815全台大停電，你搞清楚發生什麼事了嗎？

本文由 建研所 委託，泛科學企劃執行。 

當你走進一棟建築，是否能感受到它對環境的友善？或許不是每個人都意識到，但現今建築不只提供我們居住和工作的空間，更是肩負著重要的永續節能責任。

綠建築標準的誕生，正是為了應對全球氣候變遷與資源匱乏問題，確保建築設計能夠減少資源浪費、降低污染，同時提升我們的生活品質。然而，要成為綠建築並非易事，每一棟建築都需要通過層層關卡，才能獲得標章認證。

為推動環保永續的建築環境，政府自 1999 年起便陸續著手推動「綠建築標章」、「智慧建築標章」以及「綠建材標章」的相關政策。這些標章的設立，旨在透過標準化的建築評估系統，鼓勵建築設計融入生態友善、能源高效及健康安全的原則。並且政府在政策推動時，為鼓勵業界在規劃設計階段即導入綠建築手法，自 2003 年特別辦理優良綠建築作品評選活動。截至 2024 年為止，已有 130 件優良綠建築、31 件優良智慧建築得獎作品，涵蓋學校、醫療機構、公共住宅等各類型建築，不僅提升建築物的整體性能，也彰顯了政府對綠色、智慧建築的重視。

說這麼多，你可能還不明白建築要變「綠」、變「聰明」的過程，要經歷哪些標準與挑戰？

綠建築標章	智慧建築標章	綠建材標章

第一招：依循 EEWH 標準，打造綠建築典範

環境友善和高效率運用資源，是綠建築（green building）的核心理念，但這樣的概念不僅限於外觀或用材這麼簡單，而是涵蓋建築物的整個生命週期，也就是包括規劃、設計、施工、營運和維護階段在內，都要貼合綠建築的價值。

關於綠建築的標準，讓我們先回到 1990 年，當時英國建築研究機構（BRE）首次發布有關「建築研究發展環境評估工具（Building Research Establishment Environmental Assessment Method，BREEAM®）」，是世界上第一個建築永續評估方法。美國則在綠建築委員會成立後，於 1998 年推出「能源與環境設計領導認證」（Leadership in Energy and Environmental Design, LEED）這套評估系統，加速推動了全球綠建築行動。

臺灣在綠建築的制訂上不落人後。由於臺灣地處亞熱帶，氣溫高，濕度也高，得要有一套我們自己的評分規則——臺灣綠建築評估系統「EEWH」應運而生，四個英文字母分別為 Ecology（生態）、Energy saving（節能）、Waste reduction（減廢）以及 Health（健康），分成「合格、銅、銀、黃金和鑽石」共五個等級，設有九大評估指標。

我們就以「台江國家公園」為例，看它如何躍過一道道指標，成為「鑽石級」綠建築的國家公園！

位於臺南市四草大橋旁的「台江國家公園」是臺灣第8座國家公園，也是臺灣唯一的濕地型的國家公園。同時，還是南部行政機關第一座鑽石級的綠建築，其外觀採白色系列，從高空俯瞰，就像在一座小島上座落了許多白色建築群的聚落；從地面看則有臺南鹽山的意象。

因其地形與地理位置的特殊，生物多樣性的保護則成了台江國家公園的首要考量。園區利用既有的魚塭結構，設計自然護岸，保留基地既有的雜木林和灌木草原，並種植原生與誘鳥誘蟲等多樣性植物，採用複層雜生混種綠化。以石籠作為擋土護坡與卵石回填增加了多孔隙，不僅強化了環境的保護力，也提供多樣的生物棲息環境，使這裡成為動植物共生的美好棲地。

第二招：想成綠建築，必用綠建材

要成為一幢優秀好棒棒的綠建築，使用在原料取得、產品製造、應用過程和使用後的再生利用循環中，對地球環境負荷最小、對人類身體健康無害的「綠建材」非常重要。

這種建材最早是在 1988 年國際材料科學研究會上被提出，一路到今日，國際間對此一概念的共識主要包括再使用（reuse）、再循環（recycle）、廢棄物減量（reduce）和低污染（low emission materials）等特性，從而減少化學合成材料產生的生態負荷和能源消耗。同時，使用自然材料與低 VOC（Volatile Organic Compounds，揮發性有機化合物）建材，亦可避免對人體產生危害。

