國外既有研究解析

根據Stein and Meier (2000)對建築能源評分系統(an energy rating system)的定義 為:”標準狀況下的建築能源使用預測與改善潛力的評估方法 (a method for the assessment of predicted energy use under standard conditions and its potential for improvement)。根據歐盟標準 EN15203(2006)、EN15603(2007)與國際標準 ISO16346 (2013)，建築能效評估法一詞稱為 Building Energy Rating，建築能效評估法可被分 為「計算評估法(Calculated Rating)」與「能源單據評估法(Measured Rating，Measured 是量測之意，但因能源量測數據是顯示在能源單據上，本研究意譯成能源單據)」

兩類，如表2-1 所示。計算評估法又被稱為設計評估(As Design Rating)、產物評估 (Asset Rating)、模型評估(Model-based Rating)、由下而上評估(Bottom-Up Rating)、

白箱評估(White-box Rating)；能源單據評估法又被稱為營運評估(In Operational Rating)、經驗評估(Empirical Rating)、由上而下評估(Top-Down Rating)、黑箱評估 (Black-box Rating)。

表2-1 EN15203(2006)與 ISO16346(2013)關於建築能效評估系統的分類 系統分類 Calculated

Rating

設計案 Design

標準條件 Standard

標準條件 Standard

設計條件

Design 建築許可、認證

標準案 Standard

標準條件 Standard

標準條件 Standard

實際條件

Actual 能效認證、法規

客製化案 Tailored

視情況而定

Depending on purpose

實際條件 Actual

最佳化、驗證、

改善計畫

能源單據評估 Measured Rating

營運案 Operation

實際條件 Actual

實際條件 Actual

實際條件

Actual 能效認證、法規

(資料來源：本研究整理)

有研究指出計算評估法與能源單據評估法的特性差異如圖2-1 所示，計算評估 法採用能源模擬軟體與標準化之室內環境與營運情境，來評估建築既有物理特性 (外殼、HVAC、照明、熱水)與耗能特性，為適用於新建建物的設計評估方法；另 外，能源單據評估法以實測能源單據來評估與同類建築母體相比的整體能效，是適 用於營運中的既有建物的用後評估方法。由圖2-1 所示兩者掌握之耗能因子差異可 知，新建建築的計算評估法永遠無法精準抓住營運時程、使用行為、維護水準的實 情而有其耗能預測能力的限制，也難以成為舊建築物節能管制工具。有鑒於此，為 了管制廣大舊建築市場的耗能，必須輔以能源單據評估法之評估認證，才能貫徹上 下一條鞭的建築節能政策。在歐盟計算評估法與能源單據評估法兩類所執行的認 證系統，各稱之為建築能效認證EPC(Energy Performance Certification)與能源揭露 認證DEC((Display Energy Certification) (BEng D. H. 2011): 前者是根據 EPBD7.2 文 件要求而生，是針對新建建物以能源模擬為主的計算評估法，後者是根據EPBD7.3 文件要求而生，是專對既有公共建築的能源單據能效評估法。

圖2-1 計算評估法與能源單據評估法的特性差異 (資料來源：改繪自 Wang N., et al., 2016a)

13

計算評估法最常用的方法是採用DOE、EnergyPlus、eQUEST 等耗能解析軟體 來計算建築耗能量，然後以同類標準模型之計算耗能量比對之節能比例來評分的 方法。它的優點是具有建築外殼、設備的耗能因子的操作、診斷、改善功能，但因 其輸入的人員、電器、使用排程常與實況有很大差異，使其解析耗能量與實際能源 單據有所差異，因而難以作為既有建築能源標示之依據。能源單據評估法最常使用 的方法是採用以實際耗能單據與人員、氣候、設備量所做的回歸方程式來預測耗能 量，再與其統計母體之耗能排行概率來評分的作法。它的優點是有實際耗能單據與 統計母體的比對，而適用於明示民眾有感的能源單據標示，但此揭露無法連動其節 能熱點診斷與技術改善的關係，難以收到建築節能的效益。

