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好木材不用嗎?幫地球減碳的「木建築」正夯——《一生必修的科學思辨課》

天下文化_96
・2021/08/19 ・2332字 ・閱讀時間約 4 分鐘

  • 作者 / 江才健

自 2000 年左右,在加拿大等幾個國家,開始建造一些高樓層的木造建築,這些建築反映了近代建築技術的進展,也反映出人類面對宇宙環境的思維改變,支持木建築的這些「思維先行者」,一方面強調木建築在建築結構上的優勢,同時搭上近年流行成風的全球暖化現象,大力宣揚木建築在抑制碳排放方面的貢獻。

最古老的木建築

目前世界上一些比較著名的高樓層木建築,除了 2014 年在加拿大喬治王子市,高 30 公尺的八層木建築,還有 2015 年挪威蓋的 52.8 公尺高層木樓,2016 年加拿大英屬哥倫比亞大學蓋了 53 公尺高的木造學生宿舍,2019 年奧地利在維也納建成高達 84 公尺,包括飯店、公寓以及辦公室的木造高樓,美國則是 2016 年在明尼阿波里市開始,陸續還要在波特蘭以及紐約市建造木質高樓。

木質高樓並不是近代產物,到目前為止,世界上最古老的木造建築是山西應縣木塔,這個木塔始建於遼代,有一千年歷史,67 公尺的高度也還是目前最高的古木造建築。這個稱為「佛宮寺釋迦塔」的木塔,在山西北部靠近北嶽恆山的應縣,1992 年頭一次去中國大陸,有機會到山西參遊,曾經登臨應縣木塔,當時站在塔上,見四野低矮房舍,遠眺沃野平沙的北國景色,至今記憶猶深。

佛宮寺釋迦塔 。圖/維基百科

其實中國的木建築素有傳統,那回在山西的五台山,也看到更早建於唐代的佛光寺,佛光寺是目前保存最完整也最大的木造建築,這種木建築的建造技術,歷代累積,到北宋由李誡彙編成《營造法式》一書,成為木建築工藝智慧集大成的經典著作。《營造法式》總結了木造建築工藝的實作經驗,雖說對木造結構的施作提出規範,卻依然保留極大的隨意性。

在《營造法式》中討論的木造建築工藝,對於檐梁斗拱,頂柱結構的施作,都有其規範,特別的是利用木質材料的特質。木結構的結合,不用外加釘粘,是以榫卯接合,保持木質材料的彈性特質,充分利用自然巧力,也使木建築具有對抗如地震外力的彈性,展現中國木建築的豐富創造力,以及其背後的一種宇宙思維傳統。

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會呼吸的木建築比鋼筋水泥更環保

近代的木造高層建築,雖說材料是採用了木材,但是其技術則是沿襲著近代建築科技的思維。工程師主要以特殊膠合方式開發出強應力的層板,這些交叉層壓板應力強,重量輕,可以準確切割,用於建造木建築的不同結構,以技術理論來說,這些木結構建造建築可以達到的高度,應該沒有局限。

木建築本來的一個弱點,是容易燃燒,歷史上也曾經在倫敦、紐約等城市發生大火,現代的木材質建築,比起不可燃材質的建築,遭火焚的損害容易預見,而且木質外層炭化後能保護內層免於祝融,不會有鋼材熔化和混凝土脆化問題,更能夠保持結構完整。

木質材料易燃,是作為建材的一大弱點。圖/Pixabay

木質建築近年受到重視的一個原因,與全球暖化的碳排放問題有關。木材本來可以蓄存碳,如用於燃燒,其中所蓄存的碳就回到大氣之中,木材如用於建築,碳就一直蓄積其中。目前人類使用的木材,只占森林增長的 20%,推廣木建築並不會造成大的問題,而且生產鋼材與混凝土所造成的大量碳排放,更不利於控制暖化問題,會呼吸的木建築,正是目前當令的綠建築,冷卻與加熱需要的能量,比起混凝土鋼材建築都更為節省。

推動木造建築目前主要是在美國與歐洲,美國的鄉間住宅 80% 已是木造,開採木材大約是每年森林增長的三分之一,歐洲多數建築使用的還是鋼材與混凝土,根據一份芬蘭政府的報告,歐洲利用木材於建築到 2010 年只增加了 4%,還有不少增長空間。

