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研究生：	林育新 Lin, Yu-Hsin
論文名稱：	戶外高壓混凝土地磚反射率量測與環境影響分析 Measurement of albedo and analysis of environment influence of compressed concrete paving units
指導教授：	李鎨翰 Lee, Soen-Han
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	規劃與設計學院 - 建築學系 Department of Architecture
論文出版年：	2014
畢業學年度：	102
語文別：	中文
論文頁數：	160
中文關鍵詞：	反射率、表面溫度、鋪面、高壓混凝土地磚
外文關鍵詞：	albedo, paving, compressed concrete paver, thermal environment
相關次數：	點閱：73 下載：0
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隨著都市發展與生活水準提高，人的活動範圍逐漸從室內空間延伸到戶外空間。但都市發展的同時，也帶來負面的環境影響，如：空調機與相關設施大量使用、大面積人工鋪面等，造成戶外環境產生熱島效應、環境高溫等問題。戶外環境的熱舒適性問題，已經成為現今建築設計與規劃的必要考量項目之一。
環境逐漸惡化的主要原因是都市中的人造鋪面與建築外殼多數為低反射率材料，導致材料內部蓄積大量熱能，並釋放到大氣環境中而導致都市熱島效應。台灣的都市環境，建築屋頂與人工鋪面佔都市總面積的80%，若能留意材料的使用，將可以降低建築與人工鋪面材料對環境的負面影響。
本研究主題為戶外高壓混凝土地磚材料的反射率量測分析，樣本選用高壓混凝土地磚的常用尺寸，而選用類型為平板磚、噴砂磚、山型磚、透水磚等，共15組樣本。地磚分析方式則以「不同表面處理，相同顏色」與「不同顏色，相同表面處理」的分類方式來說明，而分析內容則分為兩部份，第一為材料反射率與材料表面溫度的相關性，第二為材料反射量、上方溫度對熱環境的相關性，並配合相關係數分析與線性迴歸分析來做說明，最後整合分析材料反射率與材料溫度跟熱環境的影響關係。
研究量測結果，高壓混凝土地磚中反射率最高為0.243的白色平板磚、最低為0.113的黑色平板磚，而高壓混凝土地磚的反射率高低主要取決於材料表面特性與顏色，材料也會因為表面的添加材質或處理而造成反射率改變。而材料反射率的提升效益則主要取決於材料本身顏色。
材料反射率對材料溫度與熱環境的分析結果中，材料表面溫度受到材料反射率(R=-0.715)影響較多，外在環境的日射量、日照時間、黑球溫度等影響較少，而材料上方溫度則主要受到外在環境中的黑球溫度(R=0.756)、風速(R=-0.7)影響較多，材料反射率的影響則較少。故材料的反射率能大略解釋材料表面溫度與上方溫度的關係，但仍需考量外在環境的條件。

With the developing of urban and the increasing of living standard, the human activity circle is gradually extending from indoor space to outer space. But the urban progressing also brings some negative environmental effects, such as widely using of air conditioning facilities and the large area of artificial pavements which might cause the Urban Heat Island Effect or high environmental temperature seriously affecting our daily life. Therefore, considering different aspects and problems about outdoor environment is one of the essential subjects for modern architectural design and planning.
The main factors of worsened urban environment are using low albedo materials for artificial pavements and outer shell of buildings. This kind of material can accumulate enormous heat energy from inside then at last, releasing to the atmosphere which cause the Urban Heat Island Effect and influence the heat environmental factors. And in the urban environmental development of Taiwan, 80% of the total areas of the city are the roofs of buildings and artificial pavements. So here, we wish to decrease the utility rate of low albedo materials to lower the negative effect between materials and the environment.
In our research, we measured the albedo of fifteen different types of outdoor compressed concrete pavers, like interlocking, sandblast, mold and permeable pavers. We illustrated the measuring results by sorting pavers into“ different surface processes, the same color” and “ the same surface processes, different colors” these two groups. The context of data has two parts, one is the relation between sample albedos and material temperatures, and the other is the relation of sample albedos and sample upper temperatures to the thermal environment. At last, we integrated the data and coordinated the calculated correlation coefficient and the linear regression to illustrate the effect of sample albedos and material temperatures to the thermal environment.
In the studying results, outdoor compressed concrete paving samples have the highest albedo value 0.243 in white paver and the lowest albedo value 0.113 in black paver. The compressed concrete pavers might have different albedo according to the surface characterization, adding material or surface treatment would change the albedo of pavers. Therefore, the major factor to increase the material albedo is the color of paver surface.
About the testing results of albedo to material temperature and thermal environment, the surface temperature of pavers is affected by the albedo (R=-0.715) much more than the environmental solar radiation , sunlight and globe temperature. And the upside temperature of pavers is influenced by the environmental globe temperature (R=0.756) and wind speed (R=-0.7) more significantly, but the albedo is less. So the material albedo might explain the relationship between the surface temperature and upside temperature and also need to consider the outside environmental conditions.