在綠建築標章後，內政部建築研究所也於 2004 年 7 月正式推行綠建材標章制度，以建材生命週期為主軸，提出「健康、生態、高性能、再生」四大方向。舉例來說，為確保室內環境品質，建材必須符合低逸散、低污染、低臭氣等條件；為了防溫室效應的影響，須使用本土材料以節省資源和能源；使用高性能與再生建材，不僅要經久耐用、具高度隔熱和防音等特性，也強調材料本身的再利用性。

在台江國家公園內，綠建材的應用是其獲得 EEWH 認證的重要部分。其不僅在設計結構上體現了生態理念，更在材料選擇上延續了對環境的關懷。園區步道以當地的蚵殼磚鋪設，並利用蚵殼作為建築格柵的填充材料，為鳥類和小生物營造棲息空間，讓「蚵殼磚」不再只是建材，而是與自然共生的橋樑。園區的內部裝修選用礦纖維天花板、矽酸鈣板、企口鋁板等符合綠建材標準的系統天花。牆面則粉刷乳膠漆，整體綠建材使用率為 52.8%。

在日常節能方面，台江國家公園也做了相當細緻的設計。例如，引入樓板下的水面蒸散低溫外氣，屋頂下設置通風空氣層，高處設置排風窗讓熱空氣迅速排出，廊道還配備自動控制的微噴霧系統來降溫。屋頂採用蚵殼與漂流木創造生態棲地，創造空氣層及通風窗引入水面低溫外企，如此一來就能改善事內外氣溫及熱空氣的通風對流，不僅提升了隔熱效果，減少空調需求，讓建築如同「與海共舞」，在減廢與健康方面皆表現優異，展示出綠建築在地化的無限可能。

在綠建材的部分，另外補充獲選為 2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學新建工程，其採用生產過程中二氧化碳排放量較低的建材，比方提高高爐水泥（具高強度、耐久、緻密等特性，重點是發熱量低）的量，並使用能提高混凝土晚期抗壓性、降低混凝土成本與建物碳足跡的「爐石粉」，還用再生透水磚做人行道鋪面。

同樣入選 2023 年綠建築的還有雲林豐泰文教基金會的綠園區，首先，他們捨棄金屬建材，讓高爐水泥使用率達 100%。別具心意的是，他們也將施工開挖的土方做回填，將有高地差的荒地恢復成平坦綠地，本來還有點「工業風」的房舍告別荒蕪，無痛轉綠。

等等，這樣看來建築夠不夠綠的命運，似乎在建材選擇跟設計環節就決定了，是這樣嗎？當然不是，建築是活的，需要持續管理–有智慧的管理。

第三招：智慧管理與科技應用

我們對生態的友善性與資源運用的效率，除了從建築設計與建材的使用等角度介入，也須適度融入「智慧建築」（intelligent buildings）的概念，即運用資通訊科技來提升建築物效能、舒適度與安全性，使空間更人性化。像是透過建築物佈建感測器，用於蒐集環境資料和使用行為，並作為空調、照明等設備、設施運轉操作之重要參考。

為了推動建築與資通訊產業的整合，內政部建築研究所於 2004 年建立了「智慧建築標章」制度，為消費者提供判斷建築物是否善用資通訊感知技術的標準。評估指標經多次修訂，目前是以「基礎設施、維運管理、安全防災、節能管理、健康舒適、智慧創新」等六大項指標作為評估基準。
以節能管理指標為例，為了掌握建築物生命週期中的能耗，需透過系統設備和技術的主動控制來達成低耗與節能的目標，評估重點包含設備效率、節能技術和能源管理三大面向。在健康舒適方面，則在空間整體環境、光環境、溫熱環境、空氣品質、水資源等物理環境，以及健康管理系統和便利服務上進行評估。

樹林藝文綜合大樓在設計與施工過程中，充分展現智慧建築應用綜合佈線、資訊通信、系統整合、設施管理、安全防災、節能管理、健康舒適及智慧創新 8 大指標先進技術，來達成兼顧環保和永續發展的理念，也是利用建築資訊模型（BIM）技術打造的指標性建築，受到國際矚目。

