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研究生:吳芳誼
研究生(外文):WU,FANG-YI
論文名稱:鋪面材料表面溫度與反照率熱特性 之測定與評估模式之建立
論文名稱(外文):The Establishment of evaluation model for thermal properties measurement of surface temperature and albedo in pavement materials
指導教授:洪明瑞洪明瑞引用關係
指導教授(外文):HONG,MING-RUI
口試委員:曾昭衡蘇峰生
口試委員(外文):ZENG,ZHAO-HENGSU,FENG-SHENG
口試日期:2017-01-18
學位類別:碩士
校院名稱:明志科技大學
系所名稱:環境與安全衛生工程系環境工程碩士班
學門:工程學門
學類:環境工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2017
畢業學年度:105
語文別:中文
論文頁數:98
中文關鍵詞:都市熱島效應涼鋪面反照率紅外線溫度
外文關鍵詞:Urban heat island effectcold pavementalbedoinfrared temperature
相關次數:
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如何有效控制溫室效應並減緩都市熱島強度,已是人類永續生存與居住 環境改善上關注的迫切課題。其中,利用涼鋪面技術以增加建築物屋頂、壁 體或公共空間鋪面、道路、廣場等對於太陽輻射熱能的反照,已逐漸成為新 興的研究領域並普受重視,預期可為降低都市熱島效應與建築之節能減碳, 發揮實質的助益。有鑑於此,本研究利用紅外線熱像儀、日射強度計、CR1000 data loggers(資料收集器)等主要設備,於實場環境中,進行一系列長時間鋪 面材料表面紅外線溫度以及部分鋪面反照率之測定,藉以掌握各類型鋪面之熱特性。同 時,配合正規化的推演過程,提出人造鋪面簡易評估指標,期能作為未來人 造鋪面在工程規劃階段用以考量降低都市熱島效應時之參考。 初步研究結果顯示:(1)水體、草皮及植草磚之表面溫度較低,而柏油鋪面、隔熱磚以及粗糙 PU 偏高。顯示深(黑)色系、粗糙及厚實的表面,因反照能力較低而易於蓄積較高的太陽輻射熱能,因而有較高的表面溫度;反之,透水或多孔隙材質以及植物葉面之蠟質層等均有助於太陽輻射熱的蒸發及反射。(2)老舊的屋頂隔熱磚表面溫度有高於柏油路面之現象,顯示國人習慣採用隔熱磚作為屋頂樓層室內隔熱的作法,反而有衍生局部環境溫度熱負荷的疑慮。(3)本研究建立的用「鋪面材料溫度環境負荷指標 」與「鋪面材料溫差強度改善指標 」,初步驗證可簡易地用以評估一地區人造鋪面材料使用是否過度與不當,以及何者鋪面材料應優先改善其表面溫度或減少其使用量之評估依據。
How to effectively control the greenhouse effect and reduce the intensity of urban heat island, is already an urgent topic for human sustainable survival and living environment. Among them, the use of cold pavement technology to increase the solar radiation for the albedo, such as building roof, wall or public space pavement, roads, squares, etc., has gradually become a new research field and generally attention. It can be expected to reduce the urban heat island effect and the building of energy saving and carbon reduction can play a substantial benefit.
In view of this, the main equipment is used, including: infrared thermal imager, radiation intensity meter (or pyranometer), CR1000 data loggers, etc. in this paper, we conducted a series tests of pavement surface infrared temperature and albedo for a long time in the real field environment, in order to be able to grasp the heat characteristics of various types of pavement. At the same time, with the normalization of the deduction process, proposed artificial pavement simple assessment indicators, hoping to serve as a future project planning stage to consider the basis for reducing the urban heat island effect.
The preliminary results show that: (1) The surface temperature of the water body, grassland and grass brick is relatively low, while the asphalt pavement, insulation brick and rough PU are relatively high. Showing dark (black) color, rough and thick surface, due to low ability to reflect and easy vi to accumulate higher solar radiation heat, which has a higher surface temperature; the other hand, permeable or porous materials and waxy layers of plant foliage can contribute to the evaporation and reflection of solar radiation. (2) There is such a phenomenon, the insulation brick surface temperature of old roof is higher than the asphalt pavement, showing people used to use insulation brick as a roof insulation practice, but there are derivative concerns of the local ambient temperature heat load. (3) Pavement Temperature Load Index
In this study, the use of "Pavement Temperature Load Index, " and "Improvement Targets of the Temperature Difference Strength, ", the initial validation can be easily used to assess a region of artificial pavement material use is excessive and improper, and what pavement material should give priority to improve its surface temperature or reduce its use.