目錄------------------------------------------------------------------------------------------------------I
表目錄-------------------------------------------------------------------------------------------------IV
圖目錄------------------------------------------------------------------------------------------------VII
【目錄】
第一章 緒論
 1-1研究動機與目的--------------------------------------------------------------------------P.1
 1-2研究內容-----------------------------------------------------------------------------------P.3
 1-3 研究架構與流程------------------------------------------------------------------------P.5
第二章 文獻回顧
    2-1都市熱島效應與氣候相關文獻--------------------------------------------------------P.6
      2-1-1都市熱島效應------------------------------------------------------------------------P.6
      2-1-2氣候尺度區分------------------------------------------------------------------------P.8
      2-1-3都市熱島效應改善措施----------------------------------------------------------P.10
    2-2熱環境與熱舒適性相關文獻----------------------------------------------------------P.14
2-2-1環境溫度與熱舒適性-------------------------------------------------------------P.14
2-2-2影響微氣候相關因子-------------------------------------------------------------P.16
      2-2-3鋪面與熱環境相關文獻----------------------------------------------------------P.17
    2-3反射率量測與環境影響相關文獻----------------------------------------------------P.18 
      2-3-1反射率原理與重要性-------------------------------------------------------------P.18
      2-3-2反射率量測方式-------------------------------------------------------------------P.18
      2-3-3 ASTM E1918A 反射率量測-----------------------------------------------------P.20
第三章 研究方法與內容
    3-1 量測樣本與類型------------------------------------------------------------------------P.25
      3-1-1 量測樣本---------------------------------------------------------------------------P.25
      3-1-2 量測樣本類型---------------------------------------------------------------------P.26
    3-2 實驗儀器---------------------------------------------------------------------------------P.28
    3-3實驗方法與流程-------------------------------------------------------------------------P.31
      3-3-1量測模具設計----------------------------------------------------------------------P.31 
      3-3-2量測地點與環境-------------------------------------------------------------------P.32
      3-3-3樣本量測與記錄說明-------------------------------------------------------------P.32
      3-3-4統計分析方法----------------------------------------------------------------------P.34
      3-3-5實驗流程----------------------------------------------------------------------------P.39
第四章  樣本反射率與表面溫度影響分析
4-1樣本反射率量測說明-------------------------------------------------------------------P.40
4-1-1 整體 高壓混凝土地磚反射率量測說明--------------------------------------P.41
4-1-2 「不同表面處理 - 白色地磚」樣本反射率量測說明-----------------------P.42
4-1-3 「不同表面處理 – 灰色地磚」樣本反射率量測說明------------------------P.42
4-1-4 「不同表面處理 - 紅色地磚」樣本反射率量測說明-------------------------P.43
4-1-5 「不同表面處理 – 黑色地磚」樣本反射率量測說明------------------------P.44
4-1-6 「不同顏色 - 平板磚」樣本反射率量測說明----------------------------------P.44
4-1-7 「不同顏色 - 噴砂磚」樣本反射率量測說明----------------------------------P.45
4-1-8 「不同顏色 - 透水磚」樣本反射率量測說明----------------------------------P.46
4-2樣本表面溫度歷時變化說明-----------------------------------------------------------P.47
4-2-1 「不同表面處理 - 白色地磚」表面溫度說明----------------------------------P.47
4-2-2 「不同表面處理 - 灰色地磚」表面溫度說明----------------------------------P.49
4-2-3 「不同表面處理 – 紅色地磚」表面溫度說明---------------------------------P.50
4-2-4 「不同表面處理 – 黑色地磚」表面溫度說明---------------------------------P.50
4-2-5 「不同顏色 – 平板磚」表面溫度說明------------------------------------------P.52
4-2-6 「不同顏色 – 噴砂磚」表面溫度說明------------------------------------------P.53
4-2-7 「不同顏色 – 透水磚」表面溫度說明------------------------------------------P.55
4-3  樣本反射率與樣本表面溫度影響分析---------------------------------------------P.56
4-3-1 「不同表面處理 - 白色地磚」反射率與表面溫度分析----------------------P.56
4-3-2 「不同表面處理 - 灰色地磚」反射率與表面溫度分析----------------------P.57
