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非住宿類公共建築耗能總量管制的理論基礎-「動態

第四章、 研究發現

第一節、 非住宿類公共建築耗能總量管制的理論基礎-「動態

如前章所述,本研究將承襲既有建築技術規則與綠建築標章的 ENVLOAD、

EAC、EL 等指標,提出「建築耗能總碳排量指標法」。該法最重大的理論基礎為

「動態 EUI 理論」。所謂「動態 EUI 理論」立基於下述三點:

1. 任一建築物都是由一些基本的「耗能特性空間」所組成,這些基本的「耗 能特性空間」均具備一個耗能平均值與一個較小的耗能偏差分佈。

2. 任一建築物的耗能量分佈,為其組成「耗能特性空間」的耗能平均值與 耗能偏差來組成。

3. 現行多樣化、複合化的建築類型乃是由許多基本「耗能特性空間」排列 組合而成,其公平有效的耗能評估必須由其不同「耗能特性空間」之特 行來分析才行。

「動態 EUI 理論」的觀念,例如圖 4-1 所示一棟由展覽、商業、辦公等三類

「耗能特性空間」所組成的建築物,其耗能標準乃是由此三類空間的 EUI 值加 權計算而得。由於現代建築的複合化、多樣化,傳統的建築分類以難以規範其耗 能特性,任一建築物有無限「耗能特性空間」排列組合的可能,也有其獨一無二 的耗能特性,我們必須將此建築物拆解成其基本的「耗能特性空間」,才能檢視 其有效的節能設計效益。建築碳排量必須依據相同「耗能特性空間」之排列組合 來評估。

圖 4-1 建築「耗能特性空間」之排列組合 資料來源:綠建築評估手冊-基本型 2015 年版

上述論點說明了:由於近年來建築複合化、多樣化之趨勢,現行建管、工商 管理上的建築分類,乃是混雜了太多變異的「耗能特性空間」,已喪失該建築分 類擁有明確常態耗能分佈的特性,而難以立下公平合理屬於該建築分類的節能標 準與節能規範。例如,許多國家辛苦統計了各種建築分類的耗能 EUI,但因為其 建築分類於實際的「耗能特性空間」相差太遠,亦即含有太多耗能差異而使統計 值偏差太大,而無法應用於建築的能源管理上。

有鑑於此,2013 年筆者才提出「動態 EUI 理論」(Lin Hsien-Te, etc. 2013)

來做為建築能源管理的方向,亦即建議以建築物之「耗能特性空間」的動態排列 組合條件來評估建築節能設計,以避免不同條件建築物之間進行耗能比較的不公 平現象。筆者進一步於「建築碳足跡(二版)」一書中,提出表 4-1 之 43 類「耗能 特性空間」的耗能密度 EUI 值,以做為建築耗能分析的比較標準。此表詳列了 43 類空間在空調、照明、電器等三設備之耗能密度標準 EUIai、EUIli、EUIei,

此標準值乃是利用表 4-2、4-3 所示 43 類「耗能特性空間」之「標準情境」,採 用一個中等規模的標準建築模型與 eQUEST 軟體所模擬出來的標準耗能密度。

這些耗能標準值都經過去能源局之 EUI 統計值比對調整,盡量接近拉近兩者之 誤差,是信賴度甚高的平均耗能理論值(Lin Hsien-Te, etc., 2013;陳怡蓉,

2014)。

這些 EUI 標準值都是以各主要耗能特性空間之平均狀態來計量的,其中含 有走道、儲藏、廁所、會客室、休息室、梯廳、玄關等室內附屬空間,不必另外 處理之。另外也應謹記:這些耗能計算均是以室內面積來計量的,所有戶外走廊、

戶外陽台、戶外梯間均不得計入,例如像學校約有 25%的戶外公共空間,均應小

心排除在計算之外才行,否則會招來不少誤差。

I5 中央廚房、中央洗衣房 100 43 110 253

工廠廠房製程空

使用時間:365 日,24hr/日;空調時間:4、5、9、10 月(共 122 日)4hr/

日(20:00~00:00);6、7、8 月(共 92 日)7hr/日(20:00~03:00);照明時間:

