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綠建築對都市熱島緩和及舒適度提升之量化效益評估研究

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Academic year: 2021

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綠建築對都市熱島緩和及舒適度提升之量化效

益評估研究

資料蒐集分析報告

內政部建築研究所協同研究報告

中華民國 107 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)

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內政部建築研究所

創新低碳綠建築環境科技計畫

「綠建築對都市熱島緩和及舒適度

提升之量化效益評估研究」

資料蒐集分析報告

研究主持人:王安強 副所長

協同主持人:黃國倉 博士

研究員:曾毅振、陳盈樺、徐虎嘯、王家瑩

研究助理:陳世禎、李宜臻

研究期程:中華民國

107 年 3 月至 107 年 12 月

研究經費:新臺幣:100.9 萬元

內政部建築研究所協同研究報告

中華民國 107 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)

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目次

表次... II  圖次... III  摘要... V  第一章  緒論... 1  第一節 研究緣起與背景 ... 1  第二節 本研究計畫之重要性 ... 2  第二章  國內外文獻回顧與評析 ... 5  第一節 影響都市熱島之因子文獻回顧 ... 5  第二節 各國綠建築評估體系中對都市熱環境之評估 ... 7  第三章  研究方法 ... 23  第一節 研究流程 ... 23  第二節 實測與模擬驗證 ... 25  第三節 應用實驗計畫法規劃模擬實驗 ... 31  第四節 外界氣候條件之篩選 ... 36  第五節 ENVI-met 熱環境模擬 ... 38  第六節 建立都市熱島緩和與戶外熱舒適預測模型 ... 41  第四章  綠建築設計對基地內降溫效益分析 ... 45  第一節 日間降溫效益 ... 45  第二節 夜間降溫效益 ... 48  第五章  綠建築設計對提升環境熱舒適之效益分析 ... 53  第六章  模式之應用 ... 57  第一節 綠建築指標對戶外降溫及舒適效益換算 ... 57  第二節 實際綠建築案例試算 ... 60  第七章  結論與建議 ... 63  第一節 結論 ... 63  第二節 建議 ... 64  附錄一:期初審查意見回覆表 ... 65  附錄二:期中審查意見回覆表 ... 66  附錄三:第一次專家學者諮詢會議記錄 ... 68  附錄四:27 個直交表模擬實驗案例 ... 70  參考書目 ... 79   

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表次

2-1 影響都市戶外熱環境之重要成因與現行綠建築評估系統之對應 ... 9  2-2 綠建環評架構評估面向權重表 ... 11  2-3 熱感受指數對應之熱舒適區間 ... 12  2-4 生理等效溫度(PET)對應之熱舒適區間 ... 13  2-5 台灣綠建築都市熱島評估因子與熱島減緩係數之對應表 ... 16  2-6 簡易建築空間外熱島 BEE 值計算如下表: ... 19  2-7 LEED 得分分級表 ... 20  3-1 各測點之附近環境描述 ... 27  3-2 自計式溫濕度記錄器 ... 27  3-3 ENVI-met 模擬之輸入條件 ... 28  3-4 模擬與實測之溫度差值 ... 28  3-5 模擬與實測之相對濕度差值 ... 30  3-6 L27 標準直交表 ... 32  3-7 模擬因子及其水準之定義 ... 35  3-8 因子水準表 ... 35  3-9 建成環境表層材料參數設定 ... 40  3-10 台灣本土與歐洲 PET 熱舒適範圍比較 ... 43  4-1 日間降溫效果之變異數分析表 ... 46  4-2 各因子降溫效果表(日間) ... 47  4-3 夜間降溫效果之變異數分析表 ... 49  4-4 各因子降溫效果表(夜間) ... 50  5-1 各因子對累積過熱嚴重程度效果之變異數分析表 ... 54  5-2 各因子對過熱嚴重程度之效果表(日間) ... 55  6-1 綠建築指標與預估因子之對應與計算說明 ... 58  6-2 綠化量指標評估表內用於計算喬木覆蓋面積之欄位 ... 59  6-3 基地保水指標評估表內用於計算綠覆面積之欄位 ... 59  6-4 綠建築案例試算基本資料 ... 60  6-5 真實案例試評結果 ... 61   

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圖次

2-1 日本綠建築評估系統內對於都市熱島之評估示意 ... 8  2-2 BEAM 比較「新建建築」與「社區」的評估區域範圍 ... 10  2-3 香港 BEAM Plus 架構體系圖 ... 11  2-4 台灣 EEWH 架構 ... 14  2-5 台灣都市熱島效應系統評估因子(示意圖) ... 15  2-6 都市熱島評估內評估建築物遮蔽之風陰影計算圖例 ... 16  2-7 日本 BEE 值與綠建築評估等級之對應關係 ... 17  2-8 CASBEE 內對於都市熱島評估之基地邊界示意圖 ... 18  2-9 LEED-HI 標準評估公式 ... 21  2-10 LEED-HI 之替代公式 ... 21  3-1 研究流程圖 ... 24  3-2 進行模擬與實測比對之空間與測點佈點規劃 ... 26  3-3 測點編號 1 之情況 ... 26  3-4 ENVI-met 以 1m 見方網格之建模 ... 27  3-5 模擬與實測之溫度變化趨勢 ... 29  3-6 模擬與實測之相對濕度變化趨勢 ... 31  3-7 作為 ENVI-met 初始之模擬空間(Domain)維度示意 ... 32  3-8 數值模擬建成環境配置之示意 ... 35  3-9 八月挑選出二日炎熱日之全天空日射量分布圖 ... 37  3-10 所挑選出二日炎熱日日間逐時 PET 之分布圖 ... 37  3-11 中選日(8 月 2 日)之氣溫與日射量分布 ... 37  3-12 以 ENVI-met 模擬都市建成環境之溫熱情況分布之例子 ... 39  3-13 ENVI-met 數值模擬輸入、輸出與運算架構之關係 ... 39  3-14 模擬用之基準案例配置示意 ... 44  4-1 日間各因子對降溫效益之貢獻度 ... 46  4-2 日間之因子降溫效果圖 ... 47  4-3 夜間各因子對降溫效益之貢獻度 ... 49  4-4 夜間降溫之因子效果圖 ... 50  5-1 各因子對累積過熱嚴重程度之貢獻度 ... 54  5-2 過熱嚴重度之因子效果圖 ... 55   

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摘要

關鍵詞:都市熱島效應、都市微氣候、戶外熱舒適、熱島降溫 一、研究緣起 近年來在氣候變遷之影響下都市環境愈趨炎熱,推行綠建築有助於改善基 地周遭之熱環境。我國自1999 年起綠建築標章制度上路,其中影響都市熱環境 之相關指標包括綠化量指標與基地保水指標。本研究目的在於量化這些綠建築設 計因子對於緩和都市熱環境與戶外熱舒適提升之量化效果,期能量化確立綠建築 在改善都市微氣候上之貢獻,以供未來擬定都市降溫策略之參考。有鑑於此,本 研究透過電腦數值模擬解析之技術,嘗試建構綠建築設計因子與實際減緩都市熱 島與提升戶外熱舒適之量化效益,作為未來綠建築設計、綠建築政策成果對於都 市環境改善之效益預測,並藉由量化之因子敏感度分析提出提升都市環境品質之 關鍵策略。 二、研究方法及過程 研究首先透過國內外文獻回顧,同時蒐集國際上綠建築評估系統相關文件, 進行比較國際上綠建築評估系統內有關都市熱島減緩與戶外熱舒適相關之評估 指標規定。針對各綠建築技術(如各種基地保水手法、綠化改善、建築群體之配 置、不同建材之應用等)對於戶外熱環境之量化效益,本研究以電腦流體力學數 值模擬(Computational fluid dynamics, CFD)之方式進行系統性模擬,藉由模擬結 果與小規模實測比對驗證無誤後,輔以統計學變異數分析(ANOVA)方法,建立各 因子對(1)都市熱環境緩和與(2)改善戶外熱舒適,之貢獻度分析同時建立量化之 預測模式。本研究搭配戶外熱環境實測進行模擬之驗證。此外,由於數值模擬方 法受限於當今電腦運算能力之限制,難以進行全年長期之模擬。因此必須挑選能 夠代表當地氣候之代表日氣象資料以為模擬之外界氣候標準,進行夏季代表日之 挑選,以氣候較為嚴苛之日探討各基地因子對熱環境之緩和效果。 在確立影響都市熱島與戶外熱舒適之關鍵影響因子後,為了有效率並系統 性的以數值模擬實驗確立各因子之敏感度,建立各因子之量化貢獻量,在模擬實 驗之規劃上採用田口實驗計畫法之直交實驗,以減少實驗所需之時間。透過有限 次數之模擬實驗對各相異的建成環境配置案例模擬後,進行各案例之微氣候熱環 境輸出以為分析,並嘗試建立綠建築設計因子對熱環境之預測式。最後,嘗試研 訂「綠建築指標對戶外降溫及舒適效益換算式」草案,同時提出提升環境品質之 關鍵策略,分析熱島緩和及舒適提升導入或修正現有綠建築評估項目之可行性, 以作為未來評估綠建築推行下對於都市熱環境之改善量化效益評估。

