1.行動簡介

城市是人類經濟活動及社會發展的中心,而人所居住的建築,其所用的能源若能往自給自足的方向走,則節能與產能併行的綠能建築概念將成為全球化時代城市發展的新潮流。太陽能建築是目前達成前述目標各國推動之重點示範計畫,包含瑞典、德國、日本及中國大陸等國家,近年來推動產能建築(energy plus house),其最大的特色為比國際一般意義上的零碳建築更勝一籌,可以把剩餘的能源匯入公共電網。如此一來將可達成低能耗(每年每平方公尺樓地板50度以下)建築之目標。

2.行動之重要性

建築設計隔熱遮陽不佳、通風採光不良、嚴重西曬、設備超量、設備效率差、生活習慣不良,都會造成用電強度EUI上升,因此用電強度EUI是衡量建築節能水準的最佳指標。 台灣的辦公建築用電強度EUI由高層的241 kwh/(m².yr)到低層的169 kwh/(m².yr),甚至克勤克儉的小企業低層無電梯辦公室也達97 kwh/(m².yr)。因此,為達50度以下之低能耗建築,不僅需投入更多節能減碳措施,而更應發展產能建築;故節能與產能併行方可達成,亦是在這能源日漸短缺、溫室效益日漸提高之狀況下,達成低碳永續家園,需要規劃推動之方案之一。

3.行動負責及參與單位與人員

  1. 中央層級:由經濟部能源局、內政部營建署及環保署等共同參與,需針對經費之補助額度、法令之修訂、技術之諮詢輔導及節能減碳之評估等面向協助推動。
  2. 縣市層級:由縣市主管機關協助選定適合建構示範產能建築之對象。
  3. 鄉鎮層級:提供可推動之目標對象,並於後續完成示範產能建築後,配合節能及產能建築之宣導。

4.行動推動時程

本方案所需之技術途徑已有成功案例,但因其技術及相關建材尚未市場化,故其所需之經費龐大,因此,各國目前均以建置示範建築為主,故本行動建議我國推動時程,短期為修訂相關法令,中期為建構示範產能建築,長期為更大範圍推廣建構產能建築。

5.行動實施要項及作法

產能建築之技術途徑在國內外已有成功之案例,首先本行動方案先透過案例之介紹,瞭解產能建築之優缺點;接著將說明未來我國推廣之建議途徑及實施做法。

()國內外經驗

1.我國經驗:國內第1座節能及產能之太陽能房子-臺北市青年公園圖書館

所謂的太陽房子有兩個面向,一個是主動使用太陽能,以太陽光電系統將取之不盡的陽光轉換成電力;另一個是被動使用太陽能,以屋殼隔熱系統與通風採光系統,在夏天阻擋熱氣,在冬天引進陽光,大量減少建築物的空調用電。

太陽房子可主動產能,不只在屋頂設置太陽集熱板或太陽光電板,還利用其他的設計,使用自然資源節能。例如利用玻璃科技,設計大面積的玻璃帷幕,全部採用雙層玻璃,窗框則全為實木製作,減少金屬框架所增加的熱傳導;屋牆隔熱部分,採用歐洲慣用的標準隔熱材木質纖維板,達隔熱效果。
此外,室內的換氣主要交給全熱交換器,每30分鐘會自動為全屋換氣一次。因此,門窗不用開啟就能享有新鮮空氣,良好氣密性帶來的恆溫狀態也不會因開窗而被破壞。也使用自然塗料,原料全部來自於植物、礦物,不含揮發性溶劑、無毒;另一方面,也具有良好的透氣性,可以讓壁面或是木製家俱保有「會呼吸」的能力,調節室內空氣的濕度,降低黴菌滋生的機會。
門窗都是來自於丹麥Storke的雙層玻璃氣密門窗,玻璃中間填充了惰性氣體以降低熱對流,並使用隔熱效果較佳的松木製作窗框,U值(熱傳導係數)只有1.27~1.55W/mK,而一般玻璃的U值約為5.8W/mK
為強化屋殼隔熱,厚鋼筋混凝土牆的外面加上了厚的木質纖維板,天花板則加上厚的隔熱材,這些隔熱材的隔熱效果是混凝土的45倍,等於為房子穿上冬暖夏涼的好衣裳。
窗牆規劃、隔熱系統與氣密窗的設計,使太陽圖書館從早到晚幾乎都保持恆溫狀態,屋內溫度變化遠比屋外小。即使季節變換,室外時,室內只有,室外時,室內則還有,夏天不熱,冬天不冷,非常適合人居住。 

太陽圖書館兩層樓約,所使用的隔熱系統花費約400萬元,雖然造價高,但是節能減碳的效果很好,而且身體的健康不是用錢能衡量的。

2.中國經驗

中國大陸目前已建置1棟太陽能竹屋,係將中國古典建築元素和太陽能光電技術巧妙地融合在一起。該建築既能將太陽能光電池板之發電效率最大化,又利於通風散熱,還能自然排水,太陽能竹屋並以生態竹作為外立面主要建築材料;外窗採用的是目前住宅領域內具有最高保溫隔熱水準的真空+中空三層玻璃;塗抹於室內牆面的材料能緩和室溫變動;在光電組件背部設置的散熱和熱回收裝置,以及散熱風道,既能回收熱量,又能確保高效發電小屋還能實現資訊化智慧控制,住宅的能耗、環境資訊都能直觀展示給居住者看,並能在手機上呈現。

