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綠建築,是與環境共生的未來奇觀,還是當代工程的演化方向?

文/江佳芸、廖英凱

節能減碳好重要,到處都在喊口號。大家都知道要記得關燈還要投資再生能源,要愛用大眾運輸或是練習回歸簡單生活。但是,如果有一種節能減碳的方法,既不用花太多錢也不用太勞累自己,甚至還能顧及身體健康。這樣的環保行動,聽起來可誘人多了吧!

在不斷地尋找與開發大規模且懶惰地減碳的方法之路上,近年來開始備受矚目的「綠建築」,就是在每一個人都一定會有的居住需求上,試圖達到更高效率的資源利用,同時更友善的對待環境。而全世界綠建築的箇中翹楚,首推位於成大的綠色魔法學校(孫運璿綠建築研究大樓)。

地表最綠 – 成大綠色魔法學校

成大綠色魔法學校不僅很綠,而且是地表最綠。日前,美國綠建築教父Jerry Yudelson指出,我國著名的綠建築—成大綠色魔法學校比起即將在2016年完工的蘋果電腦新總部「Apple Campus 2」來得更「綠」、更節能減碳[1],是今日「全世界最綠的綠建築」。也因此,讓我們試圖來瞭解這棟綠色魔法學校究竟蘊藏了什麼樣的神奇魔法?

成大綠色魔法學校以「諾亞方舟」作為外觀造型,共採用了13種綠建築設計方法,並以「適當技術」、「本土科技」、「四倍數效益」[2]為理念,打造出每坪8.7萬(註:不動產估價師公會統計一般建物的營建與施工約每坪4~6萬[3]),節能成效卻高達65%的綠建築。以國際會議廳「崇華廳」為例,他同時運用了「灶窯通風」以及「二次照明」兩種設計,來因應大型室內空間對於空調與照明的龐大能源需求。

灶窯通風原理

「灶窯」是古時百姓人家必備的烹飪設備,由灶台與排煙煙囪所構成,氧氣由底部入口進入、廢氣從頂部煙囪排出,燃燒效率良好。崇華廳仿造其原理,在主席台下方有開口引進涼風,觀眾席下亦設有通風口,而在會議廳後牆設計了壁爐式的大煙囪,如此就創造出了一個由低向高的氣流場。煙囪內裝有黑色烤漆鋁板,內部空氣吸收太陽輻射熱後,根據浮力原理,便會帶動這可容納三百多人的場地自動換氣。此一設計一年就可省下27%的空調耗電量。

 

二次反射照明與分區設計

崇華廳兩側牆上配置了高演色性的陶瓷複金屬燈,越高演色性的光源可使物體在該光源下所呈現的色彩越接近於太陽光下的色彩真實程度[4]。再投射於天花板,利用多次反射讓光線均勻分布於觀眾席上,如此不僅減少大量的配線設備,也讓燈具的更新維修更為容易。另外,燈光也有分區控制的設計,會場人少的時候,讓觀眾集中往前坐,便可強制節能,減少不必要的浪費。

除了崇華廳以外,魔法學校的辦公區以「空調與吊扇並用系統」減少空調耗能;建材部分,也多選用對環境負荷較小且對人體健康無害的綠建材,諸如:透水鋪面、外牆岩棉隔熱材、陶粒輕隔間幕牆版以及回收尼龍再製的環保地毯等作為設計。

外觀造型猶如「拿破崙軍帽」的屋頂也是一大特色。整個屋頂是一座階梯式的花園,上面栽種了許多台灣特選的耐旱植物,可供觀賞又具有隔熱效果。而屋頂層上裝設有太陽能光電板與風力發電塔,可提供再生能源的使用。

圖片來源:林憲德, 綠色魔法學校:傻瓜兵團打造零碳綠建築, 2010

圖片來源:林憲德, 綠色魔法學校:傻瓜兵團打造零碳綠建築, 2010

台灣一般辦公室年用電強度為125kWh/(m2∙yr),而綠色魔法學校年用電強度僅為43kWh/(m2∙yr),減少了65%的能耗。而搭配環保建材的工法與生態園區的設計,估計能比同規模辦公建築物減少51.7%的碳排放[5]。這棟舒適節能、充滿綠意,且獲得台灣EEWH鑽石級認證與美國LEED白金級認證的綠建築實在值得親身走一遭。[6]

綠建築 = 所費不貲 + 太陽能板 + 花花草草 + 認證困難 ??