4-3-3 「不同表面處理 – 紅色地磚」反射率與表面溫度分析---------------------P.58
4-3-4 「不同表面處理 – 黑色地磚」反射率與表面溫度分析---------------------P.59
4-3-5 「不同顏色– 平板磚」反射率與表面溫度分析--------------------------------P.60
4-3-6 「不同顏色– 噴砂磚」反射率與表面溫度分析--------------------------------P.61
4-3-7 「不同顏色– 透水磚」反射率與表面溫度分析--------------------------------P.62
4-3-8 小結-----------------------------------------------------------------------------------P.63
4-4 反射率與表面溫度相關係數與線性迴歸分析-------------------------------------P.64
4-4-1 反射率與表面溫度相關係數分析-----------------------------------------------P.64
4-4-2 反射率與表面溫度多元線性迴歸分析-----------------------------------------P.65
4-4-3 小結-----------------------------------------------------------------------------------P.67
第五章  樣本反射量與上方溫度影響分析
5-1樣本反射量歷時變化說明--------------------------------------------------------------P.68
5-1-1 「不同表面處理 - 白色地磚」樣本反射量歷時變化說明-------------------P.69
5-1-2 「不同表面處理 - 灰色地磚」樣本反射量歷時變化說明-------------------P.72
5-1-3 「不同表面處理 - 紅色地磚」樣本反射量歷時變化說明-------------------P.75
5-1-4 「不同表面處理 - 黑色地磚」樣本反射量歷時變化說明-------------------P.78
5-1-5 「不同顏色 - 平板磚」樣本反射量歷時變化說明----------------------------P.81
5-1-6 「不同顏色 - 噴砂磚」樣本反射量歷時變化說明----------------------------P.87
5-1-7 「不同顏色 - 透水磚」樣本反射量歷時變化說明----------------------------P.91
5-2樣本上方溫度與熱環境歷時變化說明-----------------------------------------------P.95
5-2-1 「不同表面處理 - 白色地磚」樣本上方溫度說明----------------------------P.96
5-2-2 「不同表面處理 - 灰色地磚」樣本上方溫度說明----------------------------P.98
5-2-3 「不同表面處理 – 紅色地磚」樣本上方溫度說明--------------------------P.100
5-2-4 「不同表面處理 – 黑色地磚」樣本上方溫度說明--------------------------P.102
5-2-5 「不同顏色 – 平板磚」樣本上方溫度說明-----------------------------------P.104
5-2-6 「不同顏色 – 噴砂磚」樣本上方溫度說明-----------------------------------P.108
5-2-7 「不同顏色 – 透水磚」樣本上方溫度說明-----------------------------------P.111
5-3反射率與反射量影響分析說明-------------------------------------------------------P.114
5-3-1 「不同表面處理 - 白色地磚」反射率與反射量分析-----------------------P.114
5-3-2 「不同表面處理 - 灰色地磚」反射率與反射量分析-----------------------P.115
5-3-3 「不同表面處理 - 紅色地磚」反射率與反射量分析-----------------------P.116
5-3-4 「不同表面處理 - 黑色地磚」反射率與反射量分析-----------------------P.117
5-3-5 「不同顏色 - 平板磚」反射率與反射量分析--------------------------------P.117
5-3-6 「不同顏色 - 噴砂磚」反射率與反射量分析--------------------------------P.118
5-3-7「不同顏色 - 透水磚」反射率與反射量分析----------------------------------P.119
5-3-8 小結---------------------------------------------------------------------------------P.121
5-4 反射率與上方溫度影響與相關分析------------------------------------------------P.122
5-4-1 「不同表面處理-白色地磚」反射率與上方溫度-----------------------------P.122
5-4-2 「不同表面處理-灰色地磚」反射率與上方溫度-----------------------------P.123
5-4-3 「不同表面處理-紅色地磚」反射率與上方溫度-----------------------------P.124
5-4-4 「不同表面處理-黑色地磚」反射率與上方溫度-----------------------------P.125
5-4-5 「不同顏色 - 平板磚」反射率與上方溫度-----------------------------------P.126
5-4-6 「不同顏色 – 噴砂磚」反射率與上方溫度-----------------------------------P.127
5-4-7 「不同顏色 – 透水磚」反射率與上方溫度-----------------------------------P.128
5-4-8 小結---------------------------------------------------------------------------------P.129
5-5 反射率與上方溫度相關係數與線性迴歸分析------------------------------------P.130
5-5-1 反射率與上方溫度相關係數分析---------------------------------------------P.130
5-5-2 反射率與上方溫度多元線性迴歸分析---------------------------------------P.131
5-5-3 小結---------------------------------------------------------------------------------P.134
第六章 結論與建議
    6-1 研究結論-------------------------------------------------------------------------------P.135
      6-1-1 高壓混凝土地磚反射率--------------------------------------------------------P.135
      6-1-2 高壓混凝土地磚反射量量測--------------------------------------------------P.135
      6-1-3 高壓混凝土地磚反射率與溫度跟熱環境相關-----------------------------P.136
      6-1-4 高壓混凝土地磚反射率與熱環境影響分析--------------------------------P.136
    6-2 後續研究與建議----------------------------------------------------------------------P.137
      6-2-1後續研究建議---------------------------------------------------------------------P.137
      6-2-2後續應用建議---------------------------------------------------------------------P.138

