買冷氣還是種樹?淺談熱島效應解方

台灣的夏季越來越熱,今年7月24日,氣象局的台北測站甚至量測到最高溫的歷史紀錄 — — 從上午11點的攝氏38.2度,到下午2點的攝氏39.7度。國家災防中心氣候變遷組長陳永明表示,隨著全球暖化持續發威,台北、台中與高雄這3大都會區高溫屢創紀錄的情況,只會越來越頻繁,恐將成為最熱的三個都市。這樣高溫屢創紀錄的狀況,不禁令人感到擔憂,我們的環境到底發生什麼事了?

從以上敘述可發現,都市化程度越高的區域,氣溫往往比同時間的鄉村或原野高,尤其到了晚上更為明顯,因為鄉村與原野降溫了,都市卻還呈現白天時段的高溫,形成了溫度曲線上的「熱島」。對於極端高溫的現象,多數人僅歸咎於溫室效應。事實上,除了溫室效應,還有一個存在於你我身邊,卻往往被忽略的議題,那就是「熱島效應」。

熱島效應發生的過程可以從「熱傳遞」的三種機制來說明與分析:

熱輻射

熱傳遞效率最高的一種機制,遙遠的太陽就是用輻射的方式傳遞熱能。仔細觀察我們生活的城市,到處都是深色的柏油或灰色的水泥叢林,這些材料都不利於反射太陽的熱能,反而容易吸收大量的熱能。

熱傳導

透過固體接觸時分子的震盪傳遞能量,這樣的熱傳遞機制雖然最慢,但現今的建築物卻提供了非常便捷的熱傳導路徑,例如門窗的金屬框、建築外殼的金屬掛件等,這些金屬的導熱效果絕佳,在太陽下曝曬後,會將熱傳給蓄熱能力極佳的混凝土。混凝土在熱輻射與熱傳導的雙重效應下,會將白天吸收的熱量延遲到晚上釋放,這也是建築物外牆到晚上仍有溫熱觸感的原因。

熱對流

熱量透過風或水等流體傳遞的機制。在原野或鄉村的泥土地,土壤中的水分在高溫時會蒸發或蒸散,透過自然風帶走這些蒸散的水氣,可以有效的降低大氣溫度。但在都市中,到處都被不透水材料的鋪面覆蓋,加上自然風的流動路徑也被高密度林立的建築物分散,無法透過自然對流帶走熱量。此外,都市中還存在許多空調系統的熱氣和汽機車排放的溫室氣體,不良的自然對流更導致這些熱都蓄積在城市裡,久久無法消散。

為了證實自然植栽地景可有效降低地表溫度,我們做了一個簡單的實驗,在戶外溫度為33.5oC的晴天中午,以紅外線測溫儀同時量測有大樹遮陰的柏油路面、草地、完全在陽光下曝曬的柏油路面的表面溫度。結果如下圖所示,即使是低反射又不透水的柏油路面,有了大樹的遮陰,其表面溫度仍可維持在與大氣溫度相近的36.8oC;草地因為已經經過整個上午的陽光曝曬,最高表面溫度達42.3oC;而完全在陽光下曝曬的柏油路,表面溫度則已經將近50oC。

由實驗結果,可以歸納出抑制熱島效應的有效策略,就是廣植可遮陰的灌喬木與大量使用透水鋪面,營造接近未開發前的舒適微氣候環境,進而降低周邊建築物的空調需求。

值得慶幸的是,國內有越來越多的開發商開始重視建築物微氣候分析,在基地選擇與概念設計的初期,即透過基地環境與氣候分析,依據基地的物理環境特性,導入善用自然資源的被動式設計,並利用屋頂綠化或設置可食地景、建築外殼遮蔭設計與選用斷熱材料、戶外公共區域設置綠色步道、水景等策略,期許能減輕都市熱島效應所造成的高溫炎熱,找回氣溫舒適的生活環境。

#關於作者 Lisa Tsai

於美國哥倫比亞大學取得建築暨都市設計碩士後,又前往日本東京大學取得建築環境學博士。喜愛旅行,不同文化、氣候區的旅居經驗,讓她持續思考及學習創造適合人類和大自然的居住環境。目前為一名研究學者、建築及室內設計師,同時在綠矩整合擔任特約顧問。

Green Matrix Consulting