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三、重要發現 1. 完成國內外有關都市熱島成因與國際上綠建築評估內容內有關都市熱島之 評估方法回顧。 2. 完成都市微氣候模擬工具與實測之比對,確立電腦模擬之輸入參數。 3. 完成擬定都市熱島降溫與提升熱舒適模擬之環境因子與熱季外界氣候條件 選定。 4. 以實驗計畫法之直交表規劃模擬實驗與建模之工作,建立量化之都市熱島 降溫與戶外熱舒適(以過熱嚴重度表示)之預測模型: (1) 在對日間降溫效益方面,以「平均建築高度」、「空地喬木覆蓋率」、「人 工鋪面區平均反射率」與「建蔽率」為影響較顯著之因子。 (2) 在對夜間降溫效益方面,以「平均建築高度」、「空地喬木覆蓋率」與「建 蔽率」為影響較顯著之因子。 (3) 在對戶外日間過熱嚴重度方面,以「平均建築高度」、「空地喬木覆蓋率」 與「空地的綠覆面積比」為影響較顯著之因子。 5. 提出「綠建築指標對戶外降溫及舒適效益換算式」,使得綠建築評估系統內 之綠化量指標與基地保水指標評估內容得以與本研究所開發之熱環境預測 模式接軌以利模式之評估應用。 6. 完成實際綠建築標章申請案例共 12 例之試算演示,應用本研究所開發之預 測模式評估其開發前後對基地日夜間降溫之效果,以及進行基地過熱嚴重 度之評估,以確立預測模式應用之可行性。 四、主要建議事項 根據本研究成果發現,提出下列建議: 建議一 建議應用本研究所建立之環境降溫與熱舒適評估預測模型,可將過去之綠 建築案例進行評估,嘗試量化綠建築對環境降溫與提升熱舒適上之量化效益,彰 顯我國綠建築政策在改善都市微氣候上之成效:立即可行建議。 主辦機關:內政部建築研究所 協辦機關:財團法人台灣建築中心 建議二 本研究為了探討在熱季中最嚴苛時綠建築設計對基地內降溫與熱舒適提升 之效益,因此以幾近無風之狀態下進行探討。然而,都市風廊之創造以及基地內 建築群之配置以提升通風品質與風速,與戶外熱舒適之提升有密切關係。建議後 續可針對都市建築群之配置如何影響基地內通風以利降溫與提升熱舒適進行量

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Abstract

Keywords: Urban heat island, urban microclimate, outdoor thermal comfort, urban heat island mitigation

1. Introduction

Urban thermal environment is exacerbating due to the influence of climate change in recent years. Thermal environment could be improved by implementing green building design. The Taiwanese green building labeling system is launched in 1999, in which system, the greenery and water retention indices are related to the urban thermal environment. The objective of this study is to quantify the effect of implementing these indices on the alleviation of the urban thermal environment and the improvement of the outdoor thermal comfort. The research results could be provide as a reference for formulating urban heat island mitigation strategies. To this end, computational numerical simulation was adopted to construct the quantitative appraisal models between the green building design and its inducing effect.

2. Methodology

Literature reviews were firstly conducted to identify crucial factors that affects the urban thermal environment as well as outdoor thermal comfort. Furthermore, international green building labeling systems were also collected, the evaluating methods regarding the urban environment were compared. This study adopted computational fluid dynamic (CFD) technique to study the effects on the thermal environment of green building designs such as strategies of water retention, greenery, material of the pavement etc. Concerning the numerous environmental designing factors to be considered with and due to the fact that the process of CFD analysis is time-consuming, the design of experiment method was employed to facilitate the research efficiency by limiting the simulation runs to 27 cases. The ANOVA was adopted to analyze the relative contributions of each design factors and to construct the predicting models of the ambient temperature mitigation and the outdoor thermal comfort improvement.

3. Major findings

(1) This study accomplished the comparisons of the evaluation methods of urban heat island existing in green building labeling systems worldwide.

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simulation software.

(3) Identification of Taipei’s extreme meteorological data for simulation was performed to study the urban environmental thermal condition on the extremely hot date.

(4) Green building design factors that affected the thermal environment were identified:

i. The influential factors against the diurnal temperature mitigation are the average building height, tree’s canopy coverage ratio, albedo of the pavement material, and the building coverage ratio.

ii. The influential factors against the nocturnal temperature mitigation are the average building height, tree’s canopy coverage ratio, and the building coverage ratio.

iii. The influential factors against the severity of outdoor overheating are the average building height, tree’s canopy coverage ratio, and the greenery coverage ratio.

(5) The predicting models of both urban heat island mitigation potential and the outdoor thermal comfort improving effect were established.

(6) The application of the established models were demonstrated by 12 actual green building cases and the feasibility of the models were confirmed.

4. Recommendations

As the quantitative models for appraising the green building design against the urban thermal environment have been established, it is suggested that to gradually evaluate the urban heat mitigation and thermal comfort improving potentials of every green building labeled cases.

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第一章 緒論

第一節 研究緣起與背景

都市市中心一般較市郊的氣溫高是一個自1960 年代開始,在世界各地大都 會所發現的一個地區性氣候現象。具體來說,無論從早上到日落以後,城市的氣 溫都比周邊地區來得高,並容易產生霧氣。這個現象的發現,是由於人造衛星的 出現,使人類得以利用人造衛星從高空以紅外線拍攝地球。這種拍攝的最初目的, 是作氣象觀測用途,用以分析雨雲的構成。可是,後來人類從紅外線影像中發現 城市與周邊地區的溫度有著很明顯的差異,看起來城市就好像在一片地區中間的 一個浮島,因此稱之為熱島效應。其主要原因為來自於大樓和柏油對太陽光的蓄 熱和都市內部林立的大樓中的空調設備排出的廢熱空氣、樹木減少所產生的城市 圓頂效應等。由於氣溫高熱對流之影響下,因此亦會出現突然的降雨。而都市內 密集且高聳之建築物阻擋都市內盛行風的流動,使得密集街廓內之風速下降,更 加劇了都市內部高溫化的現象。 本研究之主題為「綠建築對都市熱島緩和及舒適度提升之量化效益評估」。 台灣的綠建築評估系統 EEWH 以「生態、節能、減廢、健康」為主軸,並建構 了 6 類綠建築家族評估體系。由於氣候變遷及全球暖化導致都市熱島現象日益 嚴重,目前美國LEED 及日本 CASBEE 等多個綠建築評估體系都已將熱島減緩 納入必要的評估項目。我國僅於社區類手冊中納入評估,故推動成效仍有限。 事實上,綠建築九項指標中,除了節水節電效益外,仍包含許多實質價值 可被評估分析,例如:戶外降溫、熱舒適度與環境品質的提升等。舉例來說,生 物多樣性指標的綠化面積與綠地分佈、綠化量指標的喬灌木數量及面積,均有植 栽蒸散降溫及創造遮蔭的效果,基地保水指標的綠地、被覆地或草溝設計與透水 鋪面則有良好的蒸發冷卻效果,日常節能指標中的良好的外殼節能及空調系統設 計也可以減少設備發熱量而降低外氣溫度,室內環境指標中的自然通風效益也有 助於減空調使用,降低人工發散熱。 為了瞭解綠建築指標的評估項目對熱島緩和及舒適提升的具體成效,本研 究將以微氣候數值模擬軟體,建立標準化的基地,並針對不同的綠建築指標項目 組合情境進行空氣溫度、風速風向、舒適指標的模擬,透過實驗計畫法的重複試

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驗,建立一個簡單易操作的「綠建築指標對戶外降溫及舒適效益換算式」。未來 即可應用此簡算式評估一宗基地內申請案例內採用綠化、保水、節能等指標手法 對於降溫及舒適之潛在效果。本研究之目的將可印證及呈現我國綠建築制度對回 應氣候變遷、全球暖化議題之努力及成效,未來也可依此算式為基礎,做為社區 類熱島指標修正依據,或整合納入現有評估手冊的其中一項指標進行評估。  本計畫所欲達成之預期目標如下: 1. 完成我國綠建築相關指標對於戶外降溫及熱舒適提升之潛在影響分析。 2. 完成「綠建築指標對戶外降溫及舒適效益換算式」草案,以作為熱島緩和 及舒適提升之量化效益評估。 3. 完成熱島緩和及舒適提升導入或修正現有綠建築評估項目之可行性分析。

第二節

本研究計畫之重要性

伴隨著全球氣候變遷夏季都市高溫化問題日趨嚴重,我國之綠建築評估體 系裡針對減緩都市熱島現象之技術評估散佈於各指標內,各技術對於改善都市熱 環境之原理不同,改善效果亦各異,且各技術間亦存在交互作用之問題,比如街 道內種樹綠化可帶來遮蔭與降溫之效果,但是卻阻礙了都市街谷內風之流動降低 風速等(Huang and Li 2017),有必要以整體系統性之分析探討各種熱島減緩技術 間較佳之應用組合,以提供都市規劃或設計者參考。本研究嘗試應用電腦數值模 擬之方法建立這些技術對於降低都市熱環境與提升戶外熱舒適之量化效益,建構 效益量化之計算模型,可提供未來作為綠建築評估系統對都市環境層面之改善效 益之評估。此外,期能透過本基礎研究,作為未來修訂綠建築內減緩都市熱島評 估之參考。  本研究目的包括以下三點: 1. 蒐集比較國內外綠建築評估體系有關都市熱島及都市熱環境的減緩策略之 指標規定。 2. 應用台灣戶外熱環境實測資料庫,依熱平衡理論進行動態數值模擬解析,

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3. 分析各項指標對於綠建築實質效益(如:降溫、熱舒適度等)之關聯,提出提 升環境品質之關鍵策略。  綜上,本研究對建築發展短中長期方面預期貢獻有二: 1. 研究結果提出提升建成環境品質之關鍵策略,有助於我國研訂有關降 低都市熱島以期未來氣候變遷之衝擊。 2. 本研究開發簡易操作之評估模式,完成「綠建築指標對戶外降溫及熱 舒適效益換算式」,由各項綠建築指標之評估結果來推估熱島緩和及舒 適提升之量化效益,有助於實質量化與評估我國綠建築政策在熱環境 改善上之效益。作為未來修訂綠建築系統評估指標在都市熱島評估方 面上之依據。 此外,在對於經濟建設或社會發展方面預期效益方面,透過本研究成果之 產出,建立之都市熱環境分析方法除了可作為學術研究之參考。預期更可誘導都 市規劃設計者,以提升熱舒適觀點擘劃低碳且宜居之都市計畫藍圖,同時對於建 築設計者,可提供各種都市熱島緩和應用技術量化評估,以誘導符合熱舒適之基 地設計。