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傳統思維與現代科學的揉捻

在這些技術性的問題背後,其實有一個更為根本的自然思維問題。中國長久以來的木建築傳統,孕生自文化傳統對於宇宙的思維,那就是「厚生利用」,建築房舍木材的供取講究平衡,所謂「斧斤以時入山林」,對於木材的使用,也是因勢採擷,在木造結構中也充分利用各種木質材料,所謂的榫卯接合正是出於此一思維。

這樣的宇宙自然思維,其實與西方科學思維大為不同。近代科學講究的,是究簡近因果以達立竿見影之效,由物質宇宙的觀察入手,到理論模型的建構,莫不如此,在建築技術方面,也是以加大建材抗應力安全係數方式,完成建築物的建構,其結果是建築物完成快速,卻沒有講究所謂的結構最佳化。我們可以看 20 世紀大蓋的河川水壩,那正是近代鋼材混凝土建構技術的產物,這些大量構築的水壩,確實很快發揮蓄水防洪以及發電的多重效果,但是卻也很快出現負面後果,譬如河流生態的巨變,而蓄集水庫的淤積情況,甚至危及水壩安全到不得不拆除的地步。光以美國為例,在全國的大約八萬五千座水壩中,半數已不能發揮原來的預期功效,自 21 世紀以降,拆除的水壩已經超過一千一百多座。我們可以舉一個不同的例子,那就是在四川成都平原的都江堰,這個攔截利用岷江河水的水利設施,並沒有採行強力的攔蓄,而是因勢利導的順應自然之力,達到分洪和灌溉目的,雖說近代都江堰也增加了小的水壩,但整體上依然維持原本順水利導的思維。這個戰國時代由李冰父子修築的水利設施,竟能歷兩千年持續發揮功效。

如何由《營造法式》和都江堰的自然思維,看到傳統文化的木建築智慧,超越當前木建築新趨勢所依循簡近因果、立竿見影的近代工程科學思維模式,是很值得我們思考的。

——本文摘自《一生必修的科學思辨課》,2021 年 6 月,天下文化出版
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天下文化_96
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天下文化成立於1982年。一直堅持「傳播進步觀念,豐富閱讀世界」,已出版超過2,500種書籍,涵括財經企管、心理勵志、社會人文、科學文化、文學人生、健康生活、親子教養等領域。每一本書都帶給讀者知識、啟發、創意、以及實用的多重收穫,也持續引領台灣社會與國際重要管理潮流同步接軌。

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當水泥叢林長出了「自主意識」:為什麼智慧建築是人類居住的終極演化? 
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/12/23 ・3985字 ・閱讀時間約 8 分鐘

本文為 內政部建築研究所 廣告

從「死」的殼,到「活」的有機體 

當我們談論「建築」時,你的腦海中浮現的是什麼?是鋼筋混凝土構成的冰冷牆壁?還是僅僅能遮風避雨的空間? 在過去的數千年裡,建築被視為「被動」的存在。它們靜靜地在那裡,承受日曬雨淋,等待人類去開窗、去點燈、去調整空調。如果這棟房子是一具軀殼,那麼過去的它,是沒有靈魂、沒有神經的「死物」。 

因此,當我們想要在建築上減少碳排,往往都是些很被動的過程:降低建造時的碳排、減少用電。 

然而,隨著科技的發展,我們正站在一個歷史的轉折點上 。智慧建築(Intelligent Building)是指藉由導入資通訊系統及設備之手法,使空間具備主動感知(Active Sensing) 的智慧化功能,以達到安全健康、便利舒適、節能永續目的之建築物。這意味著,如果你還認為智慧建築只是裝了自動門或聲控燈的房子,那你可能完全低估了這場演化的幅度。智慧建築正在從一個被動的「殼」,演化成一個具備生命特徵的「有機體」。 

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為什麼我們需要這種演化? 首先是為了生存。在全球追求「臺灣 2050 淨零排放路徑及策略」的背景下,建築物作為能源消耗的大戶,必須變得更聰明才能達成節能永續。其次是為了照護。面對高齡化社會的挑戰,建築必須具備「健康管理」的能力,主動守護居住者的生理狀態。最後是為了安全。在氣候變遷導致的極端天氣與地質風險下,建築需要更敏銳的神經系統來預判災難。 

