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合併建築生命週期評估碳足跡與林地管理碳匯總量

本研究目的為呈現林業上下游之二氧化碳減量的變化,利用R 語言將木構造 建築所需的材積總量,換算為林地所需採伐的樹木大小與株數,並於原本的模式 中建立伐木後的變化,以模擬長時間時序變化下的二氧化碳減量總效益。

在建築N1 部分原本以雲杉為主要構造,現在則以台灣二葉松作為原料。二 葉松材積密度kg/m3 ,碳濃度為 47.04%,所以其碳轉換係數為 258.720 kgC/m3 較雲杉的220.946 kgC/m3 來的大,如果採用其作為同間CLT 建築的建材,則可 以提升整體材積的固碳量達248,573.848 kgCO2e。而在木材利用的 N2 部分雖不列 入本研究的研究範疇,並未盤點木材加工過程的碳排,但本研究採取0.7 作為可 使用材積與原木材積之比例,帶入模式計算。

林木管理部分延續Model_3 的設計設定,並將成長的直徑變化,改用每年度 的胸徑預估下年度的胸徑大小: DBH2 = (0.051×DBH12.90+DBH12.3473)0.426 ,設計出 Model_4 並做出百年內隨年序變化的生長量。並加大十類 Super Individual 棵數,

每類各有3000 棵,設定總林地大小為十公頃,作為生產建材的林場。模擬得到 的生長變化如圖4-15,第 65 年後到第 85 年的顯著下降至零,是因為模式採用胸 徑回歸設定上限,所以胸徑超出可預期的範疇造成樹木全部死亡。

圖 4- 15 Model_4 百年內每年林地材積總量隨時序變化

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如果將本研究案建築所需材積總量262.032m3換算為所需的原木材積,約為 374.331m3的二葉松人工林原木,在林地管理的模式中,以第三十年的林木作為 積材來源,大約需要1.3 公頃左右的 30 年林齡林地。但若採用 Super Individual 中最大樹徑(19.54cm)的類別進行皆伐,約可以釋出 1 公頃林地,並且再種植初始 值8-12cm 的樹苗,模擬如圖 4-16。在接續的第 31-60 年間,釋出的林地即可長 出略高於原本該有的材積總量,可以達成碳吸存量增加。同時也使材積固定於可 長時間保存的建築中,以低碳排的木構造建築取代鋼筋混凝土。

圖 4- 16 Model_4 在第 31 年與第 61 年有伐木情況下,整體林地的材積時序變化

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但單木生長曲線因此提早減緩。可能與Y diameter =-0.0045 X number+26.063 的資 料時間不夠長有關,待解決這部分問題後。即可將模式發展出人為伐木的比較情 境,並進行伐木與否,對林地總體固碳效益_Dynamic system model 模擬結果。

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下游,整體模擬二氧化碳變化。

5. 本研究案對RC 建築的模擬僅以假設尺寸法設計,由於超出專業範疇無法提 出對應的建築設計圖。在新建工程的資材上,因為計算隔熱材要貼的實際做 法,略有低估碳排放。

6. 未能進行模式不確定性評估。

三、 後續研究建議

根據研究限制條列的項目,研究後續建議包含兩類,分別為本研究可修正部 分,以及對未來其他研究之建議。

對於研究的未來修正方向包括: 一、盤點木材加工廠的製成,清點木材加工 流程與使用率,提出木材量換算對應需要多大面積的林地與林齡的真實情況,完 成N2 盤點再將木材產業從上下游,整體模擬二氧化碳變化。二、木材廢棄過程 的流程所產生的碳排放清點,使情境切合真實的碳排放量。 三、林地的競爭可 以分析生長原理,做出競爭的關係式取代觀測資料的回歸關係式。四、對模式進 行不確定性評估。

對於其他研究可延伸方向之建議: 一、木構造建築的結構係數 W 現為砂石的 減少量推估值,需蒐集大量木構造建築的完整施工資料,提出修正W。二、本研 究案有計算出RC 構造應須貼隔熱材的實際外牆面積約 682.252m2,但由於台灣 法規對於隔熱係數R 值規範不嚴苛,所以並沒有廠商會實際作出如同木構造房屋 R 值的設計,所以本研究沒有辦法將這部分的碳排在加計上去,僅能交由建築與 營建相關的學術研究進行。

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A. Zavala et al. (2014). Rate of tree carbon accumulation increases continuously with tree size. Nature, 507, 90–93.

Raymond J. Cole (1999). Energy and greenhouse gas emissions associated with the construction of alternative structural systems. Building and Environment, 34, 335–348.

Asa Jonsson, Thomas Bjorklund, Anne-Marie Tillman (1998) LCA of Concrete and Steel Building Frames. Technical Environmental Planning Report, S-412 (96) Angela Acree Guggemos, Arpad Horvath (2005). Comparison of Environmental Effects

of Steel- and Concrete-Framed Buildings. Journal of Infrastructure Systems, Vol.

11, Issue 2.

doi:10.6342/NTU201900179

- 50 -

Atsushi Takano, Stefan Winter, Mark Hughes, Lauri Linkosalmi (2014). Comparison of life cycle assessment databases: A case study on building assessment. Building and Environment, 79, 20-30.

Adam B. Robertson, Frank C. F. Lam, Raymond J. Cole (2012). A Comparative Cradle-to-Gate Life Cycle Assessment of Mid-Rise Office Building Construction

Alternatives: Laminated Timber or Reinforced Concrete. Buildings, 2(3), 245-270.

Stephen C. Sillett, Robert Van Pelt, George W. Koch, Anthony R. Ambrose, Allyson L.

Carroll, Marie E. Antoine, Brett M. Mifsud. (2010). Increasing wood production through old age in tall trees. Forest Ecology and Management, 259, 976–994.

ISO (2006) ISO 14040 - Environmental management-Life cycle assessment - Principles and framework.

ISO (2006a) ISO 14064-1, Greenhouse gases-Part 1:Specification with guidance at the organization level for quantification and reporting of greenhouse gas emissions and removals. August.

ISO (2006b) ISO 14064-2, Greenhouse gases-Part 2:Specification with guidance at the project level for quantification, monitoring and reporting of greenhouse gas emission reductions or removal enhancements.

ISO (2006c) ISO 14064-3, Greenhouse gases-Part 3: Specification with guidance for the validation and verification of greenhouse gas assertions.

IPCC (2007) IPCC Fourth Assessment Report - AR4- Climate Change 2007: The Physical Science Basis.

IPCC (2007) Mitigation of Climate Change Report.

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附錄一.建築設計圖

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