作者: dranoel (郭) 看板: AAAAAAAA
標題: [資訊] 綠屋頂 - 邁向永續城市的基礎設施
時間: Fri Jun 25 10:16:05 2010


「Cradle to Cradle:Remaking the Way We Make Things」(中文譯名「從搖籃到搖籃
:綠色經濟的設計提案」)的作者之一建築師William McDonough,強調現代工業社會所
遭遇到的各種禍害,是肇因於短視近利的商品設計,而改變之道在於翻轉我們習以為常的
思考方式,將視野拓展到將整個產品生命週期(從設計階段便有意識地審慎選擇原料與輔
料、採用降低環境衝擊的生產方式,並思考產品後續的維護管理以及最終任務終止階段的
回收再利用),讓工業產品如同大自然的萬物一般,能在密閉的工業循環體系之中重複地
被分解與使用,而不是進到廢物掩埋場成為無用甚至毒害環境的垃圾。

因此William McDonough與Michael Braungart,在1999年地球宣言組織所出版的第三部白
皮書當中,提出「生態環境效能」作為全新設計策略的概念,這項新的概念「能在講求獲
利的業界替公司增加收益,同時也能兼顧福祉與公平正義,並尊重甚至推崇自然環境」。
而在談論到建築作為一種工業商品時,他們談論到「想像我們的建築物像株樹,城市則像
座森林!」,在這樣的概念中建築也能是生態環境中一個起著積極作用的因子!而綠屋頂
(green roof),就是一個著眼於此的商業設計,並且有著下面幾項顯著的效果。

一、調節都市氣候,減少都市熱島效應(Urban Heat Island, UHI)

NASA紅外攝影圖,地點為美國喬治亞州亞特蘭大市,充份顯示出都市熱島現象。資料來源
:Wikipedia都市熱島的原理大家應該都有所了解。以夏季期間為例,都市中心溫度比起
外圍地區多攝氏1.1-4.4度(原數據為華氏2-8度,以1華氏度大約等同0.55攝氏度計算,
當然在不同區域因都市熱島造成的溫度上升幅度也有所不同,例如處於熱帶的墨西哥市上
升幅度達華氏16度,而紐約市則大約在華氏3.6-5.4度)的現象通稱為都市熱島效應,而
這個效應的強度取決於當地氣候型態、地形以及都市設計三項因素,一般都是用反照率(
albedo)這個數據來更深入理解不同材料對於UHI造成的影響強度。理論上反照率是指物
體反射太陽輻射的量同投射到物體上面的總輻射量之比,通常用0-1的範圍來表示(0為最
熱,1為最冷)。以礫石(gravel)作為屋頂舖設材料為例,反照率為0.08,相較於植草
表面的0.25或是採用鏡面反射式的屋頂0.6明顯熱上許多。作為鋪設路面或是作為屋頂防
水塗層的瀝青,以及最常見的水泥建材,公認是都市中吸收太陽輻射最主要的材料,讓本
來就難以避免的都市熱島效應更形惡化,更大幅增加夏季都市居民對於空調用電的需求。

為因應較高夏季溫度所增加用電的需求,更加強耗用能源所帶來的各種負面效果。以統計
而言,每上升華氏1度所增加的整體電力需求約在1.5~2.0% 之間,以火力發電廠為例(很
不幸的事實是,除法國以外,火力燃煤發電廠是目前各國主要的電力供應來源),為了因
應增加的電力需求就必須燃燒更多煤炭,扣除額外的營運成本外,溫室氣體的排放量、電
廠排放氣體的冷卻塔將廢熱連同大量水蒸氣重新帶回大氣層(別忘了,水蒸氣也是一種溫
室氣體),更別提大幅增加的空污,這些現象不論對地球以及人體健康都有不好的影響。

