 比 較，之 後 分 析 的 方 式 將 依 照 該 分 類 作 比 較 。
表 3-2 以 SVF 及鋪面分類
SVF 鋪 面 0.5-0.9(空曠) 0.3-0.5(半遮蔽) 0.1-0.3(高遮蔽) 草 皮 A B C 紅 磚 D E F 柏 油 G H I (資 料 來 源 ： 本 研 究 整 理 )第三章 研究方法 7. 實 測 儀 器 與 設 置 在 實 際 進 行 上 ， 本 研 究 以 Center314 記憶式溫濕度計紀錄環境因 子，紀 錄 的 項 目 有 空 氣 溫 度，黑 球 溫 度 及 濕 度。在 物 理 環 境 因 子 的 量 測 上 ， 將 以 三 角 架 將 儀 器(表 3-3 及表 3-4)固定於地面，以 1.1M 的高 度 量 測 空 氣 溫 度、濕 度、黑 球 溫 度，風 速 及 全 天 日 射 量 也 同 時 被 觀 測， 所 有 的 儀 器 均 以 1 分 鐘 的 頻 率 做 自 動 記 錄 ， 每 次 實 測 的 時 間 當 天 08:00-17:30。 本 研 究 分 別 將 9 台 Center314 儀器設置於上節所述之虎尾科技大 學 校 區 共 9 個不同的施測點（本研究將即測點與儀器編號為 A、B、C、 D、E、F、G、H、I）再以 實 測 的 資 料 建 立 平 均 輻 射 溫 度 的 預 測 模 型 ， 以 做 為 後 續 綠 建 築 更 新 診 斷 與 改 造 計 畫 案 例 模 型 的 準 備 。
表 3-3 氣溫因子實測儀器
實 驗 儀 器 名 稱 Center314 用 途 及 測 量 因 子 ： 長 期 監 測 空 氣 溫 度 、 濕 度 、 黑 球 溫 度 整 體 外 觀 儀 器 顯 示 面 板 黑 球 熱 偶 線 Center314 使用介面說明38 編 號 內 容 說 明 (1) REC 儀 器 電 量 、 資 料 容 量 、 紀 錄 狀 態 (2) RH 相 對 溼 度 (3) T1 空 氣 溫 度 (4) T2 黑 球 溫 度 (資 料 來 源 ： 本 研 究 提 供 )