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第二章 國內外文獻回顧與評析

第一節 影響都市熱島之因子文獻回顧

都會區之居民更由於都市熱島效應之影響下,夏季無風之日間相較於鄉村 地區的人們更易暴露於炎熱環境,增加因熱而導致之疾病風險(Buechley, Van Bruggen et al. 1972)。都市熱島效應已普遍被證實是增加都市戶外空間熱應力 (heat stress)而造成熱不舒適之關鍵因素(McGeehin and Mirabelli 2001)。都市戶外 空間之組成又以街道所占面積居多,探討都市街道之人行空間熱環境並尋求提升 熱舒適性之方法有助於減緩都會區過熱以及都市熱島效應之問題。此外,以都市 建築能源之角度觀之,較低的戶外街道空氣溫度亦有助於兩側建築群體內之空調 能源使用,同時減少熱季空調之廢熱排熱,進而得以再緩和都市熱島效應而形成 正向回饋循環。 一篇廣泛收集有關街谷幾何尺寸與人行區域之綠化對戶外熱舒適之回顧文 章(Jamei, Rajagopalan et al. 2016),表明了世界各地對此一議題的重視,在這些文 獻的回顧上鮮少有亞熱帶氣候區之探討,有必要針對台灣位於亞熱帶熱溼氣候區 之氣候條件進行量化之探討。瞭解都市街谷之設計型式、植栽或都市表層材料如 何影響戶外人行空間熱舒適以及降低都市熱島效應之效果,將有助於擬定都市設 計與規劃準則以降低都會區過熱之情形,尤其針對新興之都市於早期發展之階段, 對在都市熱島效應之控制上更顯重要。 影響都市街谷內熱環境之生物氣候最主要的二個因子為街谷內之熱通量 (常以街谷內之平均輻射溫度 Mean Radiant Temperature, MRT 來描述)(Herrmann and Matzarakis 2012)與風速(Lin, Matzarakis et al. 2010)。而街谷內之熱通量與風 速又會被道路兩側之建築物以及道路寬度等所圍塑出來之街道斷面尺寸,因建築 體之遮蔽與街道之座向(Cao, Li et al. 2015)而影響日間日射輻射之取得,此外,街 道 座 向(Takebayashi 2015) 與 街 谷 之 高 深 比 (height/width ratio) (Bakarman and Chang 2015, Nyuk Hien, Chun-Qing et al. 2016)同時會促進或阻擋都市內自然風之 流動。這些都市街谷型態因子是影響街區熱舒適之重要變因。Xuan 等人(Xuan, Yang et al. 2016)單純以電腦動態流體力學(CFD)分別模擬日本仙台與大陸廣州兩 地氣候,在不同之街道高寬比(由 0.24 至 1.43)下,街谷內之風速變化、日射遮蔽

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情況與熱舒適分布,得到高緯度之仙台可藉由提高街道高寬比而改善熱舒適之結 論,反之在廣州氣候區其效果則有限,顯示街谷型態對提升街區熱舒適與氣候區 與緯度有關。 而以都市建成環境表層觀之,影響熱環境之因素會隨街谷內地表鋪面材料 與建築表層材料之日射反射能力相關,然而高反射率材料所反射之短波輻射反而 會造成戶外空間使用者之熱不舒適。一篇藉由模擬之方式探討應用高反射率材料 (high albedo materials)於建築表層與鋪面材料上之研究顯示,高反射率之街谷環 境雖可降低空氣溫度進而緩和都市熱島效應,然而由於材料本身直接反射了短波 輻射導致直接被人體吸收產生熱不舒適感(Schrijvers, Jonker et al. 2016),反而得 不償失。另一篇研究位於地中海氣候區的羅馬,透過實測與模擬亦同樣發現一致 的結論(Salata, Golasi et al. 2015)。因此,高反射率材料因本身吸熱減少進而減少 了長波之放射雖提供了降低空氣溫度效果,但瞬間直接的短波輻射卻造成熱舒適 降低。依據文獻,高反射率材料之應用應一併考量都市街谷之高深比甚至是植栽 以提供日射遮蔽,以降低對人之熱舒適。街谷型態鄰棟遮蔭與藉由植栽遮蔽以及 高反射材料應用間,存在交互作用之關係,有必要加以量化探討以獲致相互間對 熱環境與熱舒適之貢獻量,作為熱溼氣候區之都市設計準則。 另一方面,街道內植栽主要藉由蒸發散作用(evapotranspiration effect)與葉面 遮蔽作用(canopy shading effect)提供街谷內熱通量之消散與遮蔽(Bowler, Buyung-Ali et al. 2010),亦是影響街區熱舒適之因子之一。Konarska 等人在高緯度之瑞 典透過位於都市街谷內之實測(Konarska, Holmer et al. 2016),選定不同之都市公 園與街谷型態探討相異植栽綠覆條件下對空氣降溫之效益,發現植栽在不同季節 下之降溫效益會隨都市街谷型態而異,而夜間之熱環境則主要來自街谷斷面型態 之影響,係因為高深峽谷型之街谷與夜間更不易散熱所致。另一篇在澳洲墨爾本 的研究(Coutts, White et al. 2016),指出植栽之降溫效益高度地隨街谷之型態而異, 越淺碟型與寬敞的街谷其植栽之降溫效益就越加明顯。此外,同樣位於墨爾本的 研究更明確指出街道之座向與街谷尺寸相當大程度地影響著行道樹對人行空間

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測發現,相較於硬鋪面綠地可降低近地表空氣溫度約 3.4°C 以及降低 PET 約 4.9°C,而喬木甚至可達 17.4°C 的溫度降幅效果。

在探討上述這些有關地表鋪面、材質、街谷型態、綠化等對戶外熱環境之 影響上,發現除了應用成本較高之實測實驗之外,常以電腦模擬之方式進行以節 省成本並快速獲得大致不差之結論,而應用於這類模擬的工具則以ENVI-met 最 為常見,在文獻上需多的研究應用 ENVI-met 進行有關都市綠化(Fahmy and Sharples 2009, Fahmy, Sharples et al. 2010, Perini and Magliocco 2014, Yahia and Johansson 2014)、鋪面材質(Carnielo and Zinzi 2013, Taleghani, Sailor et al. 2014)、 都 市 或 建 築 配 置(Taleb and Abu-Hijleh 2013, Taleb and Taleb 2014, Taleghani, Kleerekoper et al. 2015)等對戶外熱環境之探討。有鑑於該軟體應用於都市戶外熱 環境上之相關議題應用已趨成熟,本研究亦以ENVI-met 作為建立都市環境設計 因子與環境微氣候關係之數值模擬工具。

第二節 各國綠建築評估體系中對都市熱環境之評估

位處亞熱帶氣候區之台灣,應用都市戶外空間之綠化設計以提供於夏季炎 熱季節時良好之遮蔭環境,提升使用者熱舒適以及其使用經驗(Huang, Lin et al. 2015),尤為重要。以花園城市知名的新加坡位處於熱帶濕熱氣候區,在戶外空 間設計之考量上,常可見到如何因應當地炎熱氣候之調適性設計,在人行空間、 通廊甚至是道路兩旁隨處可見具良好遮蔭品質之植栽綠化遮蔭或遮棚設施等,以 提供步行者良好之熱舒適環境。據聯合國之統計至2050 年時全球都市居住人口 預計將達全球總人口數之66.4%(United Nations 2014)。都市開放空間是提供人們 社交、遊憩、活動等功能是營造健康城市必要空間之一環。這些開放空間包括公 園綠地、綠色廊道系統(綠園道)、廣場、都市半開放空間、人行徒步區等場域。 營造一個成功的都市開放空間以吸引人們來使用是都市規劃與設計者之目標之 一,除了空間本身景觀美質之要求外,塑造良好的戶外空間熱環境是影響人們利 用這些空間之主因之一(Lin, Tsai et al. 2013)。此外,都市大量人工化之環境造成 都市熱島現象,都市環境呈現較郊區相比更為高溫化、日照量略低、雲量微增、 霧日增多、乾燥化、平均風速降低以及都市塵罩現象污染物不易擴散等問題。國 際上許多國家的綠建築評估體系也開始納入都市熱環境的評估,如2010 年始日

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本的CASBEE 內已將都市熱島減緩之評估納入(JSBC 2010)。而美國的 LEED、 英國的BREEAM、香港的 BEAM 等各國之建築評估體系內也陸續導入有關於都 市熱島方面的評估要項;台灣也自2015 年在綠建築評估之社區類版本內納入了 都市熱島的評估內容(EEWH-HI)(林憲德, 林子平 et al. 2014)。 圖 2-1 日本綠建築評估系統內對於都市熱島之評估示意 (資料來源:(JSBC 2010)) 回顧文獻上造成都市熱島之主要原因包括來自人工發散熱、交通與都市內 能源的使用(Santamouris, Synnefa et al. 2011);高密度的土地利用伴隨大量高蓄熱 的建築體(Harlan and Ruddell 2011, Mavrogianni, Davies et al. 2011);都市街道峽 谷阻礙夜間長波輻射熱的逸散(Smith and Levermore 2008, Santamouris, Synnefa et al. 2011);建築體之阻擋造成都市內低風速(Santamouris, Papanikolaou et al. 2001); 都市缺少綠地與透水性鋪面(Smith and Levermore 2008, Chen, Ooka et al. 2009): 以及缺少低反射率的建築壁面與道路路面(Santamouris, Synnefa et al. 2011)等皆 是成因。 上述這些造成都市熱島現象之主因內,許多項目已是目前我國綠建築評估 系統(EEWH)內所評估之因子,例如綠化量指標之對於植栽綠覆率之評估;基地 保水指標對於裸露地與透水鋪面之評估;綠建築社區類的都市熱島評估內有關 「戶外通風」與「熱島減緩效益」之評估等。然而這些項目散佈於各指標系統內, 評估之得分與計算邏輯各不相同,因此難以具體量化指出綠建築指標得分與都市 熱島降溫與提升戶外環境熱舒適間之關係。這些影響都市戶外熱環境之關鍵因子

