壁面綠化之隔熱效能之研究
摘要
本研究主要探討壁面綠化對建築牆面所產生之隔熱效能，一則透過日本及台灣之文獻調查，建立壁面手法之分類方式，二則透過實驗文獻的探討，界定熱傳行為中所欲討論之範疇。再者採用本土已出現之綠化方式，選用黃金金露花，將其構造分為植栽與資材、空氣層及壁面材料三部份，之後進行隔熱實驗了解垂直日射輻射透過植栽與資材、空氣層後，實際進入建築壁面之熱量。
實驗結果得知，全覆蓋的情形下，透過葉片與資材層後熱量衰減量佔垂直外日射量之85.7 %，空氣層衰減量佔其11.9 %，進入壁面之熱流量僅佔其 2.4 %；半覆蓋情形下，透過葉片與資材層後熱量衰減量佔垂直外日射量之63.7 %，空氣層衰減量佔其20.1 %，進入壁面之熱流量則佔其16.2 %。覆蓋率與壁面熱流佔垂直日照輻射之百分比之關係式：
百分比＝-0.435X＋43.25（X為覆蓋率）
由於降低壁面溫度使得牆體之傳導熱亦隨之降低，假定室內牆面溫度為28℃，全覆蓋時牆體傳導熱約為裸露壁面之25~31%，半覆蓋時則為44~46%。
由於量測計算值需根據所需數據實地進行量測再代入計算較為繁瑣，本研究經由實驗建立半經驗方程式，輸入所在地之垂直日射量，便可求得綠壁熱流之概估值：
(a) 全覆蓋: 3.881×10-5 qrad + 0.5026 qrad－17.403（2＜qrad＜221）
(b) 半覆蓋: 1.59×10-5 qrad + 0.48 qrad－4.96 （4＜qrad＜173）
(qrad: 垂直日照輻射量)
本實驗證實壁面綠化不但可降低夏季壁面吸收之日射量，抑制壁面溫度上升，有效地減少建築壁面熱負荷，可調節室內環境舒適並收節約能源之效，應正視壁面綠化所帶來之正面效益，積極追求人類與環境之共生。

The Cooling Effect of Greening Wall
Abstract
First, through the references collecting of Japan and Taiwan, the research build up an initial classification of the greening wall. The other way, through the references of the similar experiment and thermal theory, the research defined the heat transfer mechanisms which would be discussed .
Second, using one greening way which have appeared in Taiwan, the research chose Durantarepens as the experimental plant. The whole construction is divided into 3 layers: A. plants, soil & containers B. air C. exterior wall material .
Third, measuring the south-facing wall covered by the greening construction, the experiment realized the practical heat flux entered the exterior wall after layer A & B.
As the result demonstrating, under the condition of 100% plant-cover-ratio, layer A reducing 85.7%, layer B reducing 11.9%, only 2.4% heat flux of the vertical radiation entered the wall. Under the condition of 50% plant-cover-ratio, layer A reducing 63.7%, layer B reducing 20.1%, only 16.2% heat flux of the vertical radiation entered.
Without the plant-covered, the bare wall got 45.9%. The equation shows the initial relation between plant-cover-ratio and percentage of vertical radiation:
-0.435 × ( plant-cover-ratio) + 43.25
Reducing the exterior wall surface temperature affects the conduction heat through the wall into the interior. Assuming the interior wall surface temperature is 28℃, the conduction heat under the condition of 100% plant-cover-ratio can lower 25~31% , 50% can lower 44~46% of the bare wall.
Because the thermal calculation needs numerous measuring data, the research aimed to develop the half-experimental equation simplifying the process to make an initial estimation. Input the vertical radiation then the entered heat flux could be known. (a) 100% plant-cover-ratio: 3.881×10-5 qrad + 0.5026 qrad－17.403（2＜qrad＜221）
(b) 50% plant-cover-ratio: 1.59×10-5 qrad + 0.48 qrad－4.96 （4＜qrad＜173）
(qrad: vertical radiation)
These cooling efficacies can adjust the comfort of interior environment and help to reach the energy conservation.

