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研究成果

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屋頂綠化建構技術之研究

計畫主持人廖朝軒
協同主持人蔡燿隆
執行單位內政部建築研究所
執行行程98 年 01 月 至 98 年 12 月
GPN
ISBN
MOIS
組別環境控制組
執行方式委辦
關鍵詞薄層綠化、排保水板、輕質材料
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  • 中文摘要：一、 研究緣起 近年來台灣都市化嚴重、資源過度開發利用，使得豐富的自然環境轉變為水泥叢林，人類無限制的消耗能源衍生的結果則是產生大量的二氧化碳，氣體中之二氧化碳濃度遽增，全球暖化效應嚴重。現今國內建築物密集，不透水鋪面大量取代原有綠色空間，大多數都市計劃對雨水的處理觀念皆以不透水鋪面遮雨及快速將雨水排出建築其他之方式處理，即集中末端處理的排水觀念，這樣處理逕流的觀念使得都市屋頂缺乏保水機能，因此應重新考量建築屋頂與水循環之關係。 二、 研究方法及過程 (一) 調查國內外現有建築屋頂工法案例與收集國內外產品 收集相關報告、期刊、網站及拜訪主要建築師、景觀設計師等，並收集國內已完工或正在執行之案例。收集整理分析所收集實例，並依照所設定之目標選取國內10~20個優良案例，進行現地查訪工作。設計現地調查表格設計調查表格與標準作業流程使未來勘查能統一作業程序。 (二) 建築物屋頂型式與屋頂綠化類型資料進行分類 建築物依不同年代建造而有新舊建築之分，其屋頂承受之載重不同。建築物可分為一般住宅與商業大樓之斜屋頂與平屋頂等。屋頂綠化的類型按使用要求的不同而有所差異，不同之屋頂綠化，在規劃設計上亦有不同。 (三) 建立模組化屋頂綠化建構試驗模型 設立屋頂綠化之實驗模組：包括可調坡度之試驗組（不同土壤厚度、植生）、對照組及人工降雨設施等。評估綠化屋頂在暴雨下的水文表現及觀測不同降雨強度下出流歷線之變化。利用前述建構試驗設施，實際量測屋頂綠化之蒸發散量並可利用此試驗數值建立簡易屋頂綠化蒸發量數學推估公式，以推估屋頂綠化植生所需之水量。 (四) 建立全國屋頂綠化之植物資料導引 由現地查訪實地收集資料了解目前之植栽使用性質及優缺點，透過國內屋頂綠化相關組織、政府單位、各類書籍、期刊及網頁對相關資料進行收集，對各屋頂綠化植物及圖說進行收集整理並提出本土及外來種之屋頂綠化適合之植物資料導引。 (五) 建立屋頂綠化工法在都市暴雨控制效益與保水能力評估技術 近年來傳統集中處理逕流並迅速排出的治水觀念倍受考驗，因此若能利用屋頂面積進行綠化保水，將有助於提升都市區域整體的保水成效。第二年度將持續進行試驗並利用模型試驗結果修正前一年度提出之屋頂花園降雨逕流及保水評估方法，以建立屋頂綠化工法在都市暴雨控制效益與保水能力評估技術。 (六) 建立屋頂綠化工法結合屋頂雨水貯集再利用系統的系統組合 屋頂植生所需的水源，可結合屋頂雨水貯集系統進行澆灌。然而不同植物及不同型式之屋頂花園所需的用水量不同，以及各地區的降雨量與降雨之型態，均會影響綠化屋頂保水性能的差異及決定雨水貯留桶之容量設計，此外分別模擬及探討國內屋頂綠化設施與雨水貯留設施組合，建立屋頂雨水系統容量設計方法。 (七) 建立符合台灣亞熱帶地區特色之本土化屋頂綠化建構工法技術 依上述國內外相關資料與產品相關內容、產品應用案例收集、考慮我國建築之種類特性及水文降雨蒸發條件，擬出符合台灣亞熱帶地區特色之本土化屋頂綠化建構工法與技術參考圖說。 目前進度已收集國內相關產品、工法、現勘及屋頂綠化相關問題，產品先針對國內外相關產品進行收集，以收集輕量介質、排水層、防水層及防根層為主。現勘主要選擇專家建議11個個案進行現場勘查，俾利了解國內屋頂綠化現況。屋頂綠化相關問題進行分析。並設計簡易結構評估表與試驗，相關進度如下研究進度及預期完成之作項目圖所示。 三、 重要發現 (一) 屋頂綠化相關定義 屋頂綠化國內外相關定義不盡相同，故名詞定義經本計畫整理後，可分為：(1)庭園型屋頂綠化、(2) 盆栽組合型屋頂綠化、(3)薄層型屋頂綠化。本研究為強調此計畫以種植植物之薄層綠化與盆栽屋頂綠化為主，故在此薄層綠化統稱「種植型薄層屋頂綠化」、盆栽屋頂綠化統稱「盆栽組合型屋頂綠化」。各國屋頂綠化相關定義如附錄一所示。 (二) 屋頂綠化施工方法彙整 國內屋頂綠化施工工法有限，故整理國內施工工法如下：(1)環工一號工法、(2)環工二號工法、(3)環工三號、(4)錫?基金會工法。四工法中，錫?基金會工法與國外工法最為相似，故本計畫以錫?基金會工法做探討。 (三) 屋頂綠化相關產品分類 屋頂綠化產品分類可分為防水層、防根層、緩衝層、排水層、介質層、過濾層、固根層與種植層等。植物將於第二年專章討論；過濾層多數以不織布為主。本計畫相關種植型薄層屋頂綠化產品分類為(1)生長介質、(2)排水層、(3)防根層、(4)防水層產品近行分類。 (四) 屋頂綠化相關獎勵辦法及法規 國外屋頂綠化獎勵辦法與法健全，國內並無針對屋頂綠化建立獎勵辦法與法規，國內僅台北市與高雄市兩地區有相關建築物綠美化獎勵辦法，故應建立相關獎勵辦法提高屋頂綠化面積。 (五) 屋頂綠化相關問題 本計畫依現堪時所遭遇問題進行分析，國內大致分為(1)介質、(2)植物、(3)澆灌、(4)氣候、(5)排水層、(6)能源(7)維護管理等問題。分析結果中得知，台灣屋頂綠化的問題可能偏重於植物種植等相關議題，目前已現勘完11個點。 (六) 屋頂綠化結構與載重分析 初擬簡易結構分析方法避免對其施工，或早加以補強處理再予以施工，不啻為減少問題工程之方法。此外，初擬簡易評估表，各項目依重要性配分之總和為100 分，依據評估內容及權重分配予以計分，若小於或等於20 分，表示該建築物不需進行補強，可請廠商至現場做進一步作業；若大於20 分，則建議對結構做進一步評估，並進行構件維護及結構補強，降低潛在危險之後再行施工。 (七) 模組化試驗模型設計及試驗步驟規劃 施作屋頂綠化可使保水量提高17％，施作假儉草保水量高於施作虎尾蘭，平均提高17％保水量，施作虎尾蘭之產生洪峰流量時間提前。此外，施作屋頂綠化使洪峰流量降低，但較厚介質具較高減量效果，平均可延遲約20分鐘。傾斜角度增加使得保水量降低，平均降低32%。施作屋頂綠化可使出流時間延緩，平均延緩10~25分鐘。利用蒸發散量及氣象量測資料計算時，明顯偏低於Blaney-Criddle估算法，其原因可能為有無考慮植栽。 (八) 屋頂綠化建構工法型式及維護管理要點 國外屋頂綠化工法可分為整體型與單元型兩型。整體型屋頂綠化分析英國、德國分為、中國大陸分為與加拿大。單元型屋頂分析美國、德國分為、中國大陸分為與日本。維護管理要點以屋頂綠化養護與管理方法之養護、時間、範圍與年限分別討論。 四、 主要建議意見 針對上述計畫成果，本計畫提出建議如下： 建議一 立即可行之建議 主辦機關：內政部建築研究所 協辦機關：各縣市政府都發局 (一) 國內屋頂綠化試驗點有限，亦可增加薄層屋頂綠化試驗點，俾利量化屋頂綠化效益。 (二) 國內屋頂綠化結構檢測除本研究設計簡易評估表外，尚須結合結構技師組成專業團隊，提供相關屋頂綠化之服務。 建議二 中長期建議 主辦機關：內政部建築研究所 協辦機關：各縣市政府都發局 (一) 舉辦相關屋頂綠化之教育訓練，俾於屋頂綠化專業知識提升，有效推廣屋頂綠化。 (二) 需成立相關屋頂綠化專業團隊，提供專業知識、結合相關產業，俾利推廣。 (三) 結合建築技術規範中之「綠建築專章」，提出相關屋頂綠化法規及相關獎勵辦法，促進屋頂綠化之推動。