內政部建築研究所特別訂定《智慧建築評估手冊》,指明智慧建築的評估指標。 只是堆砌昂貴電子設備的,不能再稱為智慧建築,而必須是人類為了回應環境劇變,利用資通訊系統(ICT)作為人工神經,賦予空間「看、聽、思考」的能力,終極目標只有一個:在最節能的狀態下,提供人類最安全、健康、便利的生存環境 。 

神經系統:光速傳遞的感知網絡 

一個聰明的生物,首先要有發達的神經系統。在智慧建築的架構中,這被稱為「基礎設施指標」 。這套系統是建構智慧建築中各項系統連結、溝通與傳輸所需的資通信網路架構。 

建築物內的垂直主幹佈線必須採用「光纖化架構設計」。光纖(Fiber Optics)不僅具備極高的傳輸頻寬,更擁有體積小、易擴容、抗干擾的特性 。這就像是生物演化出粗壯且傳導極快的中樞神經,確保海量數據能在建築大腦與感測器之間順暢流動。 

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除了有線的骨幹,智慧建築還佈建了全方位的無線傳輸網絡。這要確保電梯內、地下室等每個角落都有強穩的訊號,這是智慧建築與外界溝通的基本本能。再來,還要建構無線物聯網(AIoT),利用 Bluetooth、ZigBee 或 NB-IoT 技術,將環境中的微小變動——如空氣品質、溫溼度或設備運轉資訊——匯集到數據庫 。 

物聯網是智慧建築的關鍵。圖片來源:Shutterstock 

還有,智慧建築的神經系統設計必須考慮「未來」,也就是「擴充性」與「備援機制」。當主路由斷訊時,備援網路必須在毫秒間接管,確保數據不中斷;當新的 AI 技術出現時,現有的光纖架構還要能輕易升級 。這種設計讓建築具備了神經的可塑性,能隨著科技的進步而持續進化,而不是在完工五年後就變成了科技廢墟。 

此外,為了保護這套脆弱的神經系統,資訊安全也被提升到了基礎設施的核心位階 。這包含了防火牆、雙因子認證,甚至是非對稱的區塊鏈加密機制,確保建築的感知數據不會被外部駭客竄改或截斷 。 

大腦與意識:從數據到預判的維運智慧 

有了神經,還需要大腦。智慧建築的維運管理(Operation Management)系統,就是它的核心意識所在。 現在,建築的大腦不再只是被動地接收訊息,而是具備了自我意識的雛形。它透過整合 BIM(建築資訊模型)與數位孿生(Digital Twin)技術,在虛擬世界中建立了一個一模一樣的自我 。 

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這份「意識」並非從交屋那天才開始,而是從施工階段就開始孕育。在建造過程中,智慧建築就已經開始記錄自己的成長過程。資材追蹤能確保每一根鋼筋、每一方水泥都符合設計標準 。 這些數據最終匯集成「靜態數據庫」,成為建築一生中最重要的「初始記憶」。 

當建築進入營運階段,它的大腦開始處理大量的動態數據。最神奇的功能在於預測性維護。傳統建築是等電梯壞了才修,但智慧建築能分析馬達的震動與溫度曲線,在故障發生前兩週就發出預警,通知維修人員進行「預防性治療」。這不僅讓維修成本更低,也讓居住更安全與可靠。 

免疫與反射:毫秒級的生存本能 

關鍵來了,在「生物」的定義中,「反應」是一個關鍵要素。當危險來臨時,生物會本能地閃避或應對。智慧建築在「安全防災(Safety & Disaster Prevention)」指標中,演化出了強大的免疫系統與反射神經 。 

這套系統的核心在於偵知、顯示、連動的鐵三角架構 。 

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  • 偵知(Sensing):它具備火警感知、地震感測、用電異常偵測甚至漏水偵測的能力 。 
  • 顯示(Display):一旦察覺異樣,它會立即在公共空間、手機 APP 甚至住戶內的影音對講裝置發出告警訊息 。 
  • 連動(Linkage):這是最關鍵的「反射行為」 。 

假設有一場火災發生。智慧建築的感測器嗅到煙霧的瞬間,它會啟動一連串複雜的生理反射: 

  • 切斷威脅:自動關閉瓦斯閘門,關閉非必要的用電迴路以防二次災害 。 
  • 開闢通路:解除逃生動線上的所有門禁管制,並控制昇降機自動停靠避難層 。 
  • 引導逃生:啟動閃滅型或聲響型避難方向指示燈,主動引導人員往遠離起火點的方向移動 。 
  • 連動影像:防災中心會自動跳出火場即時影像,讓指揮人員能瞬間掌握真相 。 