目錄
中/英文摘要
目錄/圖表目錄
第一章 緒論
1-1 前言1-2 實驗證明文獻1-3 熱傳相關文獻1-4 案例與材料文獻蒐集1-5 選定研究方法與研究目標 <Ⅰ- 1><Ⅰ- 8><Ⅰ- 12><Ⅰ- 24><Ⅰ- 40>
第二章 實驗量測計劃
2-1 影響因子探討與界定2-2 實驗計劃2-3 實驗方法2-4 實驗檢討 <Ⅱ- 1><Ⅱ- 3><Ⅱ- 7><Ⅱ- 14>
第三章 實測結果與分析
3-1 材料特性分析3-2 壁面減溫效果分析3-3 熱量趨勢及熱流量衰減分析3-4 植栽覆蓋率50%之實驗結果3-5 實驗結果彙整及文獻比較 <Ⅲ- 1><Ⅲ- 8><Ⅲ- 15><Ⅲ- 23><Ⅲ- 32>
第四章 實測結果與理論計算之分析比較
4-1 建立回歸方程式之目的4-2 日射輻射熱所得4-3 反輻射熱4-4 對流熱4-5 回歸方程式之計算與檢核4-6 A、B型系列綠化壁面手法之熱傳模型 <Ⅳ- 1><Ⅳ- 1><Ⅳ- 6><Ⅳ- 11><Ⅳ- 13><Ⅳ- 18>
第五章 結論與建議
5-1 結論5-2 建議 <Ⅴ- 1><Ⅴ- 3>
參考文獻
誌謝
圖目錄
第一章
圖 1-1 都市層級的綠化圖 1-2 有/無植栽被覆之牆面劣化程度圖 1-3 混凝土牆面利用地錦減溫之溫度變化（8月份實測）圖 1-4 無覆蓋與覆蓋地錦之西面牆的斷面溫度分析圖 1-5 裸露牆面與爬藤表面之溫度比較圖 1-6 有/無植栽被覆之表面溫度與熱流量比較圖 1-7 有/無薄型面材被覆之熱流量比較圖 1-8 壁體熱傳行為示意圖圖 1-9 建築壁體整體熱傳行為示意圖圖 1-10 實驗裝置圖圖 1-11 熱行為圖示解析圖 1-12 葉片層至壁面之斷面溫度變化圖 1-13 綠壁與裸壁之表面溫度圖 1-14 綠壁之熱傳狀態圖 1-15 綠壁與裸壁之熱流量圖 1-16 日本綠化壁面手法分類圖 1-17 A型系列材料圖 1-18 2000年德國漢諾威萬國博覽會─羅馬尼亞館圖 1-19 日本北九州博覽祭展館圖 1-20 梅特洛波里坦美術館與銀座畫廊中心圖 1-21 B型系列材料圖 1-22 立體花屋完成之風貌圖 1-23 立體花牆完成之風貌圖 1-24 2000年萬國博覽會愛沙尼亞館圖 1-25 山口縣之未來實驗住宅圖 1-26 案例1－A型系列圖 1-27 案例1－構造詳圖圖 1-28 案例1－西向雙層壁面圖 1-29 案例1－雙層壁面之材料圖 1-30 案例2－A型系列圖 1-31 案例2－壁面綠化現況與構造詳圖圖 1-32 案例2－室內效果圖 1-33 案例3－B型系列圖 1-34 案例3－壁面綠化況與構造詳圖圖 1-35 案例3－室內效果圖 1-36 案例4－B型系列圖 1-37 案例4－構造詳圖、施工實驗過程與綠化現況圖 1-38 研究流程圖 <Ⅰ- 2><Ⅰ- 3><Ⅰ- 8><Ⅰ- 8><Ⅰ- 9><Ⅰ- 10><Ⅰ- 10><Ⅰ- 13><Ⅰ- 15><Ⅰ- 17><Ⅰ- 18><Ⅰ- 20><Ⅰ- 20><Ⅰ- 20><Ⅰ- 20><Ⅰ- 24><Ⅰ- 26><Ⅰ- 27><Ⅰ- 28><Ⅰ- 28><Ⅰ- 29><Ⅰ- 30><Ⅰ- 30><Ⅰ- 31><Ⅰ- 31><Ⅰ- 32><Ⅰ-33 ><Ⅰ- 33><Ⅰ- 33><Ⅰ- 34><Ⅰ- 35><Ⅰ- 35><Ⅰ- 36><Ⅰ- 37><Ⅰ- 37><Ⅰ- 38><Ⅰ- 39><Ⅰ- 41>
第二章
圖 2-1 影響因子探討與界定 圖 2-2 綠化實驗支架立面及剖面圖圖 2-3 植栽面分區圖 2-4 綠壁橫剖面測點位置圖圖 2-5 對照組熱偶線與熱流計位置圖圖 2-6 實驗外部環境之平面圖及立面圖圖 2-7 實驗設備照片圖 2-8 檢測點位置示意圖圖 2-9 各檢測點24小時溫度變化圖圖 2-10 內側牆面檢測點示意圖圖 2-11 內部牆面檢測點24小時溫度變化圖 <Ⅱ- 1><Ⅱ- 4><Ⅱ- 5><Ⅱ- 6><Ⅱ- 6><Ⅱ- 7><Ⅱ- 8><Ⅱ- 14><Ⅱ- 15><Ⅱ- 16><Ⅱ- 16>