  • 英文摘要：Greenroof has the benefits of reducing urban heat island effects, increasing water retention capacity, increasing urban beauty, etc. Therefore, greenroof is becoming more common in many parts of Europe and North American countries because of the high land cost and density of population in urban areas. The purpose of this study is to meet the Green Building Implementation in Eco-City Program which is proposed by the Executive Yuan. The main purpose of this program is to introduce the green building technologies into Eco-city to reduce the heat island effects in urban areas. Also, with the experiences from US, Japan and European countries, we can build up the construction technologies for greenroof. Eco—city requires the specific percentage of green land to maintain the eco-environmental quality. But in our country, the area of green land is limited in most cities. ln the green building evaluation system (EEWH), it recommendes a lot of methods such as: greenroof, balcony greenery, etc. to increase the green space but most of them are for recreation purposes. Those methods require a lot of resources and energy inputs. They can not create environmental benefits and physical functions. The Architect Research Institute has developed the Illustrated Handbook for Taiwan Green Building Ecology Indicator Group in the years of 2007 and 2008, respectively. In this handbook, the suitable plants for greenroof have been proposed in design. But beyond the plantation problems, more improper designs in the greenroof have been found such as: water supply system design, drainage system design, root penetration, effects of loadings to building structure, etc. These improper designs will threat the safety of building structure and water leaking problems. Therefore, the main themes of this research will focus on those issues and propose relative illustrated diagrams for construction methods. Furthermore, utilization of rainwater in the greenroof design for water supply in irrigation is needed for increasing the benefit of greenroof. Based on the definition and construction method of greenroof, greenroof can be divided into three different categories: garden type, bonsai assemble type, and thin layer type. Three different construction methods have been found in domestic: environment #1; environment #2; environment #3; and Si-Lui foundation method. In this project, eleven field sites have been visited and problems encounted currently include products, planation, energy utilization, etc. These findings have been compared with those found in Japan. Also in the field investigation, loading problem of rooftop for old buildings becomes the key issue in greenroof design. Therefore, a simplified evaluation chart of loading problem for old buildings has been developed. For those buildings with score less than 20, further assessment is unnecessary but for others, further evaluation is highly recommended. Also in this study, a physical model for testing the water retention, rainfall—runoff variation, and evaporation has been set up. In the experiment, three different rainfall intensities, three different slopes, three different thickness of soil, and two different planations have been tested. Evapotranspiration for greenroof has been tested by both outdoor and theoretical estimation.
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