近零能源建築之相關技術探討

要達成近零能源建築，就技術面而言，可從建築節能及再生能源兩 大面向進行，前者包括建築外殼隔熱、通風、導光及低耗能電器設備，

並融入能源管理系統、高效率儲電電池及高效率電力系統等；後者包括 有效利用太陽能、風能、氣電共生等再生能源，來抵消或降低建築物之 耗能需求。茲分別就上述相關技術整理說明如下：

一、建築節能部分：

各國建築節能法規均以建築外殼及空調等節能設計管制為主，其管 制方式有分項管制法（如日本、中國）及一次能源總量管制方法（如德 國），均以訂定基準值來管制。然而各國建築節能法令中，歐美等溫帶 先進國家偏重於建築隔熱保溫規定，熱帶國家則偏重於外殼遮陽的規定，

難以適用於亞熱帶的台灣，不同氣候條件所訂定之法規亦難以比較。

（一）新建建築物：

我國於 93 年訂定發布建築技術規則綠建築基準專章，建築物節約 能源在建築外殼方面採用 ENVLOAD、Req 指標之強制型規範，為較先 進的性能式法規，另於 101 年增訂建築物外牆及開窗部位之隔熱與遮陽 基準，二種檢討方式擇一適用。其適用範圍為學校類、大型空間類、住 宿類建築物不限面積全面適用，除特殊情況外，其他各類建築物樓地板 面積超過 1,000 平方公尺亦應適用，每年新建建築物全國總樓地板面積 85%以上已納入管制。總結建築技術規則對於外殼隔能性能之相關規 定，如圖 4-1 所示。

為防止中央空氣調節系統超量設計，本部業於 102 年 6 月 19 日會 銜經濟部訂定發布「新建建築物節約能源設計標準」，將中央空調系統 納入節能管制規定。惟目前我國仍並未針對新建建築物之空調、照明設 計基準值，從法規層面訂定合理之設計基準值，故尚無法針對新建建築 整體進行設計能耗基準管制，建議未來可依「能源管理法」第 17 條，

授權由中央主管機關（經濟部）或建築主管機關（內政部）據以訂定。

註：上圖中括弧內數字係建築技術規則條文編號

圖 4-5 彙整建築技術規則對於外殼隔能性能之相關規定 資料來源：建築技術規則整理

此外，為配合住商部門溫室氣體排放管制行動方案（第一期階段），

提升新建建築物之建築外殼節約能源設計基準值，以 109 年達成較 105 年提高百分之十為目標。爰內政部營建署於 108 年 8 月 19 日修正建築 技術規則建築設計施工編部分條文，將自 110 年 1 月 1 日施行，其中關 於外殼耗能部分，包括：

1、修正建築物外殼耗能量定義，並增訂耗能特性分區定義（修正條文 第二百九十九條）。

2、增訂高海拔地區建築物外牆及外窗之最低保溫規定（修正條文第三 百零八條之二）。

3、將空調型建築物³⁶納入建築物外殼耗能量管制對象，並減少窗面平均 日射取得量管制對象，以及將建築物外殼耗能量修正改採依各耗能 特性分區樓地板面積加權計算之檢討方式（修正條文三百零九條、

36 A 類第二組、B 類第一組、C 類、D 類第二組、D 類第五組、E 類、F 類第三組、F 類第四組、

G 類、C 類之非倉儲製程部分等。

三百十一條、第三百十二條及第三百十四條）。

（二）既有建築物：

我國既有建築物約占全國建築物總量 97%以上，數量龐大。這些早 期興建之建築物，當時並無建築節能法規，普遍存在耗能問題，既有建 築物如進行建築節能及綠建築改善，將可提升建築物使用成效，促進生 態、節能、減廢、健康之綠建築目標，除落實政府節能減碳之政策，對 減緩都市熱島效應及降低夏季尖峰用電負載，亦有莫大幫助。

本所作為引領我國綠建築發展政策之角色，長期以來持續推動既有 建築節能改善之示範與推廣。然而，建築節能改善包含既有建築物之建 築與基地類隔熱性能改善，以及設施設備類之能源效率提升等兩大面 向，前者包括屋頂隔熱、外遮陽、屋頂綠化等，係針對建築本體進行隔 熱性能改善；後者則包括室內照明、空調系統、熱泵系統、測試調整平 衡（TAB）、及建築能源管理系統（BEMS）等，係針對建築附屬之耗能 設施設備進行提升能源效率改善。茲針對既有建築節能改善之技術手法 說明如下：

1、中央空調設備系統節能改善

整體之中央空調系統可依照不同元件，包括空調主機、外氣量控制 系統及外氣冷房系統、變風量系統、變水量系統等，可因應使用單位之 需求，導入適當之運轉控制模式進行節能改善。常用之節能技術包括：

(1) 冰水主機台數控制：因冰水主機處於高負載或滿載時，其運轉 效率較高，故使用多台較小容量的冰水主機處於滿載運轉，將 比使用大容量的冰水主機但處於部分負載運轉，相對下更加節 能。

(2) 外氣量控制：將空調排氣與引入之外氣先做全熱(顯熱及潛熱) 交換，使外氣先行預冷及除濕至趨近室內溫濕度後，再送至空 調箱冷卻，將可減少處理新鮮外氣所需耗用的能源。

