綠建築設計 革屋頂的命

善用屋頂吸熱來產生風道，屋頂設計都是綠建築先行者最喜歡碰觸的議題，也是避免不了的挑戰。

圖：新竹民富國小技藝教室屋頂上，不僅設計浮力通風，也以盆栽布置成綠屋頂，一旁保留的大樹更有助於遮陰。 

文／張楊乾(低碳生活部落格主編，本文同步刊登於2014年8月出刊的《綠雜誌》專欄)

    還記得在紀錄片《看見台灣》裏，從台灣城市上空望去，那一整片綿延不絕的鐵皮屋頂嗎？價格便宜、施工簡易、工班易尋，使得「鐵皮」一直是頂樓加蓋的首選，然而蓄熱難散、徒增能耗、惡化都市熱島效應，卻是鐵皮屋頂最為人垢病之處。

    不同的建築師們，對於解決房子的頂上問題，各有他們所屬意的方式。以我目前觀察到的，包括以反射熱輻射為思維的「冷屋頂」、以阻絕傳導為主的「綠屋頂」、以及反其道而行，充份利用熱輻射，強化室內通風的熱屋頂。

圖：在台達電子桃園研發中心的屋頂上，使用冷屋頂方式為建築物降溫，同時鋪上太陽光電板也有助於遮陽。 

    「冷屋頂」是利用反射的方式，讓建築物的屋頂不再吸熱。根據聯合國最新的氣候評估報告引述的研究，每十平方公尺的白色屋頂，將會比黑色屋頂最高減碳2.5噸的二氧化碳(Akbari 2012)，全球的屋頂若是都換成冷屋頂，則至少有780億噸二氧化碳的節能濳力(Menon 2010)。

    台灣一些獲得美國綠建築 LEED 標準認證的建築，在屋頂的熱幅射反射率(Solar Reflectance Index, SRI)上，都盡力要追求最高標準。如台達電子的桃園研發中心，屋頂的熱輻射反射率指數，就高達0.88，比純黑屋頂的0.05吸熱量少得多。

    這類的「冷屋頂」在加州的實證表現，比在屋頂上種菜種花的綠屋頂，降溫表現更好，最高可比綠屋頂降溫再多1.2℃。若是在較濕潤的佛羅里達州，也較綠屋頂降溫再多0.2℃。(註)

    「冷屋頂」的作法並不難，即使不是用最高等級的反射漆，一般的白漆也會有降溫效果。但在亞洲的大城市，由於空氣污染嚴重，因此定期加以清潔與重漆，成為後續重要的維護手段。

    之前在台灣討論比較多的，是利用「綠屋頂」來作隔熱。除了種植綠色植物，利用遮蔭與覆土等作法，降低屋頂直接吸熱之外，衍生像是利用黑網、PS隔熱板、或是填充熱傳導系數極低的絕熱材等，也是目前常見的幾種作法。

    舉例而言，位於高雄那瑪夏區的民權國小，雖然校舍位址已處於低緯度的熱帶季風帶，但屋頂裡內含熱傳導系數(U value)只有0.25W/m．K，是台灣外牆隔熱標準的四倍，配合良好的通風設計，使整棟校舍多數時間在夏天也不需冷氣，但同樣仍能獲得不錯舒適度。

圖：那瑪夏區的民權國小由於位處中海拔，因此屋頂採用隔熱係數較高的建材，並利用浮力通風原理適時開啟氣窗散熱 。（來源：台達基金會）

    另外像位在台南巷內裏的RxG基地，則是利用老屋改建的同時，將鐵皮屋鎖上木柵板，上面再利用盆栽種上野菜，利用複層屋頂的方式隔熱，也是在地的一種方式。當然像是蓋在內湖抽水站上方的內湖運動公園，則更是全台最大片的綠屋頂，解放屋頂空間增加公共性。

圖：R x G 實驗計劃透過幾項綠建築手法改造老屋，包含斜屋頂、隔熱綠屋頂和使用竹建材。（來源：台達基金會）

    除了上述兩種屋頂之外，成大建築系林憲德教授利用熱浮力通風原理，所設計出的幾種屋頂，也突破一般人對屋頂不能吸熱的想像。

    如全台第一棟鑽石級綠建築廠辦，台達電子的台南廠屋頂，就是利用挑高的中庭，配合一大片鋁製的屋頂，讓屋頂吸熱後，將整棟大樓的熱空氣全數集中，再透過位於頂端的通風塔排出。同樣的設計，也出現在成大孫運璿綠建築研究大樓裏，這次林憲德是利用玻璃煙囪加熱屋頂，加大屋頂與位於生態池旁的進氣口的溫差，使得熱空氣可以快速地上升及被導出。

    類似的設計，也可以在「交大蘭花能源屋」裏見到。這件到法國參與「歐洲盃十項全能綠建築競賽」的綠建築兩層樓作品，二樓直接以太陽能光電板作屋頂，加熱的空氣順著斜屋頂，從頂點的通風口排出，也將屋內利用地道先降溫的空氣，穿過房屋將熱由屋頂帶走。

    從在地設計、到國外的實證，從降低屋頂吸熱的能力、到反其道而行，善用屋頂吸熱來產生風道，屋頂設計都是綠建築先行者最喜歡碰觸的議題，也是避免不了的挑戰。但不論採取哪一種屋頂，都是正面應對地球暖化的挑戰，也都值得建築師繼續投入嘗試與驗證。

【註釋】
Georgescu, M., Morefield, P. E., Bierwagen, B. G., et al. (2014). Urban adaptation can roll back warming of emerging megapolitan regions. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 111(8): 2909–14. DOI:10.1073/pnas.132228 0111

【延伸閱讀】
《老屋綠改造 小確幸回應大挑戰》張楊乾 22-Jun-2014 低碳生活部落格
《屋頂革命 頂樓的十種綠色可能》謝雯凱 22-Aug-2011 低碳生活部落格
《綠建築走訪-大阪難波PARKS 屋頂花園與都市活動的結合》盧盈文、唐于婷 16-Feb-2012 低碳生活部落格

【作者介紹】

張楊乾，兩個孩子的爸爸，常揣摩在二十年後，該如何告訴正值花樣年華的女兒，為何地球已升溫兩度，而這一代人又是怎麼錯過了減碳的關鍵時刻。曾服務於新聞界、在歐洲修習與暖化相關的碩士學位後，投入減緩氣候變遷的相關領域，現任台達電子文教基金會副執行長。