Transcript 第八屆MMCT 數學建模ppt(s006).

2010全民節能減碳數學建模競賽
縣、市政府的節能減碳計畫──綠屋頂
組別：科技組
編號：S006
研究動機及目的
節
能
減
碳
建築
綠屋頂
省水
資源回收
省電燈泡
搭乘大眾運輸工具
多倫多市(加拿大)
芝加哥市(美國)
波特蘭市(美國)
各地區在綠屋頂上的發展政策
日本
台北市(台灣)
日本
2000年：1.「綠色東京計劃」，進行「行政指導」。
2.修改自然保護條例，從「行政指導」改成「執行義務」。
2001年：1.東京都自然保謢條例。
2.修正東京都回復保護自然相關條例。
3.日本東京都公佈將屋頂綠化作為義務條例。
4.擬定固定資產稅減輕方案。
5.國土交通省設立了「綠化設施整備計畫」議定制度。
2002年：1.綠化設施整建的認定制度。
2.國家設置減稅制度。
2004年：制定「立體都市公園」的制度，建築物外部及可利用屋頂都
必須實施綠化義務。
2005年：容積在1萬㎡以上的大型大樓，須達到四項評價及義務，建築物
斷熱、設備節能、建築物長壽、綠化量，其中，綠屋頂就包含在
「綠化量指標評價」。
多倫多市(加拿大)
2000年：1.完成雨天流量管理計畫。
2.市政府屋頂上示範綠屋頂。
2004年：多倫多煙霧會議及地球與空間科技研究中心合作。
2005年：圓桌會議上提出一份討論文件<實現綠屋頂>。
2006年：1.開始推動綠屋頂策略。
2.開始推動綠屋頂補助引導計畫。
2007年：1.多倫多綠標準。
2.財務補助在屋頂區域(增加每平方公尺補助額度，以吸引更
多的計劃申請者)。
2008年：1.市會議批准生態屋頂補助計畫。
2.城市的議會通過2006年的多倫多市法第108條下，於多倫多
自治法規中規定綠屋頂的裝設。
芝加哥市(美國)
2000年：開始推動綠屋頂計畫
2001年：能源保護法規
2003年：1.召開綠屋頂的會議
2.示範計畫(裝設綠屋頂於市政府與自然博物館屋頂
作為教育示範)
3.綠屋頂研討會、會議(與芝加哥都市土地中心合作)
4.樓地板面積獎勵
2004年：要求將綠屋頂納入新建築設計中
2005年：設置綠屋頂網站(提供相關資訊與技術協助)
2006年：1.綠屋頂改善計畫
2.景觀獎(鼓勵個人、商業、社區、學校、公共機構
綠化)
波特蘭市(美國)
1980年：承認綠屋頂為一項都市環境資產。
1990年：綠屋頂示範(於居家園藝大展中示範綠屋頂)
1994年：頒布「淨水法」(美國第一個通過立法促進綠屋頂的城市)
1999年：規定公共建築物裝設綠屋頂(所有新的、翻新的公共建築物都要
裝設覆蓋率達70﹪以上的綠屋頂。)
2001年：城市區劃法規(提供建商獎勵與技術協助)
2006年：1.架設「生態屋頂網站」
2.生態屋頂小冊子(「Everyroofs Everywhere」的非營利組織
參與推動，創造成本更低的示範計畫，與供應商談判較低的
價格，以確保補助小規模的發展。)
2009年：生態屋頂補助計畫
台北市(台灣)
2008年：台北市花園推動計畫
1.綠化改造輔導計畫:已完成10處綠化改造示範點與160處綠化
改造申請案。
2.綠美化認同加護計畫:已完成推廣10萬戶。
3.綠化志工培訓:已完成250隊綠化志工隊培訓。
2009年：社區綠化競賽及「台北內湖科技園區綠活力獎」環境綠化競賽。
都市熱島效應
都市熱島效應定義：都市的氣溫比附近郊區或鄉
村較為高。
都市熱島效應的原因及影響
1.原因：人類活動產生大量的「人工熱」，熱在都市中滯留
不易消散，造成溫度明顯提升。
2.影響：增加夏天冷氣及電扇等相關電器的使用量，用電量
增加，對99%能源仰賴進口的台灣而言(見圖二)，
這是非常值得擔憂與改善的問題。
石
油
煤
炭
自
產
天
然
氣
進
口
液
化
天
然
氣
