第二章 相關文獻回顧與探討
第二節 近零耗能建築之核心元素及案例探討
Deng（2014）提出了 NZEB 之核心元素包括三大部分，第一是建 築物本體應採取良好的「被動式建築設計」，包括建築物合宜的座向、
高性能隔熱、良好的密封性，及窗戶的外遮陽等。第二是建築物內之耗 能設備需採用高效率的「主動式設備設施」，以有效的降低建築能耗的 負載，並維持室內環境之健康與舒適，如 HVAC（加熱，通風，空調）
系統、DHW（家用熱水）系統、照明系統、EMS（能源管理系統）等。
第三則需考量設置「再生能源發電系統」，以抵消其負載，可分為現址
的（on-site）再生能源，例如太陽能、風能、水力、生質能、地熱與海 洋能等；或是現址以外的（off-site）再生能源，例如來自社區規模的能 源設施，以及公用電廠提供的「綠色電力」（Green power）等。此處需 特別強調的是，零耗能建築除需使用再生能源發電外，尚需搭配電池儲 能系統、分散式供電系統及周圍電網（grid）共同組成，將可調節尖離 峰時段之用電，改善再生能源供給不穩定，或發電時段與用電時段之落 差，有助於穩定供電品質。綜合而言，NZEB 的設計過程，需持續進行 改善設計、分析，直到符合接近零耗能之績效目標為止，其核心元素之 概念如圖 2-3 所示。
圖 2-3 NZEB 核心元素之概念 資料來源：Deng, 2014
二、近零耗能建築之案例探討
1、英國貝丁頓零耗能開發社區（BEDdington Zero Energy Development, BedZED）5
(1) 能源使用效益：較一般平均減少 81%熱能能源使用及 45%電力 使用。每年所供給電力 85.4 萬度，需求 81.2 萬度，不僅達到零 此社區不僅是全英國最大的混合使用「零碳社區」，也是英國最 早發展的環保社區。開發之資金來源包括倫敦市政府、歐盟發展基 金，與世界野生動物基金會（WWF）的「一個地球生活」（One Planet Living）基金等。
本社區於 2002 年完工並有居民進住，共有 82 戶住宅單元，17 棟公寓式住宅，工作室與商業空間共 2,500 平方公尺，為英國目前 最大的永續社區之一，也是此類社區中的典範與標竿。社區中約 25%
的住宅空間提供為社會住宅，為自治區政府所有，僅供租用，其它 則包括 50%開放市場自由買賣以及 25%產權持有者使用等。規劃時 除了將使用機能混和，讓住宅單元、工作室單元與屋頂花園相互交 錯，亦計畫性的將各種社會階層適度混和，讓社區呈現不同於以往 的多元性，為英國少有的高密度住商混和式社區。
本案設計特色包括被動式建築設計規劃方式、隔熱保溫設計及 材料應用、通風系統設計概念（「風杓」設計）、節能生態屋頂設計、
太陽能發電、廢棄建材再生計畫、水電錶設置方式、使用節能電器 設備、水資源再生使用策略以及綠色運輸系統等。整體設計及應用 概念整合如圖 2-4。
貝丁頓零耗能社區自 2002 年完工進駐至今，持續進行各項監測 紀錄。監測調查內容包括居民使用食物、運輸、廢棄物以及各項生 活態度之改變。計量監測部份包括水、電力、熱能以及廢棄物數量 之紀錄。此社區各項節能減碳效益以及生態影響效應包括：
5：陳淑如，智慧綠建築案例介紹(四)-貝丁頓零耗能社區，智慧化居住空間專屬網站 (http://www.ils.org.tw)
耗能，多餘的電力還可以賣給電力網絡，籌措社區發展基金。
(2) 運輸方面效益：較之國家平均，減少 64%汽車里程，相當於每 年 2,318 公里。
(3) 水資源節省效益：每日每人使用 72 公升水量，較之一般平均減 少 58%水資源使用。
(4) 垃圾減量效益：回收再利用高達 60%的廢棄物。
(5) 食物消耗減量效益：86%的居民選購有機食物。
(6) 社區和諧與人際相處效益：每位居民平均認識 20 位鄰居並知曉 姓名。
除了以上量化的效益外，本社區更創造了新一代的社區價值。
根據社區民眾的滿意度調查發現：因為鼓勵步行與騎車，除了省能 少污染，也讓生活更健康。透過設計手法的規劃分析，住宅擁有好 的舒適度、自然通風、自然採光，大幅降低英國冬季常見憂鬱症比 例；也因為比一般家庭更低的能源開銷與交通支出，以及環保所帶 來的榮譽感，讓居民比以往更加輕鬆快樂。