365 日,8hr/日;其他電器:365 日,7hr/日 2. 24 小時間歇空調常住型住宿類空間

使用時間:365 日,24hr/日;空調時間:4、5、9、10 月(共 122 日)10hr/

日(13:00~17:00, 18:00~ 00:00) ;6、7、8 月(共 92 日)14hr/日

3. 24 小時空調型住宿類空間

使用時間:365 日,24hr/日;空調時間:365 日,24hr/日;照明時間:365 日,8hr/日其他電器:365 日,7hr/日

4. 24 小時營業類設備間歇使用類空間

使用時間:365 日,24hr/日;空調時間:365 日,24hr/日;照明時間:365 日,22.5hr/日 ;其他電器:365 日,8hr/日

5. 24 小時營類設備穩定使用類空間

使用時間:365 日,24hr/日;空調時間:365 日,24hr/日;照明時間:365 日,22.5hr/日;其他電器:365 日,19.2hr/日 (每日有 8hr 負荷率 1;16hr 負荷率 0.7)

6. 24 小時無空調類空間

使用時間:365 日,24hr/日;空調時間:365 日,0hr/日;照明時間:365 日,12hr/日;其他電器:365 日,6hr/日 (逐時負荷率 0.25)

7. 18 小時交通運輸類空間

使用時間:365 日,18hr/日(06:00~00:00);空調時間:365 日,18hr/日 (06:00~00:00);照明時間:365 日,16.2hr/日 (每日有 18hr 負荷率 0.8;

6hr 負荷率 0.3);其他電器:365 日,12.9hr/日 (每日有 18hr 負荷率 0.7;

6hr 負荷率 0.05) 8. 15 小時視聽娛樂空間

使用時間:363 日,15hr/日(10:00~01:00) ;空調時間:363 日,15hr/日 (10:00~01:00);照明時間:363 日,8.4hr/日 + 2 日,1.2hr/日;其他電 器:363 日,12.9hr/day (每日 18hr 負荷率 0.7;6hr 負荷率 0.05) 9. 12 小時營業類空間

使用時間:假定每年 52 週,週休一日,313 日(365-52),12hr/日;空調時 間:313 日,12hr/日(09:00~21:00);照明時間:313 日,13.5hr/日 + 52 日,1.2hr/日;其他電器:313 日,12.1hr/日 + 52 日,1.2hr/日 10. 12 小時間歇使用類空間

使用時間:週二~週五(52*4=208 日),5hr/日;週六、日(52*2=104 日),

每日 12hr;每週一固定休館;空調時間:週二~週五共 208 日,5hr/日 (12:00~17:00) +週六、日 104 日,12hr/日(9:00~21:00);照明時間:週 二~週五共 208 日,6hr/日+週六、日 104 日,13.5hr/日+週一 53 日,1.2 hr/

日;其他電器:週二~週四 208 日,3.2hr/日+週六、日 104 日, 6.5hr/日 +週一 53 日,1.2 hr/日

11. 10 小時行政辦公類空間

使用時間:上班日 254 日,10hr/日(08:00~18:00);空調時間:上班日 254 日,10hr/日(08:00~18:00);照明時間:上班日 254 日,10.8hr/日+假日 111 日,1.2hr/日;其他電器:上班日 254 日,8.5hr/日+假日 111 日,1.2hr/

12. 10 小時學校教室類空間(以高中、大專學校為準)

使用時間:上課日 202 日,10hr/日(08:00~18:00);空調時間:上課日 202 日,其中 121 日 8hr/日(08:00~18:00) ;照明時間:上課日 202 日,8hr/

I2 高照明商場(百貨一樓美妝商場) 0.25a 57.5e 16.5e 7.5a

工廠廠房製程空

a.引自 ASHRAE Handbook, 2004

b.引自 California Titled 24 ACM(Alternative Calculation Method) Manual c.引自 綠建築解說與評估手冊, 2007

d.引自 ASHRAE Standard 90.1, 2007 e.引自 李東翰, 2011

例如辦公類空間有時因加班而延長營業時間,美術館、演藝廳、會議廳、

體育館因休假日與夜間使用不固定,商店、酒吧、舞廳營業時段與上述 有所出入,但還請依接近的「耗能特性空間」套用之。

2. 所有室內空間必須歸入某一「耗能特性空間」來處理,且不得重複計算,

例如梯廳與連接走道在餐廳層應歸入餐廳空間面積計算,在客房層則應 歸入客房空間面積計算。

3. 「空調營運分區」是耗能解析重要的依據,通常是以上下班模式的空調 系統分區來界定。營運分區可能跨越不同層空間、不同棟建築物,但其 中有時出現局部個別空調或無空調設備之小空間,也盡量將之歸為同一