這種像是科幻電影中太空船的「毫秒級」連動,能將人為判斷錯誤的可能性降到最低,與時間賽跑,保護生命。 

除了應對自然災害,建築也具備針對「人為威脅」的免疫力。 透過影像辨識、電子圍籬與防盜警報系統,建築能區分住戶與入侵者 。當發生入侵或求救訊號時,系統會立即連動周遭的照明與廣播設備,進行嚇阻並同步錄影存證 。甚至連地下室的有害氣體(如一氧化碳)濃度過高時,建築也會自動啟動送排風設備進行「排毒」 。 

智慧建築也能保護「人」的安全。圖片來源:Shutterstock 

這就是智慧建築的生存哲學:它不僅是一個避難所,它本身就是一個會主動防衛的戰士。 

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代謝與恆定:與地球共生的節能哲學 

作為一個龐大的能量消耗體,智慧建築懂得如何精準地調節自己的能量代謝。這對應的是「節能管理(Energy Management)」指標 。 

節能不再只是換裝 LED 燈具那麼簡單,而是進入了智慧化管理的層次。 

  • 智慧需量控制:透過能源管理系統(EMS),建築能即時預測用電峰值。當電力負擔過重時,它會主動調降非必要區域的空調或照明強度(卸載),甚至釋放儲能系統中的電量,以達成平滑負載的效果 。 
  • 再生能源與創能:智慧建築會利用太陽能或小水力發電來補充體力,並將這些綠色能量納入整體的能源調度計畫中 。 

在 AI 時代,這些智慧化管理都迎來了超進化。建築會自動分析過去的用電數據,模擬不同的環境參數(如室外溫度、日照強度、人流量),預測出最省電的運行模式 。這種精準的能耗管理,除了省電費,更是為了達成 2050 淨零排放的生存策略。 

建築是淨零的重要關鍵。圖片來源:Shutterstock 

節能的同時,住在裡面的我們也要感到舒適。就像恆溫動物需要維持體溫恆定,智慧建築也致力於維持室內環境的恆定性。這就是健康舒適(Health & Comfort)指標的核心 。 

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  • 環境狀態偵知:感測器不僅監控溫溼度,還監控二氧化碳濃度、PM2.5、TVOC(總揮發性有機物)以及光環境照度 。 
  • 設施連動控制:當感測到室內二氧化碳過高時,它會主動引進外氣;當窗外日照過強時,它會自動調節遮陽板角度或調光控制燈具 。 
  • 水環境管理:它甚至會監測水箱的水質與酸鹼值,確保流向你手中的每一滴水都是安全的 。 

這種「以人為本」的調節,讓居住者能處於最舒適、最健康的狀態,讓建築真正成為一個能呼吸、會調節的有機生命體。 

它不只是建築,它是你的生存夥伴 

演化從未停止。當建築智慧化程度不斷提高,過去許多我們認為僅與施工階段有關的項目,也可以納入管理,方便我們計算建築完整生命週期的碳排放。例如是否使用預鑄工法來減少施工廢棄物與工時、是否使用到了具備感知與自修復能力的智慧建材、甚至是跨建築的數據群管理的智慧管理雲平台。智慧建築正在打破單一建築的界限,向智慧社區、智慧城市張開聯網。 

建築是我們遮風避雨、休息的所在。但在這個氣候變遷劇烈、能源稀缺且人口老齡化的時代,傳統建築已經漸漸無法滿足人類的生存需求。我們需要的不再只是一個遮風避雨的洞穴,而是一個有神經、有大腦、懂代謝、且具備強大生存本能的智慧有機體。 

智慧建築會在你感到悶熱前為你開啟微風,會在危險來臨時為你開闢生路,會在能源短缺時為地球精打細算。它不只是你住的地方,它是你的守護者、你的管家,更是你在這個複雜世界中,最親密、最可靠的生存夥伴。這,就是智慧建築存在的真正意義。 

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當建築回歸「分子」層級:一場關於毒物學、生態循環與熵增定律的材料革命 
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/12/23 ・3531字 ・閱讀時間約 7 分鐘

本文為 內政部建築研究所 廣告

重新審視我們的家 

在我們日常的感知裡,家是由堅固的混凝土、平滑的木地板與透亮的玻璃窗組成的安定空間。但如果你最近有裝修或是買房的經驗,你可能也會跟我一樣,在走進一間剛完工的屋子時,下意識地深呼吸一口氣,想聞聞看有沒有那種所謂的新家味。但你有沒有想過,那股味道背後代表了什麼? 

