7
第二章 國外有關本案之研究情況
「蘊含碳排 EC 與使用碳排 OC」是建築 LCA 的雙主軸，也是京都議定書之後 才發跡的新興學問，直至近幾年才漸漸成為成熟的研究體系，以下讓我們來一窺 此二研究體系艱辛的發展史。
首先，先揭露 OC 研究的發展史。OC 來自於空調、照明、機電等設備的使用 能源，這方面的研究相對於 EC 研究發展甚早。建築 OC 研究，就是以能源角度的 建築效率模擬 BPS(Building Performance Simulation)研究，它的歷史有如電腦 發展般淵源流長，1950~60 年代最早即在瑞典與美國由靜態熱流計算展開研究。
1963 年瑞典皇家工程學院(Royal Institute of Technology)的 Brown, Gösta 在 Stockholm 最早以熱平衡公式(heat balance equations)發表全球第一個建築模擬 軟體 BRIS。到了 1960 後期，一些能源評估與逐時熱負荷計算的 BPS 模型開始被發 展，到了 1970 前期，才在美國發展出強力的動態建築能源模擬引擎 BLAST、DOE-2、
ESP-r、HVACSIM、TRNSYS 等。1970 年代的兩次世界能源危機，尤其更加速了建築 能源模擬技術的發展，且讓建築節能政策變成緊急重要的國家政策，美國國家標 準 ASHRAE90-75 於焉成立。過去幾十年，BPS 已經緊密結合了學術、政府、工業、
專業團體而茁壯，如今已深具信賴度並成為國際通用的解析工具。
相對於 OC 研究，EC 研究的歷史較淺，因為 EC 是在 1997 年 ISO 14040 生命 週期理論之後才有的新興研究。儘管建築部門對 EC 之關心已久，但直到 20 年代 在德國才出現以能源需求來選用建材的動向。當時曾出現以燃煤單位來比較採暖 需求量與與建築產品耗能量的出版品(Friedrich et al.1922)，但遲至 1970~90 年代，才陸續有煤、褐煤、油當量對建材與結構的 EC 研究(IEA, EBC Annex 57, ST1 report)。關於產品生命週期的量化研究則起源於 60 年代至 70 年代初期，例如 1988 年 Tennenbaum 採用 Wassily Leontief 在 20 年代提出的產業關聯法 IO 模型來執 行 EC 分析(Tennenbaum,1988)，才開啟了 EC 的眼界。70 年代後期至 80 年代初期，
因為能源危機已成先進國的重要公共議題，在建築產業上也逐漸關注最佳隔熱材 厚度、產品能源效率、原物料號能等節能投資效益之課題。80 年代中期至 90 年代 初，隨著工業、設計、零售界興起的 LCA 風潮，EC 隨之被納入 LCA 內涵之一部份。
然 而 ， 最早 整合 LCA 並 發展評 估 架構 的貢 獻者則歸 功於毒物化學環 境協會 SETAC(Society of Environmental Toxicology and Chemistry)。SETAC 在 1993 年發表了生命週期評估指引(Guidelines for Life Cycle Assessment: A Code of Practice)提出人體健康、生態系、資源所代表的環境性能 LCA 指標，這指標後來 變成 1997 年之 ISO14040 標準。之後隨著氣候變遷與環境補賞策略之議題發燒，
關於建材在使用、製造、營建的環境衝擊研究才逐漸成長。然而，由於毒物化學 界所框列的諸多 LCA 環境衝擊因子對於長壽命且單一設計的建築產業太過複雜、
困難，因此國際間另外發展出碳足跡(ISO14067)、灰色能源 grey energy(亦即蘊 含能源之意，瑞士 SIA2032 標準) 、通用建築碳排放計量方法（Common Carbon Metric，一種以使用碳排為指標的標準，見 ISO 16745) 等較簡單的單一碳排指標，
於是以碳排為主的 EC 研究架構才正式成形。
直到近年，有關建築 LCA 的發表論文數才有迅速成長之勢，例如 Chirjiv 所 調查的國際審查期刊論文發表數量變化如圖 2-1 所示(Chirjiv et al.2017)。該 圖顯出: 在 2015 年就有 250 篇建築 LCA 審查論文發表，其最多研究領域為建築使 用能源之相關論文，且漸漸有擴及蘊含能源 EE 與其認證系統，終於在 2015 年才 有 15 篇 EE 方面之論文。由此可見 OE、OC 相關研究之歷史甚早，但 EE、EC 相關 研究則起步甚晚。
圖 2-1 近年來建築 LCA 相關學術論文快速成長情形 (資料來源:Chirjiv et al.2017)