目錄
指導教授推薦書 i
口試委員審定書 ii
誌謝 iii
中文摘要 iv
ABSTRACT v
目錄 vii
圖目錄 ix
表目錄 xii
第一章 前言 1
1.1研究動機與目的 1
1.2 研究內容與方法 2
1.3 論文內容 4
第二章 文獻回顧 8
2.1都市熱島效應之現象 8
2.2綠色建材與熱島效應之影響 16
2.3涼鋪面技術之現況 17
2.4反照率與鋪面材料之特性 26
2.5反照率與熱島效應之關聯性 29
2.6國內外有關鋪面技術相關研究之彙整 31
表2.5 國外涼表面技術應用相關之文獻彙整表(續一) 34
第三章 研究內容、試驗項目與方法 37
3.1研究主軸與試驗項目之規劃 37
3.2實場環境人造鋪面表面溫度之測定 37
3.3 實場環境人造鋪面反照率之測定 43
3.4 實場環境人造鋪面評估指標之建立 44
3.5試驗之儀器與設備之說明 45
第四章 試驗結果與討論 53
4.1 實場環境人造鋪面表面溫度測定結果與分析 53
4.2 實場環境人造鋪面反照率測定結果與分析 73
4.3 實場環境人造鋪面評估指標之應用方式 73
第五章 結論與建議 76
5.1結論 76
5.2建議 77
參考文獻 78
一、中文部分 78
二、英文部分 80

圖目錄
圖1.1 本研究之主要研究架構及流程 5
圖2.1 都市熱島效應之現象(林炯明, 2010) 9
圖2.2 光譜圖(Four Peaks Technologies, 2011) 14
圖2.3 溫室效應示意圖(NYS Department of Environmental Conservation, 2017) 14
圖2.4 都市熱島效應示意圖(NASA, 2010) 17
圖2.5 德州大學休士頓分校健康科學中心大樓高反照率屋頂 18
圖2.6 國外各式涼屋頂建材 18
圖2.7 花園屋頂示意圖(Della Hansmann,2014) 22
圖2.8兩建築物於夏季時室內溫度之差異性比較(Energy and Buildings, 2017) 23
圖2.9屋頂表面熱平衡機制示意圖(National Institute of Building Sciences, 2011) 24
圖2.10各物質反照率示意圖(衛星氣象學基礎,2014) 30
圖3.1 檢測場址所設定之檢測點說明 39
圖3.2 鋪面材料表面溫度測量點之現況照片 40
圖3.3 日射強度計連結CR1000 data loggers操作過程 43
圖3.4 射強度計連結CR1000 data loggers操作過程(續一) 44
圖3.5 本研究所使用之紅外線熱像儀 46
圖3.6 紅外線熱像儀測量距離與視野之關係圖 47
圖3.7 影像操作模式與畫面 47
圖3.8 檢測過程操作圖 48
圖3.9 本研究使用之太陽能日射計 49
圖3.10本研究使用之太陽能日射計(續一) 49
圖3.11 CR1000耐候防護箱外觀 51
圖3.12 CR1000內部線路端 51
圖3.13 CR1000連結電腦收集檢測數據 52
圖3.14 CR1000電腦程式介面 52
圖4.1 明一路柏油鋪面紅外線熱像儀所測定 60
圖4.2 教大停車場柏油鋪面紅外線熱像儀所測定之溫度 61
圖4.3 明二路柏油鋪面紅外線熱像儀所測定之溫度 61
圖4.4 化工館旁草皮鋪面紅外線熱像儀所測定之溫度 62
圖4.5 室外籃排球場光滑PU鋪面紅外線熱像儀所測定之溫度 62
圖4.6 學一路仿岩地磚鋪面紅外線熱像儀所測定之溫度 63
圖4.7 游泳池水體紅外線熱像儀所測定之溫度 63
圖4.8 田徑場粗糙PU鋪面紅外線熱像儀所測定之溫度 64
圖4.9 九期眷舍廣場連鎖地磚鋪面紅外線熱像儀所測定之溫度 64
圖4.10花房旁植草磚鋪面紅外線熱像儀所測定之溫度 65
圖4.11綜合大樓樓頂隔熱磚鋪面紅外線熱像儀所測定之溫度 65
圖4.12綜合大樓2樓方塊地磚鋪面紅外線熱像儀所測定之溫度 66
圖4.13各種鋪面材料表面紅外線熱像儀所測定之溫度趨勢 67
圖4.14 24小時檢測之紅外線熱像儀所測定之溫度趨勢 69
圖4.15 綜合鋪面材料月平均表面溫度與大氣年平均溫度之差異值 71
圖4.16綜合鋪面材料月平均表面溫度與大氣年平均溫度之差異性(李欣倫,2009) 71
圖4.17鋪面材料年平均表面溫度與大氣年平均溫度之差異值 72
圖4.18綜合大樓2樓方塊地磚與綜合大樓頂樓隔熱磚之反照數據比較圖 73
