第二章 相關文獻回顧與探討
第一節 近零能源建築之相關文獻分析
一、我國近零能源建築設計與技術可行性研究(何明錦、趙又嬋,2015)
該研究首先蒐集彙整國際間各國(歐盟、美國、日本…等)對於近 零能源建築政策的推動方針、分期目標與執行策略,做為我國日後推動 近零能源政策參考。同時蒐集亞洲地區零耗能建築案例與臺灣再生能源 運用之現況,並分析(1)被動式設計(2)主動式設計(3)再生能源 等三個面向的節能技術。最後透過「低碳建築聯盟」建築碳足跡評估(BCF) 法,針對臺灣住宅進行 ZEB 的量化與可行性評估。綜合本文的研究成 果與分析,有以下之結論:
(一) 該研究蒐集彙整國際間(歐盟、美國、日本…等)對於近零能源建 築政策的推動方針、分期目標與執行策略,做為我國日後推動近零 能源政策參考。ZEB 以初級能源為計算基準,各國推動近零能源建 築的時間表不一,但大多以每 5 年作為政策目標的階段性檢視。國 際間重要的 nZEB 政策執行時間點為:2020 年、2025 年、2030 年。
主要國家分期目標擇要整理如下:
1、 歐盟:依據「建築物能源效益指令 (Energy Performance of Buildings Directive, EPBD)」要求所 2018 年 12 月 31 日起所有公共建物、2020 年 12 月 31 日起所有新建物,皆需達到近零能源(nearly zero energy building)建築的目標。
2、 美國:依據 2007 年「能源獨立及安全法案 (EISA 2007)」要求 2030
年前之商業新建築需達到淨零能源(Net Zero Energy)、2040 年前 50%商業建築需達到淨零能 源、並於 2050 年前全部商業建築需達到 淨零能源。
3、 日本:提出在 2020 年所有新建的公有建築、在 2030 年新建建築須 為近零能源建築。
(二) 該研究蒐集 10 個位於日本、韓國、新加坡、馬來西亞、香港、印度 等地的近零能源案例,做為臺灣近零能源建築技術的借鏡。「被動式 設計」中,較常使用的包括「晝光利用」、「自然通風」、「建築外殼 節能設計」,「主動式設計」中,以空調(HVAC)部分的設計手法 最為重要,「再生能源」中,太陽能光電與太陽能熱水最常被應用,
同時也均使用 HEMS、EMS 等智慧化能源管理系統。案例技術因應 亞洲地區夏季較炎熱的氣候特性,故節能技術適用性高。
(三) 該研究蒐集臺灣再生能源技術應用現況,以及臺灣目前的再生能源 相關政策,包括太陽能、風能、水力、生質能、地熱與海洋能…等,
以進一步評估臺灣再生能源應用於 ZEB 之潛力。由資料得知,現階 段推動再生能源主要以風力發電及太陽光電為主,陸域優良風場大 都開發殆盡,風力發電將朝向離岸發展,現以太陽光發電為最具發 展潛力的再生能源。
(四) 該研究利用 BCF 法,在不將耗能量換算為 CO2排放當量的前提下,
在「住宅標準情境」中透過操作建築外殼設計、通風、照明、家電 設備等因子,計算住宅在各種節能手法下的「建築用電密度 EUI」,
評估其 ZEB 之可行性,結果得出在現今一般的節能手法運用下,住 宅總 EUI 可由 50(kWh/m2.yr)降至 33(kWh/m2.yr),最大節能效 益可達 34%。
(五) 該研究以「太陽能光電」為主要再生能源進行 ZEB 可行性之評估,
在臺灣住宅居住水準平均每戶建坪 46.02 坪(約 150 m2),EUI 為 33
(kWh/m2.yr)的前提下,若不計設備投資成本,利用屋頂及部分基
地內空地設置太陽能光電板,目前小規模的「單戶住宅」有達成 ZEB 的潛力。但若為複數以上集合住宅,則需導入全立面的 BIPV 設計 與高轉換效率的太陽能電池後,方有成為 ZEB 的潛力。
二、我國近零能源建築發展策略與可行性研究(陳麒任、黃恩浩,2018)
該研究就建築節能及再生能源兩大面向,檢討適合我國推動之近零 能源建築技術策略及其涉及之相關法規或規範。並就節能及創能兩個面 向,進行我國推動近零能源建築之可行性評估。研究成果擇要如下:
(一) 近零能源建築之技術發展策略:
近零能源建築之主要重點係建築節能及再生能源兩大面向,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。考量重點說明 如下:
1、 新建建築物之外殼節能設計方面:
目前我國建築技術規則綠建築基準專章對於建築物節約能源,
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,透過(1)屋頂與外牆隔熱性能、(2)建築外殼耗能量、
(3)立面開窗部位之窗熱傳透率與遮陽係數、(4)窗面平均日射取得量 及(5)外殼等價開窗率等,管制建築物來自外部的熱能,以減低建築 空調負荷與耗能。
2、 既有建築節能改善方面:
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,係針對建築附屬耗能設施設備進行提升能源效率改善。
3、 再生能源運用方面:
可結合再生能源技術例如太陽能光電板、太陽能熱水系統、太 陽能照明系統、風力發電及生物氣體發電等來節省能源。惟考量各 種再生能源之特性,就風力發電而言,風場較佳之分佈多位於離岸 或空曠之處,且風力機組運作時將產生大量噪音,故風力發電設備 較不適合設置於都會地區建築物上。至於生質能發電,多採用之油 菜或玉米來煉製生質燃油,不但恐反增加溫室氣體的排放量,亦恐 引發糧食危機和價格上漲等疑慮。故建議於建築物設置之再生能源 裝置,以太陽光電較為適合。
(二) 住商部門達到近零能源建築之可行性評估:
該研究係針對建築物本身可設置之再生能源裝置,如欲符合近 零能源建築水準,以位於臺中市、高雄市之透天式住宅較易達成,
臺北市地區因太陽光電發電容量因數甚低,故建築本身之再生能源 發電量亦甚低,不利發展近零能源建築。此外,對於中南部之 4-7 層樓之公寓式或集合式住宅,其再生能源佔耗電量比例約介於 40%~70%之間,若能進一步降低建築物之耗能,仍有機會達到低耗 能甚至近零能源建築之水準。
至於辦公大樓,無論是獨立空調型或是中央空調型,其再生能 源佔耗電量比例約介於 2%~12%之間,主要是因為建築物量體較大,
整體耗能亦較大,而能設置太陽光電設施之面積有限,相對其再能 能源發電量遠低於建築物整體耗能,故有關大樓建築推動近零能源 之策略部分,建議以建築節能為主,再生能源為輔之方式進行較為 可行。
三、綠建築與近零能源制度之調合研究(王榮進、鄭政利,2019)
本研究參採國際零能源建築推動模式,結合綠建築與近零能源建築 系統,以延續我國綠建築政策及推廣成果,並銜接國際推動近零能源建 築之趨勢。彙整我國綠建築日常節能指標與住宅建築能耗之關聯,研擬
我國綠建築與近零能源建築系統之調合發展策略。主要成果摘述如下:
(一) 調和綠建築之近零能源建築基準:
以零能源建築 ZEB 的判斷基準(定量定義),如表 2-1 所示,為 滿足以下定量要件之建築物:
1、準零能源建築 RZEBTB(Ready Zero Energy Building in Taiwan Building):
(1) 不含可再生能源,減少 30%以上的能源基準消耗量。
(2) 綠建築日常節能評估系統得分 RS4 大於或等於 16 以上之建築。
(3) 建築外殼節能效率 EEV≦0.8。
2、近零能源建築 NZEBTB(Nearly Zero Energy Building in Taiwan Building):
(1) 不含可再生能源,減少 50%以上的能源基準消耗量。
(2) 加上可再生能源,減少 75%以上、未滿 100%的能源基準消耗量。
(3) 建築外殼節能效率 EEV≦0.7。
3、零能源建築 ZEBTB(Zero Energy Building in Taiwan Building): (1) 不含可再生能源,減少 50%以上的能源基準消耗量。
(2) 加上可再生能源,減少 100%以上的能源基準消耗量。
(3) 建築外殼節能效率 EEV≦0.7。
表 2-1 零能源建築 ZEB 的判斷基準(定量定義)
資料來源:綠建築與近零能源制度之調合研究(王榮進、鄭政利,2019)
(二) 調和綠建築之近零能源住宅基準:
以零能源住宅 ZEH 的判斷基準(定量定義),如表 2-2 所示,
為滿足以下定量要件之建築物:
1、準零能源住宅 RZEHTH(Ready Zero Energy House in Taiwan House):
(1) 不含可再生能源,減少 20%以上的能源基準消耗量。
(2) 綠建築日常節能評估系統得分 RS4 大於或等於 12 以上之住宅。
(3) 建築外殼節能效率 EEV≦0.8。
2、近零能源住宅 NZEHTH(Nearly Zero Energy House in Taiwan House):
(1) 不含可再生能源,減少 20%以上的能源基準消耗量。
(2) 加上可再生能源,減少 75%以上、未滿 100%的能源基準消耗 量。
(3) 建築外殼節能效率 EEV≦0.7。
3、零能源住宅 ZEHTH(Zero Energy House in Taiwan House): (1) 不含可再生能源,減少 20%以上的能源基準消耗量。
(2) 加上可再生能源,減少 100%以上的能源基準消耗量。
(3) 建築外殼節能效率 EEV≦0.7。
表 2-2 零能源住宅 ZEH 的判斷基準(定量定義)
資料來源:綠建築與近零能源制度之調合研究(王榮進、鄭政利,2019)
(三) 零能源建築評估制度擬議
1、準零能源建築 RZEBTB 與準零能源住宅 RZEHTH 以建築節能為目 標,無需評估再生能源之採用,延續綠建築評估方法與基準,執行 制度上可以納入綠建築標章制度執行評估,並於日常節能指標中標 示與登錄。
2、近零能源建築 NZEBTB 與零能源建築 ZEBTB 除了建築節能門檻評 估外,須採納再生能源之發電評估與平衡計算,而再生能源之推動 制度與相關措施屬經濟部權責,必須跨部會合作執行方有成效,故 有待經濟部來共同推動,由內政部協助提供評估方法與計算基準。
(四) 推動近零能源建築之進程目標建議
近零能源建築的制度推動與落實,需要積極從經濟能源政策與產業 輔導面相來配合實施,政府機構權責分工適合由經濟部做為政策主導的
近零能源建築的制度推動與落實,需要積極從經濟能源政策與產業 輔導面相來配合實施,政府機構權責分工適合由經濟部做為政策主導的