低碳建築/節能建築/零碳建築的時代來臨了

台北科技大學土木工程系 陳起鳳副教授 

自然環境與都市環境最大的不同在於其組成成分的根本差異。自然環境由生產者、消費者以及分解者組成,包含非生物的環境資源使用,構成平衡又和諧的生態系統,生生不息。自然環境的管理原則,不管比管好,越少人類的介入越好。都市環境由人、人工構造物組成,沒有自產的生產者、沒有可分解廢棄物的分解者,只有消費者。在線性消費模式下,沒有循環、沒有平衡。所以要維持都市的環境品質,需要額外付出極大的努力。 

都市裡有非常多元素成分,但最外顯的部分以及對任一都市最初始的印象,就是建築物與道路。不僅如此,根據聯合國環境署2021年報告1,建築物與結構物(buildings and constructions)使用的能源為全世界的36%,能源使用產生的排碳量也占了37%。換句話說,在全世界節能減碳的目標下,建築物必須轉型。若缺少建築物端的配合,其他部門即使達到零碳排放,也僅只有6成效果。這個現象在我國2018年「住商部門溫室氣體排放管制行動方案(第一期階段)」報告中就已經指出,住宅與服務業部門(即住商部門)的排碳量占23.5%,電力消費占比則高達37.7%。國內的數據表現與聯合國報告相似,顯示住商部門在節能減碳的重要性。除了建築物內部的能源使用不斷提高使用效率外,包含建築物本身的設計也須納入節能考量。在「住商部門溫室氣體排放管制行動方案(第一期階段)」已經提出提升建築外殼節約能源設計基準值、完成建築物外殼耗能資訊透明機制等,未來甚至有類似家電的建築物節能效率標章,顯示該建築物的能耗等級。這是傳統建築工程中不會納入設計與考量的因子。 

建築物在設計階段就將”能耗”納入考量,可幫助減少未來使用時的能源使用。簡單說,若建築物本身夠通風、不吸熱,建築物內的空調使用就可以降低。綠屋頂(green roofs)、涼屋頂(cool roofs)的主要功用也是在此。不過,若是以2050淨零排放為目標,節能建築尚不能滿足要求,須達到零能(zero energy building)建築。根據美國能源部的定義,零能耗建築物結合能源效率做法以及生產再生能源,盡可能使用自己生產的能源,滿足用電需求。零能建築的關鍵,除了節能外,還需產能。建築物本身需透過太陽能、風力等再生能源自己生產足夠建築物使用的電力,否則無法達到零能目標。零能建築並非無法實現,如美國最大的零能建築案例The Unisphere building(圖1),不僅屋頂,連垂直牆面亦佈有太陽能板,再加上地熱發電系統,達到能源自給自足。新加坡大學的設計與環境學院The NUS School of Design and Environment 4 (SDE4)(圖2),是新加坡第一個零能建築,也是東南亞地區第一個獲得ILFI( International Living Future Institute, ILFI)零能標章建築物,再搭配智慧監控系統優化建築物能源使用,加上屋頂太陽能發電裝置以及創新的油電空調系統,自產電力已超過自身使用電量,多餘發電量還能提供其他建築物使用。 

但若談論低碳建築或零碳建築,則不僅在能源使用上,如其他產品一樣,須從其生命週期來了解。建築物的生命週期可分成原料取得、施工建造、使用、廢棄、廢棄物回收再利用等。其溫室氣體的排放比例,使用階段約占60%、原料階段約25%、施工建造約5%、廢棄階段約10%(Danish Transport and Construction Agency來, 2016)2。若有廢棄物回收再利用,則廢棄階段的排放量可抵換而不考慮。若要達到零碳建築,因為牽涉層面廣,不只能源使用,還包含建材的選擇、廢棄物的再利用等,其難度高於零能建築。但可幸的是有關綠建材、營建廢棄物再利用等,都已行之有年,如「綠建材設計技術規範」、「營建事業再生利用之再生資源項目及規範」等。後者在民國110年更修正擴大其再生利用用途,並增訂含有再生粒料的廢棄瀝青混凝土挖(刨)除料之運作管理規定。環保署也持續修正「垃圾焚化廠焚化底渣再利用管理方式」,加強管制焚化底渣作為再生粒料的品質、數量與流向,並增加底渣去化管道,例如應用於道路基底層、控制性低強度回填材料(CLSM)、磚品、水泥生料、掩埋場覆土等用途。2021年起焚化底渣還可應用在「紐澤西護欄」及「緣石」等水泥製品。 

建築或住商部門佔排碳量的3至4成,建築或相關工程須及早因應此趨勢,土木工程不僅須將建築蓋得安全穩固,因應時代趨勢,更需蓋得節能低碳。就如車輛,使用汽柴油車輛將在未來逐漸消失而改為電動車輛,建築物在時代趨勢推動下,未來也必須逐漸改建或新建為節能、低碳,甚至零能、零碳建築。 

圖1 美國 The Unisphere building (圖片來源:https://www.ewingcole.com/portfolio_page/unisphere/) 
圖2 新加坡大學設計與環境學院The NUS School of Design and Environment 4 (SDE4) (圖片來源:https://news.nus.edu.sg/nus-sde4-is-first-in-southeast-asia-to-achieve-ilfi-zero-energy-certification/) 
圖3 建築物生命週期評估 (Danish Transport and Construction Agency, 2016) 

next
會員留言 請先登入
台灣循環經濟與創新轉型協會
02-23688500
service@ceita.org.tw
訂閱最新消息

訂閱後,您會收到我們的最新消息