热岛效应及其改善措施Week14.PPT

熱島效應 Heat Island Effect 都市化過程降低植被覆蓋比例，使得植物的遮陰效果與經由蒸發(Evapotransporation)降溫的自然冷卻效果大為減低 各種低反照率(Albedo)材質構成的屋頂與鋪面，大量蓄熱並排放至大氣中 為降低室內溫度所使用的空調排熱與其他人造熱源的排放(如工廠、汽車所排放的熱) 熱島強度 台灣都市熱島強度(ΔT)與都市人口數(P)的關係，可以下式表示(林憲德)： 以高雄市人口149萬為例計算，高雄市之熱島強度約3.7℃ 都市熱島效應衍生的問題 環境：都市熱環境惡化，使人感覺高溫不適 能源：夏季尖峰用電量提高，增加能源耗用 約5%~10% 健康：產生光化學煙霧(Smog)，導致都市天蓬層內臭氧含量升高，有害於人體健康(Increasing Heat-Related Illness and Mortality) 尖峰耗電量與溫度之關係 美國都會區之氣溫每升高1℃，則尖峰用電量增加2%~4% 台電統計顯示，室外氣溫上升 1℃，建築空調耗電約上升6% 台灣各都市空調耗電量比郊區將高出約25% 尖峰耗電量與溫度之關係 Teha等人利用三維中尺度氣候模擬程式於洛杉磯區域熱島現象之研究顯示，如將地表反照率從原來之0.12~0.16再增加0.13並配合植栽綠化： 夏日平均氣溫可降低約2℃~4℃ 可節省空調耗電量10% (空調耗電節省$170M) 並降低臭氧含量20% (Smog減低效益$360M) 根據台電統計，夏季當氣溫超過28℃時，氣溫每上升1℃尖峰電力需增加0.6GW的電力供應，超過一部大型火力機組的發電量 都市土地覆蓋 都市熱島強度與都市土地覆蓋(Land Cover)種類密切相關 以美國為例 屋頂覆蓋面積約20%~30% 鋪面約佔30%~45% 植被覆蓋約20%~40% 其他約10%~15% 反照率(Albedo) 反照率為物體表面之一種性質，指物體反射太陽輻射的量與投射到物體上面的總輻射量之比，其值介於0~1之間 反照率為0：完全吸收太陽輻射反照率為1：完全反射太陽輻射 反照率(Albedo) (cont’d) 水泥混凝土之反照率：0.3~0.35瀝青混凝土之反照率：0.05~0.10 瀝青鋪面較水泥鋪面易吸熱而增高其表面溫度 以大範圍地表而言，都市地表之反照率約在0.1~0.2之間 反照率(Albedo) (cont’d) Taha等人研究發現，採用反照率0.72之白色塗料於某一物體表面，比採用反照率0.08之黑色塗料，在晴朗的夏天午間可觀測到物體表面溫度相差了45℃ 發展概況 涼屋頂與植栽已整合在各國推行的綠建築方案中，因其對降低建築物之能源費用有直接效益，較具經濟誘因而受到重視 涼鋪面技術，因其大都應用於道路、停車場、廣場等公共工程，較缺乏建築物降低能源消費之直接效益，發展上較為遲緩 都市地表面熱平衡方程式 a：表面反照率(Surface Albedo)I：表面總入射輻射量(Total Solar Radiation)Qa：人造熱源(Anthropogenic Heat Flux)e ：表面發射率(Emissivity of the Surface)s：Stefan-Boltzmann Constant(5.67x10?8w/m2k4)Ts：表面溫度(Surface Temperature)hc：熱對流係數(Convection Coefficient)Ta：氣溫(Air Temperature)lE：蒸發散潛熱 (Latent Heat Flux)G：地面熱通量(Ground Heat Flux) 涼表面機制 反照率(Albedo)增加表面反照率，可減少太陽輻射熱能之吸收，降低表面表面溫度，進而減少對流進入地表鄰近空氣之熱通量而降低氣溫 發射率(Emissivity)高發射率物體其輻射熱能的速度較快，有利於降低夜間之熱島效應 蒸發散(Evapotransporation)藉由滲透性或多孔性表面水分之蒸發作用與植物之蒸散作用達到冷卻降溫之效果 涼鋪面種類 高反照率瀝青混凝土鋪面 高反照率水泥混凝土鋪面 多孔性鋪面 高反照率塗料 高反照率瀝青混凝土鋪面 使用具有高反照率之淺色粒料(如石灰岩)，可提升反照率至0.3左右。 使用碎石封層(Chip Seal)技術，可加速粒料顯現材質本色，如使用淺色粒料則效果更佳，但碎石封層技術不適於高運量道路使用。 使用脫色(淡色)瀝青配合淺色粒料之表層處理，可供停車場與低速車道使用。 高反照率水泥混凝土鋪面 選用淺色骨材配合白水泥，可提升反照