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系統識別號 U0002-0102201210002800
中文論文名稱 都市熱島退燒策略效益分析─以台北市民族西路周邊為例
英文論文名稱 Analyses of the Effectiveness of Reduce the Urban Heat Island Tactic.─ The Experiment Site is around Minzu W. Rd, Datong Dist, Taipei.
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 建築學系碩士班
系所名稱(英) Department of Architecture
學年度 100
學期 1
出版年 101
研究生中文姓名 許弘逸
研究生英文姓名 Hung-Yi Hsu
學號 697360773
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2011-12-18
論文頁數 128頁
口試委員 指導教授-王文安
委員-周家鵬
委員-丁育群
中文關鍵字 熱島效應  退燒策略  太陽輻射  都市風場  CFD電腦數值解析 
英文關鍵字 Heat Island effect  Heat Island Mitigation Measures  Solar Radiation  Urban Wind Field  Computational Fluid Dynamics 
學科別分類 學科別應用科學土木工程及建築
中文摘要 本文針對台北市民族西路週邊進行熱島效應研究,藉由現況調查與基地風、溫度場模擬,找出範圍內熱島退燒潛力區,並分別提出退燒策略進行改善效益模擬,比對各個退燒策略與現況,得出各策略之改善效益,以提出本區之熱島退燒策略之施行建議,供後續研究及都市設計時參考。

以下為各章節內容之簡介:
第一章 說明主要研究動機、研究目的、研究範圍、研究方法與研究架構與流程。

第二章 本章論述都市熱島效應相關理論,後論述物體熱輻射特性原理及都市中常見的流體現象,探討其對於地方氣候的影響。最後,分析國外生態都市對於減緩都市熱島效應影響之手法。

第三章 研究由台北市尺度,後至大同區,近一步至民族西路週邊之地理環境,探討台北市之氣候特性,進行現況調查,找出退燒潛力區。整合中央氣象局及地方氣象站之氣候、氣象資料做為研究背景,於軟體介紹後,連接Ecotect、黑體輻射公式及phoenics,進行現況CFD模擬。

第四章 依各潛力區條件制定出退燒略計畫,主要策略方向分為:(一)綠帶策略(二)藍帶策略(三)建築外殼改善(四)通風降溫(五)地面覆材改善。依上述五個策略方向延伸出12個模型,分別進行風、溫度場模擬。

第五章 將模擬所得之各退燒策略之改善效益以數據化進行比較,並以加權統計的方式評估各策略在各方面之擅長度。

第六章 本研究所歸納出之結論:(一)利用Ecotect、黑體輻射公式及phoenics的串聯分析都市中之風溫場狀況,可用以研究都市熱島效應 (二)都市空間綠化對改善都市溫度場效益良好 (三)街墎內之建築密度、排列方式及臨棟間距為通風關鍵 (四)為求長遠考量,可增加綠覆率作為都市空間舒適性之改善對策原則。
英文摘要 This study is aimed to explore to the heat island effect around Minzu W. Rd, Datong Dist, Taipei. By survey of the station and to simulation airflow and temperature field , to find out where is the potential area. Aim each area to recommend proper tactic of reduce the urban heat island, and aimed the tactics to simulation to know each Improvement benefit. Compared to those Improvement benefit in order to suggestion the better tactic of reduce the urban heat island in this station. These tactics can give following research and urban design for reference.
Outline of each chapter:

Chap.1- Describing the motive, purpose, scope configuring flow and methodology of this research.

Chap.2- Discusses the theory of urban heat island effect, and than discusses the principle of heat radiation characteristics of objects, common fluidic phenomena in urban. Explore the influence of local climate. Finally, to analyze foreign tactics of reduce the urban heat island.

Chap.3- Researching the geographical environment of the Taipei City, Datong District, and Minzu W. Rd, then study the climatic characteristics of Taipei, investigate the site status, Identify potential areas of reduce the heat island.


Integrate the Central Weather Bureau's data and local Climate station's data to be the research background. Then introduction software. Integrating Ecotect, Stefan-Boltzmann law and phoenics, and the proceed to the CFD simulation of present situation.
Chap.4- In accordance with the conditions of the potential areas to develop the tactic of reduce the heat island. The main strategic direction is:(1)Green Belt policy (2)Blue Belt Policy (3) Building shell improvements (4) Ventilation cooling (5)Ground cover material improvement. According to the above five strategies develop 12 models, and proceed to the wind, temperature simulation.

