第二章 相關文獻回顧與探討
第一節 國際間對近零耗能建築之相關定義
目前國際間對於零能源建築的定義大致可分為「淨零能源建築（Net Zero Energy Building, NZEB）」與「近零能源建築（Nearly Zero Energy Building, NZEB）」兩類，其中採用前者以美國為主，採用後者則為歐盟，
且世界上許多國家各有傾向之定義類型。惟不論是何種，兩者意義相近，
首先要求建築物本身（含使用之耗能設備）需具備高效節能，其次是建 築物耗能，能與經由基地自身產出或鄰近供應之可再生能源相抵銷，使 整體耗能接近或達到能源消耗與產出之平衡。然而以臺灣於零耗能建築 之推動現狀尚處於起步階段，若要達到能源消耗完全平衡恐有困難，故 以近零能源建築較符合我國需求。
為了明確界定NZEB評估之標的對象和技術邊界，Deng（2014）提 出了NZEB評量的操作機制與定義框架，藉由文字、數學方程式及圖形 等方式來表示，並針對NZEB常用之節能措施，列舉其設計元素之架構 與範圍。基本的NZEB評量之操作機制如圖 2-1 所示，其基本要素包括：
建築系統、能源網路與權重系統。此評量機制首先應界定建築現址之可 再生能源邊界，當可再生能源電力（Renewable Energy Power, REP）系 統產生之電力大於建築物耗電量時，則建築系統可將現場可再生能源生 產之多餘能量輸送到電網。然而權重系統亦常採用不同之計算方式，例 如採取全年之淨總電量消耗（kWh/y）、淨二氧化碳排放量（CO2/y）， 乃至採用淨能源成本（net energy costs $ /y）等之 平衡概念來權衡計算。
圖 2-1 基本的 NZEB 評量之操作機制 資料來源：Deng, 2014
上述評量之操作機制，Satori（2012）提出了以數學方程式表示如 公式（2-1），指當建築區域的邊界是固定時，在某一段時間內（如 1 年），
該建築之供應（包含外部輸入能源及現址再生能源）和需求能量（即總 消耗能量）之間可達到平衡。
NZEB 平衡：|加權供應| − |加權需求| = 0 ………（2-1）
此外，Satori（2012）以三種餘額的圖形來表示 NZEB 之平衡型式，
如圖 2-2 所示，分別表示：加權發電和負荷間之平衡、加權出口和交付 能量間之進出口平衡、以及加權發電和負荷的月淨值間之月淨餘額平衡。
在 X 軸上權重需求（weighted demand）的基準值即參考建築之能源需 求值，是根據當地法規的基本節能要求建成的建築物，或者是同類型建 築物的代表性能源需求數值。當優化的建築能源需求設計值小於參考建 築之能源需求值，則兩差之間在 X 軸上的差距代表節能效率（energy efficiency）之大小。
圖 2-2 三種餘額的 NZEB 平衡型式 資料來源：Satori, 2012
上圖中 E 和 D 分別代表加權輸出和交付之能量，這取決於估計現 場產生能量的載體之自消耗（self-consumption）能力，可用於計算建築 物之能量餘額。計算餘額的適當時間跨度通常假定為一年。年度平衡適 用於涵蓋氣象條件，特別是連續性季節的所有操作設置。從能源效率測 量和供應系統的設計角度來看，選擇較短的時間跨度（例如季節性或月 度平衡）可能是非常嚴苛的，以便在關鍵時間（例如冬季時間）達到目 標。
如以月淨值來計算餘額，對於每個能量載體，假設在同一個月發生 的發電和負荷相互平衡，只匯總每月殘差以形成年度總數。這可以看作 是對月度值執行的負載/生成餘額，或者假設虛擬月度自我消費（virtual monthly self-consumption）模式的進/出口餘額的特殊情況。這種程序已
經在德國建築能源法的框架中提出1、2
因此，根據上述定義框架、數學方程式、圖像表達，美國能源部門 D.O.E（U.S. Department of Energy）從狹義變化到廣義，提出下列四種 NZEB定義和能源使用的分類
，其中 主要集中在電力上，也可以 應用於熱載體，這種方法可以被視為月淨餘額。
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然而，依照建築物相關人員關注點不同，對零耗能建築（Zero-energy Building）的定義可能會有差異，美國柏克萊國家實驗室（LBNL）則認
1：K. Voss, E. Musall, M. Lichtmeß, From low energy to net zero energy buildings – status and perspectives, Journal of Green Building 6/1 (2011) 46–57.
2：M. Heinze, K. Voss, Goal: zero energy building – exemplary experience based on the Solar Estate Solarsiedlung Freiburg am Schlierberg, Journal of Green Building 4/4 (2009).
3：Torcellini, P. et al. 2006. Zero Energy Buildings: A Critical Look at the Definition, National Renewable Energy Laboratory, Retrieved 25 June 2014.
4：李浩銓，零耗能建築國際案例介紹，能源報導 2011 年 8 月
，最基本的層次第 0 類為導入使用新節能技術的
低能耗建築，城市中心高人員密度的大樓或許裝置再生能源的空間不足，
則可購買基地外的再生能源電廠之電源，定義上屬於第 4 類零耗能建築；
在美國綠建築LEED評估中，也採用相同的定義。
表 2-1 NZEB 依再生能源來源的結構層次
資料來源：李浩銓，零耗能建築國際案例介紹，能源報導 2011 年 8 月