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。
