摘要
近年來都市規模擴大和多元化的發展，建築型態逐漸朝向高層、高密度化，導致都市熱島效應日益嚴重，影響居住生活品質。據研究指出透過建築量體退縮設計，有助於提升都市通風，改善熱島效應並提升環境舒適度。
本研究針對台北市高層高密度化之連棟型、雙拼型以及風車十字型等三種建築配置進行建築量體退縮對於都市微氣候之影響分析，並利用實地量測與計算流體力學(Computational Fluid Dynamics，CFD)軟體作為分析工具，採用Testo 480多功能環境量測儀與天空可視因子測量儀器(Sky View Factor，SVF)所得之物理環境資料進行整體區域微氣候模擬分析，比較不同住宅配置形式及天空可視率為原則進行高層建築量體退縮尺度方案設計，同時探討高層建量體退縮尺度與SVF之關係，分析其道路寬度(W)、退縮高度(H)、退縮深度(D)與SVF對都市微氣候之影響。結果顯示，住宅配置型式與量體退縮皆對於SVF與環境舒適度具影響力，以風車十字型配置最具良好的微氣候環境，而退縮深度越大其SVF指數越高；透過概念城市模擬方案可得知為改善行人尺度微氣候環境應以底層退縮進行設計，而欲改善都市冠層微氣候環境則應以頂層退縮進行設計。更新改善方案量體退縮模擬背風側街區方案以風車十字型改善效果最為顯著，迎風側街區則以雙拼型改善效果最為顯著，整體則以迎風側較背風側之街區建築量體退縮設計更有效改善行人尺度微氣候；不同配置形式量體退縮改善方案影響舒適度效果為風車十字型>雙拼型>連棟型配置，且整體以風車十字型配置之底層退縮12m設計為天空可視率及舒適度最佳方案。
1.研究動機與目的
本研究透過蒐集國內外建築退縮型式及都市環境舒適性相關規範與文獻，分析退縮尺度、天空可視率與都市微氣候之關係，選定不同配置形式住宅區域為研究對象，依據台北市土地使用分區管制第2條技術用語定義，住宅分為獨立住宅、連棟住宅、雙拼住宅以及集合住宅，選定連棟型、雙拼型及風車十字型等三種象徵整體社會變動連帶影響空間的配置類型(顏心儀，2017；)。以現況方案為基礎模型，依據國內外建築量體退縮尺度相關法規提出建物退縮設計之改善方案，進而分析在高層高密度都市發展趨勢下建物量體退縮尺度對風熱環境之影響，透過現地實測方式，以Testo 480多功能環境量測儀與魚眼鏡頭攝影等測量現況空間尺度及天空可視率作為參考數值進行整體區域風環境模擬分析，並利用CFD (Computational Fluid Dynamics)之計算流體力學軟體為分析工具，同時探討高層建築量體不同配置形式與退縮尺度之差異性，分析其道路寬度(W)、建築退縮高度(H)及建築退縮深度(D)對於天空可視率與環境舒適度之影響，建立高層建築量體退縮改善都市風環境之預測模型，期望可藉由研究成果做為日後對都市高層建築退縮尺度設計準則參考策略，以緩解都市熱島效應達到永續環境目的。
本研究以台北市忠孝商圈、師大商圈、民生社區作為研究對象，針對高層高密度都市發展趨勢下進行不同住宅配置形式與建築量體退縮設計對於都市微氣候之影響探討，並利用國內外相關法規訂定之退縮尺度進行建築量體退縮尺度方案設計，探討高層建築量體退縮尺度與天空可視率之關係，進而評估建築退縮型態對於環境舒適度的影響。研究目的分述如下：
一、探討不同住宅配置對天空可視率與都市微氣候之影響。
二、探討不同量體退縮尺度對天空可視率與都市微氣候之影響
三、分析不同住宅配置型態與量體退縮設計對都市微氣候之影響。
四、評估整體高層建築物量體退縮設計對天空可視率與環境舒適度之影響。
2.相關文獻分析與理論探討
2.1都市微氣候
影響都市熱島的因子可以分為自然環境變化、都市人為熱源、都市表面材質特性、都市植栽與水體等四大項，其中又以都市規模、建築型態、土地使用情形等三面向影響最劇(江芷清，2020)。新北市政府城鄉發展局於2013年首次制訂風環境相關的都市設計審議原則。多數研究結果證實利用人口密度、建築分布、土地使用分區、都市藍綠帶系統(江芷清，2020)、鋪面材質、建築型態、立體綠化(葉沛廷，2020)等環境因子之改善設計，可以有效地減緩都市熱島問題。
