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綠屋頂發展以來,有許多的效益從理論論述到學術論文、實驗一一實證。所有綠色屋頂都具有相似的功能,不過每個裝置都是獨一無二的,因此技術性能會因地區、氣候、建築、綠屋頂類型和設計而異。雖說如此,幾乎所有綠色屋頂系統和設計都可以實現許多優點。

登录(Urban heat island effect)

綠屋頂的第一個顯著效益就是用來減緩都市熱島效應。都市的屋頂代表著約40~50﹪的不透水表面,加上道路與具有頂蓋的建築設施,比例可能更高。水泥的大量使用、人口、車輛等斷產生熱能,使得都市內部的氣溫比四周郊區高。學者發現在氣溫的空間分佈上,都市地區其等溫線排列,由都市中心向四周鄉村遞減,很像一個海島的地形圖。因此稱都市中心較熱的地方為「熱島」,矗立在四周鄉間較涼的海洋中。

都市熱島效應示意圖。都市熱島是一個溫度異常的現象。都市地區的溫度高,就像是在溫度較低的鄉村海洋中,相對溫暖的空氣島。隨著城市規模和人口的增長,城市熱島的強度顯著增加。2025年,預計城市將擁有約60億人口 - 佔世界人口的三分之二。城市地區數量,規模和人口的空前擴張將對城市氣候產生重大影響,預計會加劇都市熱島(Urban heat island, UHI)現象。

台北市都市地區有73﹪為不透水的水泥鋪面,入夜以後熱量逐漸釋放,至翌日清晨才完成散熱,形成夏季均溫逐年上升之都市熱島效應,因此很容易可以理解台北地區為何夏季特別熱。這個情形同樣出現在台灣主要城市,1998年成大西拉雅實驗室量測都市熱島效應數據,臺中、高雄、臺南與臺北幾個都會區的熱島效應數據分別在3.4至4.9℃之間(李魁鵬,1999),這個數字代表居住在都市的居民需要不斷消耗能源,躲在空調房間。都市熱島效應在白天讓民眾顯得燠熱難耐之外,夜間本應冷卻下來的溫度,卻因熱源持續使得增溫問題更為明顯。

我們將城市放大來看,都市熱島效應也反映在不同時間與不同局部區域。政大《臺北都會區熱環境與熱島效應解析之研究》在2012年7月4日、11日、13日進行臺北盆地溫度實測。中午溫度最為驚人,交通擁擠密集、高建蔽率區域熱島效應最高;夜間熱點出現在具有人工發散熱的都市中心,人類活動使空氣升溫。到了深夜凌晨,熱點集中在臺北盆地中央部分。

中研院劉紹臣博士就研究50年以來熱島效應的影響,以夜間最低溫高過25℃作為要開冷氣的標準,發現以前一年只有35天達到開冷氣的標準,但到了2005年已經超過100天。

都市綠化嚴重不足,大量的建築物、水泥都是低反照率。
如何解決都市的熱島效應,是近年來的重要議題。科學家除了提出盡量以色淺、高反射率塗料應用在路面瀝青、建物表面,以降低熱量。這是因為當物體吸收光線時,它會將光線轉換為熱能,並以熱量的形式將其發射回來。反照率越大,反射輻射越好。傳統的瀝青具有較低的反照率,這意味著它反射的輻射很差,而是吸收它。
都市需要進行綠化,以降低都市熱島效應的問題
透過路旁的行道樹與花園,能降低都市日漸升高的溫度,並給與居民更多休閒的場所。
科學家認為,植被的蒸散作用過程,能保持區域涼爽,是解決都市熱島的關鍵因素。蒸散作用(transpiration,或稱蒸騰作用)是通過植物吸收水分然後透過氣孔蒸發的過程。水對植物是必需的,但只有少量的水被根部吸收,用來生長和新陳代謝。剩下的97~99.5%在蒸散和吐水而散逸。水分在植物表面由液體變成氣體,這過程需要能量,這能量稱為汽化熱,因此在此過程中,空氣會失去熱量並變得更冷。因為在建造城市的過程中,以大量水泥、鋼鐵等結構取代植被,城市失去了植被的蒸發冷卻優勢,這是都市比周圍郊區更熱的主因。

綠地植栽的好處,可以分為直接形成建築物外殼遮蔭效果,以及間接地冷卻周圍環境溫度。植物的樹冠遮蔭建物表面的陽光輻射熱;都市森林則透過蒸散作用冷卻空氣。行道樹也能為鄰近建築物減少空調量,降低空氣溫度,降低風速及減少煙霧以增進城市空氣品質。植栽尚可降低建築用電量,當都市電力需求高峰期,日最高氣溫若上升 1℃則用電量約增加 5-8%

把植物找回來,就是解決都市熱島效應最有效、最無副作用的方法。聯合國環境計畫研究指出,當綠屋頂率達70﹪時,整個城市的CO2含量將減少80﹪,而熱島效應將完全消失。這種驚人的效益,相較於僅僅只是利用太陽能發電,顯得更有附加價值。