研究背景與動機

2014 年 4 月，美國國家海洋暨大氣總署 (NOAA) 首次測得全球月平均二氧化 碳濃度突破 400 ppm (圖 1)，為該組織自 1958 年開始觀測以來的最高值。觀察過 去近六十年之觀測數據，二氧化碳濃度呈現穩定的上升趨勢，自 1958 年的 320 ppm 一路升高到 400 ppm 以上 (Dlugokencky & Tans, 2015)。而二氧化碳濃度的上 升趨勢對於全球氣候的影響一直是科學家重視的議題。目前已知二氧化碳能吸收 地球表面以紅外線 (Infrared) 為主的熱輻射。在白天的時候，地球表面吸收來自太 陽的熱輻射與可見光而變得溫暖；同時，地球表面也因釋放紅外線熱輻射至外太 空而冷卻，地表的溫度越高，釋放的熱輻射量也越多。因此，當地表吸收的熱輻 射量和釋放到太空中的熱輻射量相等而達到平衡的時候，地表便能維持在一個穩 定的溫度。而大氣中有些具有吸收紅外線熱輻射熱能力的氣體，像是二氧化碳，

可以將熱保留在大氣中，避免地表冷卻速度過快，就好像在地表蓋上一張毯子，

降低熱損失，科學家稱此現象為溫室效應，並將存在於大氣中並具有吸收紅外線 熱輻射能力的氣體稱為溫室氣體 (Tans, 2007)。

圖 1：全球大氣月平均二氧化碳濃度趨勢 (Dlugokencky & Tans, 2015) 值得注意的是，近年來全球氣溫亦呈現上升趨勢，美國國家航空暨太空總署 (NASA) 的資料顯示，2014 年的年平均氣溫與二十世紀初期相比高出 1 ℃，且 2014 年也是有紀錄以來最暖和的一年 (圖 2)，在所有觀測記錄的 136 年中，平均 氣溫最高的前十名除了 1998 年之外全發生在 2000 年之後，全球暖化的現象已是 現在進行式 (Shaftel, 2015)。而根據美國國家冰雪資料中心 (NSIDC) 的數據，北極 冬季海冰最大覆蓋面積於 2015 年創下歷史新低 (圖 3)，且發生日期較往年提前了 兩個禮拜 (Vizcarra, 2015)。追蹤過去三十五年 4 月份的北極海冰覆蓋面積，則呈 現每十年縮小 2.4%的下降趨勢 (Vizcarra, 2015)。種種跡象皆顯示，全球氣溫暖化 已經開始對地球的自然環境產生影響。

圖 2：全球年平均氣溫趨勢 (Shaftel, 2015)

科學家推測，大氣溫室氣體濃度上升是導致全球暖化的主要因素 (Przyborski, 2016)，而大氣中二氧化碳的濃度取決於兩項重要的變因，碳匯以及碳源，匯和源 兩者是相對的概念，聯合國氣候變化綱要公約第一條定義「“匯”：指大氣中清 除溫室氣體、氣溶膠或溫室氣體前體的任何過程、活動或機制。“源”：指向大 氣排放溫室氣體、氣溶膠或溫室氣體前體的任何過程或活動。」 (工業技術研究 院能源與資源研究所, 1998)。而陸地森林的固碳作用是主要的碳匯之一，在 1997

年 12 月通過的「京都議定書」中亦承認森林碳匯對減緩氣候變暖的貢獻，並要求 加強森林可持續經營與植被恢復與保護 (臺灣綜合研究院, 1997)。

圖 3：北極海冰覆蓋面積 (Vizcarra, 2015)

因應前述之國際共識，臺灣內政部建築研究所委託財團法人臺灣建築中心於 1999 年 9 月 1 日起開始受理「綠建築標章」申請，「綠建築評估手冊 2015 年版」

書中以綠建築九大指標評估系統 (EEWH) 來評估綠建築等級，其中綠化量指標用 以評估基地植物的生態系統過程 (包含呼吸作用釋放 CO2與光合作用吸收 CO2) 對 CO2流量的影響，並以植物四十年生命期中的 CO2固定量作為綠化效益的換算標 準，給予各種類型植栽不同數值之二氧化碳固定量 (Gi 值)。各植栽種類的 CO2固 定量見表 1 (財團法人臺灣建築中心, 2014)；然而，評估手冊當中提及此估算方法 之誤差甚大。本研究探究其原因主要有以下兩點：(1) 未充足反映栽植區域氣候與 日照條件、(2) 植栽類型分類較為簡化。第一點為栽植區域的有效日照時數深受建

繪圖法估算日照時數，而日照時數影響植栽生長狀況甚鉅，因而忽略栽植區域的

者，應取得綠建築分級評估合格級以上標章；達五千萬元以上者，應取得綠建築 型法規逐漸朝向以基於效能的 (Performance-Based) 法規，以避免規範型法規之缺 點，基於效能的法規列出必須滿足的目標，而不限制達成這些目標的方法。

近年來，建築與營建產業界新興之 Building Information Modeling (BIM) 技術，

提供許多實務應用上的突破機會。BIM 技術提供串連建築物生命週期的數位化模 型資訊建構、管理與應用潛力。而建築物生命週期涵蓋規劃階段、設計階段、施 工階段、營運維護階段以及最後的拆除階段。因此，許多人也開始注重 BIM 技術 應用於綠建築設計階段的發展 (謝尚賢, 綠建築結合 BIM 開創可能性, 2014)。BIM 實務應用的優勢之一，在於實際施工之前，透過事先模擬與分析，提供決策者更 多的資訊，減少以往因為資訊不足而必須仰賴決策者經驗所造成的隱藏風險 (謝 尚賢, et al., 2016)；分析與模擬的成果搭配視覺化技術，亦可加速溝通與協作之效 率。而模擬分析工具的成熟有助於基於效能之設計，設計者可以透過模擬分析工 具獲得更可靠的效能評估，從而知道是否滿足法規之目的。

陳以文於 2013 年開發一運用 BIM 模型的法則式 (Rule-Based) 綠建築規範檢核 系統，用以輔助綠建築設計。法則式系統將已知的經驗或規則儲存於知識庫 (Knowledge Base)，推理引擎 (Inference Engine) 取得所需的資料後，配合知識庫中 的經驗或規則導出適當的答案。該系統從 BIM 模型中自動擷取所需資料，設計者 僅需將其他必須的資訊輸入後，便可得知設計結果是否符合規範之要求 (陳以文, 2013) 。 該研究成果實現運用 BIM 模型自動化檢核綠建築設計，屬於規範型法規 之檢核，往後若導入分析模擬技術，應可促使規範型法規朝向基於效能型法規發 展，利於擴大設計者的發揮空間。

綜合前述之背景，本研究認為透過 BIM 分析模擬技術以及尋找合適的估算方 法可以改善以下現況：(1) 現行綠建築評估手冊未反映栽植區域日照條件所產生之 估算誤差、(2) 現行綠建築評估手冊植栽類型分類較為簡化所造成之估算誤差、(3) 建築師與景觀設計師進行綠化區域設計時之效率不彰、(4) 促進基於效能型法規之 發展。