建築節能策略

記者 林佳穎

蓋一棟建築物,只要能遮風避雨就好的時代,已經過去,新時代的建築物,不但要有舒適的室內環境,更要能節約能源。根據學者研究,建築物耗電的主要來源依序是空調、照明及動力。在夏季尖峰時段,光是空調用電,就佔了全國總用電的三分之一。低耗能的建築概念,正逐漸萌芽。

宜蘭縣壯圍鄉中道中學的體育館,是一棟外觀相當獨特的建築。當初為符合強調人與自然和諧共存的價值觀,創辦人黃城堅持必須建造永續的、低耗能的建築,於是建築師吳志明在設計的時候,就把節約能源的可能性都納進來考量。在照明的節能設計上,大量引進自然光,在屋頂採用陽光薄膜這種新材料引進柔和的漫射光,在建築側面則採用玻璃做間接採光。

此外,這座體育館並沒有裝設空調設備,利用流體力學原理,在高處開窗,將自然風引進體育館內。這個道理就像煙囪排煙一樣,由於高空的風速度快,形成的壓力會順道帶走煙囪口的氣體,也連帶著抽走了內部的空氣。建築師利用同樣的道理,在高處設計窗口,體育館外的風,便源源不絕地不請自來。現在只需要控制電動窗的開關,就可以決定風量的多寡。

更嚴謹的建築設計、討論,與陽光薄膜等節能新材料的應用,讓這棟體育館的初期造價比一般的體育館貴上許多,但是在完成啟用之後,幾乎不需負擔空調跟照明用電。

宜蘭的礁溪鄉公所是另一個有意思的案例。數年前,日據時期保留至今的礁溪鄉公所,差點因為辦公室擴建工程而遭到拆除。在文化人士的奔走之下,不但舊建築有幸被保留下來,更搖身一變成為利用自然採光的佳作。

由於太陽東升西落,面北的辦公室不會有陽光直射,因使建築師黃聲遠在北面設計了大片的窗戶,引進自然光。而在建築的西南面,過了中午會有太陽直射的威脅,設計了兼具遮陽與花架機能的木構造遮陽板。種植的爬牆虎將在夏天爬滿藤蔓,遮擋炎日,到了冬天爬牆虎便會落葉,溫暖的光線又可以從遮陽板間的縫隙照射進來。

此外,在鄉公所一間面對中庭的辦公室,比原來的地面下降五六十公分,除了提供不同角度的視覺體驗以外,由於地溫終年維持在14到18度,利用地溫作為穩定室內溫度的手法,更可以得到冬暖夏涼的效果。

位在桃園中壢的環保署國家檢驗大樓,是全國第一棟獲得綠建築節能標章的公有建築。除了引進自然光及遮陽板的良好設計以外,這棟大樓特別的地方在於,由於建築的正面朝西,在正午過後太陽西曬時間久,建築師羅興華特別採用了由高層至低層逐層退縮的設計,增加了良好的遮陰效果。至於空調部分則利用儲冰式的空調機組,在夜間用離峰用電製冰,在白天利用以幫浦把冰水打到各樓層的空調箱,完全不用尖峰用電。

根據建築節能技術規定,預計實施20年後,將可以降低16%的空調尖峰用電量,相當於兩座火力發電廠或是一部大型核能機組的發電量,全年累計約可減少46億度電。然而由於建築趨於飽和且建築業不景氣,期待以新建建築的節能設計來減緩能源的消耗,遠不如從佔90%的舊建築著手來得更為務實。在行政院2008綠與水挑戰計劃當中,明定校舍及辦公廳舍必須進行節能改善計劃。位在中興新村,由省政府漁業電台改建而成的役政署第二辦公室是一個成功的案列。

台灣的建築很多都是平屋頂,在夏季正午日照造成很大的空調負荷,立即的改善方案則是搭蓋花架種植藤蔓類植物加以綠化,阻絕正午直射日照。根據中山大學機電所教授楊冠雄表示,依照過去在台灣地區做的研究顯示,可以顯著的節省12%到15%空調耗電。

位在亞熱帶地區的台灣夏季的高溫高達38度以上,因此避免強烈的日光直射建築物,在建築內部產生持續性的輻射熱,是根絕室內溫度上升的根本之道。根據建築學者研究,每增加1公尺深的水平遮陽,約可立即可減少一成,到一成五的空調用電。

在空調改善的部分,以新型的變頻空調系統調節室內的溫度,優點在當室內負荷變小,送風量會減小,也節省了很多能源。空調系統機組改善的節能效益可以多大?楊冠雄表示,在VRV變頻空調跟傳統空調比對的話,大概有40%到50%的節約能源效果。有時候一個中央辦公大樓一節省,一個月就好幾十萬的耗電費。

眾所皆知玻璃帷幕大樓,是耗費能源的致命傷。在台灣地區,每增加1%的開窗增加陽光直射進室內的機會,就會增加1%的空調耗電。

富邦建設當初為了擁有玻璃帷幕簡潔的外觀又要兼顧節能,這棟大樓在設計時以二線控的照明系統,及空調自動化的節能模組以及三階段的電力需量控制來做彌補。

富邦金融大樓將每台冰水主機配置一台大型散風機的慣例,改為兩台小型散風機,當室內需求較低主機運轉較弱的時候,可以關閉一台小型散風機減少機組運轉。整棟大樓總共有四台冰水主機,就有八台小散風機可以彈性運用,在不影響散熱效率的前提下更能用電用得恰到好處。在電力需量控管部分,則採取三階段監控的電力系統需量控制為策略,當用電超量時,將依序減少停車場、電梯及冰水主機溫度的控制。這樣東省西省累計起來,一年可節省三四十萬的基本電費。

由於一年四季日照不同,各地的氣候環境也不相同,宜蘭地區適用的方法,不見得適用在南投,南投可用的方法,也不見得適用於台北。建築的節能沒有標準做法,也沒有標準答案,然而可以確定的是,一點一滴的節省建築用電,是一個無悔的方向。

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