必然有效的省電宣導與老舊設備汰換，能征服一年用電降2%的艱鉅挑戰嗎？─節電台南市篇

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。

用「資料科學」研究「空污」

大陸霾害何時來？台灣工廠排放的空污如何擴散？以前只能用自己的呼吸道偵測，現在「空氣盒子」為你即時追查 PM2.5 濃度變化。這不只是中研院資訊科學所陳伶志副研究員的計畫，更是一位技術宅父親對氣喘過敏兒的愛。

想像一下，若是大雄所居住的城市，充滿空氣污染。關心大雄的哆啦 A 夢，會拿出什麼道具來相救？也許哆啦 A 夢沒辦法把整個城市的空氣變乾淨，但可能會拿出「任意電視」，找出附近誰在亂燒垃圾，即時阻止對方。或是透過「預知天線」，提醒大雄今天戶外 PM2.5 濃度過高，出門要戴著口罩，否則吸多了會氣喘。

事實上，透過「開放資料」和「數據分析」，空氣盒子真的能即時追查空污真兇，並幫助預測空污擴散趨勢。推動空氣盒子這個想像實現的人正是陳伶志，以及其帶領的研究團隊、 LASS 社群 （Location Aware Sensing System）、政府單位和廣大鄉民，一起從下而上努力改變空污問題。

參與式感測：自己的環境自己救

陳伶志與團隊的主要研究領域為「參與式感測系統」，簡單而言，就是以某種裝置或網絡，偵測生活中的某個問題現象，透過群眾一起觀察所得的數據進行分析，找出問題的解決方法。生活中有許多問題，例如空污、塞車、路不平，若被動地等待政府解決往往緩不濟急。並非因為政府效率太差，而是因為不知道問題真兇藏在哪裡，例如眼前的空污是霾害？還是有工廠偷偷排放廢氣？

「參與式感測系統」最重要的目的，是以「自己的環境自己救」的概念出發，透過群眾自主觀察所得的大量數據，由專家分析找出問題癥結點，推動政府或相關單位採取行動、對症下藥。

關在倉庫測一氧化碳，用命拼研究

要研發出「高準確性」和「低成本」兼具的感測裝置，以供群眾使用，並非容易的事。以觀測空氣為題，從 2013 年開始，陳伶志與團隊嘗試過不同氣體的量測，例如：一氧化碳、二氧化碳、臭氧、二氧化氮等等，但因為氣體感測器誤差過大、校正過程太複雜，皆忍痛放棄。當時，為了在擬真的環境中，校正一氧化碳感測器的準確性，及比對低濃度和高濃度的數值，學生甚至將自家倉庫改造成實驗室待在裡頭，只留一個小縫、往裡面排送機車廢氣。「實在很擔心學生中毒」陳伶志回想。

2014 年底由於空氣污染加劇，大眾逐漸重視 PM2.5 濃度，加上兩歲的兒子因為氣喘成為醫院常客，陳伶志擔憂空污會讓氣喘跟著兒子一輩子，決定專攻「PM2.5 即時濃度感測」，嘗試透過研究找出空污變化模式、解決空污問題。可以即時追查 PM2.5 濃度的「空氣盒子」，因需求而誕生，更因父愛而堅持。

拉拔一個小孩長大成材，需要付出大量的時間與金錢；茁壯空氣盒子這個小孩，也付出了難以計算的心力與學費。陳伶志與團隊耗時三年，經歷失敗、崩潰、接受事實、再失敗的無數次迴圈，終於開發出品質穩定的空氣盒子原型。但這時候，困難才真正開始。

與社群合作 讓空氣盒子遍地開花

開發出可以普及使用的空氣盒子之後，初期面臨沒有民眾願意裝在自己家裡的窘境。「會不會耗電？會不會危險？有問題怎麼維修？」因為這些考量，初期只能將空氣盒子安裝在親朋好友圈，即時觀察到的 PM2.5 濃度數據非常侷限，缺少應用價值。

但就像《牧羊少年奇幻之旅》這本書的啟發：「當你真心渴望某件事，整個宇宙都會聯合起來幫助你完成。」努力找出路的陳伶志與研究團隊，經過朋友的朋友介紹，與認同「參與式感測」精神的 LASS 社群一拍即合。 LASS 社群由一群喜歡動手做的創客（Maker）組成，遍布台灣各地。了解空氣盒子程式碼、安裝步驟後，秉持創客精神，從「想」到「做」如星火燎原般，讓空氣盒子的身影在台灣各地出現， PM2.5 即時濃度觀測的時間與空間資料因而大幅擴展。觀測得到的數據變多、變廣，就能進一步分析空污變化的路徑。

開放資料 x 數據分析 空污真兇莫狡辯

以前總是呼吸道感染了，才知道空氣污染正在肆虐，很難阻止後續擴散或再發生，或是附近的工廠偷偷排放空污，卻沒有證據繩之以法。但現在透過分析各個空氣盒子感測到的 PM2.5 濃度數據，就能推算空污的原因、發生時間點，找出製造空污的真兇。陳伶志舉兩個觀測模式說明：