根據 IEA 的報告(IEA, EBC Annex 57, ST1 report)，國際權威期刊曾經刊載 EC 相關研究的統計如圖 2-2~圖 2-3 所示，由此可知 EE、EC 研究在近年已日益茁 壯。這些統計顯示: 在 1990 年初只出現幾篇 EC 相關研究論文，其中有些試圖比 較資源、服務價值與商品碳排與能源之關係，有些則嘗試探討能源與溫室氣體對 建材與營建活動之關係，直到 2006 年之後才日漸出現建材碳排之研究。當時國際 碳排研究雖仍偏重於建築能源研究主題上，但 2007 年之後建材 EE 與 EC 之研究則 呈現爆發性增加之勢，在研究尺度上也出現多樣化現象。另外，由 Science Direct 網站以“Embodied energy”, “Embodied GHGs”，“CO2”關鍵字搜尋出 1990 至 2013 年之 3,822 件書籍、期刊、論文如圖 2-4 所示(IEA, EBC Annex 57, ST2 report)。
由此發現: EE 與 EC 相關研究自 2006 年起才開始起色，到最近幾年每天平均有 1.5 篇相關論文發表，可見其研究已呈蓬勃發展之勢。
第二章 國外有關本案之研究情況
9
圖 2-2 建築碳排評估是近年新興研究趨勢 (資料來源:IEA, EBC Annex 57, ST1 report)
圖 2-3 近年在建築營建研究上提及 EE 與 EC 之數據庫、設計方法、採購決策的論 文數量上昇情況
(資料來源:IEA, EBC Annex 57, ST1 report)
圖 2-4 1990 至 2013 年 250 篇有關 EE、EC 論文的發展趨勢 (資料來源:IEA, EBC Annex 57, ST2 report)
上述統計顯示: 建築 EC 評估已日趨重要，甚至國際一些主要綠建築評估工具 也紛紛導入 EC 評估制度。例如澳洲綠建築評估系統 GREEN STAR 自 2015 年起已開 始採用建材 LCA 評分，評分比重為 100 分的 7~8 分(3 分評水泥減量，1 分評鋼材 減量，4 分評其他建材減量)，有 3 分用於獎勵綠色建材，另有 6 分作為獎勵採用 EC 之 LCA 法(必須依照 ISO14040 評估、專業 LCA 分析、同儕審查且應有 6 項以上 環境衝擊評估)。又如最新版之美國綠建築評估系統 LEED（Leadership in Energy and. Environmental Design）已經在建材上新增 3 分作為 EC 評估之優惠計算，
且要求 EC 評估工具與數據必須明確且應委由 LCA 專家執行。它同時要求設計模型 與比較模型並須將地點、機能、生命週期、樓板面積、方位、耗能等條件設於相 同水準才行，且其評估範圍至少必須包括主結構與外殼結構。最後也必須提出減 碳建議，例如將柱樑結構改成承重牆結構、改變柱距、樓板厚度而達成減碳目標，
並保證減碳 10%以上。
另外，有一些跨國顧問公司已經發展獨自的 EC 評估工具，其中英國皇家章程 鑑定組織 RICS (Loyal Institute of Chartered Surveyors)已制定並公告一個建 築物 LCA 碳足跡計量標準(RICS 2017)。德國永續建築評估系統 DGNB（Deutsche Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen）、法國高質量環境評估系統 HQE (Haute Qualité Environnementale)均已導入 LCA 評估(Chirjiv et al. 2017)。又如 Moncaster et al. (2018)指出英國、德國、澳洲、荷蘭、丹麥也正在發展非強制 型的建築碳足跡認證系統，其中英國綠建築評估系統 BREEAM（Building Research.
Establishment's Environmental Assessment Method）已動用 LCA 工具來執行 EC 評估，並對使用碳揭露之環境宣告 EPD 產品額外加分。
國內有關建築產業碳足跡資料系統之既有研究，主要均由本主持人在成功大 學建築研究所一脈相承發展至今。 最早在 1994 即由建材溫室氣體排放之研究(劉 漢卿，1994)開始，至今累計二十多年之累積研究成果。其間，本建築產業碳足跡 資料系統已廣為政府機關與工程實務界所應用，甚至已經成為國內工程碳足跡盤 查的資料庫依據。本資料庫歷經本所與國科會(科技部前身)的數次專案補助研究 發展，並於 2013 年重新建置符合 EN15978 標準之建築碳足跡資料庫，於 2019 年 再接受本所本專案研究而正被命名為 ABRI-LCC，並移交給本所全面接管，延續該 資料庫之維護管理、研究發展。