慣
常
水
力
發
電
核
能
發
電
風太
力陽
發光
電電
及
太
陽
熱
能
<圖表二>2007台灣能源之供應結構
<圖表二>2007台灣能源之供應結構
http://www.moeaboe.gov.tw/Download/Policy/98EnergyMeeting/level/ area/10-1.能源科技發展規劃(吳院長).pdf
熱島效應的成因 ─ 「熱」
<圖表一>
台灣各氣象站年平均溫度
對總平均溫度之偏差
(註：總平均溫度為攝氏23.1度)
由圖表一可知台灣近年來之年平均溫度是明顯大幅度
上升，「熱」是造成溫度上升的主因，而都市熱島效
應中的「熱」，可說是一大來源之ㄧ。
<圖表一>台灣各氣象站年平均溫度對總平均溫度之偏差
http://www.forest.gov.tw/public/Attachment/9639411971.pdf
「熱」易滯留在都市中不易消散
1.都市材料易吸收太陽輻射，反射率小。
2.都市材料大多具不透水性(水氣蒸發吸熱，降低物體溫度)。
3.高樓大廈林立造成屏風效應，通風不良，散熱不易。
4.都市排放大量廢氣造成空氣污染。
由圖表三可得知其反射率，
通常用0-1的範圍來表示
（0為最熱，1為最冷）。
如瀝青相較於植草表面明顯
熱上許多。
植草
瀝青
<圖表三>都市中常見材料之反射率
<圖表三>都市中常見材料之反射率
http://www.kwbs.org.tw/magazine/data/293/P44-46.pdf?PHPSESSID=f410597c2af78f5a6327f8489a9317e5
減少都市熱島效應解決辦法
1.增加都市中的植披面積。
2.增加建材表面的反射率。
瓷磚屋面
假儉草
綠屋頂兩者兼具！
綠屋頂約可降低室內溫度
5~10度，屋頂表面溫度約
可降低15~40度(如圖表四)，
減少空調的使用，改變都市
的微氣候。根據聯合國環境
計劃研究指出，當城市綠
屋頂面積達70%，整個城市的
二氧化碳將減少80%。
氣溫
<圖表四>
鋪瓷磚屋面與草皮表面溫度比較
<圖表四>鋪瓷磚屋面與草皮表面溫度比較
蘇榮宗，2008，屋頂植草覆土層熱效應之研究，國立高雄大學，都市發展建築研究所
綠屋頂─減碳計算
草花植物固碳量，約為40年每平方公尺46公斤(圖表九)，
則1年約為每平方公尺46/40=1.15公斤。計算如下得每坪
可減碳0.347875公斤，每35坪可減碳12.18公斤(一平方公
尺=0.3025坪)。
1.15(固碳量) x 0.3025 x 35 =12.18公斤
<圖表九>台灣各種植栽單位面積CO2固定量
<圖表九>「綠建築解說與評估手冊」（內政部建築研究所，2007 更新版）
http://www.abri.gov.tw/utcPageBox/CHIMAIN.aspx?ddsPageID=CHIMCA&IdNo=1011
減碳量計算
已知桃園縣總戶數為670717戶
桃園縣總戶數/ 一棟樓戶數= 棟數
假設每戶35坪
棟數x屋頂坪數= 桃園縣屋頂總坪數
桃園縣屋頂總坪數x每坪減碳量(公斤)=桃園縣屋頂總減碳量(公斤)
一層2戶
一層3戶
一層4戶
5層樓
1633279.7公斤 1633279.9公斤 1633279.7公斤
10層樓
15層樓
816639.9公斤
544426.5公斤
816639.7公斤
544426.5公斤
816639.9公斤
544425.8公斤
20層樓
408319.9公斤
408319.3公斤
408319.9公斤
一層2戶
2000000
1000000
0
一層2戶
5層樓 10層樓 15層樓 20層樓
一層3戶
一層4戶
2000000
2000000
1000000
0
一層3戶
5層樓 10層樓 15層樓 20層樓
1000000