圖4.19綜合大樓1樓方塊地磚鋪面之反照數據 75
圖4.20綜合大樓連鎖地磚鋪面之反照數據 75
圖4.21各鋪面材料表面紅外線熱像儀所測定之溫度比較圖 76
圖4.22各種鋪面材料之溫差強度指標 78

表目錄
表2.1 國外部分都市人口密集與排放熱量關係(林憲德, 1994b) 12
表2.2 涼屋頂相關規範彙整表(張簡士彥,2009) 19
表2.3 大陸地區部分地表材料反照率之研究資料(徐碧治等人,1995) 29
表2.4 國內有關涼表面技術相關研究之彙整表 32
表2.5 國外涼表面技術應用相關之文獻彙整表 33
表2.5 國外涼表面技術應用相關之文獻彙整表(續一) 34
表2.5 國外涼表面技術應用相關之文獻彙整表(續二) 36
表3.1 研究主軸與試驗項目之規劃表 38
表3.2 檢測場址所設定之檢測點說明 39
表3.4 鋪面材料表面溫度量測紀錄表 42
表4.1 實場環境人造鋪面材料之紅外線與可見光圖像 53
表4.1 實場環境人造鋪面材料之紅外線與可見光圖像(續一) 54
表4.1 實場環境人造鋪面材料之紅外線與可見光圖像(續二) 55
表4.1 實場環境人造鋪面材料之紅外線與可見光圖像(續三) 56
表4.1 實場環境人造鋪面材料之紅外線與可見光圖像(續四) 57
表4.1 實場環境人造鋪面材料之紅外線與可見光圖像(續五) 58
表4.1 實場環境人造鋪面材料之紅外線與可見光圖像(續六) 59



一、中文部分
1. 王秀芳,永續都市建築物理環境因子之研究─以亞熱帶氣候台灣地區為例,碩士論文,國立成功大學建築研究所,台南(1999)。
2. 李魁鵬,台灣四大都會區都市熱島之研究,博士論文,成功大學建築研究所,台南(1999)。
3. 林志棟、陳世晃、簡婉芸、王信越,「透水性鋪面於熱島效應上之成效」第七屆鋪面材料再生學術研討會,彰化(2006)。
4. 林炯明,「都市熱島效應之影響及其環境意涵」,環境與生態學報,第 3 卷第 1 期,國立臺灣大學地理環境資源學系(2010)。
5. 林憲德,都市熱島概論(1994a)。
6. 林憲德,現代人類的居住環境,胡氏出版社(1994b)。
7. 林憲德 等人,「建築節約能源基本教材」,內政部建築研究所專題研究計劃成果報告,台北(1996)。
8. 林憲德,城鄉生態,詹氏書局,台中(1999)。
9. 林憲德、陳瑞鈴、鄭元良、莊惠雯、吳玉婷、張從怡,生態社區解說與評估手冊/生態城市綠建築系列之二,內政部建築研究所,台北(2010)。
10.林鐵雄,「高反照率涼鋪面與都市熱島效應」,技術報告EE95.1,義守大學土木與生態工程學系(2006)。
11.姜善鑫,「自然資源開發之環境問題」,環境保育環境教育研習論文集, 行政院環境保護署與財團法人厚生基金會,第1〜8頁(1995)。
12.黃增祥、周文釗,化學(Ⅰ),龍騰文化事業公司,台北(1998)。
13.郭柏巖,都市公園微氣候觀測解析—以台南市公園為例,碩士論文,成功大學建築研究所,台南(2000)。
14.陳瀅世、巫嘉綺,「台南市公園綠地植栽與鋪面型態之溫熱環境 -紅外線測溫熱像分析」,環境與生態學報,第 4 卷第 2 期,國立臺南大學生態科學與技術學系生態旅遊碩士班(2011)。
15.張簡士彥,都市熱島效應改善之基礎研究 ─熱物理性質對表面溫度之影響,碩士論文,義守大學土木與生態工程學系,高雄(2009)。
16.歐陽嶠暉,都市環境學,詹氏書局,台中(2001)。
17.陶政慷,三維地理資訊系統在都市建築日照之應用—以陰影遮蔽及太陽輻射效能分析為例,碩士論文,中山大學海洋環境及工程學系研究所,高雄(2005)。
18.李欣倫,「高反照率綠建材塗層表面熱特性之測定」,碩士論文,明志科技大學生化所,新北(2009)。
19.蔡定翰,「牡蠣灰環保隔熱塗料之開發及熱特性之研究」,碩士論文,明志科技大學環資所,新北(2012)。
20.陳淦政,「灰階改質牡蠣殼粉環保隔熱塗料熱傳導之研究」,碩士論文,明志科技大學環工所,新北(2015)。

二、英文部分
1.Akbari, H., Pomerantz, M., and H. Taha, “Cool Surfaces and Shade Trees to Reduce Energy Use and Improve Air Quality in Urban Areas, Sol. energy, 70(3), pp.295-310(2001).