2.2天空可視率SVF
天空可視率(Sky View Factor，SVF)所指的是天空被建築物或植栽遮蔽的程度，數值範圍為0至1，0代表完全被遮蔽，1代表完全無遮蔽(Watson.W,et al,1987)。天空可視率SVF常用測量方法是使用單眼相機搭配魚眼鏡頭在定點拍攝照片後，再計算其天空與遮蔽物的比例，但此方法需要花時間拍攝且容易產生誤差，故近年許多研究中也使用軟體模擬，如Rayman、Sky Helios在建立模型後，透過電腦運算取得其天空可視率。SVF指數與空氣溫度及平均輻射溫度成正比，當SVF指數越高，其空氣溫度與平均輻射溫度也越高(Touchaei.W,et al ,2015)。
根據部分研究結果證實，天空可視率SVF與環境熱舒適性具直接相關性(Kevin.L,et al,1960)，也直接影響區域遊客人數(Tzu.P.L,et al,2012)，當某區域SVF指數越高時也同為高溫化之區域，隨著環境溫度增加，使用者生理感受也因此提升，並降低其對環境滿意程度。
2.3建築量體退縮
現今都市建築物以混合使用模式居多，容積提升對於居住環境造成衝擊，產生日照採光不足、通風不良、生活隱私性降低等生活品質下降；都市建築型態應採低、中、高層區退縮設計，且屋頂層高度呈不均勻變化更能帶動環境通風率及汙染物流動，進而改善居住環境舒適度(Zuzana.K,et al,2021)。建築量體退縮型態分為墩塔型及階梯式兩類形式(白可欣，2012；張懿萱，2012)，而台灣都市設計準則中尚缺乏三維空間的建築退縮設計規範，且經各國法規比較歸納得出，退縮深度寬度多為6公尺(如表1所示)。
3.現地實測與數值模擬計畫
3.1現地實測
本研究將探討國民住宅演變前、中、後期分別為連棟型、雙拼型以及風車十字型等三種建築配置類型，基地位置分別位於台北市忠孝商圈-光武新村、師大商圈-泰順國宅與民生社區-松山新村，三處區域現況樓高約1F至18F與1F至23F，以各區國宅建物為中心，其方圓半徑500公尺內區域為研究範圍，並選定範圍內之街道尺度為8M、15M及40M的南北與東西走向街道，進行測點選定與現地測量實驗，如表2所示。
3.2現況環境改善模擬設計方案
延續概念城市模擬得出自底層退縮12M更有效改善行人尺度微氣候環境，應用於前述三處不同住宅配置型態之現況基地再進行模擬結果分析與討論，彙整共9組包含不同配置型式與街道座向之建築量體退縮設計更新前與更新後方案，如表4所示，最後評估整體建築量體退縮設計與天空可視率對於都市微氣候之影響。
4.實測與模擬結果分析
4.1實測數據分析
本研究經實測與分析後發現，都市微氣候環境受到住宅配置型式、建物樓高、街道兩側配置、有無綠帶系統、天空開闊程度等因素影響，進而反映在平均輻射溫度(黑球溫度)、平均風速、天空可視率指數SVF等實測數據上。經統計與整合分析後提出如下述：
(一) 配置型式對於SVF與都市微氣候具影響力
計算平均SVF指數連棟型0.292，雙拼型0.308，風車十字型0.313為最高，推測原因可能與建物面寬及量體退縮有相關聯，欲改善行人風環境及低層區風環境，應朝向建築量體退縮尺度小之型式設計。整體而言，主要以連棟型測點A3(街道一側設有公園綠帶)最高SVF，其輻射溫度與風速也較其他14個測點高。
(二) 綠帶的設置可提升整體SVF、輻射溫度與風速
結果顯示不論街道兩側之建物高度同為4樓或7樓，其中一側若設有綠地如測點B3與c3，皆具有較高SVF指數，有效提升風速流動並降低區域輻射溫度。
(三) SVF指數與輻射溫度和風速呈正向關係