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的炎熱環境,此部分之對策需仰賴於建築之空調與外殼節能,可歸納於綠建築中 日常節能指標之範疇。然而,要量化建築節能對都市熱環境之影響其變因太多, 包括建築使用類型、空調廢熱排放之方式與位置、建築群之配置、都市街谷之組 成、空調系統之方式等,需多因子難以掌握亦非日常節能指標之評估內容,不易 將以建築熱負荷為評估精神之日常節能指標量化於都市熱環境上。因此,此部分 本研究暫不考慮。 表 2-1 影響都市戶外熱環境之重要成因與現行綠建築評估系統之對應 影響都市熱環境之因素 現行台灣綠建築評估 系統之對應 參考文獻來源 人工發散熱與都市內能源的 使用 日常節能指標

(Santamouris, Synnefa et al. 2011)

交通廢熱 無 (Santamouris, Synnefa et al. 2011) 高密度土地利用伴隨大量高

蓄熱的建築體 無

(Harlan and Ruddell 2011, Mavrogianni, Davies et al. 2011)

都市街道峽谷阻礙夜間長波

輻射熱的逸散 無

(Smith and Levermore 2008, Santamouris, Synnefa et al. 2011) 建築體之阻擋造成都市內低 風速 社區類都市熱島評估 (Santamouris, Papanikolaou et al. 2001) 植栽綠地的蒸發冷卻效應 綠化量指標、社區類 都市熱島評估

(Smith and Levermore 2008, Chen, Ooka et al. 2009)

透水性鋪面與裸露地面積 基地保水指標、社區 類都市熱島評估

(Smith and Levermore 2008, Chen, Ooka et al. 2009)

低反射率的建築壁面或道路

路面 社區類都市熱島評估

(Santamouris, Synnefa et al. 2011) (資料來源:本研究整理) 為了因應逐漸高溫化的都市熱環境,逐漸地各國之綠建築認證制度內開始 出現了關於都市熱島效應評估之機制,以從建築之角度對都市熱島效應做出環境 上之評估。以下各節整理包含香港環保建築評估協會(HK-BEAM Society)、台 灣綠建築評估系統(EEWH)、日本建築物綜合環境性能評價體系(CASBEE)以及 美國綠建築協會(LEED)之熱島效應評估內容。

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2.2.1 香港建築環境評估法(HK-BEAM)

香港於 1996 年成立環保建築評估協會(HK-BEAM Society),該機構為非 營利組織是香港綠建築的制訂機構,該機構主要參考英國建築研究所所建立的環 境評估法(BREEAM),協助制定了香港建築環境評估方法(Hong Kong Building Environmental Assessment Method, HK-BEAM)。這是一部能用於描述香港建築物 綜合品質的評估、認證、標章體系,評估之對象涵蓋新建建築、整建或正在使用 中的建築規劃設計、施工建設、試運行階段的規範,是屬於自願認證的綠建築評 估體系。

2009 年香港成立綠色建築協會(HKGBC),作為提供香港綠建築的認證機構, 而BEAM Plus 則是綠建築的評估工具。BEAM Plus 之內容包括一套綠建環評社 區(Neibourhoods)的總體設計,以及建築設計施工—包括新建建築(New Buildings)、 既有建築(Existing Buildings)及室內建築(Interiors)。社區的評估區域範圍與新建 或既有建築的評估區域範圍有所差異,社區類另包含了基地面積及其周圍對的戶 外影響範圍(如圖 2-2),有關都市熱島與戶外熱舒適的評估則見諸於「社區類」 之評估內容內,與台灣之架構類似。 圖 2-2 BEAM 比較「新建建築」與「社區」的評估區域範圍 (資料來源:香港 BEAMPlus)

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Aspect (EA)、水資源面向 Water Aspect (WA)、戶外環境品質 Outdoor Environmental Quality (OEQ)、創新項目及其他面向 Innovations and Additions(IA)。專案評分後, 其計算方法為將各分項評估得分乘以相對權重(如下表 2-2)後加總計分,按不同 總得分分別授予白金級(75 分)、黃金級(65 分)、銀級(55 分)、銅級(40 分)等四個 綠建築級別之認證。而有關於「戶外熱舒適性」指標以及「都市熱島效應」指標 則是分別位於戶外環境品質面向的第一項(OEQ1)及第二項(OEQ2)評估內容內, 滿分OEQ1 為 3 分,而 OEQ2 為 4 分。 圖 2-3 香港 BEAM Plus 架構體系圖 (資料來源: 香港 BEAMPlus) 表 2-2 綠建環評架構評估面向權重表 (資料來源: 香港 BEAMPlus)  「戶外熱舒適性」指標之得分要求如下: 1. 至少有一條連接鄰近設施或交通樞紐具陰影(shaded)或覆蓋(covered)的步行 路線與戶外座位(1 分)。

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2. 證明 50%以上的開放空間與步行區域在香港典型夏季日上午九時具備熱舒 適性(1 分)。 3. 證明 50%以上的開放空間與步行區域在香港典型夏季日下午三時具備熱舒 適性(1 分)。  「都市熱島效應」指標之得分要求如下: 1. 基地平面圖中至少有 15%的總基地面積具有喬木覆蓋(1 分)或至少有 25% 的總基地面積具有喬木覆蓋(2 分)。 2. 透過基地內之熱環境分析,證明夏季基地內之都市熱島強度(基地內空氣溫 度(Turban)和鄰近氣象站空氣溫度(Tmet)差的最大值)應小於 3℃(2 分)。 關於戶外熱舒適性指標,可以常用的相關指標作為佐證,如熱感受指數 Thermal Sensation Index (TSI) 或 生 理 等 效 溫 度 Physiological Equivalent Temperature (PET)。 熱感受指數(TSI)可由空氣溫度(Ta)、水平太陽輻射(SR)、風速(WS)、相對溼 度(RH)、環境地表溫度(ST)的回歸函數計算而得:TSI=1.7+0.1118×Ta+0.0019× SR-0.322×WS-0.0073×RH+0.0054×ST。總共分為七級,如下表 2-3 所示,TSI=4 為 最舒適的級別,3~5 為可接受的範圍。生理等效溫度(PET)熱感知可區分為九級, 舒適度可分為過冷、舒適、過熱等三個級別,詳如下表 2-4。 關於都市熱島效應則採取單一簡易的計算法,首先必須計算總基地面積上 的喬木覆蓋率。另外則必須蒐集氣象站或以測量方式提供典型夏季日上午八點至 下午六點的兩項溫度參數資料:(1)預測區域空氣溫度 (Turban)與(2)氣象站之空氣 溫度(Tmet),兩者逐時相減取其最大值作為夏季城市內之都市熱島強度。且報告 中最少須提供地表輻射熱取得、直達輻射、擴散輻射、遮蔭效果、都市紋理的輻 射熱損失、表面材之吸收率及反射率、都市紋理的蓄熱效果、CFD 模擬的風環 境、蒸發冷卻效果等計算模擬資料。

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表 2-3 熱感受指數對應之熱舒適區間 (資料來源:本研究整理) 表 2-4 生理等效溫度(PET)對應之熱舒適區間 (資料來源:本研究整理) 2.2.2 台灣綠建築評估系統(EEWH) 台灣的綠建築標章九大指標於2003 年建立,採用五等級分級評估法,共由 五本評估手冊(基本型、住宿類、廠房類、舊建築改善類、社區類)形成一個大型 的綠建築評估家族體系。其中,前三類是採取分棟評分、分別認證的方式,社區 類認證範圍則是擴大到生態社區的範圍,包含鄰里社區單元、住宅社區、農村聚 落、科學園區、工業區、大學城等均適用之。社區認證體系共設計五大範疇 22 項指標,面向包括生態、節能減碳、健康舒適、社區機能、治安維護。都市熱島 是物理環境指標當中佔分較大的指標項目,此項可獨立評估利用,也可放在生態 社區中進行綜合評估。其架構如圖 2-4 所示。

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都市熱島(EEWH-HI)的評估方法: 台灣地處亞熱帶,相較於寒冷國家以暖房人工排熱大的冬季作為實測季節, 台灣是以夏季日射量大,較能顯著反映熱島強度差距的季節來進行測量,匯總八 個都市的量測資料訂定出本土的熱島效應評估法。評估之因子面向如下,以及如 圖 2-5 所示: 1. 戶外通風:良好的建築通風設計可提高地面風速、促進人體排汗。 2. 地面蒸發冷卻:增加透水地面、建築屋頂及立面植栽綠化面積提升蒸發散量 來降低地表溫度。 3. 地面遮蔭:選擇適當的地面挑高空間、樹蔭、迴廊、穿堂、設置涼亭等。 4. 地表輻射:控制地表輻射熱的吸收蓄熱更為重要,例如可以使用低日射吸收 率(albedo)之建材。 圖 2-4 台灣 EEWH 架構 (資料來源:本研究整理、綠建築評估手冊 2015:基本型)