在過去很長一段時間裡,我們對「好建材」的定義非常直觀:木頭要看紋路漂不漂亮、磁磚則要看容不容易清潔。簡單來說,我們看重的是外表與價格。但現在我們開始意識到,房子不只是遮風避雨的殼,它更是你每天都要生活的空間。你牆上的漆、櫃子的板材,裏頭如果有揮發物質,每天都會傷害你的健康。選的是木材、水泥還是石材,影響這棟房子的碳排有多少,會如何影響整個環境,影響你的生存安全。 

過去,我們買房看的是地段,裝潢看的是風格。但在「2050 淨零排放」與「ESG 永續發展」成為全球共識的今天,建築材料的「分子品質」已經成為衡量資產價值的新標準。內政部建築研究所發布的《綠建材解說與評估手冊》,本質上就是這場分子選秀的評審指南。它告訴我們,一棟房子的優劣,不應只取決於宏觀的美感,更應取決於其微觀的化學成分與物理表現。 

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毒物學的防線——為什麼你的房子需要一套「免疫系統」? 

如果我們統計現代人的生活足跡,會發現一個驚人的數據:我們一生中有超過 90% 的時間是在室內度過的。這意味著,室內空氣的品質,決定了你免疫系統的長期負荷。在毒物學的視角下,傳統建材如果不加控管,極易成為健康的隱形殺手。 

這種威脅主要源於物理學中的「擴散作用」。傳統建材在生產過程中,為了追求膠合強度或色澤飽滿,往往添加了大量的揮發性有機化合物(TVOC)與甲醛。這些有害分子在常溫下具有極高的蒸汽壓,會不斷地從材料內部逸散到空氣中。當這些分子被吸入肺部,它們會穿透肺泡屏障,進入循環系統,長期累積下來,便可能誘發過敏、呼吸道病變,甚至癌症。甲醛早已被國際癌症研究署(IARC)列為一級致癌物,它是室內最頑強的化學侵略者。 

甲醛無色無味,低濃度時沒有偵測器很難察覺。圖片來源:Shutterstock 

為了應對這種化學侵略,健康綠建材的精髓在於建立一道「低逸散」的防線。為此,政府設定了極其嚴苛的逸散速率門檻。例如,能拿到最高等級「E1 級」認證的建材,其甲醛逸散速率必須控制在極低值。此一標準,本質上是在分子擴散的源頭架設了一層過濾網。 

值得注意的是,健康綠建材不僅關注逸散,更在源頭上畫出了絕對的紅線。例如,政府明確禁止使用石綿、放射性物質以及對人體神經系統有劇毒的重金屬(如鉛、鎘、汞)。甚至對於環境荷爾蒙 PVC,也提出了更為審慎的限制。當你選擇了符合標準的健康綠建材,你其實是在為家安裝一套「微觀免疫系統」,讓每一口呼吸都遠離化學侵略的威脅。 

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生態學的循環——木材如何成為城市的「碳銀行」? 

當我們跨出室內,將視野提升到地球的高度時,建築材料除了保護個體健康,而關乎全球的「碳循環」。這正是生態綠建材所要探討的核心議題:我們如何取之於自然,而不破壞自然的平衡? 

這裡涉及一個關鍵的生物學過程:光合作用。樹木在成長過程中,是大自然最高效的「碳捕集裝置」。它們吸收二氧化碳,透過能量轉化,將碳元素「鎖定」在木質纖維中。只要這塊木材不被燃燒或腐爛,這些碳原子就會以固態的形式存在。換句話說,當我們在建築中使用經過永續森林認證(如 FSC 或 PEFC)的木材時,我們其實是在城市中蓋起了一座座「碳銀行」。 

木板是天然的碳捕捉材料。圖片來源:Shutterstock 

生態綠建材的精神在於「無匱乏危機」與「低人工處理」。2024 年版手冊特別推廣了生長週期快速的竹材,以及具備產銷履歷(TAP)的國產木材。這在熱力學上是非常明智的選擇:選用在地建材能大幅降低運輸過程的碳足跡,而低人工處理則意味著減少化學藥劑的介入。 

