研究採用方法及原因

2-2-1 研究方法概說

運營評分法與模擬評分法兩者之間，本研究將結合運營評分法特色的 Energy Star Score 評分法與模擬評分法特色的 Building Energy Asset Score 評分法來執行。

然而，本研究無法採用如美國能源資訊管理署 EIA 龐大商業建築耗能調查數據庫 CBECS 來做為統計母體，因為如此大規模的既有建築耗能統計必先具備有意義的 建築參數調查分析並耗費龐大研究經費與經常性維護成本才能完成，當今全球只 有美國唯一完成此事，即使在歐盟、日本的建築能效評分法也無法如此作為，其 他國家只能採取虛擬建築數據 VBD virtual building data set，亦即所謂模型模擬基 準 model-based benchmarking 法來產生建築能效評估基準。目前我國能源局雖有一 些基本建築 EUI 統計(如每年發布的”非生產性質行業能源查核年報”)，但統計未建 立相關建築變數的預測模型，無法反映個別建築物的耗能特色，也難以此來客觀 評估舊建築的 EUI 水準。模擬評分法是台灣較能產生客觀建築能源評量尺度的方 法，通常以最具信賴度 DOE、Energy-Plus 軟體之類的精密能源解析法 detailed energy simulation method 來模擬虛擬母體 EUI 分佈並建立得分基準，此模擬評分法 乃是操作具有明確物理意義、且具信賴性與再現性的熱流變數，以作為能源標示 之依據。模擬評分法的好處，在於可事先排除一些維護運營與氣候變動的雜訊而 直指節能技術與耗能的因果關係，並進而可操作設計階段的減碳策略。

由於本研究目標在於建立我國舊建築物的耗能評估與標示制度，希望引進足以說 明建築耗能的關鍵因子，如建築型態、住房率、營運時間、氣候變數、室內人員、

室內發熱水準等，來預測標準化之建築耗能量，再以該建築物之實際耗能單據來 比對評估其節能實績而予以評分。本研究預計採用動態 EUI 理論來產生虛擬建築 母體樣本，並藉由建築能源 eQqust 軟體來執行精密能源模擬解析(detailed energy simulation)以模擬建築母體之耗能密度 EUI 分佈，並建立最終建築耗能之評分尺度。

該評分尺度乃是以建築母體 EUI 分佈由大至小，給予 0 至 100 的得分。

2-2-2 舊建築物耗能評估容許誤差的基本認識

預開發以實際電費單評估的我國 EEWH-EB 系統，必須具備「容許評估誤差」

的基本認識，因為全世界的舊建築耗能標示法均不可避免內含相當大的評估誤差。

例如世界知名的 EnergyStar 計分法，以大量實際建築物 EUI 數據建立回歸公式做 為評估法，但該法的評估誤差相當大，例如對於辦公、旅館建築類型的 EUI 預測 的重相關係數 R²才只有 0.22、0.27(見圖 2-8)。筆者認為如此巨大的誤差，可能起 因於原始 EUI 樣本缺乏使用率、機械效率等有力的說明變數，而無法建立準確的 回歸公式，當然難以準確預測建築物的實際耗電量。

如此巨大的評估誤差不只發生於 EnergyStar，連世界最著名且通行全歐盟的 EPC 法亦然。根據 David E. Clark(2012)關於歐盟 EPC 法在英國關於舊建築物的能

源證照的檢討如圖 2-9 所示，其中發現:EPC 法所標示的 A~G 的分級與實際耗電量 EUI 有很嚴重的差距，甚至發現實際 EUI 在被標示較差 E 級的建築物之反而比較 高 C、D 等級還低，對 EPC 的信賴度有很大諷刺。

儘管 EnergyStar 與 EPC 法有如此巨大的誤差，但依然被美國與歐盟國家一直 奉行至今，這對其他想執行建築能源標示的國家而言，簡直是不可思議的現象。

也許是因為建築能源標示難免與實際耗能指標間的巨大誤差，日本自 2013 年起也 開始動的建築能源標示制度 BELS，甚至放棄實際耗電量之標示，而只採用軟體的 耗能模擬評分法來做為建築節能證照的制度。然而，我們必須理解建築能源標示 的功能不必很在意能源標示的準確度，而必須在意於精確地掌握真正建築與設備 之能源效率，進而以可控制的診斷改善對策來改善建築耗能。其原因在於，建築 耗能因子中如建築外殼與設備效率是可被精確計算與控制的，但其他的建築功能、

使用行為、營業時間、加班型態、維護管理品質等因子不但差異甚大且並非容易 被任何高級建築耗能評估法所掌握，因此所有建築耗能標示法自不能倖免於巨大 的評估誤差。如圖 2-10 所示，David E. Clark(2012)指出建築耗能因子本應包含空 調、照明、換氣、熱水等常規因子，與插座電器、特殊功能、其他服務功能等非 常規因子，以及使用時間、維護管理、使用行為、熱舒適&照度水準等營運因子，

是很難全面掌握的現象。以筆者能源解析專業觀之，前三大因子中只有常規因子 是能源計算可精確評估的，但後兩大因子卻是變動大且很難精確掌握計算的不確 定因子，這是建築能源標示方法不可避免的誤差來源。

儘管如此，本研究的動態 EUI 評估法當然也謹慎解析圖 2-10 所示三大因子，

同時也透過能源局統計之建築 EUI 調查數據之比對，試圖減少能源評估與標示之 誤差。然而如上所示，全世界最先進的 EnergyStar、EPC、BELS 尚有上述巨大評 估誤差，我們一定要對本研究的動態 EUI 評估法具有「容許相當程度評估誤差」