Chap.5- Compare the results of simulation, and weighted assessment of the strategy.
Chap.6- Summarize the conclusions of this study: (1) Analysis the wind and temperature conditions in the urban by integrating Ecotect,Stefan-Boltzmann law and phoenics ,can be used to study the urban heat island effect. (2) Increase the urban green space could improve the urban comfort . (3) The density of building ,arrangement and building spacing of block is the key point for ventilation. (4) Should be increase the plants cover rate of urban space as a principle to improve the comfort in the long run.
論文目次 目錄
謝誌 Ⅰ
中文論文提要 Ⅱ
Abstract Ⅲ
目錄 Ⅴ
圖表目錄 Ⅶ
第一章 序論
第一節 研究動機與目的 1
第二節 研究內容與範圍
1-2-1研究內容 4
1-2-2研究範圍 5
第三節 研究方法與流程圖 6
第四節 文獻回顧
1-4-1 都市環境相關文獻 8
1-4-2 通風效益相關文獻 10
1-4-3 CFD 電腦模擬相關文獻 10
第二章 熱島相關理論解析
第一節 熱島現相關形成理論
2-1-1 熱島效應與環境舒適度關係 11
2-1-2 自然因子對熱島效應的影響 12
2-1-3 地表型熱島與大氣型熱島 17
第二節 流場現象與都市風溫場
2-2-1 都市中的流場現象 19
2-2-2 材質反射率、發散率 21
2-2-3 行人風場與影響因子 24
第三節 國內外熱島退燒案例 26
第三章 台北市大同區民族西路周邊熱島效應現況調查
第一節 台北熱島現況概述
3-1-1 台北市熱島分區情況 30
3-1-2 台北市大同區地理環境特徵 32
3-1-3 研究範圍選定 38
第二節 民族西路周邊環境現況分析
3-2-1 民族西路周邊現況調查 39
3-2-2 地方性氣候資料建立 41
第三節 退燒潛力區 45
第四節 電腦模擬說明與軟體介紹
3-4-1 模擬研究流程 48
3-4-2 流體力學及CFD 軟體應用 49
3-4-3 Phoenics 軟體介紹 52
3-4-4 Ecotect 軟體介紹 63
3-4-5 現況CFD 溫度、風場環境模擬 68
第四章 基地熱島調整策略模擬解析
第一節 模擬策略擬定 69
第二節 街谷道路退燒計畫策略及模型制定
4-2-1 綠廊道 73
4-2-2 水道降溫 75
第三節 建築簇群退燒計畫策略及模型制定
4-3-1 屋頂綠化 77
4-3-2 大型道路沿街面立體綠化 78
4-3-3 都市計畫 79
第四節 戶外開放空間退燒計畫策略及模型制定
4-4-1 水門形式改變計畫策略 81
4-4-2 校園空地及中山足球場綠化 81
第五章 熱島退燒策略效益評估
第一節 模擬結果判讀與解析 83
5-1-1 各策略溫度場模擬結果判讀 84
5-1-2 各策略風場模擬結果判讀 90
5-1-3 各策略模擬結果綜合評估與分析 95
第二節 整合性退燒策略模擬
5-2-1 芝加哥經驗-綠屋頂與開放空間綠化 105
5-2-2 大倫敦經驗-綠廊道與水門拓寬 107
5-2-3 整合性退燒策略結果評估與分析 108
第六章 結論與後續建議 114
附錄一、參考文獻 117
附錄二、各策略模擬模型圖表 119

圖目錄
圖1-1 日本城市1936~1965溫度上升趨勢 1
圖1-2 台北市民國94~98年最高溫曲線圖 1
圖1-3 台灣及世界都市之人口與熱島強度關係 2
圖1-4 都市氣候事件與各環境因子的交互影響 4
圖1-5 研究流程圖 7
圖2-1 METROMEX計畫測得雨量分佈圖 11
圖2-2 輻射-入輻射型 14
圖2-3 輻射-出輻射型 14
圖2-4 不同土壤性質溫度與熱傳導性關係 15
圖2-5 室外環境舒適度表 16
圖2-6 受地表粗糙度影響各垂直高度風速百分比 17
圖2-7 地表型熱島 18
圖2-8 大氣型熱島 18
圖2-9 屏蔽效應 18
圖2-10 金字塔效應 20
圖2-11 縮流效應 20
圖2-12 風道效應 21
圖2-13 氣候尺度關係圖 24
圖2-14 芝加哥市中心全景 26
圖3-1 台北盆地開口與風場關係 30
圖3-2 台北市風頻圖 31
圖3-3 台北市熱島效應圖 32
圖3-4 台北市全域都市植被狀況 34
圖3-5 台北市土地使用分區 36
圖3-6 模擬研究範圍 38
圖3-7 民族西路周邊建築 39
圖3-8 民族西路周邊建築頂視 40
圖3-9 開放空間與綠地位置圖 40
圖3-10 TMY2標準氣象年資料格式 42
圖3-11 校園氣象站資料系統 42
圖3-12 台北市延平、大同國小位置 43
圖3-13 Weather tool氣候分析畫面 43
圖3-14 校園數位氣象資料整合TMY2資料 44
圖3-15 民族西路位置圖 45
圖3-16 南北重要道路位置圖 45
圖3-17 河岸街墎及都市街墎圖 46
圖3-18 建築物與風向 46
圖3-19 大型開放空間位置圖 47
圖3-20 淡水河及5-1號水門位置圖 47
圖3-21 模擬研究流程圖 48
圖3-22 流體力學解析法 49
圖3-23 深圳的屋外環境共生空間研究 50
圖3-24 街道峽谷量體測試 50
圖3-25 PHOENICS模擬軟體基本架構 54
圖3-26 網格系統分析圖 63
圖3-27 模型溫度推估法 64
圖3-28 入輻射模擬 65
圖4-1 退燒策略模擬架構 72
圖4-2 道路類型配置計畫 73
圖4-3 民族西路剖面圖 73
圖4-4 重慶北路、承德路剖面圖 74
圖4-5 環河北路剖面圖 74
圖4-6 捷運淡水線高架橋剖面圖 75
圖4-7 基地內水道剖面圖 75
圖4-8 基地內水道位置 76
圖4-9 屋頂綠化率20% 77
圖4-10 屋頂綠化率50% 77
圖4-11 屋頂綠化率80% 78
圖4-12 建築立面綠化 78
圖4-13 民族西路周邊土地使用分區 79
圖4-14 淡水河5-1號水門形式變更 81
圖4-15 綠覆配置策略對都市高溫化影響概念圖 82
圖5-1 等溫面積計算比較 83
圖5-2 靜風區面積、位置比較 84
圖5-3 六大區塊劃分圖 84
圖5-4 各策略溫度場模擬結果之溫度區間分布範圍比例 87
圖5-5 各策略風場模擬結果之靜風區面積長條圖 93
圖5-6 各策略風場模擬之主風廊止流距離長條圖 94
圖5-7 整合性退燒策略與溫度場改善率最高之策略比較圖 109
圖5-8 整合性退燒策略溫度場與其他策略各項比較圖 110
圖5-9 整合性退燒策略與風場改善率最高之策略比較圖 110
圖5-10 整合性退燒策略與各策略第一止流點位置比較 111
圖5-11 整合性退燒策略風場效益與各策略各項比較圖 111

