小結

於空調耗能預估方面，本研究以AHU 系統搭配水冷式冷凍主機之標準空調 系統作為推估空調系統全年耗能之基本模型。綜合建築外殼耗能指標ENVLOAD 計算與綠建築中之空調節能計算，取其上述計算過程中必會計算到之變數，作為 預估全年空調耗能預測之變因，預測變數容易取得不需重新計算，以簡化推估全 年空調耗能量之步驟。此外，以室內空調設定溫度因子來預測EFLH，可將空調 運轉管理之變因反應於全年主機耗能之中。

本研究所建立之空調系統全年耗能預測式可免去動用複雜又專業之動態解 析程式進行解析曠日廢時，為辦公建築空調能源解析提供一簡單又精確之評估途 徑。於評估空調系統之生命週期CO2排放量時則以(Eq.4-16)計算。

LCCO2-HVAC=EHVAC·A·0.69·T --- (Eq.4-16)

其中

LCCO2-HVAC：空調系統生命週期CO2排放量(kg-CO2)

EHVAC：空調系統全年耗能量(kWh/m².year) A：空調總樓地板面積(m²)

T：建築生命週期之評估年限(year)

第一 〇 節 特殊空調節能系統之節能效益評估

有鑑於今日中央空調系統省能手法之多元。本文亦希望能夠將這些特殊之 空調節能技術納入整體辦公建築 CO2 排放量評估的體系之中。本文採用現行綠 建築日常節能指標中對於空調節能效益之優惠計算來評估各種空調節能技術之 節能效果。綠建築評估中對於空調節能技術之手法可區分為針對熱源機器系統之 省能技術、送風系統之省能技術、送水系統的省能技術以及對於整體空調系統等 四大部分。每一節能技術皆可獨立評估其對該部分空調耗能之貢獻率，再配合各 個節能措施實際所採用之比率來進行節能之評估。表 4-14 中詳盡列出了空調系 統中四種不同節能對象目前常見的各項節能手法以及其對於該節能對象之節能 貢獻率。其經過節能效果改善後之總體空調耗能應以(Eq.4-17)來計算。

E’HVAC=[(ChE+CtE)·Rs+FE·Rf+PE·Rp]·Rm ---(Eq.4-17)

其中

E’HVAC：總體節能後之空調全年耗能量(kWh/m².year) ChE：冷凍主機之全年耗能量(kWh/m².year)

77 FE：空調送風機之全年耗能量(kWh/m.year)

PE：空調泵之全年耗能量(kWh/m².year)

建築生命週期 CO²排放量評估之研究 --辦公建築使用階段 CO²排放量解析

第五章 辦公建築生命週期CO

²

排放量評估與分析

本章將綜合前面各章對於建築生命週期評估各個階段之評估，整合成完整 的辦公建築生命週期二氧化碳排放量評估系統以成為建築環境負荷評估之工具。

第一節 辦公建築生命週期CO

2

排放量評估計算總公式

依據國際標準組織(International Standard Organization)之ISO14040 的生命週 期評估法並以這生命週期各個階段過程之CO2排放量作為評估之標準化單位來 量化建築物生命週期過程對地球環境負荷之影響。本文以CO2排放量來對整個辦 公建築生命週期進行評估，綜合前面各章之各種推估法，建立辦公建築生命週期 之總CO2排放量計算公式如(Eq.5-1)。

TLCCO2-Office=LCCO2-foundation+LCCO2-false-work+LCCO2-structure+LCCO2-construction

+LCCO2-interior+LCCO2-equipment+LCCO2-daily-usage

+LCCO2-renovation-total+LCCO2-remodel+LCCO2-demolition

+LCCO2-waste-treatment--- (Eq.5-1)

其中

TLCCO2-Office：辦公建築生命週期總CO2排放量(kg-CO2) LCCO2-foundation：建築基礎工程之總CO2排放量(kg-CO2) LCCO2-false-work：建築假設工程之總CO2排放量(kg-CO2) LCCO2-structure：建築軀體工程之總CO2排放量(kg-CO2) LCCO2-construction：營建施工工程之總CO2排放量(kg-CO2) LCCO2-interior：建築室內裝修之總CO2排放量(kg-CO2) LCCO2-equipment：建築設備工程之總CO2排放量(kg-CO2)

LCCO2-daily-usage：建築日常能源使用階段之總CO2排放量(kg-CO2)

LCCO2-renovation-total：修繕工程之總CO2排放量(kg-CO2/year) LCCO2-remodel：更新工程總CO2排放量(kg-CO2)

LCCO2-demolition：拆除階段總CO2排放量(kg-CO2) LCCO2-waste-treatment：廢棄物處理之總CO2排放量(kg-CO2)