在興建階段，為了保留基地內 4 棵原有老樹，團隊透過測量儀器對老樹外觀進行精細掃描，並將大小等比例匯入 BIM 模型中，讓建築師能清晰掌握樹木與建築物之間的距離，確保施工過程不影響樹木健康。此外，在大樓啟用後，BIM 技術被運用於「電子維護管理系統」，透過 3D 建築資訊模型，提供大樓內設備位置及履歷資料的即時讀取。系統可進行設備的監測和維護，包括保養計畫、異常修繕及耗材管理，讓整棟大樓的全生命週期狀況都能得到妥善管理。

智慧建築導入 BIM 技術的應用，從建造設計擴展至施工和日常管理，使建築生命周期的管理更加智慧化。以 FM 系統 ( Facility Management，簡稱 FM ) 為例，該系統可在雲端進行遠端控制，根據會議室的使用時段靈活調節空調風門，會議期間開啟通往會議室的風門以加強換氣，而非使用時段則可根據二氧化碳濃度調整外氣空調箱的運轉頻率，保持低頻運作，實現節能效果。透過智慧管理提升了節能效益、建築物的維護效率和公共安全管理。

總結

綠建築、綠建材與智慧建築這三大標章共同構建了邁向淨零碳排、居住健康和環境永續的基礎。綠建築標章強調設計與施工的生態友善與節能表現，從源頭減少碳足跡；綠建材標章則確保建材從生產到廢棄的全生命週期中對環境影響最小，並保障居民的健康；智慧建築標章運用科技應用，實現能源的高效管理和室內環境的精準調控，增強了居住的舒適性與安全性。這些標章的綜合應用，讓建築不僅是滿足基本居住需求，更成為實現淨零、促進健康和支持永續的具體實踐。

我們的能源從哪裡來、往哪裡去？

全球每年對能源的需求量相當巨大，若用「瓩時」──即一度電這樣的度量單位──來表示會出現天文數字，因此改用「太瓦時」（TWh）來表示，太瓦時等於 10 億瓩時。

在一八〇〇年，全球約有 10 億人口，當時對能源的需求約為 6000 太瓦時；而且幾乎全部來自傳統的生質能源。到了二〇一七年，全球人口達到 76 億，發電量增加了 25 倍（156000 太瓦時）。

下圖顯示在二〇一七年全球主要能源消耗總量的百分比，其中近 8 成為化石燃料。其他再生能源包括風能、太陽能和地熱能，其中成長最快的是風場和太陽光電場。生質能源則主要來自傳統生質能源。

大約有 1/3 的全球能源消耗在將化石燃料轉化為電力和精煉燃料上。

剩下的稱為最終能源需求（final energy demand），是指用戶消耗掉的能源：每年約 10 萬太瓦時。

大約有 10％ 是來自開發中國家傳統生質能的熱，22％ 來自電力，38％ 用於供熱（主要來自化石燃料） 30％ 在交通運輸。熱能和電能主要都是用於工業和建築。汽油和柴油幾乎提供了所有用於運輸的燃料。

怎麼做比較不浪費？能量轉換效率大比拚！

我們看到供熱與供電一樣重要。兩者都可以用瓩時為單位，也就是一度電來測量，雖然電可以完全轉化為熱量，例如電烤箱，但只有一小部分以熱能形式存在的能量可以轉化為電能，其他的必然會散失到周圍環境裡。

在火力發電廠中，存在於化石燃料中的化學能會在燃燒後轉化為熱能。這會將水加熱，產生蒸汽，蒸汽膨脹推動渦輪的葉片，轉動發電機。只有一部分熱量被轉化成電力；其餘的熱量在蒸汽冷凝，完成循環時，就轉移到環境中，成了殘熱。

這份熱電轉化的比例可透過提升高壓蒸汽的溫度來增加，但受限於高溫下鍋爐管線的耐受度。

在一座現代化的火力發電廠中，一般熱能轉化為電能的效率約為 40％。若是在較高溫的複循環燃氣發電機組（combined cycle gas turbine，CCGT）裝置中，這個比例可提高到 60％。