用於新建建築的計算評估法與用於既有建築的能源單據評估法，常常是被同時 使用的。根據歐洲建築能效機構Buildings Performance Institute Europe(BPIE, 2014) 的報告，在歐盟推行建築能效認證EPC 的評估工具的現況如圖 2-2 所示，其中 14 國只採用計算評估的單軌，其他則採用計算評估與能源單據評估雙軌。有些國家能 源單據評估只用於非住宅建築，有些則用於既有建築或新建築。在瑞典對新建築先 採計算評估，完工之後還要採能源單據評估。

圖2-2 歐盟採用計算評估或能源單據評估的分佈圖 (資料來源：BPIE, 2014)

以上所談為建築能效評估法依使用目的之分類，接著評估法所採用評量尺度 Rating Scale 也可分為以下兩種:1.採用建築母體耗能指標概率分佈的統計評量尺度 Statistical Rating Scale 與 2.以建築市場中位數水準 building type population median、

節能法規水準、近零能建築水準Net Zero Energy performance 來設定技術潛力參考 點technical potential reference points 的技術評量尺度 Technical Rating Scale 兩種。

採用統計評量尺度的實例為 EnergyStar 評估法，另外 ASHRAE Building Energy Quotient(圖 2-3)、北美的住宅計算評估法(HERS - Home Energy Rating System).與歐 盟的公共建築評量法EP Label 則採用技術評量尺度(圖 2-4)。

圖2-3 ASHRAE Building Energy Quotient Label (資料來源：ASHRAE Building Energy Quotient)

圖2-4 左為 EnergyStar 的統計評量尺度法右為歐盟公共建築評量法 EP Label 的技術評量尺度

(資料來源：取自 ENERGY STAR 2018)

15

計算評估法以美國能源部DOE 與 ASHRAE 共通的 Building Energy Asset Score 評分法(Pacific Northwest National Laboratory 開發)為例，採用 Energy-Plus 軟體以 虛擬母體 EUI 分佈來評量建築能源效率，其評分標示法如圖 2-5 所示。此法採用 拉丁超立方抽樣法Latin hypercube sampling 應將模擬的 EUI 資料庫轉成一系列的 階 梯 線 性 尺 度 stepped linear scales 作 為 計 分 法 (Na Wang, Supriya Goel, Atefe Makhmalbaf & Nicholas Long, 2016)。該法之目的是讓業主能透過建築架構的同儕 比較來改善與能源相關的建築性能，並追蹤建築改善的能源效率。此模擬計分同時 可幫助其他投資者、承租業者等建築同行理解在使用與運營上不同建築型態的相 對效率。

能源單據評估法以美國的ENERGY STAR score 為例，是採用評估對象建築物 的EUI 數據與美國環保署 EPA 的建築分類母體 EUI 統計值來比較評估的方法，它 以數種建築變數(如暖房度時 HDD、冷房度時 CDD、人員密度、營運時間等)所組 成之回歸方程式預測該建築物的標準 EUI，並以該建築物的實際耗電資料執行對 比評估的方法，以低於建築物標準 EUI 的節能百分比給分。該建築分類標準 EUI 之母體，來自於美國能源資訊管理署EIA（Energy Information Administration）的商 業 建 築 耗 能 調 查 CBECS (Energy Information Administration’s 2012 Commercial Building Energy Consumption Survey )計畫所收集的大量 EUI 實際耗能統計資料。

圖2-5 美國能源部的 Building Energy Asset Score 標示法 (資料來源：Karpman M., 2017)

CBECS 首先在 1979 年調查了約 6000 棟商業建築，之後每四年調查一次，1986 年起以面談訪問方式蒐集資料，1999 起以電話訪問方式蒐集資料。該資料包含物 理特徵、使用狀況、能源相關設備、能源型態與數量，建築型態、運轉時間。CBECS 資料庫累計了二十年數據，可理出長時間的能源變遷，現在被用於ENERGY STAR score、LEED-EB 等舊建築物能效評估系統。以 EnergyStar 對既有旅館建築的耗能 評分為例，它採用139 個 EUI 調查樣本，以客房數密度、員工人數密度、商業冷 凍櫃數量密度、暖房度日、冷房度日、有無大型商用廚房為說明變數，建立了EUI 的回歸方程式，如表2-2 所示，並依此建立了 EUI 的預測分佈如圖 2-6 所示，依此 所建立的評分標準，如表2-3 所示。