的覺悟與體諒才行。儘管有評估誤差，良好的建築能源評估與標示法依然有解釋 控制節能關鍵因子並進而改善節能效率的功能，依然是最有效的建築節能管理策 略，此乃所有先進國推行建築能源證照的前車之鑑。

圖 2-8 美國能源部 Energy Star 對辦公建築預測方程式的重相關係數只有 0.22 (資料來源:Energy Star 網站)

第二章 國外有關本案之研究情況

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圖 2-9 英國 EPC 法之能源分級標示與實際建築耗電 EUI 有很大誤差 (資料來源:David Clark,2012)

圖 2-10 建築耗能因子包括可精確控制的常規因子與不可確定的其他因子 (資料來源:David Clark,2012)

2-2-3 建築 EUI 的右偏分佈理論

根據美國及加拿大的實際建築 EUI 調查發現:幾乎大部分建築類型的 EUI 均 呈現右偏分佈特性，如美國能源部的 CBECS 調查資料的辦公、法院、醫院 EUI 呈現，如圖 2-11~13 所示分佈(McDonald C., et al. 2016)，如加拿大公有建築 EUI 調查的學校、醫院 EUI 呈現，如圖 2-14~15 所示分佈(Annual Energy Conservation Progress Report, 2016)。右偏分佈特性有如社會的薪水分佈，正常一般人收入以其 眾數左右略呈常態分佈，但有一些有錢人為極端高收入而使拉開高薪部分其而呈 偏右分佈。在建築 EUI 的右偏分佈意味著:少數建築因設備效率差、超量設計且運 轉模式惡劣而使高耗能的右邊分佈拉長而呈偏右分佈，但在左邊的低耗能建築 EUI 部分因有其最低基本耗電的極限，因而使其左邊偏差偏小。

第二章 國外有關本案之研究情況

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圖 2-11 美國能源部 CBECS 資料的辦公建築 EUI 分佈 (資料來源:McDonald C., et al. 2016)

圖 2-12 美國能源部 CBECS 資料的法院建築 EUI 分佈 (資料來源:McDonald C., et al. 2016)

圖 2-13 美國能源部 CBECS 資料的醫院建築 EUI 分佈 (資料來源:McDonald C., et al. 2016)

圖 2-14 加拿大 Ontario 公有建築 EUI 調查的學校建築 EUI 分佈 (資料來源:Annual Energy Conservation Progress Report, 2016)

第二章 國外有關本案之研究情況

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圖 2-15 加拿大 Ontario 公有建築 EUI 調查的醫院建築 EUI 分佈 (資料來源:Annual Energy Conservation Progress Report, 2016)

這種建築 EUI 偏右分佈之左右偏度情況，常因建築類別運營條件差異而有不 同的偏度差異，例如美國西雅圖市所調查的各建築分類的 EUI 分佈如圖 2-16 所示，

由此可看出像有標準室內與運營條件的辦公、醫院等建築 EUI 分佈之偏度較小，

像商場、旅館、老人院等運營條件差異大的建築 EUI 分佈之偏度也隨之變大。

圖 2-16 美國西雅圖市建築分類的 90%範圍的 EUI 分佈 (資料來源:Lauren Smith, 2015)

2-2-4 以動態 EUI 理論建構既有建築物的 EUI 母體分佈

現行既有的建築能效評分法，例如歐盟的 EPC 法、ASHRAE 的建築能源係 數法 Building Energy Quotient (BEQ)或美國 EPA 的 EergyStar 計分法，均建構於單 一建築類型能源計算與評分之基礎，但筆者認為這種採用全棟建築 EUI 之評量法 有一重大缺點，就是對混合使用的建築物可能產生嚴重的評估誤差。其證據例 如:EnergyStar 計分法在辦公、旅館建築類型的 EUI 預測的重相關係數 R²才只有 0.22、

0.27，可見其隱藏了嚴重空間分類上的不確定性。可能因為歐美建築型態較屬於單 純機能使用狀況而使其採用單一建築機能分類的建築耗能評分法方法而導致此缺 點，這在如台灣的亞洲國家，因建築使用形態更複合化、更多樣化之狀況下，這 缺點將更擴大且嚴重。

為此，本研究提出動態 EUI 評估法（Lin Hsien-Te,etc.,2013）來改善此缺點，

該法認為機能混合使用的建築物耗能難以採用單一建築分類來預測，較精確的建 築物耗能預測法應依其該建築物之不同「耗能分區」分類先模擬預測各分類空間 的 EUI，再能組合成整體建築物的耗能預測值才能減少預測誤差。所謂「耗能分區」

是指空調營運時程、室內發熱水準且空調負荷模式相類似的空間。因為「耗能分 區」的耗能行為較能精確定義，才能避免熱流解析條件錯亂的誤差。假如採用此 耗能分區解析的 EUI 數據做為耗能預測的參數，因為排除了建築混用、營運複雜 化的差異，因此其 EUI 母體分佈可期待明顯縮小，耗能預測精度才能提高。

此動態 EUI 評估法的概念，如圖 2-17 所示，一棟由展覽、商業、辦公等三類

「耗能分區」所組成的建築物，其三項主設備的耗能標準可是由此三類空間的 EUI 值加權計算而得。為此，本研究即將建立如表 3-6 所示 63 類耗能分區在空調、照 明、電器等三設備之耗能密度標準 EUIai、EUIli、EUIei(見下述)，此標準值是其根 據其空調營運時程、室內發熱之標準情」，採用 e-Quest 軟體所模擬出來的標準耗 能密度。本研究同時將依此耗能密度標準建構 EEWH-EB 版之既有建築物耗能評 估法。

第二章 國外有關本案之研究情況

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圖 2-17 建築耗能預測必須依據相同「耗能分區」之排列組合來評估

圖 2-17 建築耗能預測必須依據相同「耗能分區」之排列組合來評估