同樣地，在內燃機中也只有一小部分的熱量可以轉化為車子的運動能量（動能）；汽油車的一般平均效率為 25％，柴油車則是 30％，而柴油卡車和公車的效率約為 40％。

另一方面，電動馬達的效率約為 90％，因此電氣化運輸將顯著減少能源消耗。這是提高效率和再生能源之間協同作用的一個範例，這將有助於提供世界所需的能源。

再生能源的過去跟未來

在十九世紀末，水力發電的再生資源幫助啟動了電網的發展，在二〇一八年時約占全世界發電量的 16％。而在再生能源──風能、太陽能、地熱能和生質能源──的投資上，相對要晚得多，是在二十世紀的最後幾十年才開始。

起初的成長緩慢，因為這些再生能源沒有成本競爭力還需要補貼。但隨著產量增加，成本下降，它們的貢獻開始增加。這些其他再生能源發電的占比已從二〇一〇年的 3.5％ 上升到二〇一八年的 9.7％，包括水力發電在內，再生能源的總貢獻量為 26％。

不過，就全球能源的占比，而不是僅只是考慮用戶消耗的電力來看，再生能源僅占約 18％，而傳統生質能則提供約 10％ 的能量。隨著太陽能和風能的成本在許多國家變得比化石燃料更便宜，它們在總發電量中的占比有望在未來幾十年顯著增加。

這世界花了很長的時間才意識到這一事實，從現在開始，再生能源勢必將成為主要的能源來源。

——本文摘自《【牛津通識課02】再生能源：尋找未來新動能》，2022 年 6 月，日出出版，未經同意請勿轉載。

• 本文摘自柿子文化出版， 尼古拉‧特斯拉，《被消失的科學神人：特斯拉親筆自傳》。

編按：尼古拉・特斯拉（Nikola Tesla）是上個世紀的偉大科學家，諸多發明和發現，廣泛應用於後世——旋轉磁場、第一台交流電發電機、特斯拉線圈、第一台無線電發射機、Ｘ-ray攝影技術⋯⋯然而在科學作為「謀利工具」的爾虞我詐的市場，特斯拉不敵當時代的競爭對手（如騙術百出的愛迪生電力公司），而顯得沒沒無聞。

近年特斯拉的生平及貢獻重新受到重視，以下為特斯拉自傳中的童年的回憶，讓我們一起看看這位鬼才科學家童趣視野。

搬家對我來說就像是一場災難，要跟舊家的小動物們分離，讓我傷心不已，其中有鴿子、小雞、綿羊，以及隊伍壯觀的鵝群，牠們總是在清晨時分昂首向天朝著飼養場前進，在日落時分排成戰鬥隊形從飼養場回來，那整齊劃一的隊伍，足以讓當今最精良的空軍連隊自慚形穢。

然而，到了新居，看著窗簾外的陌生人，我感覺自己就像是蹲苦牢的囚犯。我是個非常靦腆的小孩，寧願面對一頭獅子，也不願跟那些穿著入時、遊手好閒的城市紈褲子弟打交道。但是我最嚴峻的考驗發生在星期日，這一天我的服裝儀容必須保持整潔，還要參加教會禮拜的服事。

教堂禮拜闖禍，不受歡迎的兒童

有一次我不小心闖了大禍，即使事情過去了那麼多年，只要一想到當天的情景，依舊會血液像陳年優酪乳般凝固那樣地感到心驚膽跳。那是我的第二次教會驚魂記，在那之前不久，我才在一間教堂裡被困了一晚，教堂座落於人煙罕至的深山，一年只去造訪一次。那確實是一次恐怖的經歷，但是第二次的遭遇更糟。

城裡有個女富豪，她是個好人，但喜歡擺架子。她總是盛裝打扮上教堂做禮拜，臉上畫著精緻的濃妝，裙襬拖得老長，有一群僕人隨身服侍打理。某個主日，我一敲完教堂鐘樓的鐘，便急匆匆下樓梯，恰巧碰上這位貴婦大搖大擺走出來，我一個箭步正好踩到她的拖裙。

接著，響起一陣撕裂聲，聽起來就像是技術生疏的新兵射擊發出的槍響，她的裙襬當場被硬生生地撕裂。我看到父親氣得臉色鐵青，他打了我一巴掌，雖然不是很用力，但這是他第一次體罰我，我到現在都還能感覺到那一巴掌在心裡的力度。我覺得很丟臉也很困惑，筆墨難以形容當時的心情。