表目錄
表1-1 研究層級範圍 5
表1-2 台北市民國94~98年最高溫曲線圖 1
表1-3 台灣及世界都市之人口與熱島強度關係 2
表1-4 都市氣候事件與各環境因子的交互影響 4
表2-1 人為與自然表面之反射率與吸收率 23
表2-2 相對發射率 23
表2-3 蒲福風速分級表 25
表3-1 1988~2008年台北市月平均風速 31
表3-2 台北市各行政區每人平均享有綠地面積評估 33
表3-3 台北市各行政區主要自然地理分類 35
表3-4 台北市淡水河、基隆河周邊現有水門 37
表3-5 各氣象觀測法之比較 41
表3-6 模型量測與CFD模擬研究應用範圍及效益比 51
表3-7 不同k-ε紊流模型預測建築流場之評比 55
表3-8 標準k-ε紊流模型時間平均運動方程式之Sψ 56
表3-9 計算域的基本假設 60
表3-10 計算域中各物件尺度 60
表3-11 數值邊界條件設定 61
表3-12 各計算方程式所採用之鬆弛係數 62
表3-13 模型材料熱時滯時間計算 66
表3-14 模型材料熱時滯設定值 66
表3-15 熱時滯時段入輻射模擬與輻射溫度設定值 67
表3-16 現況模擬結果風場及氣流場分布情形 68
表4-1 退燒策略簡表 70
表4-2 退燒策略模擬模型 71
表4-3 台北市土地使用分區管制規則有關建蔽率容積率庭院等一覽表 80
表5-1 中央氣象局氣象舒適度指數 83
表5-2 各策略溫度場模擬圖 85
表5-3 模擬結果溫度等值區面積 86
表5-4 各區模擬結果27度以下等值區面積 88
表5-5 各區模擬結果28~30度區間等值區面積 88
表5-6 各區模擬結果超過30度等值區面積 89
表5-7 各策略模擬風場分布圖 90
表5-8 模擬結果風場等值區面積 93
表5-9 六區塊靜風區面積比較 94
表5-10 27度以下面積總計及與改善效益 95
表5-11 超過30度之面積總計及與改善效益 96
表5-12 28度到30度範圍面積總計及與現況差值 96
表5-13 靜風區等值區面積總計及與改善效益 97
表5-14 各策略改善率比較 97
表5-15 各策略模擬結果加權統計表 99
表5-16 各策略模擬結果雷達分析圖 99
表5-17 各策略六區模擬結果加權統計表 101
表5-18 屋頂綠化與開放空間綠化-模擬結果風場及氣流場分布情形 105
表5-19 綠廊道與水門拓寬-模擬結果風場及氣流場分布情形 107
表5-20 整合性退燒策略模擬結果等值區面積 108
表5-21 整合性退燒策略模擬結果各區27度以下等值區面積與差值 108
表5-22 整合性退燒策略模擬結果各區超過30度等值區面積與差值 109
表5-23 整合性退燒策略模擬結果各區28度到30度等值區面積與差值 109
表5-24 整合性退燒策略模擬結果各區靜風區等值區面積比較 110
表5-25 整合性退燒策略模擬結果加權統計表 112
表5-26 整合性退燒策略模擬結果雷達分析圖 112
表6-1 基地改善建議排序 115
參考文獻 參考文獻
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建築物形狀・植栽配置的變化和屋外温熱環境改善効果之檢討》,北陸:日本建
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