綠色建材小百科
現有技術成果簡介

冷屋頂技術

冷屋頂的定義是指具有高反射率(solar reflectance)與高發射率(thermal emittance)之屋頂。

此類屋頂能阻擋大量原本要進入建築物內的太陽輻射,而且因為高的熱發射率使得屋頂表面溫度較低,進而能較低都市熱島效應。高反射率(solar reflectance)與高發射率(thermal emittance)之屋頂材料選擇,係冷屋頂設計主要關鍵技術,經由屋頂塗佈反射塗料(solarreflective coating)方式,或綠屋頂(green roof)等設計手法來降低室內熱負荷,進而達到建築節能效果。國外案例顯示,以美國德州地區之濕熱型氣候為例,實施冷屋頂技術可減少空調耗電11%與降低電力尖峰負載14%,成效顯著,值得大力推廣應用。

美國在冷屋頂(Cool Roof)設計手法研究及開發相關節能建材,是目前世界上發展最快的,僅美國有美國冷屋頂性能評估協會(Cool Roof Rating Council, CRRC)訂定冷屋頂量測標準與資料庫,能源之星與加州政府法規有訂定評定基準。而其他國家雖然重視冷屋頂對於建築節能與降低都市熱島效應之效果,但是對於冷屋頂的法令制訂與推廣均在起步階段。例如,歐盟國家是在2009年才在美國勞倫斯國家實驗室的協助下成立歐洲冷屋頂性能評估協會(EU Cool Roofs Council, EU CRC),其他諸如APP(Asia Pacific Partnership on Clean Developmentand Climate (India, China, Australia,Japan, Korea, Canada, and US)、亞太經貿聯盟(Asia Pacific Economic Cooperation (21 Pacific Rim Countries, key areas South East Asia (Indonesia,Thailand, Malaysia, etc) 等國家均在準備階段。再者,目前美國LEED綠建築評估指標7.2項亦規定其設計屋頂總面積 之75%必須採用太陽熱反射係數(Solar Reflective Index ,簡稱SRI值)達78以上之材料才能得分,亦顯現發展冷屋頂的重要性。台灣地區位居亞熱帶,外氣高溫且潮濕,終年日照充足,日射熱得量常造成室內熱負荷之激增。

而且台灣建築常見的大面積水平屋頂若設置冷屋頂,將具有相當大的節能潛勢。冷屋頂是綠色建築的重要元素。建築居住者和業主可以獲得以下好處:

  • 提高舒適性:冷屋頂意味著建築內部經歷更少的熱量擴散,在溫暖季節保持更加涼爽。
  • 降低能源成本:由於降低了空調使用率,冷屋頂能降低10~50%的空調耗能成本。
  • 延長空調設備壽命:由於降低了空調負荷。
  • 延長屋頂使用壽命:由於降低了熱波動,並防護紫外線,紫外線能夠導致褪色和表面老化。

再者,從宏觀的角度而言,冷屋頂的環境效益是多方面的,具有全局性影響,例如:

  • 減少霧霾形成:因爲較低的都市溫度減少了光化學反應,
  • 降低溫室氣體排放:由於空調能耗降低而降低石油和煤炭電廠的排放,
  • 提高空氣質量和健康水平:因爲降低了霧霾和排放,
  • 減輕城市熱島效應 :紅外線反射回大氣從而使城市核心保持涼爽。

本產業聯盟合作夥伴:工研院材化所綠能高分子材料產業聯盟目前已有具備冷屋頂性能的鋼製屋頂塗料之成果。過去,成大團隊曾與工研院材化所合作,將塗料均勻塗附在鍍鋅鋼板上,再置入儀器中量測屋頂塗料的光學性能。從量測的光譜可獲得在各波長範圍內的屋頂材料反射率變化奈米灰色IRR塗料具有反射近紅外光的特性,因此奈米灰色IRR塗料在近紅外光範圍的反射率高於奈米灰色非IRR塗料的反射率。最後依據標準公式求出奈米灰色IRR塗料之反射率為36.9%,奈米灰色非IRR塗料的反射率為25.9%,灰色IRR塗料的反射率為38.6%,白色塗料為91.2%。