相比於傳統水泥或金屬需要經過高溫冶煉、消耗大量化石燃料,生態綠建材帶著大自然的溫度走進我們的生活。當我們觸摸木紋地板時,我們感受著觸覺的溫潤,也與遠方森林行了一場能量交換。這種「固碳建築」的理念,是我們對抗氣候變遷最溫柔也最有力的方式。 

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資源的第二次生命——從線性消耗走向「不滅」的循環 

在過去的建築邏輯中,材料的生命週期往往是一條直線:從礦場開採,經過加工使用,最後進入掩埋場成為廢棄物。這是一條通往資源枯竭的死路。然而,如果我們從物理學的質量守恆定律來看,物質並不會消失,只是被擺錯了位置。那些被拆除的混凝土、碎玻璃或工業爐渣,本質上與新鮮採取的礦石一樣,都擁有同樣的原子基礎。 

再生綠建材的存在,就是為了打破這種線性的終點,開啟資源的第二次生命。在 2024 年版的規範中,再生綠建材的評定基準變得更加細緻且務實。我們不再把舊建築的殘骸視為負擔,而是將其視為一座座位於都市中心的「礦山」。 

例如,現在我們可以利用水庫淤泥燒製成輕質陶粒,或者將廢棄玻璃研磨後,轉化為具備優異隔熱功能的建材。手冊明確要求,再生材料的摻配比率必須達到法定的門檻,這確保了再生建材不是虛有其美的標籤,而是實實在在的資源重生。當我們將原本該被埋在地底的廢棄物,重新轉化為支撐現代生活的結構時,我們其實是在模仿大自然的循環機制——在自然界中,從來沒有所謂的「垃圾」,只有不斷流轉的能量與物質。 

水庫淤泥是很好的隔熱建材原料。圖片來源:Shutterstock 

這場資源重生的革命,不僅解決了掩埋場容量飽和的燃眉之急,更開闢了循環經濟的新路徑。未來的建材將不再完全依賴對地殼的破壞性開採,而是從現有的物質循環中不斷提取。每一塊再生地磚的鋪設,都代表著我們成功將資源從線性的終點拉回,重新投入文明的齒輪中。 

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物理學的盾牌——如何用材料阻擋能量 

在討論完材料的「成分」後,我們必須進入更精密的領域——如何控制能量的流動。高性能綠建材,本質上是建築物對抗外界惡劣物理環境的「盾牌」。它處理的是聲波的振動、熱能的輻射以及流體的運動。 

首先是與噪音的搏鬥。在現代高密度的都市生活中,噪音不僅是干擾,更是一種慢性的生理傷害。高性能防音綠建材利用物理學中的「質量定律」與「多孔隙結構」來馴服機械波。對於牆體,我們追求極致的緻密以阻隔音波傳遞;對於表面,我們則利用細微的孔隙讓音波進入後與材料摩擦,轉化為熱能消散。 

接著是熱能的攻防戰。對抗夏季酷暑與都市熱島效應,傳統做法是依靠冷氣,但這只是在惡性循環中耗能。高性能節能綠建材則提供了另一種方案。透過低熱傳導係數的隔熱材料,我們能像守門員一樣,精確篩選進入室內的能量。紅外線被反射在外,而可見光被保留,讓房子在不依賴電力冷卻的情況下,依然能維持宜人的溫度。 

最後,我們不能忽略流體力學在都市中的應用。高性能透水綠建材讓地表重新學會「呼吸」。當大雨傾盆時,具備連通孔隙的鋪面能讓雨水迅速滲透到地下,緩解排水壓力,並透過水分蒸發帶走潛熱,從根本上解決城市悶熱的問題。這種對物理能動性的極致運用,讓建築從一個封閉的盒子,轉變為一個能動調節環境的有機體。 

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你的選擇,決定了文明的未來 

走過這場從分子到能量的探索之旅,我們不難發現,建築材料的革命,本質上是人類對「居住品質」理解的升級。我們不再滿足於表面的奢華,轉而追求微觀層面的純淨、環保與高效。 

內政部建築研究所發布的《綠建材解說與評估手冊》,等於是一份關於未來生活的「資產配置表」。在綠色金融與永續發展的浪潮中,銀行、投資者與消費者都正學著透過這份成分表,來判斷一項資產的真實價值。一棟擁有綠建材標章的建築,代表它在低風險、低碳排與高效能方面,都具備了長期的競爭力。 