第三章
圖 3-1 內外日射量趨勢圖 3-2 B樣本日射量遞減趨勢圖 3-3 穿透率隨時間之變化圖 3-4 葉片層前後溫度與其溫差圖 3-5 葉片層前後溫差圖 3-6 A樣本24小時葉片層前後溫度趨勢圖 3-7 C樣本材料橫剖面24小時溫度變化圖圖 3-8 C樣本材料橫剖面24小時溫度趨勢圖 3-9 裸壁溫度與綠壁溫度比較圖圖 3-10 壁面溫差隨時間變化圖圖 3-11 葉面溫度與裸壁溫度比較圖圖 3-12 各樣本之裸壁與綠壁24小時熱流量比較圖 3-13 各樣本之外日射量與平均熱流量關係圖圖 3-14 各樣本綠壁吸熱時間比較圖 3-15 內外日射量與綠壁熱流之關係圖圖 3-16 材料橫剖面熱量衰減量1圖 3-17 材料橫剖面熱量衰減量2圖 3-18 C、D、E內外日射量與綠壁熱流趨勢圖 3-19 C、D、E植栽排列方式圖 3-20 全覆蓋與半覆蓋時日射計量測方式圖 3-21 D、E樣本葉片層前後溫差圖 3-22 C、D、E樣本材料橫剖面24小時溫度趨勢圖圖 3-23 C、D、E樣本之壁面溫度圖 3-24 D、E樣本之壁面溫度差值圖 3-25 C、D、E樣本之熱流量圖 3-26 D、E樣本之材料橫剖面熱量衰減量圖 3-27 A、B、C、D、E樣本之材料橫剖面熱量衰減量圖 3-28 覆蓋率與壁面熱流百分比之關係式圖 3-29 外日射量與裸壁、半覆蓋、全覆蓋三種壁面之單位小時平均熱流 <Ⅲ- 1><Ⅲ- 2><Ⅲ- 2><Ⅲ- 4><Ⅲ- 5><Ⅲ- 6><Ⅲ- 7><Ⅲ- 8><Ⅲ- 9><Ⅲ- 11><Ⅲ- 13><Ⅲ- 15><Ⅲ- 16><Ⅲ- 17><Ⅲ- 17><Ⅲ- 18><Ⅲ- 18><Ⅲ- 23><Ⅲ- 24><Ⅲ- 24><Ⅲ- 25><Ⅲ- 26><Ⅲ- 27><Ⅲ- 28><Ⅲ- 29><Ⅲ- 29><Ⅲ- 33><Ⅲ- 34><Ⅲ- 35>
第四章
圖 4-1 外日射量與裸壁熱流關係圖圖 4-2 內日射量與綠壁熱流關係圖圖 4-3 外日射量與綠壁熱流關係圖圖 4-4 葉背溫度與外日射量的關係圖 4-5 外日射量與綠壁溫度之x、y分布圖圖 4-6 外日射量與裸壁溫度之x、y分布圖圖 4-7 外日射量與綠壁溫度比較圖 4-8 牆前氣溫與外日射量之x、y分布圖圖 4-9 實測計算值與測得綠壁熱流量趨勢線之對照圖圖 4-10 回歸計算值與測得綠壁熱流量趨勢線之對照圖圖 4-11 回歸公式計算值、量測計算值與實測綠壁熱流量值之比較 <Ⅳ- 4><Ⅳ- 4><Ⅳ- 4><Ⅳ- 7><Ⅳ- 8><Ⅳ- 8><Ⅳ- 9><Ⅳ- 11><Ⅳ- 16><Ⅳ- 16><Ⅳ- 17>
表目錄
第一章
表 1-1 綠化位置與對應議題表 1-2 台北市建築物及法定空地綠化實施要點表 1-3 建築技術規則建築設計施工編表 1-4 節省電費之計算表 1-5 傳熱種類與狀態表 1-6 熱對流係數之計算方式表 1-7 輻射吸收率表 1-8 輻射熱與反輻射熱之計算方式表 1-9 熱平衡公式符號說明表表 1-10 植物與環境間之熱平衡公式符號說明表表 1-11 A、B型系列簡圖說明 <Ⅰ- 1><Ⅰ- 2><Ⅰ- 6><Ⅰ- 11><Ⅰ- 12><Ⅰ- 14><Ⅰ- 15><Ⅰ- 15><Ⅰ- 18><Ⅰ- 21><Ⅰ- 25>
第二章
表 2-1 各層變數探討表 2-2 綠化實測方式探討表 2-3 各項儀器電源線之正負表 2-4 量測儀器說明1－日射計表 2-5 量測儀器說明2－溫溼度計表 2-6 量測儀器說明3－熱流計測片表 2-7 量測儀器說明4－熱偶線表 2-8 接收儀器說明表 2-9 資料擷取器之接收頻道與頻道內容對照表表 2-10 資料擷取時間表表 2-11 10:00~16:00觀測時間每日作業時程 <Ⅱ- 2><Ⅱ- 4><Ⅱ- 9><Ⅱ- 9><Ⅱ- 10><Ⅱ- 10><Ⅱ- 11><Ⅱ- 11><Ⅱ- 12><Ⅱ- 13><Ⅱ- 13>