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圖 2-5 台灣都市熱島效應系統評估因子(示意圖) (資料來源: 綠建築評估手冊 2015:社區類) 評估方式說明: 台灣之熱島評估法將上述四大類評估因子綜合並簡化為「戶外通風效益S1」 及「熱島減緩效益 S2」兩大項評估指標,乘以分項加權係數之後,換算為百分 制評分,前項加權係數為0.3,後項加權係數為 0.7,代表該因子對於總熱島效應 的貢獻度。 「戶外通風效益S1」單獨計算,因其評估方式較為複雜,受戶外地形地物 影響較大,平均建築高度小於或等於 18 公尺(約五到六層樓高)之社區適用簡算 法,需考量實際建蔽率。而大於18 公尺之社區適用精算法,此方法在 EEWH-HI 中有詳細之說明,必須計算因建築物遮擋所造成之風陰影面積,計算圖例如圖 2-6 所示。以戶外活動區可通風面積除以行人活動區總面積作為通風面積比,評 估時還需考量夏季盛行風向,通風面積比等於1 時視為最佳通風環境。因為精算 法中本因子僅計算「人的活動區域範圍」,所以總基地面積須扣除行人難以進入 範圍之面積,例如建築物、設備物、植栽、水體、地下室之露天斜車道、密林區 等。 「熱島減緩效益S2」綜合上節(2)~(4)項地面蒸發冷卻、地面遮蔭、地表輻 射等三項因子的影響,以各單位戶外地面與屋頂水平投影面之面積(m2)乘以熱島 減緩係數(HIi)後之總和,再乘以基地總面積(m2)進行評估。基地總面積需個別計 算基地內包含的地面綠化、屋頂綠化、立體綠化之各別水平投影面積(ai, awi), 其數值來源參考各國文獻與實務操作便利性進行修正,如下表表 2-5 所示。都市 熱島評估亦採取分級評估制,高於85 分為鑽石級、80~85 分為黃金級、70~80 分 為銀級、60~70 分為銅級、50~60 分合格。而 EEWH-HI 中針對戶外熱舒適之部 分並無獨立之評分方法,也未納入其中的某項指標當進行得分評估換算。

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圖 2-6 都市熱島評估內評估建築物遮蔽之風陰影計算圖例 (資料來源:綠建築評估手冊 2015:社區類) 表 2-5 台灣綠建築都市熱島評估因子與熱島減緩係數之對應表 評估因子 地表、屋面及地面挑空空間、牆面綠化、陽台 綠化面積(ai, awi) 熱島減緩 係數(HIi) 蒸發冷卻因子 湖泊、溪流、水池等水面 1.0 喬木綠化之地面、屋面 1.0 草坪或草花花圃之地面 0.5 有澆灌設施之喬木或灌木層綠化之屋面 0.8 有澆灌設施之薄層綠化之屋面 0.5 透空少之密葉型植物花架之地面屋面 0.7 透空多之密葉型植物花架之地面屋面 0.4 有澆灌設施之喬木或灌木層綠化之陽台、牆面 1.0 有蔓藤攀附之陽台、牆面 0.8 有澆灌設施之薄層綠化之陽台、牆面 0.5 地表遮蔭因子 騎樓或地面挑空之半戶外空間 0.8 隔熱優良之不透光之涼亭、開放玄關、開放迴廊、 遮簷之屋面(屋面 U 值<3.0 W/m2K) 0.7 隔熱不良之不透光之涼亭、開放玄關、開放迴廊、 遮簷之屋面(屋面 U 值 3.0 W/m2K)如隔熱不良之鐵 皮屋面 0.6 隔熱不良且不透光之涼亭、開放玄關、開放迴廊、 遮簷之屋面(屋面 U 值 3.0 W/m2K)如玻璃、薄膜、 半透光PC 版之遮罩 0.2 地表輻射因子 有特殊高反射隔熱處理或淺色之涼屋頂 0.4 以灑水或噴霧冷卻處理之鋪面或路面 0.3 透水型鋪面或路面 0.2

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2.2.3 日本建築物綜合環境性能評價體系(CASBEE)

日本自80 年代後期以來對於永續建築的發展逐漸重視,因此開發了各種評 估建築物環境性能的方法,而 CASBEE (Comprehensive Assessment System for Built Environment Efficiency)則是在日本國土交通省房屋局主導下提出作為日本 綠建築評估體系之代表。而建築環境效率綜合評估系統研究委員會於 2001 年 4 月成立,進行評定CASBEE 系統之工作。在 CASBEE 之大架構下分為 CASBEE for Buildings、CASBEE for Market Promotion (2016 年改為 CASBEE for Real Estate)、 CASBEE for Urban Development、CASBEE for Cities 以及 CASBEE for Urban Heating Island 等五種各自獨立之評估系統,針對不同的對象進行評估。

CASBEE 各項評估系統均統一於同一主要概念下進行,亦即評估不同領域 間的BEE (Built Environment Efficiency)值,試圖以建成環境所提供的品質以及對 環 境 造 成 的 負 荷 之 比 值 為 指 標 進 行 評 估 。BEE 值 由 建 築 環 境 品 質 Q 值 (Environmental quality of building)除以建築環境負荷 L 值(Environmental load of building)計算而得,如下式所示。

Built Environment Efficiency BEE Q Environment quality of building L Environmental load of building CASBEE 的各項指標,皆以量化建築物之 Q 值以及 L 值為主要之評估計 算內容,同時藉計算得知BEE 值反映其綠建築評估之結果並依結果區分為五級, 如下圖 2-7 所示。

圖 2-7 日本 BEE 值與綠建築評估等級之對應關係 (資料來源:CASBEE Urban Development 2014 manual)

有關都市熱環境與都市熱島之評估是在CAEBEE-Urban Heat Island 評估系 統內,其對於基地評估之邊界概念如下圖 2-8 所示,評估之範圍平面之範圍以基

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地之範圍為界,而垂直軸部分則以二倍於基地內最高建築物之高度為界。選定建 築物的周圍評估邊界後,在於邊界內量化計算其Q 值以及 L 值,對於邊界內的 環境質量以及對於其邊界外造成的負荷進行量化評估。

圖 2-8 CASBEE 內對於都市熱島評估之基地邊界示意圖 (資料來源:CASBEE Urban Heating Island 2010 manual)

以獨棟建築而言,建築物本身的範圍就是其評估邊界。但若評估都市熱島 等大範圍之效應時,則必須包含建物本身、道路等設施,無法用建築尺度的邊界 進行套用。在都市邊界之界定上,若該基地於地理或社會功能上是屬於連續性之 區域,則納入同一個邊界考量範圍,例如鄰近河邊的開發市鎮與建置中的河川堤 防,則併為同一區域做為評估;相反地,若該地區範圍較大且地理尚無明確之一 致性,則將其區分評估之。 CASBEE-都市熱島版本之評估內容如下: 基地邊界條件之定義,考量各基地的盛行風向及風速各有其獨特性,需個 別考量其風環境與熱環境之特性以決定評估區域之邊界條件,各基地之風環境資 料以日本政府公告之「廣域風環境數據庫」進行評估。進行都市熱島項目之評估 時可採用如下表 2-6 之簡易評估法,或使用計算流體力學軟體(CFD)進行模擬後 進行詳細之評估,等二種方式擇一進行。使用簡易評估法時,不同評估狀態下由 基地現況條件以及容積率等因素決定各項目間套用計算之權重。

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表 2-6 簡易建築空間外熱島 BEE 值計算如下表: 主要分類 評估項目 評估項目內容 通風 Q 步行空間、 導風空間設計 1.步行空間之導風設計 2.植物綠地的通風通道 LR 通風設計 對基地外熱環境 之影響 1.建築配置與形狀規劃不阻擋風道和下風區域 2.對夏季長年風向建築物之遮蔽 3.建築物高度與鄰棟間距 遮蔭 Q 夏天形成遮 蔭緩解高溫環境 中高樹木、屋簷等提供遮蔭 敷地覆蓋 材料 Q 保護建築內 的綠色空間、水 體等 1.確保可以維持植生、水體不讓地表溫度上升 2.面南或是面西側日射影響較大的場所應避免人工 鋪面 LR 表面材料 對基地的熱影響 考慮覆蓋於 地面之材料 1.綠地、保水鋪面 2.高反射率之表面材料 建築外殼 材料 Q 提升步行空 間熱舒適 1.屋頂綠化量 2.受日射輻射影響較大的西側與南側進行綠化或選 用特殊材料提升熱舒適性 LR 建築外殼 材料對基地的熱 環境影響 1.屋頂綠化量 2.高日射反射率的屋頂材料 建築排熱 設備 Q 建築內部廢 熱排放位置能否 提升室內熱環境 1.空調廢熱之設計是否由高處排出 2.將高溫設備如鍋爐,放置於高處 LR 減少排至 大氣之建築設備 廢熱 1. 防止建築物外牆和窗戶的熱量損失、採用減少 向大氣排放廢熱之設備 2. 建築物廢熱抑制 3. 利用中高樹木、百葉窗等遮陽設施 4. 高效率設備 5. 節能空調、照明、通風、電梯設備引入 6. 自然能源利用 7. 通過自然通風排出廢熱 8. 透過晝光減少排出廢熱 9. 利用未能利用之能源(周邊地區廢熱) 10. 利用垃圾焚燒的廢熱 11. 廢水處理場的廢熱利用 12. 海水、河川、地下水之利用 13. 高效率基礎設備導入 14. 區域冷暖房之廢熱回收 15. 減少伴隨建築設施的餘熱,抑制溫度上升 16. 測量廢熱尖峰轉移的蓄熱系統,僅於白天使用 即可 

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2.2.4 美國綠建築協會(LEED)