當建築回歸分子層級,我們看見的不僅是化學鍵的結合或物理波的反射,更是人類對待地球與自己身體的態度。每一次對於綠建材的選擇,都是對未來的一種投票。我們正在親手編織一張以科學為經、以永續為緯的材料網絡,讓每一座城市、每一戶人家,都能在微觀的平衡中,找到屬於這個時代的、真正的安定。這場革命才剛剛開始,而你我都是其中的參與者。 

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房子也有「基礎代謝率」!如何幫建築大健檢? 
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/12/23 ・2982字 ・閱讀時間約 6 分鐘

本文為 內政部建築研究所 廣告

當都市沈入夢鄉,你是否曾想過,眼前的這些鋼筋混凝土森林並非死物?如果你用熱顯影相機觀察,會發現建築物正與環境進行著激烈的能量交換。它們像生物一樣呼吸、散熱,甚至在「代謝」能量。 

很多人聽到「綠建築」,腦中浮現的可能是種滿花草的陽台,或是造價昂貴的高科技大樓。但如果我們剝開這些表象,回到物理學的本質,綠建築其實是一台精密設計的維生機器。 

台灣的綠建築評估系統(EEWH)是全世界第四個、更是亞洲第一個針對亞熱帶高溫高濕氣候所建立的科學標準。它不只談環保,更涵蓋了「生態、節能、減廢、健康」四大範疇。 在 2050 淨零排放的目標下,這台機器的運作效率被進一步拆解為兩個科學面向:一個是使用時的能量代謝——也就是建築能效標示 (BERS)。它關注的是電力、能量如何被使用,處理的是建築物在運作時的使用碳排 (Operational Carbon)。 

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另一個是建築本身的誕生過程——也就是低碳建築標示 (LEBR)。它關注的是混凝土與鋼筋在建造過程中產生了多少碳,計算的是建築物從誕生那一刻起就背負的蘊含碳排 (Embodied Carbon)。 

理解這兩類碳排,正是讓綠建築這台維生機器能邁向淨零的兩大關鍵。 

房子的新陳代謝 

房子蓋好後,就像一個活著的有機體,每一秒都在進行能量交換。這就是我們常說的「使用碳排 (Operational Carbon)」,它佔了全球建築碳排的 28%。 

那要怎麼計算一棟房子的代謝,來判斷它健不健康呢? 

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就像人的「基礎代謝率(BMR)」:在計算人的基礎代謝率時,我們不管你今天跑了多少步,只管你躺著不動時維持心跳需要多少熱量。房子也是一樣。 當一棟大樓蓋好,就算裡面還沒有擺放電腦、沒有插上咖啡機、沒有打開冷氣。光是為了維持這棟建築物「活著」,也就是保持適合人類生存的溫度、亮度與生存,它就必須消耗能量。 

BERS(建築能效標示) 最科學的地方,就在於它劃定了一條界線,叫做「能效計算邊界(ECB, Energy-Efficiency Calculation Boundary)」。BERS 不管你的電腦、冰箱這些活動代謝,因為那是使用者的生活習慣,跟房子本身的體質無關。BERS 只管房子的基礎代謝,這包含外殼、空調、照明、電梯、熱水。 

空調是最大的使用碳排來源。圖片來源:Shutterstock 

這份體檢報告怎麼打分數?測量完基礎代謝後,醫生會給你一個指數。在建築裡,這個指數叫做 EUI(耗能密度,kWh/m².yr),也就是「每平方公尺的面積,一年要吃多少能源」。BERS 透過大數據建立了基準線,如果你的房子能透過良好的外殼隔熱、高效空調及照明,讓能耗比一般基準低 50%,就能獲得最高榮譽的「1+ 級 (近零碳建築)」。這代表這棟建築在物理上具備極致的能量轉換效率。 

這種極致的節能,處理的是「使用碳排 (Operational Carbon)」。當我們邁向 2050 淨零路徑,公有新建建築在 2030 年就必須率先達成 1 級能效或近零碳建築(1+級)。這除了是做環保,也貼合國家的能源安全戰略。 

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房子骨骼的隱含碳排 

如果說 BERS 管的是流動的能量,那麼「低碳建築標章 (LEBR)」管的就是固定的物質——「蘊含碳排 (Embodied Carbon)」。這部分往往被忽略,但它在建築誕生前就已經決定了。 