第三章
表 3-1 各樣本日射衰減率比較表 3-2 量測結果與文獻比較表 3-3 各樣本溫度變化範圍比較表 3-4 最大冷房負荷時段之平均溫差表 3-5 各樣本葉面溫度與裸壁溫度之溫差及文獻之比較表 3-6 各樣本之總吸熱與總放熱關係比較表 3-7 總綠壁熱流、總裸壁熱流佔總日射量之百分比表 3-8 綠壁熱流與總裸壁熱流比表 3-9 綠壁傳導熱與裸壁傳導熱之比率表 3-10 C、D、E樣本日射衰減率比較表 3-11 C、D、E樣本壁面溫度變化範圍表 3-12 全覆蓋與半覆蓋時壁體吸熱佔日射量之百分比表 3-13 全覆蓋與半覆蓋時綠壁體吸熱佔裸壁吸熱之百分比表 3-14 全覆蓋與半覆蓋時綠壁與裸壁牆體傳導熱之百分比表 3-15 穿透率量測結果與文獻比較表 3-16 穿透率量測結果與文獻比較表 3-17 全覆蓋與半覆蓋之壁面溫度變化範圍 <Ⅲ- 3><Ⅲ- 3><Ⅲ- 10><Ⅲ- 12><Ⅲ- 14><Ⅲ- 20><Ⅲ- 20><Ⅲ- 21><Ⅲ- 22><Ⅲ- 25><Ⅲ- 28><Ⅲ- 30><Ⅲ- 31><Ⅲ- 31><Ⅲ- 32><Ⅲ- 32>
表 3-18 全覆蓋與半覆蓋情況下綠壁、裸壁吸收總熱佔總外日射量之百分比表 3-19 各層熱流衰減量佔外日射量百分比表 3-20 全覆蓋與半覆蓋情況下綠壁熱流佔裸壁熱流之百分比表 3-21 全覆蓋、半覆蓋之壁面傳導熱佔裸露壁面傳導熱之百分比 <Ⅲ- 33><Ⅲ- 34><Ⅲ- 34><Ⅲ- 35>
第四章
表 4-1 透光面積比之計算步驟表 4-2 公式中A、B、C、D、E各項與日照輻射之關係表 4-3 相關係數比較表表 4-4 輻射透光面積計算步驟表 4-5 相關係數比較表 4-6 反輻射熱之計算表表 4-7 對流熱之計算表表 4-8 實測計算與回歸計算公式整理表 4-9 回歸公式及實測計算之基礎資料表 4-10 公式運算結果表 4-11 全覆蓋回歸計算值與綠壁熱流和外日射量與綠壁熱流相關性之比較表 4-12 半覆蓋回歸計算值與綠壁熱流和外日射量與綠壁熱流相關性之比較表 4-13 綠化熱傳模型-A型系列表 4-14 綠化熱傳模型-B型系列表 4-15 綠化熱傳計算公式整理表 <Ⅳ- 2><Ⅳ- 3><Ⅳ- 5><Ⅳ- 6><Ⅳ- 9><Ⅳ- 10><Ⅳ- 12><Ⅳ- 13><Ⅳ- 14><Ⅳ- 15><Ⅳ- 18><Ⅳ- 19><Ⅳ- 20><Ⅳ- 21><Ⅳ- 22>
第五章
表 5-1 全覆蓋、半覆蓋之壁面傳導熱佔裸露壁面傳導熱之百分比表 5-2 全覆蓋、半覆蓋各層流衰減量佔垂直日射量之百分比表 5-3 全覆蓋、半覆蓋進入壁面熱流量佔垂直日射量之百分比與直接附著綠化材料之比較表 5-4 全覆蓋、半覆蓋進入壁面熱流量佔裸壁熱流量之百分比與其他綠化材料之比較表 5-5 回歸計算值與綠壁熱流和外日射量與綠壁熱流相關性之比較 <Ⅴ- 1><Ⅴ- 1><Ⅴ- 2><Ⅴ- 2><Ⅴ- 3>

參考文獻
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C04 洪得娟譯（1993），【新綠化空間設計指南2】，台北市：地景出版社。
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鹿島建設http://www.kajima.co.jp/news/press/200108/6c1fo-j.htm
大成建設http://www.taisei.co.jp
都市綠化技術開發機構http://www.greentech.or.jp