經過這次事件後，我等於是社區裡的不受歡迎人物，直到後來發生了一件事，我的名譽才得以平反，使得大家對我另眼相看，重拾尊嚴。

敏銳直覺讓他重拾尊嚴！

一名年輕創業家組織了本地一支消防隊。他採購了全新的消防車和制服，還計畫做一次消防演練和遊行展示。所謂的消防車其實就是一具消防泵浦機組，由十六個壯漢共同操作，並漆上美麗的紅色與黑色。一天下午，官方測試正在準備中，消防機組被運送至河邊，全城的人都蜂擁到河邊想要一睹壯觀的演練場面。所有致詞和儀式都告一段落後，長官下達命令啟動泵浦，但是噴嘴卻噴不出一滴水，現場的教授和專家也束手無策，找不出問題所在，眼看演練就要失敗了。

我當時還沒有任何機械方面的知識，對於氣壓沒有一點概念，但是直覺告訴我是河中的抽水軟管出了問題。我走近看到它塌陷在河中，於是下水將它打開，大量的水突然湧出，將我身上所穿的主日服噴濕了一大片。

阿基米德沐浴時發現浮力理論，當他赤身裸體奔跑過義大利敘拉古（Syracuse）街道，聲嘶力竭高喊「我找到了！」（Eureka）時所引起的騷動，還遠遠不如我當日受到的矚目，那一天我成了英雄，被人們扛在肩膀上，接受群眾熱烈的歡呼。

捕鴉冠軍手，引來鴉群動怒！

我們一家人在新居安定下來後，我進入師範學校開始了一個四年制的課程（即基礎小學教育），為進入大學或是文實中學（Real Gymnasium，一種中等教育體制，一般為五年級至十年級，高等文實中學則約為高中，但都較偏實科）做準備。這段時期，我仍然繼續我的孩子氣發明，當然也繼續製造麻煩。

此外，我還博得了「捕鴉冠軍手」的響亮名號。老實說，我的捕捉方法很簡單──進到樹林後，便躲在灌木叢後面，模仿烏鴉叫聲。通常，我會先得到幾聲回應，不久之後就會有一隻烏鴉飛到我附近的灌木叢。接下來要做的，就是把一片紙板朝牠丟過去，藉此分散牠的注意力，趁牠飛走逃脫之前，趕緊跳出來捉住牠。然而，一次意外事件讓我不得不對牠們另眼相看。

有一天，我捉到了一對漂亮的烏鴉，正當我和朋友一起往回家的路上走，準備離開樹林時，數千隻烏鴉突然群集在我們頭頂上空，發出恐怖的聒噪聲。幾分鐘後，牠們做出攻擊態勢，將我們兩個團團包圍起來，一開始我還覺得有趣好玩，直到後腦勺遭到一陣攻擊，把我撲倒在地，才覺得不對勁。接著，牠們朝我猛烈攻擊，我只得把捉到的兩隻烏鴉釋放。儘管如此，我還是開開心心地跑去跟朋友會合──他早已經躲到洞穴中藏身了！

被責罵的嗜好，成就偉大的水力發電廠

教室裡有一些讓我感興趣的機械模型，把我的注意力轉到了水渦輪機。我動手製造了許多水渦輪機，從操作中感受到巨大的快樂。若要形容我的人生際遇是何等奇妙，也許可以從這一個小插曲窺見一斑。我的叔叔不喜歡我這類消遣嗜好，所以我不只一次受到他的責罵。

我曾在書中讀到關於尼加拉大瀑布的描述而為之深深著迷，並在腦海中勾勒想像利用它的澎湃水力運轉的巨大渦輪，我告訴叔叔我將來有一天會去美國實現這個計畫。三十年後，我看到我的發想在尼加拉大瀑布實現成真（一八九五年，特斯拉為美國尼加拉水力發電廠製造發電機組，至今仍是世界知名的水力發電廠之一），也讓我對心智奧祕的深不可測驚歎不已。

——本文摘自泛科學2020年12月選書《被消失的科學神人：特斯拉親筆自傳》，柿子文化，2019年01月。