2.Anne Steinemann, Pawel Wargocki, Behzad Rismanchi,“Ten questions concerning green buildings and indoor air quality,” Australia, San DiegoDenmark (2017).
3.Aneesh Mathew, Sreenu Sreekumarb, Sumit Khandelwala, Nivedita Kaula, Rajesh Kumarb, “Prediction of surface temperatures for the assessment of urban heat island effect over Ahmedabad city using linear time series model” India(2017).
4.Cambridge Systematics, Cool Pavement Report, EPA Cool Pavements Study Task 5, Heat Island Reduction Initiative, U.S. Environmental Protection Agency (2005).
5.Della Hansmann” HOW GREEN ROOFS, GREEN SPACE, AND GREEN DESIGN AFFECT THE HEAT ISLAND EFFECT IN CHICAGO” U.S.A (2014).
6.Four Peaks Technologies” solar efficiency limits” USA (2011).
7.G.M. Stavrakakisa, A.V. Androutsopoulosb, J. Vyörykkäc, “Experimental and numerical assessment of cool-roof impact on thermal and energy performance of a school building in Greece” Greece(2016).
8.Google Image Gallery: led light spectrum wavelength (2017).
9.Gabriel Pérez, Julià Coma, Salvador Sol, Luisa F. Cabeza, “Green facade for energy savings in buildings: The influence of leaf area index and facade orientation on the shadow effect,” Spain (2017).
10.HARC, ”Cool Houston! A Plan for Cooling the Region”, Texas (2004).
11.Landsberg, H. E., The urban climate, Int. Geophys, Series 28, pp. 275 (1981).
12.Measurement of albedo and analysis of its influence the surface temperature of building roof materials, Racine Tadeu Araújo Prado* et al.(2005)
13.M.Foustalieraki, M.N.Assimakopoulos, M.Santamouris, H.Pangalou,“Energy performance of a medium scale green roof system installed on a commercial building using numerical and experimental data recorded during the cold period of the year,” Greece, Australia(2017).
14.New York State Energy Research and Development Authority” Earth’s Greenhouse Effect” USA (2017).
15.NASA” Satellites Pinpoint Drivers of Urban Heat Islands in the Northeast” USA(2010).
16.Rosenfeld, A.H., Akbari, H., Bretz, S., Fishman, B.L., Kurn, D., Sailor, D., and H. Taha, “Mitigation of Urban Heat Islands: Materials,” Utility Programs, updates, Energy and Buildings, Vol. 22, pp. 255-265 (1995).
17.Rosenfeld, A. H., Romm, J. J., Akbari, H., and M. Pomerantz, “Cool Communities: Strategies for Heat Island Mitigation and Smog Reduction,” Energy and Building, Vol. 28, pp. 51-62 (1998).
18.Ray, K., Linsley, Jr., Max, A., Kohler, J., and L. H. Paulhus, Hydrology for Engineering, 3/E, McGraw-Hill, Inc., New York (2001).
19.Sang-Hyun Park, Ji-Hun Park, Seon-Wook Hwang, Yujin Kang, Sumin Kim, “Effect of the Cool-roof System on Thermal Rooftop Environments” Korea (2017).
20.Teri Knight, Sian Price, Diana Bowler , Sian King, “How effective is ‘greening’ of urban areas in reducing human exposure to ground-level ozone concentrations, UV exposure and the ‘urban heat island effect’? A protocol to update a systematic review” Environmental Evidence The official journal of the Collaboration for Environmental Evidence (2017).
21.Xian-Xiang Lia, Leslie K. Norford, “Evaluation of cool roof and vegetations in mitigating urban heat island in a tropical city, Singapore” Singapore(2015).
22.Yurong Zhang, Jingjing Wang, Fangfang Hu, Yuanfeng Wang, “Comparison of evaluation standards for green building in China, Britain,United States,”China(2017).

QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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