減少都市熱島效應有兩種作法:一個是增加都市中的植披面積,另一個則是增加建材表面
的反射率。綠屋頂可說是兩者兼具:除了可以反射更多的陽光外,植物本身所行的蒸散作
用更可以冷卻周遭的空氣,創造相對較涼爽的微氣候環境。以國外的例子來說,使用瀝青
作為屋頂防水塗層材料的建築物,在夏季溫度可逼近華氏160度,而在設置綠屋頂的建築
物溫度卻很少超過華氏80度,若是大幅增加都市內綠屋頂的鋪設面積將有助於直接減緩都
市熱島效應,也對於減少用電量有相當的幫助。

二、管理降雨,減少地表徑流

都市發展由於本身特性使然,除了造成都市熱島效應外,另外也嚴重干擾自然的水文循環
。都市地區的降雨由於無法穿透瀝青或是水泥之類的材料而被土壤吸收,因此若是瞬間降
雨幅度極大,會形成癱瘓污水處理系統的陸表徑流。

CSO 示意圖。資料來源:Division of Water, Kentucky一般老式污水處理廠所處理的水
體分為幾種類型:居家廢水、商用廢水、工業廢水以及暴雨地表徑流(stormwater
runoff)。當瞬間降雨量超過污水處理廠的負荷時,各樣水體會不經處理直接被排放出去
,直接對環境造成接污染,這現象是所謂的 CSO(combined sewage overflow)。現代的
污水處理廠為了避免CSO,在設計上只讓污水處理廠處理居家廢水、商用廢水、工業廢水
等三類廢水,至於暴雨徑流則直接排放出去。然而像這類自馬路與人行道的暴雨徑流可能
夾帶各式有毒污染物或是養分(如:來自於輪胎磨損所形成的極細微顆粒、有機磷、有機
氮等),因此這類水體極可能造成特定植物(例如:有毒水藻)的爆炸性成長,扼殺排放
區域的水域生態。
Brad Lancaster,在「Rainwater Harvesting for Drylandsand Beyond」一書提到利用
土壤與植物來控制降雨進入水文循環的速度,避免驟降的雨水成為蝕刷地表的徑流,目的
就是要作到:Slow it(減緩)、Spread it(分散)、Sink it(吸納),讓降雨重新回
歸成為水文循環的一部分。而綠屋頂便是藉由植物以及土壤兩者吸附水的作用,延緩暴雨
徑流直接流入下水道系統的速度,減緩CSO 現象。根據估計,綠屋頂可延緩徑流進入下水
系統的時間約在30分鐘至4.5小時之間,延緩效果上來看約達42~66%。此外,土壤與植物
也可以捕捉吸附空氣當中的污染物,起到第一手過濾的效果。

三、形成多樣生物棲地

綠屋頂藉由多樣植物的栽種,除了可以成為其他物種的棲地,在地扮演起生物多樣性的關
護角色,也可以成為復育特定瀕臨絕種植物的場所。不論是扮演的哪種功能,綠屋頂可以
視為都市與自然環境的一個重要連結。今日,生物多樣性已經成為衡量一個地區是否健康
發展的重要指標,這個指標背後代表的是更安全、更適於生物居住的標準逐漸被人們所重
視,同時生物多樣性也總是以某種方式回饋著維護著它的物種:回饋給我們以清新的空氣
、調整氣候環境,以及提供對生活品質有所提昇的各樣要素。

四、提昇都市生活品質

綠化的環境可以紓解現代都市人們的壓力與焦慮,不少國外的案例是在醫院的樓頂設置綠
屋頂(例如:加拿大的Vancouver General Hospital、日本的St.Luke’s Science
Center),以便讓病人、家屬或是員工有調解身心的場所。另外,綠屋頂的設置也有更為
實際的價值:房地產的增值,主要是因為消費者對於居住環境品質的意識逐漸抬頭。普遍
來說,設置有綠屋頂的房產價值高於一般未設置綠屋頂的房產。以東京為例,新建商所推
出的新建案常標榜裝設綠屋頂,用這作為吸引消費者選擇的訴求。