為什麼蓋房子會排碳?這不只是因為卡車運送材料耗油,更源於建築應用的建材碳排,現代建築離不開水泥,而水泥的主要原料是石灰石(碳酸鈣,CaCO₃)。為了製造水泥熟料,必須在高溫窯爐中將其加熱,強迫發生「煅燒反應 (Calcination)」:碳酸鈣加熱會變成氧化鈣並釋放出二氧化碳。這是一個化學必然。也就是說,就算工廠全部用綠電,只要你想製造水泥,二氧化碳就會從石頭裡跑出來。 

水泥的製造過程會產生碳排。圖片來源:Shutterstock 

LEBR 的任務:尋找替代方程式 

為了降低蘊含碳排,LEBR 系統計算建築物從材料生產、建築物施工到拆除所有的碳足跡。 要拿到 LEBR 的高分,建築師必須改變配方。例如: 

  • 低碳循環建材及低碳工法: 使用高爐石粉(煉鋼副產品)或飛灰(發電副產品)來取代部分水泥熟料,直接減少了煅燒反應的發生次數;以及可以重複使用的鋁模板低碳工法。 
  • 結構輕量化: 透過更精準的結構力學計算,在不危及耐震安全的前提下減少不必要的混凝土用量,直接降低整棟樓的「建材重量」。 

此外,內政部建研所更開發 BIM-LEBR 系統,能即時計算碳排,成功提升了建築的 LEBR 等級。 

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支柱的間距會影響建築的蘊含碳排。圖片來源:Shutterstock 

國家戰略:2050 淨零的最後拼圖 

了解了物理代謝 (BERS) 與化學骨架 (LEBR) 後,我們才能看懂國家的淨零路徑圖。 根據國發會與內政部的規劃,這是一場與時間賽跑的技術革命: 

  • 2030 年: 公有新建建築必須率先達成「1 級能效」或「近零碳建築 (1+級)」。 
  • 2050 年: 目標是 100% 的新建建築與超過 85% 的既有建築,都要達到近零碳建築。 

這意味著,未來的房子如果不懂得「物理節能」和「化學減碳」,將無法在市場上立足。 

金流跟著科學走 

為什麼現在所有建商、企業都開始瘋綠建築? 答案在於資金的流向。 

以前銀行借錢給人蓋房子,只管你會不會還錢。 現在,根據國際規範(如 PCAF),銀行必須計算其「財務碳排放」。這意味著,銀行貸出去的每一筆房貸、借出的每一分融資,那些建築物物理上排放的每一克碳,都會算在銀行的帳上。這是一個巨大的震撼彈。如果你的房子 BERS 分數很差(耗能多),或者 LEBR 等級低(碳排高),你就會變成銀行帳本上的「高風險資產」。 

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  • 轉型金融 (Transition Finance): 銀行不再只錦上添花。這份方案特別強調支持那些「願意從高碳轉型為低碳」的企業與建築。 
  • 數據即信用: 當一棟建築擁有 BERS 1+ 級 或 LEBR 認證時,這些科學數據就成了銀行眼中的「低風險資產」。因為在淨零時代,高耗能、高碳排的房子,未來就是一種負債。 

所以,搞懂綠建築的科學原理,也是為了看懂未來資產價值的流向。科學定義了規則,但金融業將負責驗收。 

新政策最人性化的亮點在於「轉型金融」是一個承認物理現實的政策:我們不可能一夕之間把所有舊房子拆掉。 金管會參考歐盟與日本的經驗,即一棟建築物,只要能同時符合綠建築標章達銀級以上、建築能效標示達1級以上、低碳建築標示達第2級以上或智慧建築標章達銀級以上,以及使用具綠建材標章之建材(裝修面積比例為室內75%、室外20%),你就是銀行眼中的優質資產,能優先獲得資金支持。 

現在,建築能效標示(BERS)低碳建築標示(LEBR) 不再只是掛在牆上的獎狀,它們是這棟資產的「體檢報告」與「信用評分」。購屋者看懂這兩張證書,能了解能幫自己省多少電費。企業或建商看懂這兩張證書,能確保在未來的碳定價市場與綠色金融體系中,你的資產不會因為「碳」而縮水,甚至能因為「轉型」而增值。綠建築、近零碳建築不再只是個環保理念,而是與人類、建築、金融密切綁定的重要概念。 

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