0
一層4戶
5層樓 10層樓 15層樓 20層樓
碳排放(kgCO2e)=用電量(度)x排放係數(kgCO2e/度)(註六)
(電力排放係數0.638 kgCO2e/度電)
減碳量(公斤)/0.638(電力排放係數)= 節省電量(度)
一層2戶
一層3戶
一層4戶
5層樓
2559999.5度
2559999.8度
2559999.5度
10層樓
1279999.8度
1279999.5度
1279999.8度
15層樓
853333.1度
853333.1度
853332度
20層樓
639999.8度
639998.9度
639999.8度
(註六)陳立威，2005，建築物增設屋頂隔熱設施改善空調用電之研究，立德管理學院，資源環境研究所 p.3
一層2戶
3000000
2000000
1000000
0
一層2戶
5層樓
10層樓
15層樓
20層樓
一層3戶
3000000
2000000
1000000
0
一層3戶
5層樓
10層樓
15層樓
20層樓
一層4戶
3000000
2000000
1000000
0
一層4戶
5層樓
10層樓
15層樓
20層樓
綠屋頂─節能計算
經估計，4㎡草地的綠屋頂降溫效果，
約為1台冷氣運作12小時的冷卻效果(註七)，
則35坪草地的綠屋頂降溫效果，約為28.9台
冷氣運作12小時的冷卻效果。假設一台冷氣
在有效電能為60%的運作下，則每小時耗電量
約為490瓦，12小時就約可省掉5.88度電。
(實際值會因「空調所調的度數」、「冷氣行
號」以及「坪數」而有所不同)
(註七) 4㎡公尺草地的綠屋頂降溫效果，約為1台冷氣運作12小時的冷卻效果
http://hsiliu-greenroof.blogspot.com/
5層樓
假設每戶皆為35坪
屋頂面積約為(坪)：
150
100
50
0
5層樓
一層2戶
一層3戶
一層4戶
5層樓
一層2戶
70坪
一層3戶
105坪
一層4戶
140坪
10層樓
70坪
105坪
140坪
15層樓
20層樓
70坪
70坪
105坪
105坪
140坪
140坪
5層樓
200
100
0
5層樓
一層2戶
一層4戶
假設每日35坪的綠屋頂降溫效果，約為
28.9台冷氣運作12小時的冷卻效果
則冷氣機台數(台)：
一層2戶
一層3戶
一層4戶
5層樓
57.8台
86.7台
115.6台
10層樓
57.8台
86.7台
115.6台
15層樓
57.8台
86.7台
115.6台
20層樓
57.8台
86.7台
115.6台
5層樓
1000
500
0
5層樓
一層2戶 一層3戶 一層4戶
假設一台冷氣在有效電能60%的運作下，則每
小時耗電量約為490瓦，12小時就約可省掉5.88度
電。(實際值會因「空調所調的度數」、「冷氣行
號」以及「坪數」而有所不同)
則省下電度數(度)：
5層樓
10層樓
15層樓
20層樓
一層2戶
400度
400度
400度
400度
一層3戶
510度
510度
510度
510度
一層4戶
679度
679度
679度
679度
每度電單價約為2.5804(元)：
5層樓
1000
0
5層樓
10層樓
15層樓
20層樓
5層樓
一層2戶 一層3戶 一層4戶
一層2戶
877元
877元
877元
877元
一層3戶
1315元
1315元
1315元
1315元
一層4戶
1754元
1754元
1754元
1754元
一年約可省下(元/年)：
5層樓
500000
0
5層樓
10層樓
15層樓
20層樓
5層樓
一層2戶 一層3戶 一層4戶
一層2戶
320105元/年
320105元/年
320105元/年
320105元/年
一層3戶
479975元/年
479975元/年
479975元/年
