第四章 建築節能策略成本效益分析
第一節 照明節能
照明設備的耗電量在建築中所佔的比重約為 25％～30％，而且，照明耗 電的比例並無明顯的季節性差異，可說是建築電力結構中的經常性支出的基本 用電。照明耗電量主要與建築採用的光源類型有關，大量採用白熾燈泡系列（鎢 絲燈或鹵素燈）的建築，照明耗電就比普遍採用螢光燈系列（螢光燈、省電燈 泡、PL 燈等）的建築耗電量高。但大部分的家庭為了節能省電，平日很少啟動 全部燈具，通常只有在客人來訪或特殊活動時才會全部啟動，因此燈具數量的 多寡與耗電量並無明顯相關性，也較難從燈具的數量多寡來推算耗電量，但是 辦公大樓或是學校使用時間與模式較為固定，故本節利用學校教室燈具改善的 真實案例進行分析。
以北部某學校為例，教室面積為 140 平方公尺，原使用 48W 之傳統式 T8 螢光燈管，一個教室共有 24 盞（每盞兩根燈管）。假設該校 30 間相同教室，
則全校之教室面積為 4200 平方米。由於 T8 燈管較為耗電，因此本案例將教室 之 T8 燈管更換成 32W 之 T5 燈管(改善前後照片如圖 4-1 所示)。T5 燈管每盞換 製成本約為 1200 元，因此全校換置燈管之費用為 86 萬 4000 元。另外本案例 假設之情境為每週開燈 55 小時，若配合隨手關燈之習慣，在無人使用教室的 時間關閉電燈，假設可將開燈時間降低至 50 小時，將前開數據輸入 RETscreen
（如圖 4-2 所示）。
改善前懸吊式傳統 T8 螢光燈具 改善後懸吊式 T5 高效率螢光燈具
圖 4-2 RETscreen 照明節能分析畫面
建築節能是建築設計及電器選用之重要考量之一，然而若為節能減碳而影 響了建築使用者對於舒適及健康的基本要求，那便是本末倒置，因為照明節能 改善之基本思維，乃為於確保應有照明品質之條件下，追求最低之照明耗能。
因此，進行照明節能時，首應確認照明之品質是否良好。一般而言，照明品質 與照度、眩光、演色性、輝度及均齊度等項目有關。其中，照度值(Lux)應可 視為目前評估照明品質之最重要基礎指標。另一方面，在照明耗能部分，目前 國內外均使用照明功率密度(W/m2)做為基礎評估指標之一，若再考慮空間環境 及照明器具安裝狀況之整體照明效果後，則可以單位照度之照明功率密度 (W/m2．Lux)進行評估（詳如表 4-1）。
本案例改善前之照明功率密度：
T8 燈具：（48W×2）× 24 ＝ 2304W
照明功率密度＝1920 / 140 ≒ 16.4 W/ m2 本案例改善後之照明功率密度：
T5 燈具：（32W×2）× 24 ＝ 1536W
照明功率密度＝1536 / 140 ≒ 10.9 W/ m2
分析可知改善前之照明功率密度為 16.4 W/ m2 ，高於參考基準值 15 W/
表 4-2 照明節能改善效益
原方案 改善方案 改善量 每年能量需
求（109焦耳)） 711 430 281 每年燃料消
耗量（千度） 197.5 119.4 78.1 每年燃料成
本（元） 691383 417743 273640 改善效益 39.6％
依據台電公告之電力碳排放係數為每度電排放 0.612 公斤二氧化碳，另根 據台電公告之線損率為 4.6％，經系統計算出改善方案每年可以檢少 50.1 萬噸 之二氧化碳排放量，相當於 117 桶原油或 21564 公升排碳量，約為 9.2 輛小汽 車一年排放量、4.6 公頃森林一年的固碳量，亦相當於回收 17.3 噸垃圾所減少 的排碳量。
表 4-3 照明節能減碳效益
數量 單位 項目
117 桶 原油
21564 公升 汽油
9.2 輛 小汽車一年排放量 4.6 公頃 森林一年固碳量 17.3 頓 垃圾回收減少的排
放量
成 本 效 益 的 分 析 攸 關 節 能 減 碳 設 備 或 是 技 術 應 用 之 可 行 性 ， 因 此 RETscreen 分析特別著重於經濟性分析，以本案例而言，更換燈管的初始成本 為 86 萬 4000 元，更換後每年可以節省的電費是 27 萬 3640 元（相當於賺到的