然而,這樣子世界第一的指標性建物,似乎離我們的居家生活有點遙遠,而認證和標章制度,又似乎有種跑公文或積點數的繁瑣感覺,這使得今日大部分人們也對綠建築感到陌生而有距離。但是,若細究今日對綠建築的定義與相關法規,會發現綠建築並沒有那麼遙不可及,而綠建築的改良重點,也不只是更省電而已。

根據內政部「綠建築標章申請審核認可及使用作業要點」,綠建築就是「兼顧生態(Ecology)、節能(Energy Saving)、減廢(Waste Reduction)、健康(Health)的建築物」,換句話說,就是「以人類的健康舒適為本,消耗最少地球資源與能源,產生最少廢棄物,讓人類與所處環境得以和諧共存的建築」。而一棟好的綠建築,會根據每個基地不同的特性(氣候、通風、採光、開口…等等),設計出對當地環境衝擊最小的適居空間。

既然提到了法規,也點名到了政府單位,我們再來看看最令人費思量的綠建築標章。我國的綠建築評估系統與標章制度(ecology,energy saving, waste reduction and health, EEWH),是以九大指標[7]作為綠建築判定與分級的強度依據:

  1. 生物多樣性指標:目前適用於1公頃以上之大型基地開發,目的在提升大型基地的生態品質,例如鼓勵以生態化的水池、河流創造水域生態環境,或是以原生植物、植栽多樣化以及維持既有良好生態的自然地貌來創造多樣性且穩定的生態環境。
  2. 綠化量指標:環境「綠化」除了可淨化空氣、美化環境以外,更關鍵的目的在於植物的固碳效果。因此,這項指標的評估方式則是把植物依固碳成效分為七個層級,估算建物基地中,每單位面積的實際固態效果做為評估標準。
  3. 基地保水指標:有別於傳統工法採用不透水鋪面,並利用地下水道系統將雨水迅速排出而增加防洪時的負擔。基地保水是指建築基地內自然土層及人工土層涵養水分及貯流雨水的能力,保水性愈佳,愈能維護建築基地內的生態環境並促進大地水循環的能力。並利用降低建物遮蔽率以及提升地質透水性為評估與改善方法。
  4. 日常節能指標:在建築物的建材生產到日常使用以及最終拆除的各個階段中,耗能最大的部分其實是日常使用的「空調」與「照明」,因此以此兩項的節能效果做為評估重點,例如建物設計的外觀、採光、日曬方位以及空調與照明的節能設備使用。這項指標也同時被定義為「夏季尖峰時期空調系統與照明系統的綜合耗電效率」。
  5. 二氧化碳減量指標:此指標是以建築物構造與建材製造所產生的二氧化碳來評估,將建材實際使用量與單位建材所排放的二氧化碳的積分作為指標「E CO2」,意味著在同等容積的建築物中,建材使用越少,以及選用愈經濟的建材,例如建物設計均勻單純避免挑高鏤空、選用鋼骨結構與再生建材等等,均可作為降低碳排放的方法。
  6. 廢棄物減量指標:此指標是評估建築物施工與拆除過程所產生的廢棄建材、棄土以及空汙揚塵。因此,引進自動化營建、建地開挖的棄土用作建材的「土方平衡」,以及施工過程的洗滌與防塵設施等等,不僅可減量廢棄物,也能提升工地附近的環境品質。
  7. 室內環境指標:室內環境指標則是著重於居住者的生活品質與健康要求。以「健康性」和「環境性」的角度來評估,例如良好的隔音、自然採光、具有空氣交換功能的空調系統,以及避免含有害物質的室內建材等等。
  8. 水資源指標:該指標則是評估該建物的「節水率」,例如透過節水器具的裝設、雨水與汙水再利用系統,來提升水資源的利用效率。
  9. 汙水垃圾改善指標:這項指標則是針對「環境衛生」品質控管,例如建築物的生活汙水是否排入汙水下水道,公共空間是否設有足夠衛生的垃圾清運、廚餘收集空間與資源回收系統。除了能有效控管居住者所製造的廢棄物以外,也能提升環境衛生來增進居住品質。

而判斷一棟建築物的綠建築程度指標,則是總和前面九項的評估數值,設計成一個滿分為100分的評分量表。若以公式來表達的話:

評估總分RS,為各分項RSi (i=1~9)的總和:

螢幕截圖 2015-03-22 17.17.33

分項分數RSi,為該項內的得分變距Ri,乘以該項的配分比重ai,並加上滿足基準值的常數ci

螢幕截圖 2015-03-22 17.18.45

前項公式的 Ri,是建物的設計值與指標基準值的絕對差值,和指標基準值的比例。大概可以理解為若一棟建物的設計成效高出大部分建物的基準值越多,則Ri也越高,此分項分數RSi也會越高:

螢幕截圖 2015-03-22 17.19.53

而配分比重ai,以及加上滿足基準值的常數ci則是根據2003~2009年共一千八百多件候選綠建築證書實例之得分分佈,調整後所得到的參數,由此將此分項分數的計算方式改寫為:

螢幕截圖 2015-03-22 17.20.43

舉例來說,某一所位於台南獲得黃金級綠建築的小學。在日常節能指標中的照明節能(EL)部分,獲得0.43的設計值,照明節能基準值為0.7。而照明節能這一項的配分比重ai為10.5,常數項ci為1.5。因此該項的得分即為5.5分。

而以此方式加總出來的總分RS,在候選綠建築中的得分成對數常態分佈。因此這項制度再取分數為20~90分,在此區間內得分數95%以上的為鑽石級、80%~95%為黃金級、60%~80%為銀級、30%~60%為銅級、30%以下為合格級。而低於20分的就不及格了…(所以前面提到的台南小學光靠照明就取得了及格分數的四分之一囉)