最後,綠屋頂的設置也有助於增進能源使用效率並延長屋頂的使用年限。根據William
McDonough+Partners,綠屋頂本身就是一個熱隔絕良好的裝置,因此可以有效降低建築物
能源使用的成本,創造出舒適的微氣候。從延長屋頂使用年限來看,由於植物與土壤隔絕
日光的直接曝曬以及氣候劇烈的變化,因此底部防水層比較不容易變質劣化。一般屋頂防
水層使用年限約為10-15年,由於植物與土壤隔絕日光與氣候可能造成的影響,因此綠屋
頂的壽命可達正常屋頂的2-3倍左右。

五、作為建造永續都市的基礎

綠屋頂可以作為推動都市生態的基本設施,但必須由政府自己做示範,讓更多的民眾可以
感受到改變,並漸進地提供獎勵措施或甚至立法要求新開發的建築物必須符合LEED規範(
包括基地的選擇與開發、水資源的有效利用與節省、能源使用效率、建材的選擇與使用,
以及室內環境品質)。藉由更多有意識的措施,來逐步改造城市天際線的樣貌。或許我們
的城市沒有足夠的綠地可供居民遊憩,但是或許替代性的解決方案,就在我們自家或辦公
室的樓頂。

綠屋頂的樣式與結構
綠屋頂的施作工程相較之是更簡便的節能減碳措施。資料來源:
egrfaculty.villanova.edu綠屋頂施儘管有著上面提到的眾多優點,在設計時選擇採取集
約式(intensive:類似於美化樓頂所採行的植栽管理,這類的綠屋頂除了注重整體美觀
外,另外必須投注密集的管理與維護)或野放式(extensive:以栽種耐旱植物為主,相
較之下不需要密集的管理維護)的綠化設施,便決定了後續一連串技術考量:屋頂承重、
植栽種類、植物澆灌用水,以及後續的維護管理。一般綠屋頂採用的模型,由上至下分別
為:植物、生長介質層、過濾層(避免生長介質被水沖刷)、排水層、防止植物根部生長
造成設施損壞的攔根層以及底部的防水層等,而在一些其它地區政府甚至還會要求建商增
設熱隔絕層,以便符合更嚴格的能源節約規範。但無論如何,有意識地去選擇最佳的方案
才是最切合實際需要的,若是為了維護管理綠屋頂而額外耗費相關資源或甚至採用了不恰
當的材料造成設施功能無法完全發揮,是完全與初衷背道而馳的。

18世紀挪威Heidal地區農舍的草(綠)屋頂。資料來源:Wikipedia

綠屋頂,其實並不是什麼太創新的想法。古代的世界奇觀當中巴比倫的空中花園或許是最
早的綠色建築,而具百年歷史的傳統斯堪地那維亞建築當中也隱約可見綠屋頂的樣貌、北
美阿拉斯加地區更有部份居民採用寒地生長的地衣來覆蓋在自家的屋頂上,目前各界所採
用的綠屋頂模式約莫是1970年代由德國奠定下來的標準作法。因此或許我們可以這麼論定
,這類的反璞歸真,是各個時代建築所能找到同時滿足人類各種需求的最佳方案。


加拿大多倫多一家登山裝備用品店的綠屋頂。資料來源:Wikipedia 芝加哥市長Richard
M. Daley在節目PBS「Green Machine」中表示,綠屋頂的裝設,猶如在每幢建築屋上建構
一座公園(park system in every building),這句話在都市寸土寸金的現實考量下顯
得格外有意義。人們常形容都市猶如灰色的水泥叢林,或許該是我們積極採用屋頂作為綠
化的替代性方案,來刺激我們早已麻痺的都市審美標準,替日漸燠熱難耐的都市帶來一絲
清新的綠意。

參考資料:
1. Green Roof: Ecological Design and Construction, Schiffer Publishing Ltd
資料整理:蔡錫昌(永續公共工程計畫執行團隊)
創作者介紹
創作者 Anson 的頭像
Anson

藝鋒工程有限公司/和永興鐵工廠

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