假設燈管可以使用五年，再不考慮其他風險的情況下，5 年可以回收 136 萬 8200 元 ， 賺到的 金額為 50 萬 4200 元 。 但是 ， 實際上的 投資報酬 率並不是 504200/864000=58.3%。因為把時間價值考慮進去以後，目前投入的 86 萬 4000 元，5 年後本來就會值更多錢，而未來的 5 年，每年回收的 27 萬 3640 元，現 在的價值其實也不到 27 萬 3640 元，這即所謂貼現率（Discount rate）的概 念。假設目前銀行定存一年的利率為 1.5％，每年計息一次，本案例未來 5 年 的收入現值如表 4-4 所示：
表 4-4 五年之收入現值（貼現率 1.5％）
N 年 0 1 2 3 4 5
收支 -864000 273640 273640 273640 273640 273640
（1+Rate）n 1 1.015 10.302 1.047 1.0614 1.0773 現值 -864000 269596 265611 261687 257819 254009
註：Rate=0.015
依上表 5 年的淨現值（Net present value）為：
-864000+269596+265611+261687+257819+254009=444722 此一淨現值與貼現 率相關，貼現率改為 5％，則淨現值則降為 320718。由此可知，利率的高低對 於節能減碳投資效益關係甚大，低利率的經濟環境較利於相關的投資行為。
以本案而言這項投資的貼現率為 1.5％時，淨現值為 444722 元，貼現率 為 5％時，淨現值為 320718 元，而經濟分析中的內部報酬率（Internal rate of reten）便是使這項投資現在和未來資金的收支淨現值總和為零的貼現率。當 內部報酬率高於利率，則便是有投資價值，反之則無投資價值。以此定義可計 算出本投資之內部報酬率為 17.6％。以下表可知當貼現率為 17.6％時，淨現 值為約為零（詳表 4-5）。
表 4-5 五年之收入現值（貼現率 17.6％）
N 年 0 1 2 3 4 5
收支 -864000 273640 273640 273640 273640 273640
（1+Rate）n 1 1.1758 1.382506 1.62555 1.911322 2.247332 現值 -864000 232726.6 197930.5 168336.9 143167.9 121762.1
分析結果如表 4-6 所示，初始成本為 86 萬 4000 元，若以最簡單之經濟模 型分析，並假設使用年限為 5 年，則每年節省之電費為 27 萬 3640 元，內部報 酬率為 17.6 元，簡單回報年限為 3.2 年。
表 4-6 成本效益分析結果 初始成本（元） 864000
使用年限（年） 5
每年節省電費（元） 273640 內部報酬（IRR） 17.6％
簡單回報年限（年） 3.2
然而，在經濟分析領域中，通膨亦是必須考量之重點之一，通膨會使目前 的投資報酬率提高，其公式為：
（1＋通貨膨脹率）（1＋原投資報酬率）＝（1＋通膨後投資報酬率）
假設通膨率為 2％，經分析，內部報酬率則由 17.6％提高為 19.9％。另 外通膨將使得實質現金流增大成為名目現金流，其公式如下：
) 1
( 通貨膨脹率 實質現金流量
名目現金流量
因此若有通膨情況，由於現金流增加，股本回報年限（equity payback）
將會比簡單回報年限短。若通膨為 2％，則股本回報年限為 3 年，回報年限較 簡單回報年限 3.2 年為短（分析結果詳表 4-7）。
表 4-7 成本效益分析結果（通膨 2％）
通膨 2％
初始成本（元） 864000
使用年限（年） 5
每年節省電費（元） 273640 內部報酬（IRR） 19.9％
簡單回報年限（年） 3.2
對於部分規模龐大的節能改善措施，貸款或是必要的資金籌措管道，因此 貸款對於成本效益的分析亦頗為重要，假設初始成本有 20％是貸款貸，而貸款 利率為 3％，則內部報酬率降為 13.9％，但是由於實際投資成本（股本）僅有 80％，因此股本內部報酬（Internal rate of reten－equity）為 23．7％。股本回 報年限為 2.8 年，每年需償還貸款為 37732 元（詳表 4-8 所示），依據本分析 模型分析得出之 5 年現金流圖形如圖 4-3 所示。