LEED 是美國綠建築協會在 2000 年設立的一項綠建築評分認證系統,用以 評估建築績效是否能符合永續性。其中包含七大指標:永續性建址(Sustainable Site)、用水效率(Water Efficiency)、能源和大氣(Energy and Atmosphere)、材 料和資源(Materials and Resources)、室內環境品質(Indoor Environmental Quality)、 革新和設計過程(Innovation and Design Process)以及區域優先性(Regional Priority)。目前為第四版LEED v4。LEED 評估項目中分成必要項目(Prerequisite) 以及得分項目(Credit),必要項目為必須達成之條件,否則無法通過;得分項目則 用於分級該建築於LEED 中獲得的等級。LEED 得分項目一共 110 分,根據其得 分之分布做如下表 2-7 之分級: 表 2-7 LEED 得分分級表 分級 得分範圍 認證級 40 分至 49 分 銀級 50 分至 59 分 金級 60 分至 79 分 白金級 80 分以上 (資料來源:本研究整理、LEED 評估手冊 2014) LEED 當中對於熱島效應的減緩策略被歸類在綠建築協會七大指標中的 Sustainable Sites (SS)內的 Heat Island Reduction,該項目為 LEED 評估項目中的 得分項目,建築可於該項目取得1 分至 2 分的得分。LEED 都市熱島效減緩策略 鼓勵在初期設計時,減少採用硬鋪面景觀之設計,增加地景之設計。而硬鋪面之 設計則希望透過增加路面、停車區、屋頂、走道等鋪面表面的日射反射率(solar reflectance),減少材料吸收太陽輻射的機會,以減緩都市熱島效應的生成。其中 將基地內的硬鋪面區分成兩類來計算得分,分別是屋頂與非屋頂面積以及具遮陰 的停車區域面積。 在屋頂的材質選擇上,針對坡度陡的屋頂可使用高反射率的材料,並須考 慮其日後的維護以維持其高反射效能;亦可透過種植植栽的方式建置綠屋頂,唯 人工草坪不納入分數計算,而其維護成本需涵蓋植栽與結構完整性。非屋頂的硬

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可將停車場設置於地下、屋頂下或是建物底下,堆疊式停車場的設計也可納入具 遮陰之停車區面積計算。  評估方式說明: 評估方式分為使用標準公式以及替代公式計算。先使用標準公式計算時, 若無法符合得分需求,則使用替代公式計算,若兩者均不符合,則此項目無法得 分。標準公式如下圖 2-9,基本上就是遵循以上對於硬鋪面景觀及地景的分類去 計算各個項目的面積比,而計算後具有減緩熱島效應之面積比例需大於或等於總 屋頂面積與總現地鋪設區域面積。若經計算後符合公式之需求,則可於 LEED Sustainable Sites 評估項目內的 Heat Island Reduction 獲得 2 分之分數。

圖 2-9 LEED-HI 標準評估公式 (資料來源:LEED 評估手冊 2014) 若上述標準公式不符合,可再藉由下圖圖 2-10 的替代公式來計算是否符 合得分標準。而替代公式最大的特點在於,當選擇的材料反射率高於標準越 多,意即該選材對於減緩都市熱島的貢獻越大,則比重加權會越高,越有可能 達到得分標準。式子中SR 為日射反射率;SRI 為日射反射率指數。符合替代公 式,則仍可於該項目取得2 分之分數。 圖 2-10 LEED-HI 之替代公式 (資料來源:LEED 評估手冊 2014)

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第三章 研究方法

第一節 研究流程

本計畫之研究流程如圖 3-1 所示,首先透過文獻收集回顧進行影響都市熱 島成因之量化研究成果,比較國內外綠建築評估體系有關都市熱島評估之指標內 容。為了量化綠建築評估指標在對都市熱島降溫以及對戶外熱舒適性提升之效益, 考量影響都市熱環境之變數眾多,本研究以模擬實驗之方式進行多因子之探討, 較逐一實測來得有效率。在戶外熱環境解析之領域,國際上常以ENVI-met 為工 具進行模擬,因此為了瞭解模擬與實測之差異,事先規劃一實測實驗以實測數據 比對模擬值,以驗證模擬工具之準確性後,再進行一系列之模擬實驗。 在模擬實驗之規劃上,透過文獻回顧之過程發現影響都市高溫化之變因包 括建築密度、綠地面積、綠地品質、人工構造物之表面反射率、建築物對風之遮 蔽等多因子,加上以ENVI-met 進行模擬時需耗時較久之情況下,本研究擬採實 驗計畫法之方式規劃有效之模擬實驗,以減少所需之模擬次數而同樣能達到可靠 之分析效果,該方法將詳述如後續章節。透過系統性的模擬實驗後,首先進行各 因子對都市熱島降溫與提升熱舒適性效果進行敏感度分析,定量化找出影響此二 者各變因間之相對重要性,以提出都市熱島降溫之有效改善對策。其次,再輔以 變異數分析(ANOVA)方法分別建立對降溫與提升熱舒適之量化評估公式,以作 為量化綠建築指標與都市熱島間之量化關係。 另一方面,為了都市熱環境模擬所需,作為模擬使用之外界氣候邊界條件 需予以確立。本研究尚必須進行典型炎熱日與極端炎熱日之挑選,由於所欲探討 之對象為熱舒適性,因此本研究由過去所內所研製之台北標準氣象年(TMY3)(何 明錦 and 黃國倉 2013)逐時之氣象資料,計算其逐時之生理等效溫度 PET (Physiologically Equivalent Temperature)(Höppe 1999)後,進行典型熱日及極端熱 日之挑選以為模擬時之戶外氣候條件。

最終本研究將建立「綠建築指標對戶外降溫及舒適效益換算式」之草案, 以作為評估我國綠建築標章對都市熱環境效益量化評估之方法,提出提升都市熱 環境品質之關鍵策略,以誘導綠建築設計達到邁向都市節能與環境舒適之目標。

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第二節 實測與模擬驗證

在以實驗計畫法進行大量模擬各種綠建築設計因子對都市熱環境與戶外空 間熱舒適模擬前,本研究首先進行驗證ENVI-met 模擬與實測之適配情形,並作 為校正模擬輸入參數之依據。模擬與實測比對之實驗位置擬擇一處具環境鋪面多 樣性之戶外開放空間以模擬社區或都市之環境(基地內同時具有人工鋪面、裸露 地、植栽與建築物等),如圖 3-2,規畫六處微氣候相異之測點,透過現場架設微 氣候量測儀器與小型氣象站蒐集現場所測得之微氣候氣象資料。此外,同步以 ENVI-met 建構全尺度數值模型,並以現場小型氣象站所測得之氣候資料進行模 擬,以盡可能完全與現場建成環境與氣候狀況一致之情形下進行模擬以與實測資 料比對驗證。所需比對之物理量包括乾球溫度與相對溼度,因此每測點所須架設 之儀器包括附遮陽帽之自計式溫濕度計,以及一架設位於鄰近建築屋頂頂層之小 型氣象站量測實測時之風速、風向與日照情形。而模擬預測值(Si)與實際觀測值

(Oi)之誤差比對,則透過均方根誤差(Root mean square error, RMSE)作為評斷模擬

與實測擬合優度之指標,其計算如下式3-1。

2 1 RMSE n i i i S O n   

(式 3-1) 本研究利用國立台灣大學圖書館後方涵蓋綠地及部分人行鋪面之區域(座 標N 25.017, E 121.542)進行實測與同步 ENVI-met 模擬。作為驗證模擬用之實測 基地涵蓋面積約為二萬平方公尺,實測基地儘量選擇具多樣化之地景組成,包括 附近之建築物大樓、人工鋪面、綠地與喬木植栽等,為避免雲覆率以及風速之影 響,選擇晴朗無雲且低風速的日子進行施測。基地之實測點與範圍如圖 3-2 中之 虛線範圍所示。實測點一共有6 個位置,如圖中編號 1 至編號 6 之位置,測點編 號 1 與 2 位於人工鋪面上方;編號 3 位於大喬木遮蔭下;編號 4 位於綠草地上 鄰近有喬木植栽的位置;編號 5 位於空曠之草地上以及編號 6 位於附近有人行 步道之空曠草地上。各測點之環境描述整理如表 3-1。 每一測點高度離地120 公分,約為一般成人心臟離地高度,以 ONSET U23-002 自計式溫濕度感測器,於每一分鐘一筆量測數據之紀錄間隔下,分別量測環 境之空氣乾球溫度與相對濕度以作為與後續模擬比對用途。儀器之規格與精度詳

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列如表 3-2。U23-002 型溫濕度記錄器內建記憶體可記錄 42000 筆數據,且符合 ISO 7726 測量儀器之標準。 圖 3-2 進行模擬與實測比對之空間與測點佈點規劃 (資料來源:本研究整理) 圖 3-3 測點編號 1 之情況 (資料來源:本研究整理)

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表 3-1 各測點之附近環境描述 測點編號 1 2 3 4 5 6 鋪面 連鎖磚 連鎖磚 草地 草地 草地 草地 遮蔭類型 建物 建物 樹木 樹木 無 無 遮蔭時間 下午 下午 早上、下午 早上、下午 無 無 (資料來源:本研究整理) 表 3-2 自計式溫濕度記錄器 儀器名稱/型號 儀器照片 儀器規格 溫濕度感測器 ONSET U23-002 項目 量測範圍 精準度 準確度 氣溫 -40 ~ 70°C 0.02°C ±0.2°C 濕度 0 ~ 100% 0.03% ±2.5% (資料來源:本研究整理) 模擬模型部分,在 ENVI-met 內之環境建模以長 138 公尺、寬 150 公尺之 範圍,面積為20700 m2,在ENVI-met 網格建置以 1 公尺見方之網格分割為 X 軸 138 格與 Y 軸 150 格,高度設定高於模型內最高建物之兩倍距離以上,此處高度 設定為 60 公尺,鋪面材質與位置之建立完全對照實際情況設定,如圖 3-4。依 此網格設定密度下所需之模擬時間約為 7 天半左右。而模擬之初始條件參數設 定如表 3-3 所示。初始條件之設定包括起始溫度、風速與風向等氣象數據以當下 實測所得之數值帶入,以求模擬與實測一致。 圖 3-4 ENVI-met 以 1m 見方網格之建模 (資料來源:本研究整理)