(3) 外氣冷房系統：當外氣熱焓低於室內回風熱焓時（例如下雨過

後、夜晚），此時可引進部分或全外氣來供應室內空調，如此便 可降低空調主機之運轉耗能，甚至關閉空調主機減少耗能。

(4) 變風量系統：提供某一固定溫度之空氣，根據室內負載變化，

自動調節送風機之送風量，因此可達到減少送風機耗電並維持 室內空調於舒適範圍。

(5) 變水流量系統：提供一固定溫度之冰水，於泵浦加裝變頻器或 以台數控制來改變送水流量，再藉由共通管與加裝二通閥，隨 空調負載變化調節進入冷卻盤管之冰水流量，以節省泵浦耗電 量。

(6) 冷卻水與冷卻水塔：影響冷卻水塔冷卻效果的因素很多，如填 充材、氣水比等基本參數外，另與整體之設計或設置、外界環 境因素有關，如風機與風筒的關係、放置位置及冷卻水之水質 等。

2、熱泵設備系統節能改善

利用輸入至壓縮機的電能，使低溫區之熱量排放至高溫區，與空調 系統不同之處為，空調係利用冷凍循環之低溫段製造冷氣，而熱泵則為 使用高溫段製造熱水。對於熱水使用需求量高的場所，尤其是醫院、宿 舍、旅館等，若能適當選用高效率熱泵系統取代老舊鍋爐或電熱水系統，

最高可達節約一半以上能源之效果。

3、建築能源管理系統（BEMS）節能改善

在系統中具有控制點及終端操作設備，可做電力控制及監測，並整 合所有建築之控制及管理功能，包含空調系統、照明系統、保全系統、

維修管理系統及能源管理系統等。

可藉由了解建築內各耗能系統之電能消耗狀況和能源支出，透過遙 控與智能自動化控制，來降低運營成本，並可偵測異常用電，確保用電 安全。應用的範圍大致上可以歸類出 5 項主要功能，如表 4-6 所示。

表 4-6 BEMS 之主要功能

項次 主要功能說明

1 設定耗能設備自動化啟停控制

2 耗能設備系統依室內負荷需求自動控制使運轉 最佳化

3 監測及記錄耗能設備之運轉及室內環境參數 4 提供可視化能源資訊及用電管理

5 可透過雲端網路進行遠端之耗能設備系統監控 資料來源：本研究整理

4、空調系統測試調整平衡（TAB）節能改善

TAB 實際為調整平衡及量測所有系統之功能是否符合設計需求，例 如在調整空調之風量時，風量是否達到原先設計值的要求，亦是否依據 空調負荷的需求而分布，避免有區域過冷或不冷。當採用節能變風量系 統時，風量是否依據負荷之變動而做風量之變化，以達到節能的目標。

又例如水量平衡時，若水量調整不平衡，會造成冰水流量過多使空調設 備溫度過低，若冰水流量過少則會使空調設備溫度過高。

5、照明設備系統節能改善

在提供適當之照度前提下，挑選高效率與防眩光的燈具以達到室內 照明節能之訴求。常用之改善方式如下：

(1) 採用高效率燈具設備：僅依照明設備原設置位置，採一對一方 式以高效率燈具取代舊有燈具，以提升設備照明效率與節約能 源使用。

(2) 依照度需求重新規劃燈具數量：為了減少能源浪費，可以模擬 軟體，依實際空間建立 3D 虛擬模型，並藉由照明廠商所提供之 照明設備 ies 檔進行改善後之照度模擬，再依結果進行照明設備 之建置。

(3) 依家俱設置重新調整燈具配置：當空間使用型態變更後，家俱

設置重新調整，與原先照明設備之配置相衝突。此時應依空間 使用需求與家俱位置重新檢討燈具配置位置，以提升照明設備 使用效率。

(4) 減少全面照明加強局部照明：當天花板高度較高或實際作業面 積較小，無需大量高照度之全面照明，則可降低全面照明之照 度，於作業面加強局部照明之方式輔助，使其符合作業之所需。

(5) 增設周邊節能輔助設施：當空間具有大面積開窗，則靠窗的燈 可採用調光型電子式安定器搭配晝光感測器來進行光源輸出功 率調控，引入自然光線來取代人工光源，達到節能效果。

6、屋頂隔熱與屋頂綠化節能改善

屋頂隔熱方式甚多，包括屋頂綠化，不但可替建築物室內降溫、綠 美化都市環境以及淨化都市空氣，亦可降低都市熱島效應以減緩地球暖 化；或是採用鋪設隔熱層，利用材料的熱阻特性來阻擋太陽輻射熱傳遞 入室內；或是採用涼屋頂，藉由反射太陽輻射熱方式，減少屋頂吸收的 太陽輻射熱，以降低屋頂層室內溫度，達到節能減碳及改善室內熱舒適

屋頂隔熱方式甚多，包括屋頂綠化，不但可替建築物室內降溫、綠 美化都市環境以及淨化都市空氣，亦可降低都市熱島效應以減緩地球暖 化；或是採用鋪設隔熱層，利用材料的熱阻特性來阻擋太陽輻射熱傳遞 入室內；或是採用涼屋頂，藉由反射太陽輻射熱方式，減少屋頂吸收的 太陽輻射熱，以降低屋頂層室內溫度，達到節能減碳及改善室內熱舒適