參考文獻------------------------------------------------------------------------------------------P.139

附錄------------------------------------------------------------------------------------------------P.141
   附錄一：樣本反射率計算結果資料表----------------------------------------------------P.141
   附錄二：樣本反射量記錄資料表----------------------------------------------------------P.145
   附錄三：樣本溫度與熱環境記錄資料表-------------------------------------------------P.153
                                    

專書:

內政部建築研究所，2007，綠建築解說與評估手冊。
內政部建築研究所，2010，都市熱島與生態社區評估手冊。
江哲銘，1997，建築物理，三民書局。
Ronald D. Yockey ; 陳正昌,簡清華譯，2012，SPSS就是這麼簡單，心理出版社。
T. R. OKE , 1987 , Boundary Layer Climates , ROUTLEDGE
吉野正敏，陳國彥譯，1976，氣候學，大名堂株式會
周鼎金，1997，建築物理，裕祥出版社

期刊:

鄭明仁，羅仁豪，李建鋒，2009，大學校園戶外環境熱舒適性之實測調查研究，中華民國建築學會「建築學報」第69 期，1~16 頁。
內政部建築研究所，2011，生態城市綠建築講習會。
鄭明仁，2008，綠建築體系中都市戶外熱舒適環境之研究，行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告。
林鐵雄、張簡士彥、黃士峯，2009，提升反照率對改善都市熱島與全球暖化之效益分析，2009土木與生態工程高雄研討會。
林鐵雄，2006，涼鋪面與都市熱島效應，2006生態工法國際研討會論文集
林子平，黃瑞隆，2005，地表鋪面對戶外熱舒適性之影響-以Rayman數值模型解析，第十七屆第一次建築研究成果發表會，中華民國建築學會。
馮德成、張鑫，2010，熱反射塗層開發及路用性能觀測研究，公路交通科技學刊，第27卷，第10期，第17-34頁。
張孝通、王義和，2006，都市熱環境的「空氣溫度」與「表面溫度」之調查分析方法，中華民國建築學會第十八屆第一次研究成果發表會論文集，台北，中國文化大學，pp.116.-1165。

論文:

李魁鵬，1999，台灣四大都會區都市熱島之研究，博士論文，國立成功大學建築研究所。
莊家梅，2008，夏季戶外空間熱舒適性之研究-以台南縣市、高雄市戶外空間為研究對象-，碩士論文，國立成功大學建築研究所。
方瀅喬，2008，都市公園微氣候對使用者熱舒適度影響之研究，碩士論文，臺灣大學園藝學研究所。