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表 3-3 ENVI-met 模擬之輸入條件 分類 項目 輸入值 基本設定 模擬起始時間 上午9 時 模擬歷時 8 個小時 風速(10m) 0.1 (m/s) 起始風向 東向 起始溫度 31.15(°C) 高空比濕(2500m 處) 11.07(g/kg) 相對濕度 64(%) 模擬更新頻率 表面溫度 30(sec) 風速 900(sec) 太陽輻射及陰影 600(sec) 植物資料庫 600(sec) 模擬建物設定 建物內部溫度 297 (24.00°C) 牆之熱傳導率 3.5(W/𝑚 𝐾) 屋頂之熱傳導率 1.2(W/𝑚 𝐾) 牆之反射率 0.33 (丁掛磚) 屋頂之反射率 0.25 (灰色混凝土) (資料來源:本研究整理) 由 ENVI-met 所輸出之數據,從上午 9 時開始模擬至下午 5 時止,以每半 小時輸出一次模擬之溫濕度變化,共計 8 小時期間進行模擬與各點實測之數值 比較。由溫度之模擬結果和實測數值之比較可以看出,整體而言,ENVI-met 對 於溫度之模擬與實際之變化趨勢大致相同,而結果之差異大部分小於1°C,計算 之方均根誤差RMSE=0.712°C,如表 3-4 與圖 3-5 所示。而相對濕度之模擬結 果和實測數值比較,可以發現模擬之相對濕度值大部分高於實測值,但整體而言 變化趨勢相同,計算之方均根誤差RMSE=7.459%,如表 3-5 與圖 3-6。整體而 言,由實驗證明ENVI-met 在模擬中小尺度下之都市戶外熱環境是準確的,二者 之比較結果約落於儀器誤差範圍內,因此模擬之結果與實測相異不大,模擬具可 性度。  表 3-4 模擬與實測之溫度差值

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10:00 -0.230 0.300 0.182 -0.201 0.593 0.101 10:30 0.774 1.025 0.496 0.712 1.956 1.596 11:00 1.381 1.135 0.511 0.646 0.401 0.199 11:30 0.801 1.069 0.865 0.468 1.486 0.919 12:00 0.140 0.630 -0.098 -0.175 -0.681 -0.368 12:30 0.639 0.286 0.172 0.880 -0.444 -0.361 13:00 -0.418 -0.347 -0.681 -0.412 -1.356 -1.626 13:30 -0.170 0.111 -0.311 -0.218 -1.707 -1.043 14:00 0.375 0.911 -0.131 0.095 -1.325 -1.421 14:30 0.691 0.992 0.077 -0.089 -1.402 -1.455 15:00 0.708 0.102 0.471 0.519 -0.430 -0.344 15:30 1.039 0.241 0.334 -0.161 -0.373 -0.753 16:00 -0.299 -0.226 0.086 -0.509 -0.456 -0.150 16:30 0.309 0.125 0.217 0.215 -0.578 -0.668 17:00 0.255 0.346 0.274 -0.168 -0.785 -0.853 最大差異 1.381 1.135 -1.079 0.880 1.956 1.596 最小差異 0.036 0.111 0.036 -0.025 0.401 0.101 平均差異 0.374 0.397 0.083 0.052 -0.247 -0.389 RMSEi 0.613 0.615 0.456 0.443 1.017 0.920 RMSE 0.712 (資料來源:本研究整理)   圖 3-5 模擬與實測之溫度變化趨勢

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(資料來源:本研究整理) 表 3-5 模擬與實測之相對濕度差值 測點 座標 1 2 3 4 5 6 (23,43) (35,111) (47,79) (57,123) (75,53) (75,43) 時間 實測相對濕度— 模擬相對濕度% 09:00 -2.488 2.155 -0.371 -4.637 -1.516 -0.597 09:30 -1.307 -2.897 -3.813 -6.622 -3.581 -3.018 10:00 -7.784 -8.210 -7.025 -7.430 -3.009 -5.118 10:30 -11.699 -12.634 -5.153 -10.252 -9.336 -3.819 11:00 -12.387 -13.204 -11.076 -11.135 -9.664 -8.089 11:30 -11.737 -12.619 -11.694 -7.989 -2.712 -5.253 12:00 -12.202 -8.047 -3.396 -8.723 -4.254 -3.194 12:30 -11.626 -12.814 -12.729 -15.252 -9.114 -9.106 13:00 -5.901 -9.550 -9.121 -10.322 -6.104 -1.781 13:30 -4.183 -6.534 -9.842 -7.932 -4.627 -2.768 14:00 -6.103 -6.630 -8.606 -5.730 -4.014 -2.624 14:30 -9.122 -9.227 -12.042 -10.992 -3.973 -3.191 15:00 -7.735 -7.908 -8.560 -8.359 -3.109 -1.759 15:30 -10.511 -6.505 -9.500 -6.069 -5.008 -3.174 16:00 -6.409 -2.208 -6.220 -6.241 -2.280 -1.412 16:30 -7.809 -3.324 -4.827 -4.436 -2.944 -2.090 17:00 -8.911 -2.613 -5.919 -5.778 -3.238 -1.494 最大差 -12.387 -13.204 -12.729 -15.252 -9.664 -9.106 最小差 -1.307 2.155 -0.371 -4.436 -1.516 -0.597 平均差 -8.113 -7.222 -7.641 -8.112 -4.617 -3.440

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圖 3-6 模擬與實測之相對濕度變化趨勢 (資料來源:本研究整理)

第三節 應用實驗計畫法規劃模擬實驗

3.3.1 田口實驗計畫法 由於 ENVI-met 係應用電腦動態流體力學之理論進行環境數值運算,對電 腦之運算能力要求相當高,模擬之時間相當長,倘將所有影響熱環境之因子所有 可能組合進行全因子模擬實驗,所需時間成本恐將無以估計在實務上亦不可行。 因此,本研究採用導入實驗計畫法之方式以結構化之直交表實驗規劃模擬之因子 配列,以減少實際需執行模擬之次數以節省時間成本。本研究初擬對都市熱環境 影響最大之幾個關鍵因子包括平均建築高度、空地的喬木覆蓋率、人工鋪面平均 反射率、空地的綠地面積比、空地的水體面積比、空地的透水鋪面面積比、建蔽 率等 7 個因子,每個因子包括三種水準,應用田口實驗計畫法內之 L27 三水準 標準直交表,如表 3-6 所示,依表中之各水準組合進行模擬基地案例之配置以系

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統性地創造不同建成環境之組合。本研究採用之 8 種實驗因子之定義與說明如 下第3.3.2 節。

選用之因子及其因子各水準之數值以及配置於直交表內之欄位則如表 3-7 所示。在進行不同因子水準組合下之模擬案例模型生成時,首先定義應用於模擬 之基地基本條件(base case)以作為各樣本共同之標準。Base case 定義為一 100 公 尺見方之基地(如圖 3-7 中之核心區域),再由四方外擴 50 公尺作為 ENVI-met 模 擬之區域,以考量鄰近都市街廓之影響。所有之建成環境配置於中央核心區域內。 圖 3-8 為應用直交表之因子配置組合下,產生之二種可能建成環境組合之示意 圖,本研究一共產生27 種相異之假想建成環境組合,每一組合與未開發狀態下 之情況逐一透過ENVI-met 進行數值模擬實驗,以獲取環境中每一網格之熱環境 物理狀態輸出,包括環境溫濕度、風速、平均輻射溫度與 PET 等資訊,以作為 後續分析。所有27 種之基地配置組合如附錄三。 圖 3-7 作為 ENVI-met 初始之模擬空間(Domain)維度示意 (資料來源:本研究整理) 表 3-6 L27 標準直交表 Exp. # 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 A B C D E F G H I J K L M 實驗1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

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實驗6 1 2 2 2 3 3 3 1 1 1 2 2 2 實驗7 1 3 3 3 1 1 1 3 3 3 2 2 2 實驗8 1 3 3 3 2 2 2 1 1 1 3 3 3 實驗9 1 3 3 3 3 3 3 2 2 2 1 1 1 實驗10 2 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 實驗11 2 1 2 3 2 3 1 2 3 1 2 3 1 實驗12 2 1 2 3 3 1 2 3 1 2 3 1 2 實驗13 2 2 3 1 1 2 3 2 3 1 3 1 2 實驗14 2 2 3 1 2 3 1 3 1 2 1 2 3 實驗15 2 2 3 1 3 1 2 1 2 3 2 3 1 實驗16 2 3 1 2 1 2 3 3 1 2 2 3 1 實驗17 2 3 1 2 2 3 1 1 2 3 3 1 2 實驗18 2 3 1 2 3 1 2 2 3 1 1 2 3 實驗19 3 1 3 2 1 3 2 1 3 2 1 3 2 實驗20 3 1 3 2 2 1 3 2 1 3 2 1 3 實驗21 3 1 3 2 3 2 1 3 2 1 3 2 1 實驗22 3 2 1 3 1 3 2 2 1 3 3 2 1 實驗23 3 2 1 3 2 1 3 3 2 1 1 3 2 實驗24 3 2 1 3 3 2 1 1 3 2 2 1 3 實驗25 3 3 2 1 1 3 2 3 2 1 2 1 3 實驗26 3 3 2 1 2 1 3 1 3 2 3 2 1 實驗27 3 3 2 1 3 2 1 2 1 3 1 3 2 (資料來源:本研究整理) 3.3.2 模擬因子選定 本研究採用之 7 種實驗因子包括平均平均建築高度、空地的喬木覆蓋率、 人工鋪面平均反射率、空地的綠地面積比、空地的水體面積比、空地的透水鋪面 面積比、建蔽率等,套用直交實驗之各水水準參數如表 3-7。各因子定義如下: 1. 平均建築高度:各基地內所有建築物之平均高度,各建築物如高度不一時 則以樓地板面積加權之方式計算整個基地之建築平均高度。此因子與「建 蔽率」可反應基地內建築物之密度,高密度之建成環境可提供建築遮蔭, 但由於建築外殼總表面積較大,其外殼材質之熱性能亦會影響環境之熱舒 適性。此外,高建蔽率之建築配置容易產生對盛行風之阻擋,亦不利於基 地內熱量累積之消散與提高環境之熱舒適。此因子於模擬實驗時,所採用 之三種水準為10m、30m 及 50m。