「空調營運分區」處理即可。假如在一個大「耗能特性空間」下夾雜其 他異質的次空間時,若該次空間明顯為獨立空調運作之大空間時則應另 闢為不同「耗能特性空間」來處理,但若該次空間面積不及該樓層 20%

且小於 500 ㎡時,雖有獨立運作之空調設備,但為了簡化,將之歸入同 一「耗能特性空間」即可。

4. 上述分區分類通常與建築技術規則節能指標 ENVLOAD 指標之分區分類 是一致的,如醫院分兩區計算兩個 ENVLOAD 值,在此也分兩區來處理。

5. 「耗能特性空間」分類應以大空間分割為主,通常以樓層或牆介面分割 為主,不宜進行太細小、形狀迂迴之空間分割。附屬於主空間內之雜項 小空間,如走道、儲藏、廁所、會客室、休息室、大廳、玄關應歸入主 空間處理。例如,集合住宅之大廳、梯廳、警衛室、娛樂室均歸為住宅 空間部份;大廳內之小商店、櫃臺區或咖啡座應歸入大廳空間;餐廳內 之配膳間、廚房、廁所、衣帽間應歸入餐廳空間;電影院之販賣、售票、

等候區應歸入電影院空間。

6. 照明密度差異大、人員設備密度差異大、運營獨立、空調系統獨立的大 空間應以獨立「耗能特性空間」處理,例如,旅館內的大型中央廚房、

中央洗衣空間、大型冷凍冷藏空間;辦公大樓內的大型會議廳或大餐廳、

醫院內的商店餐廳街、文化中心的辦公區與表演廳均應分離獨立處理才 好。

7. 地下室空間除了具備空調系統之居室、作業或營業空間之外,舉凡停車 場、機械空間、儲藏室應併入 F1 之 24 小時機械換氣空間檢討。

第 二 節 、 非 住 宿 類 公 共 建 築 之 耗 能 總 碳 排 量 計 算 公 式

圖 4-2 建築耗能總量所計算的七大耗能項目 (資料來源:本研究提出)

為了界定範疇,本研究以非住宿類公共建築物為研究對象,住宿類建築不包 括於本研究範圍。首先,在此先定義所謂非住宿類公共建築物之建築耗能總量的 項目包括:1.空調、2.照明、3.插座電器、4. 換氣、5.給排水、6.輸送、7.熱水等 七項設備系統之耗能量。當然,某些特殊設備如冷凍冷藏、澆灌馬達、餐廳烹飪、

採暖乾燥、特殊機械等設備並未被包含在內,但這些遺漏項目之耗能量難以掌握 且佔比極小,本研究將之省略。

接著,本研究的「建築耗能總碳排量指標法」研擬非住宿類公共建築物之建 築耗能總碳排量之計算如公式(4-1)所示,亦即總碳排量由 1.空調、2.照明、3.插 座電器、4. 換氣、5.給排水、6.輸送、7.加熱等七項設備系統之碳排量項目所構 成。該式為了統合不同能源種類(電、瓦斯、燃油)的單位,同時為了與溫減法 接軌,統一以碳排量(二氧化碳排放當量 CO

2

e)為換算單位。

Ceu= Ca+ Cl+Ce+ Cv+Cwt+C tr+Ch--- (4-1)

其中

Ceu:建築耗能總碳排量(kgCO2e)

Ca:空調設備耗能碳排量(kgCO2e),計算法見本章第三節 Cl:照明設備耗能碳排量(kgCO2e),計算法見本章第三節 Ce:插座電器設備耗能碳排量(kgCO2e),計算法見本章第三節 Cv:換氣設備耗能碳排量(kgCO2e),計算法見本章第四節 Cwt:給污水設備耗能碳排量(kgCO2e),計算法見本章第四節 Ctr:輸送設備耗能碳排量(kgCO2e),計算法見本章第四節 Ch:加熱設備耗能碳排量(kgCO2e),計算法見本章第四節