黃宇菘，2005，戶外鋪面對建築外部熱環境影響之研究 : 以高速公路南投服務區為例，碩士論文，朝陽科技大學建築及都市設計研究所。
林益崧，2009，戶外環境熱舒適性之研究 : 以工、商業區為例，碩士論文，逢甲大學建築學系研究所。
李建鋒，2008，校園戶外環境熱舒適性之研究 : 以大學、小學為例，碩士論文，逢甲大學建築學系研究所。
嚴仕杰，2009，學生在校園戶外環境熱舒適實測研究 : 以台中市中學為例，碩士論文，逢甲大學建築學系研究所。
林敬哲，2010，以戶外通風及遮雨遮蔭指標評估都市街角景觀 : 以台南市好望角計畫為例，碩士倫文，成功大學建築學系研究所。
莊弦龍，2011，廢玻璃水泥混凝土涼表面反照率性質之研究，碩士論文，義守大學土木與生態工程學系研究所。
張簡士彥，2009，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研究所。
鄧偉元，2012，屋頂隔熱材反照率對表面溫度之影響，碩士論文，義守大學土木與生態工程學系研究所。
黃吟石，2010，材料組成對混凝土反照率之影響，碩士論文，義守大學土木與生態工程學系研究所。
蕭惠允，2012，日照輻射下混凝土表面溫度之數值模擬，碩士論文，義守大學土木與生態工程學系研究所。
李洋毅，2005，綠化形態對都市熱島效應影響效果之研究，碩士論文，銘傳大學媒體空間設計研究所碩士班。
郭晉溢，2004，以微氣候觀點探討公園構成因子對熱環境影響之研究-以台中都會公園為例，逢甲大學建築研究所碩士論文。
張正偉，2008，都市綠地與局部地區熱島空間關係之研究-以台北市為例，碩士論文，中國文化大學景觀學系碩士班
鄭婉純，2004，都市土地使用與都市氣溫關係之研究-台中地區之實證，碩士論文，逢甲大學土地管理學系

外文文獻:

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H. Li et al., Field measurement of albedo for different land cover materials and effectson thermal performance , Building and Environment;2012 , 1-11

H. Taha, Urban climates and heat islands: albedo, evapotranspiration, and anthropogenic heat , Energy and Buildings ;1997,25, 99-103
B. Yu et al. , Study on the influence of albedo on building heat environment in a year-round, Energy and Buildings; 2008 ,40, 945–951
D.J. Sailor et al , Field measurement of albedo for limited extent test surfaces , Solar Energy ; 2006, 80, 589–599
Karlessi, T.,Santamouirs M., and Synnefa, A.,“Thermochromic energy efficient coatings for buildings and urban structures, “Greece,pp.1-11,(2009)
Levinson, R., Akbari, H., and Berdahl, P.,“A Novel Technique for the Production of Cool Colored Roofing Materials ”, Heat Island Group, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley; 2009, pp.1-3
Akbari, H., Davis, S., Dorsano, S., Huang , J., and Winnett, S., (eds) , Cooling Our Communities: A Guidebook to tree Planting and Light-Colored Surfaced, Washington , D.C., U.S. Environmental Protection ; 1992
Pomerantz, M., H. Akbari, and Harvey, J.T., Cooler Reflective Pavements Give Benefits Beyond Energy Savings: Durability and Illumination, Lawrence Berkeley National Laboratory, University of California at Berkeley,LBNL-45370, 2000.

參考網站:

http://www.healthycities.ncku.edu.tw/cht/ 台南健康城市
http://muse.lib.ncku.edu.tw:8080/1cate/ 成功大學期刊查詢
http://web1.nsc.gov.tw/ 國科會
http://www.cpami.gov.tw/web/index.php內政部營建署
http://www.arterra.com.tw/晶泰水泥股份有限公司
http://www.epa.gov/ EPA United States Environmental Protection Agency
http://www.acpa.org/ 美國混凝土鋪面協會
http://www.epa.gov/hiri/index.html Heat Island Effect, 2007

校內：2017-05-01公開
校外：不公開電子論文尚未授權公開，紙本請查館藏目錄

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