479975元/年
一層4戶
640210元/年
640210元/年
640210元/年
640210元/年
幾年回本
1.新建建築
用波蘭開闊式綠屋頂(新結構體)價錢計算，取其範圍
10579 ~ 24793(元/坪)中三種價錢計算，分別是10579元
(最低)、17685元(中間值)、24793元(最高)，配合上面
算出的冷氣節電度數換為價錢去計算幾年回本。
屋頂面積(坪) x 綠屋頂每坪的價格 = 成本(元)
成本(元) / 一年冷氣節電量(元/年) =約多久回本(年)
屋頂面積70坪
10579元
2.31年
17685元
3.86年
24793元
5.42年
屋頂面積105坪
2.31年
3.86年
5.42年
屋頂面積140坪
2.31年
3.86年
5.42年
2.舊有建築
用波蘭開闊式綠屋頂(再造式屋頂)價錢計算，取其範圍
12562 ~ 26446 (元/坪)中三種價錢計算，分別是12562
元(最低)、19504元(中間值)、26446元(最高)，配合上
面算出的冷氣節電度數換為價錢去計算幾年回本。
屋頂面積(坪) x 綠屋頂每坪的價格 = 成本(元)
成本(元) / 一年冷氣節電量(元/年) = 約多久回本(年)
12562元
19504元
19504元
屋頂面積70坪
2.747年
4.265年
5.783年
屋頂面積105坪
2.748年
4.266年
5.785年
屋頂面積140坪
2.747年
4.625年
5.783年
制定政策流程
研究評估
→進行示範
→驗證可行性
→確認施工程序、施工辦法、注意事項
→向社會大眾推廣說服
→獎助金的制度
研究評估
對於台灣氣候及桃園各地區之適用綠屋
頂進行分析研究，並能有助於了解「綠
屋頂」的功效，達到最大的好處。
EX：
2003年美國芝加哥與芝加哥都市土地中心合作。
2004年美國多倫多煙霧會議與地球空間科技研究中心合作。
2006年美國波特蘭與「Every roofs Everywhere」等非營利
組織參與推動。
進行示範
先從公家機構、學校及公共建設著手施行，
並進行詳細的紀錄及分析其功效，了解綠
屋頂是否有發揮其最大功效，避免造成浪
費。
EX：
2000年美國多倫多市綠屋頂綠
屋頂裝設於市政府屋頂上作為
示範項目。
2003年美國芝加哥是裝設綠屋
頂於是政府與自然博物館屋頂
作為教育示範。
驗證可行性
由「示範計畫」的分析結果，證明
其可行性，以增加大眾對於「綠屋
頂」設置之注目。
確認施工程序、施工辦法、注意事項
驗證其可行性後，再來擬定一套「綠屋
頂實施辦法」，建立一個完善的「綠屋
頂」系統及程序，加以確認施工程序、
施工辦法、注意事項等配套措施。
東京花卉博覽會
向社會大眾推廣說服
架設和綠屋頂相關之教學網站及綠屋頂之優點，
並提供成功之案例，及「示範計畫」結果分析，
再以大眾傳播媒體進行再一步的宣導，達成民
眾對於「綠屋頂」相關資訊普及化。
EX：
2005年美國芝加哥市設置綠屋頂網站。
2006年美國波特蘭市設置生態屋頂網站、生態屋頂網站。
獎助金的制度
建立一套獎助金制度，對於設置「綠屋頂」的個人、商業、社區、
學校加以獎勵，用以吸引大眾對於「綠屋頂」設置之意願。
EX：
2001年波特蘭市提供建商獎勵與技術協助，綠屋頂覆蓋的面積增加，則提供更
大的獎勵。
2004年美國芝加哥市對於小型商業大樓的綠屋頂一定面積給予補助。
2005年美國多倫多市的圓桌會議。
2005年美國芝加哥市住家與小型商業建築物給予補助，並以書面承諾施行之。
2007年美國多倫多市增加補助。
2005年美國芝加哥市住家與小型商業建築物給予補助，並以書面承諾施行之。
2006年美國芝加哥市提供補助以鼓勵市中心的企業裝設綠屋頂。
The End
~ Thank you ~