表2-2 EnergyStar 對既有旅館建築的 EUI 預測公式之迴歸分析

(資料來源：ENERGY STAR 2018)

圖2-6 EnergyStar 對既有旅館建築 EUI 的分佈標準 (資料來源:ENERGY STAR 2018)

17

表2-3 EnergyStar 對既有旅館建築 EUI 的評分標準

(資料來源:ENERGY STAR 2018)

在節能政策上，計算評分法與能源單據評分法兩者是相輔相成的策略，目前在 美國依此實施能源基準與能源揭露制度的各地方政府分佈如圖2-7 所示。另外，歐 盟在公共建築銷售與租賃階段採建築能效認證 EPC 之計算評分法，但歐盟 EPBD 只針對公有建築物強制採用能源揭露認證DEC 之能源單據評分法。此 EPC 與 DEC 認證當然必須有建築能效之簡易評估法與標示制度，依此才能提供清晰易懂的性 能資訊揭露和認證，才能取得建築業主、管理者和使用者的充分理解合作以落實節 能管理決策。透明、科學、可信的、及時的節能資訊揭露，包括能效標示、分級評 估、公正第三方認證、公開揭露表揚等，可使建築業主和城市領導者得以衡量實質 節能效益並落實目標管理。

歐盟EPBD 自 2002 起開始要求會員國對新建建築採用建築能效認證 EPC，並 於2006 生效，但給予一些技術未完備的成員國三年緩衝期，此 EPC 尤其在 2007 年之後發展十分迅速，如圖2-8 所示，(IPEEC, 2014)。從 2008 年 10 月 1 日起，在 歐盟管轄範圍內之建築物無論買賣、建造或租賃，所有權人都需要提具建築物能源 效能證書。另一方面，為了履行歐盟建築能效指令EPBD 的 7.3 文件對於既有公共 建築物能源揭露認證DEC 的目的，由 10 全職夥伴、19 國家(內含 17 歐盟會員國) 組成一個公共建物能效標示計畫EP label project，以發展一個在歐洲以實測耗能為 基礎的通用能源認證方法。該計畫提出四個通用步驟:1.收集建築耗能資料以計算 能效指標EPI，2. 定義耗電評量尺度 benchmarks(通常要求耗電中位數為 50%標準 值)。3. 以評量尺度比較評估建案的能效指標 EPI (盡量要求七等級標示，但容許地 方差異)，4. 評估確認節能狀況 5. 標示耗能數據與等級。其中第四步驟建議要提 供以下三層級的評估方法: 1.以數據庫比較的簡易標示法 simple benchmarking procedure 、 2. 納 入 簡 易 標 示 未 加 計 的 耗 能 項 目 的 修 正 標 示 法 corrected benchmarking procedure 、 3. 以 使 用 時 間 或 設 備 密 度 來 修 正 的 客 製 化 標 示 法 customised benchmarking procedure(Cohen R. et al., 2006)。這三者越高層級的評估 法，當然越需不同細部、更嚴格、更專業的判斷，其評估結果當然越精確、越符合 業主節能投資的目的。以上對新建物的建築能效認證EPC 與對既有建物的能源揭 露認證DEC 在英國與德國的實例如表 2-4 所示。

另外，日本自 2013 年起也開始動建築能源標示制度 BELS(Building Energy Labelling System)，它目前只針對新建建築執行計算評估法，為採用日本建築研究 所開發的一次能源計算法以模擬計算值來標示建築節能性能(即模擬評分法)，其認 證標示如圖2-9 所示，但日本目前尚未採用實際耗能單據來評估標示。

19

圖2-7 美國實施能源基準與能源揭露的各地方政府分佈

(資料來源:Lauren Smith, 2015)

圖2-8 兩次 EPBD 法令公佈後執行能效認證的歐盟會員國成長情形 (資料來源:BPIE, 2014)

表2-4 英國與德國新建建築能效認證 EPC 與既有建築能源揭露認證 DEC 示範例

(資料來源：英國資料取自 BEng D. H. 2011，德國資料取自 Cohen R., et al., 2020) 新建公有建築能效認證EPC 既有公有建築能源揭露DEC

(資料來源：英國資料取自 BEng D. H. 2011，德國資料取自 Cohen R., et al., 2020) 新建公有建築能效認證EPC 既有公有建築能源揭露DEC