表 4-8 成本效益分析結果（通膨 2％，貸款 20％）
貸款比例 20％
貸款利率 3％
通膨 2％
初始成本（元） 864000
使用年限（年） 5
每年節省電費（元） 273640 每年償還貸款（元） 37732
內部報酬（IRR） 13.9％
股本內部報酬（IRR－
equity）
23.7%
簡單回報年限（年） 3.2 年 股本回報年限（年） 2.8 年
圖 4-3 5 年現金流分析圖
經由分析可知影響到投資成本效益的幾個經濟分析的變數分別是「使用年 限」、「通膨」、「貸款比例」、「貸款利率」。本節便針對相關變數進行敏感性分 析，分析所使用之經濟參數係表 4-7 之數據，並且分別在「使用年限」、「通膨」、
「貸款比例」、「貸款利率」等四個變數上進行調整，以計算調整後之內部報酬 率值。
以使用年限而言如果該批燈泡之使用年限僅為 3 年，則本方案之內部報酬 率（IRR）為-14.1，若使用年限提高至 4 年，IRR 值提高為 4.6，增加了 18.7
％，隨著使用年限提高，其 IRR 值持續提高，惟升幅逐漸趨緩。由分析可知使 用壽命對於成本效益影響甚大，尤其是 IRR 由負轉正的數年，而隨著使用年限 延長，其 IRR 將趨於穩定（如表 4-9 及圖 4-4 所示）。
表 4-9 使用年限與內部報酬敏感性分析表
使用年限（年） 3 4 5 6 7 8 內部報酬（IRR ％） -14.1 4.6 13.9 19.5 23 25.4 股本內部報酬（IRR
－equity）
-2.2 15 23.7 28.8 31.9 33.8
-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30
3 4 5 6 7 8
使用年限（年）
內部報酬率（％）
8 10 12 14 16 18 20 22
1 2 3 4 5 6
通貨膨脹率（％）
內部報酬率（％）
圖 4-4 使用年限與內部報酬敏感性分析圖
經分析，通膨每增加 1％，內部報酬率約會提高 1.2％，（如表 4-10 及圖 4-5 所示）。由此可知，在通膨的環境下，投資者的報酬提高，因此投資意願提 高，反之，在通縮的情況下，反而會造成投資意願降低，而形成經濟上的惡性 循環。
表 4-10 通膨與內部報酬敏感性分析表
通膨 1 2 3 4 5
內部報酬（IRR ％） 12.7 13.9 15.2 16.5 17.8
8 10 12 14 16 18 20 22
1 2 3 4 5 6
貸款利率（％）
內部報酬率（％）
至於貸款利率部分，當貸款成數為 2 成時，貸款利率的提高，對於整體 內部報酬率的影響不大，貸款利率每提高 1％時，IRR 僅降低 0.8％（如表 4-11 及圖 4-6 所示）。因此，進行相關節能減碳投資時，應盡可能降低貸款成數，
以免侵蝕內部報酬率。
表 4-11 貸款利率與內部報酬敏感性分析表
貸款利率（％） 1 2 3 4 5 6 內部報酬（IRR ％） 14.3 14.1 13.9 13.8 13.6 13.4
圖 4-6 貸款利率與內部報酬敏感性分析圖
至於貸款比例部分，即使在一個低利率的環境下（假設為 3％），貸款比 例對於內部報酬率的影響，仍然相當顯著，例如貸款比例為 0 時，IRR 達 19.9
％，但是當貸款比例達到 60％時，整體 IRR 降至 0.8％（如表 4-12 及圖 4-7 所示）。
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
0 10 20 30 40 50 60
貸款比率（％）
內部報酬率（％）
表 4-12 貸款比率與內部報酬敏感性分析表
貸款比例（％） 0 10 20 30 40 50 60 內部報酬（IRR ％） 19.9 17 13.9 10.8 7.6 4.3 0.8
圖 4-7 貸款比率與內部報酬敏感性分析圖