又，日常能源使用階段之CO²排放量計算公式如(Eq.5-2)所示：

LCCO2-daily-usage=(LCCO2-HVAC+LCCO2-Ventilation+LCCO2-Lighting

+LCCO2-Plumbing+LCCO2-Plug Load+LCCO2-Elev)×T --- (Eq.5-2) LCCO2-renovation-total= LCCO2-renovation×T --- (Eq.5-3)

其中

LCCO2-HVAC：空調能源使用全年CO2排放量(kg-CO2)

LCCO2-Ventilation：通風換氣能源使用全年CO2排放量(kg-CO2) LCCO2-Lighting：照明能源使用全年CO2排放量(kg-CO2)

79

建築生命週期 CO²排放量評估之研究 --辦公建築使用階段 CO²排放量解析

LCCO2-Plumbing：給水泵能源使用全年CO2排放量(kg-CO2)

LCCO2-Plug Load：插座用電能源使用全年CO2排放量(kg-CO2)

LCCO2-Elev：電梯能源使用全年CO2排放量(kg-CO2)

LCCO2-renovation：修繕工程每年之CO2排放量(kg-CO2/year) T：建築生命週期之評估年限(year)

第二節 辦公建築生命週期CO

2

排放量指標公式

由(Eq.5-1)計算可得辦公建築之生命週期總排放量，其單位為(kg-CO2)。然 而，各建築物由於規模不同之差異，總樓地板面積愈大之建築物其計算出來的總 CO2排放量也愈多，這是必然的結果。此則無法進行比較兩棟建築物間之CO2排 放情形。故為了方便於評估與比較之需所以本文採用LCCO2指標，以單位樓地板 面積每年之CO2排放量作為相互比較與評估之基本單位。其計算方式如(Eq.5-4) 所示。

LCCO2=TLCCO2-Office/(TFA·T)--- (Eq.5-4)

其中

LCCO2：建築生命週期CO2排放量指標(kg-CO2/m².year) TLCCO2-Office：辦公建築生命週期總CO2排放量(kg-CO2) TFA：總樓地板面積(m²)

T：建築生命週期之評估年限(year)

第三節 辦公建築四十年生命週期模擬

本小節繼續利用前述各階段CO2排放量之計算方法，進行 40 年之模擬其結 果如下圖5-1 所示。所模擬之辦公建築位於台北之RC構造地上 10 層地下 2 層，

總樓地板面積 10,000m²，停車場面積 2,000m²，標準層有效面積比為 0.8，而與 日常能源相關之基本資料如下：

1. 一日上班時間含加班 13 小時，全年上班 252 日。

2. 建築外殼耗能指標ENVLOAD=100(kWh/m².year)。

3. 建築物之外周區係數 γ=0.7。

4. 室內照明設計密度 25(W/m²)；走廊照明設計密度 5.3(W/m²)；停車 場照明設計密度3.2(W/m²)；人員使用密度 0.15(人/m²)；事務機器密 度17.94(W/m²)。

5. 空調設備資訊：離心式冷凍主機 400USRT，COP=5.5；新鮮外氣引 入量5(m³/m².hr)；室內空調設定溫度 24℃；空調二次側為定流量定 風量之AHU系統。

模擬結果如下： 地板面積之耗電密度為 95.92(kWh/m².year)，而平均單位總樓地板面積之全年空 調耗電密度則為 76.74(kWh/m².year)，如再細分冷凍主機熱側之年平均單位總樓 地板面積之耗電密度為41.68(kWh/m².year)；空調泵為 13.72(kWh/m².year)；AHU 空調風扇則為 21.33(kWh/m².year)。分別各占全年空調總用電量的了 54.31%、

17.88%與 27.81%。

建築生命週期 CO²排放量評估之研究

照明設計資訊、設備密度估算、電梯數量規格輸入等五大分類，所有的變數皆依

建築生命週期 CO²排放量評估之研究

9. ENVLOAD：100(kWh/m².year) 10. 照明密度：25(W/m²)

0 20 40 60 80 100 120 140 1 設計的辦公建築

標準辦公建築

LCCO2排放量(Kg-CO2/m².year)

60

建築假設工程 建築基礎工程 建築軀體工程 營建工程階段 建築室內裝修 建築設備

日常使用階段 日常修繕 更新階段 拆除工程 廢棄工程

圖 5-5 辦公建築LCA-CO

²

對比評估長條圖

其報表如表 5-2 所示。整個模擬之辦公大樓其各項日常能源使用比例如圖 5-6，而圖 5-7 則為 40 年生命週期模擬之CO2排放量結果。於建築建設階段，由 於設計之建築採用鋼(S)構造，相對的省下約 20%的建築階段CO2排放，以及廢棄 階段由於鋼材之可回收性亦節省了近六成。但是就日常節能之觀點而言，以台北 建築外殼ENVLOAD基準為 80(kWh/m².yr)，而模擬建築之外殼設計不良，是基 準值的1.25 倍，光是空調全年熱負荷就比標準建築多上 17.2%，又經計算後此模 擬建築之空調主機設備容量基準應為 738(USRT)，換算後超量比例為 1.36 倍。