像是在 2015/12/20 這天，陳伶志注意到北部有一些空氣盒子觀測站，都出現 PM2.5 即時濃度「瞬間飆升」的情形（如上圖黃色箭頭所指），代表該地突然出現空氣污染源，常見的原因是燒東西、工廠排放廢氣等等。陳伶志將發生「PM2.5 即時濃度瞬間飆升」的空氣盒子觀測站 GPS 座標列在地圖上，並依瞬間飆升的時間排序（如上圖紅色打卡標所示）。搭配氣象資料指出，當時正吹著西南西風，可以看見空氣污染源是從西南方（ 15:36 開始）依序往東北方（ 18:18 抵達）擴散。

這種來自北部盆地西南方的空氣污染源，會是霾害嗎？
不太可能，應是台灣自造的空氣污染。

由於當時觀測到此現象時，空氣盒子觀測站尚未廣佈龜山、桃園、新竹一帶，也未與政府單位合作。若能進一步追查台北西南側的各個空氣盒子，找出 PM2.5 即時濃度瞬間飆升的「起始點」，應能通報相關單位前往該區，即時開罰空污排放源頭。

為了找出空污變化的模式，陳伶志每 5 分鐘記錄各地空氣盒子 PM2.5 即時濃度，並將異常數據歸納為以下三種，判斷哪區有持續性污染源、或找出哪邊突然產生空污：

1. 時間點異常（上圖藍色打卡標所示）：從時間軸來看，某個時間 PM2.5 濃度「瞬間飆升」，代表當地空氣污染是正在進行式。
2. 空間點異常（上圖紅色打卡標所示）：以區域來看，若某個區域 PM2.5 濃度與鄰近的空氣盒子相比更高，代表空氣污染源於「當地」產生，或是受到「他處」飄來的空污影響。
3. 空間與時間點異常（紫色打卡標所示）：上述兩種情況都發生，當地有空氣污染源的「可能性極高」。

舉個實例，陳伶志觀察到台北龍山寺該區的空氣盒子，「白天」持續顯示 PM2.5 濃度「空間點異常」，代表當地與鄰近區域相比，有持續性的空氣污染來源。將此觀察數據，搭配龍山寺的地理位置比對，燒香、燒紙錢造成的 PM2.5 高濃度影響，透過觀測數據顯而易見。

民間高手，讓空氣盒子能有更多應用

空氣盒子是採用開放資料（ Open Data），因此這不僅只有中研院資科所能用於研究計畫，無論學生科展、大學報告、民間團體等，都能依照陳伶志的空氣盒子架構，依照自己的需求改裝不同版本的空氣盒子，發揮各式各樣的靈活運用。

由於台中空氣品質很糟，努力守護家鄉環境的《台中市原鄉文化協會》，在空氣盒子推出初期，自掏腰包買了 100 台空氣盒子並發起認養活動，將空氣盒子廣佈台中各地，由民眾自主監督空氣污染來源。台中創客（ Maker ）還將空氣盒子改造成方便攜帶的行動版本，發現台中哪一區空氣品質不對勁，一群關心台中環境的市民，就彼此號召拿著行動版空氣盒子前往該區追查空污排放源頭。

國立交通大學資訊工程學系，由彭文志老師帶領的資料探勘（Data Mining）課程，也將開放資料的空氣盒子做為報告題目之一，讓學生自行發想如何應用空氣盒子的感測資料。例如將 PM2.5 觀測資料與實價登錄地圖結合，找出理想的乾淨空氣居住環境；或是找出 PM2.5 濃度變化的時間與地區模式，做出自動監控紫爆現況、預測空污擴散路徑的功能。

不只台灣需要！ 空氣盒子遍布世界

2016 年 2 月，零時政府 g0v 主動介接空氣盒子的開放資料，擴大觀測數據的影響力。 2016 年 3 月開始，台北市、新北市、台中市、台南市、高雄市政府也陸續加入空氣盒子計畫，由民間企業捐贈數百台空氣盒子，並佈建在各區域的小學校園，透過環境教育學習如何觀察 PM2.5 即時濃度變化，監督改善該區域的空污問題。

空氣盒子成功發展嚴謹的研究理論（感測器比對報告、空污模式演算法等），並建立與 LASS 、政府、民間企業的跨領域合作模式，形成領先全球的 PM2.5 即時感測網，吸引世界各國來台學習空氣盒子的經驗。 2016 年 9 月，陳伶志受邀到泰國演講，與東南亞合作觀測 PM2.5 濃度。例如印尼火耕霾害，鄰近的馬來西亞、新加坡，都會大受影響，惟有建立跨國的空氣盒子監測網，才能即時通報、協力找出對策。「因為空氣是流通的，空污不會只發生在一個國家的上空」陳伶志說。

談到未來目標，陳伶志希望推動空氣盒子成為智慧城市的物聯網一環，例如當戶外 PM2.5 濃度過高，室內的空氣清淨機就會自動打開，這功能不只有小孩的家庭需要，有呼吸照護需求的家庭與醫療照護機構更需要。

現在提到智慧城市，大家都會想到阿姆斯特丹、芝加哥，
未來希望國際也能透過「空氣盒子」想到台灣。

──中研院資訊所　陳伶志

延伸閱讀與參考資料

• 陳伶志的個人網頁
• LASS-開源公益環境感測網路
• PM2.5 開放資料：社群協同分析平台
• 自己的空氣品質自己量：談參與式環境感測的機會與挑戰
• 空氣盒子地圖
• 揪心安計畫

• 執行編輯｜林婷嫻    美術編輯｜張語辰