一般來說,取得綠建築認證的建築物,原則上必須保證未來40年的使用期間,省電20%、省水30%[8]。截至2014年年底,獲得綠建築標章之建物共有1427件,而拿到候選綠建築證書共有3445件[9],數量一直持續增加中。

所以看完評估方式,我們可以發現,綠建築並非一定都要裝設太陽光電,也並非要坐擁一大片綠地,更不是非要長得像模擬城市裡的未來建築不可。重要的是能否真正達到各項指標的實際效益。而雖然實際評分方式看似繁雜,但標章的取得並不會特別難,台灣的綠建築標章有著「合格容易,高得分難」的特質,近年來更因為優質綠建築的增加,致使五等級等分間距再度向上提升,使更多綠建築達到合格以上的標準。

而針對不同類型的建築物,EEWH評估系統也在2011年正式將建築物分成五大類:基本型(EEWH-BC)、住宿類(EEWH-RS)、廠房類(EEWH-GF)、舊建築改善類(EEWH-RN)以及社區類(EEWH-EC),並以基本型為共同參考之基礎,分別完成五類專用綠建築的評估手冊,使評估方式能有效針對不同類型的建築物做評估。

可是瑞凡,講了這麼多,我家就不是綠建築該怎麼辦 ?

雖然我們已能在這樣的新建物上取得指標性的成就,然而根據經濟合作暨發展組織(OECD)統計,到了2050年,全球約有80%的建築耗能來自2005年前蓋好的建築。而在台灣,既有建築物更占了全國建築物的97%。面對數十年內大部分的建物都還是既有建築的狀況下,我們勢必無法仰賴綠建築的新建做為因應氣候變遷的重要措施。因此,更應該要思考既有建築物的改善方式,以及居家生活器材的選用新標準。

除了今日民眾普遍有認知的選用節能標章產品、改用LED與T5燈具、選擇定時或變頻的電子產品等坊間較有充足討論的方式以外[10][11][12][13],筆者認為較少被關注的節能方法還有:居家通風設備與通風路徑的改善、冷氣管與熱水管加裝隔熱包覆、玻璃隔熱紙的使用、樓頂和外牆增加植栽覆蓋、以及公共場域將「提升生物多樣性和綠化比率」做為主要空間設計手法(而非單著重視覺藝術) ……等等,這些改善措施在今日並不算困難,且不僅能提高能源的使用效率以因應我國漸趨嚴峻的能源困境,也能提升健康與生活品質,對環境更有永續經營的效果。

Z > B,WHY NOT ?

回顧近年來國內公民營部門在綠建築的推動上,筆者認為或許是因為我國水電資源相對便宜且容易取得,再加上政策規劃不夠完善,致使民眾對於成本較高的節能家電、建材以及近期試辦的綠色電價等,使用意願均不高,更不用說要自掏腰包改善自家的通風路徑與空間格局。

然而隨著生存環境的挑戰加劇,以及環保意識的提升與普及,在可預期的未來中,若考量國內外相關碳稅、能源稅等開徵與碳排放外部成本,那麼綠建築成本的平價趨勢,以及避免不必要浪費的「減量設計」思維,將帶給綠建築更多價格上的優勢。如果最近有打算要買新房或裝潢的話,不妨把綠建築當成一項長期投資,只是投資的不是土地增值,而是地球的未來與更舒適健康的居家生活。

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[1] Apple Campus 2: the greenest building on the planet?, The Guardian, 2014

[2] 四倍數效益:暢銷書作家Ernst Ulrich von Weizsacker所提出「資源使用減半、人民福祉加倍」的理念。

[3] 第四公報-營造或施工費標準表 「附件一之十三 – 台南縣市」, 中華民國不動產估價師公會, 2011

[4] 周遵儒, 演色性, 國家教育研究院雙語詞彙、學術名詞暨辭書資訊網, 2012

[5] 綠色魔法學校

[6] 林憲德, 綠色魔法學校:傻瓜兵團打造零碳綠建築, 2010

[7] 林憲德, 2012年版之綠建築評估手冊-基本型, 內政部建築研究所, 2012

[8] 方偉達, 邁向綠色永續未來, 行政院環境保護署, 2013

[9] 綠建築標章/節約效益, 財團法人台灣建築中心, 2014

[10] 張楊乾, 五成電費 他們省下了, 低碳生活部落格, 2008

[11] 陳胤安, 創意綠生活 建築的永續方案, 環境資訊中心, 2007

[12] 省能小秘訣, 節能標章全球資訊網

[13] 邱繼哲, 好房子2, 2011

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關於作者
IMG_2033江佳芸
成大土木系三年級,不折不扣的柯南迷。宇宙是內心的信仰,希望有一天頭殼下的左腦和右腦能和平共存。
 

關於作者

廖英凱

非典型的不務正業者,對資訊與真相有詭異的渴望與執著,夢想能做出鋼鐵人或心靈史學。