太陽能竹屋每小時能夠發電9千瓦時左右,而小屋內多種節能設備運用後,日常生活耗電量將控制在每小時2-3千瓦時。竹屋產生的多餘熱量可以回饋供給公共基礎設施,所以它是代表未來建築方向的產能建築;惟造價過高,難於推廣,據知,建造成本至少在400萬元人民幣。

3.日本經驗

日本為了達2020年溫室氣體排放量比1990年削減25%之目標,正逐步開發利用太陽光熱發電可自給自足提供能源的新世代住宅。

20113月日本長野縣第1棟產能建築(PLUS ENERGY HOUSE誕生),即是利用適切的建材設備及住宅構造孕育而生的產能建築。在建構PLUS ENERGY HOUSE時會先考量:1.在日本最適合的省能住宅為何;2.地域內最理想的省能住宅為何;3.建築物對地球環境係為無害,其建物之溫度是否舒適及是否可保持空氣清新等。PLUS ENERGY HOUSE是從瑞典誕生,其為產能、高密度及高斷熱之省能住宅,其特性包含:1.省能,低熱損失係數Q=0.58Wh/m21年之電費及瓦斯費可降至10萬元以下,因使用壁厚3層木製氣密窗。2.產能,為產能建築最大特色,利用太陽熱水器將水加熱,又利用太陽能光電版發電,自用後之剩餘電力可再出售。3.舒適之室内環境,夏天溫度為,冬天為,室內的換氣主要為旋轉型熱交換器,因此,門窗不用開啟就能有新鮮空氣,因良好氣密性,室內恆溫狀態也不會因開窗而被破壞。

日本長野縣之PLUS ENERGY HOUSE是由民眾自費再申請政府部分補助之案例,其建物為2層,家庭成員為4人;20113月完工後於4月份入住,比較2010年與2011年之電費及瓦斯費,20104-12月總計為143,449元;而20114-12月則為44,258元,另售電收益為224,016,故售電淨收入為179,758元。由此成功案例後,2011-2012年在日本和歌山市及福岡市已有另2PLUS ENERGY HOUSE完成建構。

小結

依據前述國內外經驗,產能建築之推動,其優點為省能、產能,及創造舒適之室内環境,非常符合低碳永續家園之目標。惟其缺點為造價過高,故難於全面性推廣;但日本、加拿大等國家已經開始小範圍推廣。只要可大面積建構,建造成本就可大大下降。

() 我國推廣之建議途徑及實施做法

1.法令之制定與修訂:目前因淨產能建築造價過高,難於全面性推廣;故要推廣,首先須由政府制定政策,全面扶持。

2.目標物之選定:分為公共建築及私人建築。因可藉由政府機關及學校率先推動節約能源,以示範引導民間採行,落實全民節能減碳行動,故若屬公共建築建議參考「政府機關及學校全面節能減碳措施」之相關規定如節能計畫、分層管理制度、督導、評鑑考核與獎懲等暨有之措施,目標物可參照「機關學校用電指標(EUI)基準值」中基準値低之對象,率先執行。

若為私人建築,則政府制定相關之鼓勵及扶持政策來吸引民間參與。

3.技術與建材之普及性:目前之技術與建材均為歐洲先進國家所有,故造價相對較高,若能將其普及化,鼓勵民間研發,未來應可降低其成本。

4.民眾知的宣導:如前述2之內容,私人建築除須由政府製訂相關政策外,應廣為讓民眾瞭知產能建築不僅對環境友善,對人體之健康更是無價,促使民眾參與建構產能建築之推動。

5.
智慧電網之建置:整合發電、輸電、配電及用戶端的現代化電力網路,可降低用電量及提升使用端能源效率。

6.行動專案成本及資源需求

依據國內經驗,台北市青年公園之太陽圖書館兩層樓約,所使用的隔熱系統花費約400萬元(不含建物之建置費用);中國大陸建造一所太陽能竹屋,成本至少在400萬元人民幣(1,900萬元,含建物之建置費用);而歐洲的造價則為100萬歐元(3,700萬元);產能建築之推動,目前因造價過高,難於全面性推廣;故任何新產品、新技術要得到推廣,起初必須由政府制定政策,全面扶持。參考日本實施「住宅零能耗化之補助金制度」符合要件之建築,最多可補助350萬日圓(133萬新台幣)

因此,推動本方案之成本可以前述之國內外經驗作為參考,其中屬於公共建設部分則由政府出資,售電收益部分則可回收抵銷建置成本。若為民眾自行申請之建物,則依據補助額度予以補助,售電收益則全屬民眾所有。
惟為加速技術之推廣及民眾之接受度,應制定相關法令,如歐洲2019年後之新建築需為零能耗建築,可促使建築及建材技術大幅提升,另應訂定補助金制度,鼓勵民眾將住宅建構成對環境友善之淨產能建築。

7.中央推動之相關方案

需針對經費之補助額度、法令之修訂、技術之諮詢輔導及節能減碳之評估等面向協助推動。

8.縣市推動之相關方案

由鄉鎮市提供可推動之目標對象,由縣市政府協助選定適合建構示範產能建築之對象及經費補助額度。並於後續完成示範產能建築後,共同配合節能及產能建築之宣導。

9.取得認證點數須提交之文件

提交成果報告,內容包含:

  1. 推動淨產能建築之緣由
  2. 淨產能建築之建構經費分析
  3. 耗能及產能之結果
  4. 後續推廣及維護計畫

10.亮點:鄉鎮市區進行之作為

由鄉鎮市提供可推動之目標對象包含公共建設及民眾自願參與之住宅;並於後續完成示範產能建築後,共同配合節能及產能建築之宣導。