主要以連棟型測點A3 (街道一側設有公園綠帶)為最高SVF指數，天空視野最為開闊，其平均輻射溫度與風速同為最高區域，而東西走向街道數據皆高於南北走向，推測原因可能受太陽方位與盛行季風所影響，其反映出天空開闊度最高即較無遮蔽因子，將增加平均輻射溫度，且設置綠帶系統可提升都市風環境流通。
4.2現況環境改善模擬結果分析
(一) 風環境模擬結果分析
三種配置之NS街道走向街區經量體退縮後，可得知連棟型配置平均風速為 0.75 m/s增加0.14 m/s；雙拼型配置平均風速為0.57 m/s，增加0.06 m/s；風車十字型配置平均風速為0.90 m/s，增加0.18 m/s。由此可知，NS 街道走向之量體退縮改善效果以風車十字型配置為最佳，可增加18%環境風速。三種配置之WE街道走向街區經量體退縮後，可得知連棟型配置平均風速為0.56 m/s，增加0.01 m/s；雙拼型配置平均風速為0.77 m/s，增加0. 36 m/s；風車十字型配置平均風速為1.40 m/s，增加0.28 m/s。由此可知， WE街道走向之量體退縮改善效果以雙拼型配置為最佳，可增加36% 環境風速。
(二) 溫熱環境模擬結果分析
三種配置之NS街道走向街區經量體退縮設計改善後，可得知連棟型配置平均溫度 為34.2降溫約0.8 ℃；雙拼型配置平均溫度為34.1降溫約1.5℃；風車十字型配置平均 溫度為32.7降溫約1.9。由此可知，NS街道走向之建築量體退縮改善效果以風車十字型配置為最佳，可降低5.4%之環境溫度。三種配置之WE街道走向街區經量體退縮設計改善後，可得知連棟型配置平均溫度為34.4 降溫約0.1 ℃；雙拼型配置平均溫度為 33.5 降溫約2.8 ℃；風車十字型配置平均溫度為32.7降溫約0.7。由此可知，WE街道走向之建築量體退縮改善效果以雙拼型配置為最佳，可降低8.3%之環境溫度。
5.結論與建議
本研究依連棟型、雙拼型、風車十字型等三種不同配置形式之現況環境進行電腦模擬模型建置，並利用前述概念城市退縮設計方案之結果，以底層退縮12m方案進行現況環境模型退縮改善設計，最後彙整其天空可視率SVF與環境舒適度PET之結果，進行分析與評估不同配置形式退縮改善設計對天空可視率與環境舒適度之影響。
一、對於天空可視率與環境舒適度具相關性
透過前述各項模擬結果可得知，不論街道尺度與住宅配置型形式模擬結果皆呈現天空可視率越高其環境舒適度也越高。
二、住宅配置形式對於天空可視率與環境舒適度具影響力
彙整所有模擬方案分析結果與結論可得知，天空可視率開闊程度為風車十字型>雙拼型>連棟型配置，推測可能因不同建築量體排列、量體造型以及鄰街面之建物面寬大小等因素所影響，且根據前述結果「住宅配置型式對於SVF與都市微氣候具影響力」，進而造成整體環境舒適度之差異，因此可得知住宅配置形式也對環境舒適度具影響力。
三、風車十字型配置之底層退縮12m設計為天空可視率及舒適度最佳方案
以連棟型、雙拼型及風車十字型等三種不同住宅配置進行量體退縮方案之街道環境舒適度比較，因舒適度計算結果均大於PET感受標準為熱區間(PET數值>42)，故PET數值下降越多則舒適程度越佳(數值越趨近於30)，結果以底層退縮12m方案改善舒適度效果最為顯著，舒適度數值下降約17%，而頂層退縮12m方案則導致舒適度較為惡劣，舒適度數值上升約12.8%，原因為建築頂層退縮僅能改善都市冠層且影響行人視覺感受。不同配置形式之量體退縮改善方案影響舒適度效果為風車十字型>雙拼型>連棟型配置。
參考文獻
期刊論文
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學位論文
（A） 學位論文
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（B） 報告計畫
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