(46)

2. 建蔽率:其定義與建築技術規則中之建蔽率計算相同,意旨建築面積對基 地面積之比例。此因子於模擬實驗時,所採用之三種水準為 30%、45%及 60%。 3. 空地喬木覆蓋面積比率:「喬木覆蓋面積」意旨依現行綠建築綠化量指標內 有關喬木樹冠面積之計算,喬木栽種間距大於四米時以16m2為該棵喬木之 覆蓋面積計算,栽種間距小於四米時以栽種間距之平方為該棵喬木之覆蓋 面積。而「空地喬木覆蓋面積比率」意旨喬木覆蓋面積佔基地內空地面積 之比例。此因子於模擬實驗時,所採用之三種水準為0%、15%及 30%。 4. 空地的水體面積比:此因子用於描述評估指標內水體面積之計算。「空地水 體面積比率」意旨水體覆蓋面積佔地內空地面積之比例。此因子於模擬實 驗時,所採用之三種水準為0%、5%及 10%。 5. 人工鋪面平均反射率:表面材料之反射率(albedo)是鋪面熱性能因子之一, 高反射率之鋪面表面可直接反射日射熱以減少壁體對短波日射熱之吸收, 有助於減少建築物之壁體蓄熱,進而減少人工鋪面之長波輻射熱之釋出。 然而高反射率之鋪面表面亦會造成基地內瞬間短波輻射熱之增加而導致人 體熱不舒適之情形。用於描述基地內開放空間內之人工鋪面材質之反射率。 此因子於模擬實驗時,所採用之三種水準為0.1、0.3 及 0.5。 6. 空地綠地面積比:「綠地」在此為泛指基地內除建築物與人工鋪面以外之裸 露地或栽植草地、喬木與灌木之綠地屬之。此因子定義為「綠地」所佔基 地內空地之比例。此因子於模擬實驗時,所採用之三種水準為 30%、50% 及70%。 7. 空地透水鋪面面積比:「透水鋪面面積比」意旨透水鋪面面積之計算,透水 鋪面為基地內可透水且可反映土壤蒸發、吸收水分之因子。而「空地透水 鋪面面積比」意旨透水鋪面覆蓋面積佔基地內空地面積之比例。此因子於 模擬實驗時,所採用之三種水準為0%、10%及 20%。

(47)

表 3-7 模擬因子及其水準之定義 因子 平均建築 高度(m) 空地的 喬木覆 蓋率 人工鋪面 平均反射 率 空地綠地 面積比 空地的水 體面積比 空地的透水 鋪面面積比 建蔽率 因子代號 A B E H I J L 欄位 1 2 5 8 9 10 12 水準一 10 0 0.1 0.3 0 0 0.3 水準二 30 0.15 0.3 0.5 0.05 0.1 0.45 水準三 50 0.3 0.5 0.7 0.1 0.2 0.6 (資料來源:本研究整理) 圖 3-8 數值模擬建成環境配置之示意 (資料來源:本研究整理) 將因子帶入水準表後,其呈現結果如下表 3-8。 表 3-8 因子水準表 編號 平均建築 高度(m) 空地喬木 覆蓋面積 比率 人工鋪面區 平均反射率 空地綠地 面積比 空地的 水體面 積比 空地的透 水鋪面面 積比 建蔽 率 1 10 0% 0.1 30% 0% 0% 30% 2 10 0% 0.3 50% 5% 10% 45% 3 10 0% 0.5 70% 10% 20% 60% 4 10 15% 0.1 50% 5% 10% 60% 5 10 15% 0.3 70% 10% 20% 30% 6 10 15% 0.5 30% 0% 0% 45% 7 10 30% 0.1 70% 10% 20% 45% 8 10 30% 0.3 30% 0% 0% 60% 9 10 30% 0.5 50% 5% 10% 30% 10 30 0% 0.1 30% 5% 20% 45% 11 30 0% 0.3 50% 10% 0% 60% 12 30 0% 0.5 70% 0% 10% 30% 13 30 15% 0.1 50% 10% 0% 30% 14 30 15% 0.3 70% 0% 10% 45%

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15 30 15% 0.5 30% 5% 20% 60% 16 30 30% 0.1 70% 0% 10% 60% 17 30 30% 0.3 30% 5% 20% 30% 18 30 30% 0.5 50% 10% 0% 45% 19 50 0% 0.1 30% 10% 10% 60% 20 50 0% 0.3 50% 0% 20% 30% 21 50 0% 0.5 70% 5% 0% 45% 22 50 15% 0.1 50% 0% 20% 45% 23 50 15% 0.3 70% 5% 0% 60% 24 50 15% 0.5 30% 10% 10% 30% 25 50 30% 0.1 70% 5% 0% 30% 26 50 30% 0.3 30% 10% 10% 45% 27 50 30% 0.5 50% 0% 20% 60% (資料來源:本研究整理)

第四節 外界氣候條件之篩選

本研究之目的為瞭解綠建築對都市熱島與環境熱舒適之量化效益,在外界 氣候之假定上應以熱季期間之炎熱日進行探討。因此本節針對模擬用之外界氣候 以台北之標準氣象年 TMY3 挑選出代表日。此一代表日需反應熱季期間人體感 受最熱之狀態,故本研究以人體生理等效溫度 PET 作為挑選之指標。模擬代表 日之挑選邏輯如下各步驟: 1. 取台北六月至九月熱季期間之 TMY3 逐時氣象資料,包括水平全天空 日射量、乾球溫度、相對濕度、風速等氣象要素計算逐時之PET。 2. 各日取日間(8:00 至 18:00)逐時之 PET 計算其日間平均 PET。

3. 篩選出日間平均 PET 大於該月平均 PET 外加一個 PET 標準差之數日, 進行日間PET 溫度與日射量分布之比較。 4. 以當日日射量與溫度分布呈現晴朗日之狀態挑選出各月之代表日,以 確定當日係無受雲量或下雨之影響,以代表天氣穩定且熱感受幾近最 炎熱之日為模擬之代表日。 依上述步驟以八月為例說明,第三步驟所挑出之日有二日,8 月 2 日與 8 月 26 日,由當日之日射量分布(圖 3-9),與日間之 PET 分布(圖 3-10)所示,中選日 挑選為為8 月 2 日,該日之氣溫、日射量與 PET 分布如圖 3-11 所示。

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圖 3-9 八月挑選出二日炎熱日之全天空日射量分布圖 (資料來源:本研究整理) 圖 3-10 所挑選出二日炎熱日日間逐時 PET 之分布圖 (資料來源:本研究整理) 圖 3-11 中選日(8 月 2 日)之氣溫與日射量分布 (資料來源:本研究整理)

數據

表 2-3 熱感受指數對應之熱舒適區間  (資料來源:本研究整理)  表 2-4 生理等效溫度(PET)對應之熱舒適區間  (資料來源:本研究整理)  2.2.2  台灣綠建築評估系統(EEWH)  台灣的綠建築標章九大指標於 2003 年建立,採用五等級分級評估法,共由 五本評估手冊(基本型、住宿類、廠房類、舊建築改善類、社區類)形成一個大型 的綠建築評估家族體系。其中,前三類是採取分棟評分、分別認證的方式,社區 類認證範圍則是擴大到生態社區的範圍,包含鄰里社區單元、住宅社區、農村聚 落、科學園區、工業區
圖 2-5 台灣都市熱島效應系統評估因子(示意圖)  (資料來源: 綠建築評估手冊 2015:社區類)  評估方式說明:  台灣之熱島評估法將上述四大類評估因子綜合並簡化為「戶外通風效益 S1」 及「熱島減緩效益 S2」兩大項評估指標,乘以分項加權係數之後,換算為百分 制評分,前項加權係數為 0.3,後項加權係數為 0.7,代表該因子對於總熱島效應 的貢獻度。  「戶外通風效益 S1」單獨計算,因其評估方式較為複雜,受戶外地形地物 影響較大,平均建築高度小於或等於 18 公尺(約五到六層樓高)之社區適用簡算
圖 2-6 都市熱島評估內評估建築物遮蔽之風陰影計算圖例  (資料來源:綠建築評估手冊 2015:社區類)  表 2-5 台灣綠建築都市熱島評估因子與熱島減緩係數之對應表  評估因子  地表、屋面及地面挑空空間、牆面綠化、陽台 綠化面積(ai, awi)  熱島減緩 係數(HIi) 蒸發冷卻因子  湖泊、溪流、水池等水面  1.0 喬木綠化之地面、屋面 1.0 草坪或草花花圃之地面 0.5 有澆灌設施之喬木或灌木層綠化之屋面 0.8 有澆灌設施之薄層綠化之屋面 0.5  透空少之密葉型植物花架之地面屋面
圖 2-7 日本 BEE 值與綠建築評估等級之對應關係 (資料來源:CASBEE Urban Development 2014 manual)
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參考文獻

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