本社區成功呈現由民間發起，進而影響政府政策的具體實踐過 程，足可做為政府設法提昇民眾集體參與永續環境營造，並在社區 落實綠色生活營造的參酌範例。
圖 2-4 貝丁頓零耗能社區整體設計及應用概念整合 資料來源：BedZED Toolkit Report, BioRegional
2、美國國家再生能源實驗室-研究支援中心（National Renewable Energy Laboratory-Research Support Facility, NREL-RSF）6
該中心於 2010 年 10 月正式啟用，是一棟相當節能的建築。該 棟建築的總面積大約為 23 萬平方英呎，員工人數約為 800 人，建築 耗能密度（EUI）為每年 34kBtu╱ft2yr（約 105kWh╱m2yr），其建 築性能評比與美國冷凍空調協會（American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, ASHRAE）之 90.1 2004 之標準相較約高出 50％，並通過美國LEED的白金級建築認證，由 於該建築的總花費約為 6,400 萬美元，換算成單位面積造價為 259 美元，與鄰近地區大樓建造費用相比屬中間偏高。未來此中心屋頂 將裝設 1.6MW的太陽能發電系統（PV system7
圖 2-5 美國國家再生能源實驗室-研究支援中心 資料來源：
https://www.nrel.gov/about/assets/images/[email protected]
），並加入當地購電電 網，也將輸入由相鄰停車場屋頂產生之太陽能電力，以補足不夠的 電能，將成為美國第 1 棟生活中（非展示示範）的大型辦公建築且 能達到淨零耗能，如圖 2-5 所示。
6：李浩銓，零耗能建築國際案例介紹，能源報導 2011 年 8 月
7：太陽光電系統，也稱為光生伏特，簡稱光伏（Photovoltaics, PV；字源「photo-」光，「voltaics」
伏特），是指利用光伏半導體材料的光生伏打效應而將太陽能轉化為直流電能的設施。光伏設施 的核心是太陽能電池板。目前，用來發電的半導體材料主要有：單晶矽、多晶矽、非晶矽及碲化 鎘等。
由該棟建築的節能技術應用來看，包括：大樓屋頂鋪設太陽能 發電、利用太陽能熱水的供應、採用自然通風以及自然導光技術、
地板空調系統、建築外殼隔熱技術及地底冷熱能儲存系統。除此之 外，也運用高效率製冷╱製熱系統、照明系統及智慧監控系統等。
其中再生能源的應用部分，主要的發電來源來自於太陽能發電，該 建築及停車場的屋頂全面鋪設太陽能板來進行發電，而鋪設在主建 築的太陽能板約可提供 787kW 的發電量，設置在停車場的太陽能板 約可提供 540kW 的發電量，另外少部分發電來源則是應用風能及生 質能來發電。
根據估算，其整年的建築耗能密度對照ASHRAE 90.1 標準提供 的基準值來看， 可大幅降低至約 34kBtu╱ft2，其中暖房加熱與照 明降低的幅度最為顯著。在暖房加熱的部分，由 15.8kBtu╱ft2降低 至 5.8kBtu╱ft2，主要降低原因係運用了太陽熱能收集裝置（Solar Wall）及地底冷熱儲存系統，並採用太陽熱能提供室內的熱水及暖 氣使用；而在照明的部分，則由 9.2kBtu╱ft2降低至 3.8kBtu╱ft2， 主要降低原因是該棟建築充分利用將戶外自然光導入室內，因而減 少電燈的使用量。
在其他技術應用方面，研究支援中心約有 20％的建築材料來自 於回收建材，例如採用廢棄天然氣接管做為建築的部分樑柱，1 樓 大廳全部採用廢棄橡木來建造，而大樓部分牆壁也是使用廢棄或再 回收的木材，圍牆則採用廢棄石材。除此之外，該建築同時應用不 需要高科技的方式來達到節能的目的，例如：增加公共空間的使用 人數、將桌上型電腦代換成筆記型電腦、使用較高效率及可回收電 能的電梯、使用高反射塗料增加室內光環境、隨手關燈、採用多功 能事務機等相關節能措施。