再加上選用之主機效率COP為 5.55 比標準值 6.1 差。所以在 40 年日常能源使用 之累積下來，一共比對照之標準建築物多出了28.2%的耗能量。換算為全年單位 面積用電量為 176.31(kWh/m².yr)若扣除停車場面積後之全年單位面積用電量則 為202.76 (kWh/m².yr)。若以整個生命週期之角度看來，雖然模擬之建築物由於 鋼構造之關係，佔了不少CO2減量之便宜，但是建築物外殼設計不良以及超量的 空調主機容量設計與採用效率較差之冷凍主機，使得日常能源之使用大幅增加，

且得不償失。經完整生命週期評估後模擬的建築物尚比標準之建築物多出15.8%

85

建築生命週期 CO²排放量評估之研究

表 5-2 對比評估之輸出報表

建築生命週期 CO²排放量評估之研究 --辦公建築使用階段 CO²排放量解析

89 影響所及為空調系統之全年耗能部分，以在台北 ENVLOAD 為 80(kWh/m2.year) 之 辦 公 建 築 為 例 換 算 台 中 與 高 雄 相 對 應 之 ENVLOAD 分 別 為 112 與 142(kWh/m2.year)，在選用相同約 300USRT 的冷凍主機設備容量之前提下試算其 空調系統之總 CO2 排放量與全年用電密度之比較如圖 6-1 所示。北、中、南三 區之空調系統全年用電密度分別為 74.5，76.3 與 82.4(kWh/m2.year)，換算其總 CO2 排放量比值約為 1:1.02:1.11，單位空調樓地板面積之 CO2 排放量北中南分 別為 51.42，52.65，56.84(kg-CO2)。主要之差異在於冷凍主機之耗能量。

空調熱源主機

100.0% 102.4% 110.5%

55.7% 57.7%

60.3%

27.7% 25.9% 24.5%

16.6% 16.5% 15.1%

圖 6-1 不同地區之空調系統全年耗能量差異比較圖

建築生命週期 CO²排放量評估之研究

ENVLOAD(kWh/m².year) LCCO2指標(kg-CO2/m2 .year) 81.2% 81.9% 82.7% 83.7% 84.9% 86.4% 88.2% 90.5%

100% 104% 109% 116%

125%

91

第七章 結論與建議

本文統合過去之研究文獻，並將對地球環境負荷影響最大之建築日常能源 使用部分透過理論與數學模型加以解析，建立辦公建築完整生命週期期間之二氧 化碳排放量評估系統，提供未來建築設計規劃時一個簡易之環境負荷評估工具。

本文所建立之生命週期評估系統在基於建築從業人員方便使用之前提下，將部分 太過複雜之變數予以簡化，避免數據不易取得之問題，以方便並有利於設計階段 即可大致不差進行建築之生命週期二氧化碳減量之地球環保評估，進而提供設計 者以對地球衝擊程度之觀點進行建築設計上之檢視，藉由建築外殼設計變因、空 調系統變因等易操作之因子可快速反覆檢討並回饋於設計之調整之上。本研究由 各項辦公建築之耗能設備逐一進行全年耗能量的推估以建立辦公建築生命週期 的 CO2評估。綜合本文的研究成果，獲致以下之成果：

第一節 研究成果

1. 統合過去有關辦公建築各面向之生命週期評估成果相關文獻，建立辦 公建築生命週期之評估系統。

2. 逐一建立建築日常能源使用階段各設備系統，包括空調、照明、給排 水、電梯、通風換氣機械、辦公室設備機器等之全年耗能理論推估方 式，使得原本難能解析之日常能源使用得以逐項推估。

3. 透過生產線直接調查方式建立空調各項設備資材生產與運輸階段之二 氧化碳排放資料庫與 CO2排放量推估公式。

4. 本研究以空調熱負荷動態解析程式 DOE-2 進行複雜之日常空調能源 使用之解析，精確概估空調各項設備包括冷凍主機、空調送水泵、AHU

4. 本研究以空調熱負荷動態解析程式 DOE-2 進行複雜之日常空調能源 使用之解析，精確概估空調各項設備包括冷凍主機、空調送水泵、AHU

在文檔中 建築生命週期CO2 排放量評估之研究--辦公建築使用階段CO2 排放量解析 (頁 88-107)