因應氣候變遷調適的
智慧綠建築發展課題探討研究
內 政 部 建 築 研 究 所 自 行 研 究 報 告
中華民國 105 年 12 月
因應氣候變遷調適的
智慧綠建築發展課題探討研究
計畫主持人:呂文弘
內 政 部 建 築 研 究 所 自 行 研 究 報 告
Research on the Development Topic of Intelligent and Green Building in the Face of Climate Change Adaptation
BY
Wen-Hung Lu
目次
表目錄 ... Ⅲ
圖目錄 ... Ⅳ
摘要 ... VII
第一章 緒論 ... 1
第一節 研究緣起與背景 ... 1 第二節 研究目 的 與 範 圍 ... 2 第三節 研究方法 ... 3第二章 氣候變遷與臺灣智慧綠建築發展現況 ... 5
第一節 全球氣候變遷與我國調適政策 ... 5 第二節 臺灣綠建築科技研發與標章制度 ... 8 第三節 臺灣智慧建築科技研發與標章制度 ... 16 第四節 臺灣智慧綠建築案例 ... 25 第五節 小結 ... 32第三章 國際智慧綠建築發展現況 ... 35
第一節 歐美與大陸智慧綠建築發展 ... 35 第二節 歐美與大陸智慧或綠社區發展 ... 41 第三節 國際近零能源建築發展 ... 44 第四節 其他國際氣候變遷與建築耗能研究發展... 50 第五節 小結 ... 53第四章 智慧綠建築科技研發趨勢與案例分析 ... 55
第一節 第 20 屆世界建築研討會年會(WBC 2016) ... 55 第二節 歐洲冷凍空調聯盟大會暨第 8 屆建築室內空氣 品質、 通風換氣與節約能源國際研討會(CLIMA 2013) ... 62 第三節 山東青島智慧城市案例 ... 64 第四節 中新天津生態城案例 ... 76 第五節 深圳南山區華僑城生態社區案例 ... 80 第六節 北京智慧綠建築案例 ... 83 第七節 芬蘭捷克與美國智慧綠建築與社區案例... 98 第八節 智慧綠建築科技發展主軸與課題 ... 121
第五章 結論與建議 ... 129
第一節 結論 ... 129 第二節 建議 ... 131 附錄一 審查會議紀錄與回應 ... 133 參考書目 ... 135表目錄
表 2-1 EEWH 家族的內容差異 ... 13 表 2-2 鼓勵項目總得分與智慧建築等級判定表 ... 19 表 2-3 各指標鼓勵項目配分原則 ... 20 表 2-4 不同建築類別之各指標鼓勵項目總分與分數比例 ... 22 表 2-5 基本規定評估項目表 ... 22 表 2-6 智慧建築綜合佈線管線設備空間與建物位置對照表 ... 23 表 3-1 大陸綠色建築評價標準與技術細則一覽表 ... 38 表 3-2 兩岸綠色建築評價標準對比分析說明一覽表 ... 39 表 4-1 CLIMA 2013 研討會主要議題 ... 62 表 4-2 創新低碳綠建築與智慧化環境科技計畫研發主軸與執行 策略比較 ... 121圖目錄
圖 2-1 臺灣綠建築科技研發沿革 ... 9 圖 2-2 臺灣綠建築科技研發歷程與主軸方向 ... 9 圖 2-3 創新低碳綠建築環境科技計畫發展主軸 ... 10 圖 2-4 EEWH 家族評估體系適用範圍 ... 11 圖 2-5 臺灣綠建築標章評估系統發展沿革 ... 12 圖 2-6 綠建築標章核發數與民間綠建築數量統計圖 ... 16 圖 2-7 綠建築標章案與全國建築總樓地板面積占比分析 ... 16 圖 2-8 智慧化環境科技發展推廣計畫問題與策略關連分析 ... 17 圖 2-9 綜合佈線系統空間結構示意圖 ... 24 圖 2-10 候選智慧建築證書申請作業流程圖 ... 25 圖 2-11 臺北市立圖書館北投分館 ... 26 圖 2-12 臺北市立圖書館北投分館東南向立面 ... 26 圖 2-13 台達電子工業股份有限公司南科廠 ... 27 圖 2-14 台達電子工業股份有限公司桃園研發中心 ... 28 圖 2-15 成功大學孫運璿綠建築科技大樓 ... 30 圖 2-16 交通部公路總局辦公大樓 ... 31 圖 2-17 光世代建設-「光點」集合住宅 ... 32 圖 2-18 智慧建築與綠建築之相關指標內容圖 ... 34 圖 2-19 綠建築政策措施推動歷程 ... 34 圖 3-1 ISO/TC268 系列標準工作組織圖 ... 42 圖 3-2 零耗能建築概念 ... 47 圖 3-3 加拿大近零耗能建築概念 ... 49 圖 3-4 歐盟近零耗能建築的推動期程 ... 49圖 4-1 World Building Congress 2016 議題構成關係圖 ... 58 圖 4-2 智慧城市架構圖 ... 58 圖 4-3 計畫主持人等與芬蘭科技中心 Miimu Airaksinen 教授等合影 .. 60 圖 4-4 計畫主持人與新加坡大學 George Ofori 教授合影 ... 60 圖 4-5 計畫主持人等於坦佩雷會議中心留影 ... 61 圖 4-6 計畫主持人等於坦佩雷會議中心主會場內留影 ... 61 圖 4-7 中德生態園智慧城市體系發展架構與智慧城市工程架構 ... 66 圖 4-8 中德生態園規劃理念 ... 66 圖 4-9 中德生態園導入資通訊技術營運管理說明 ... 66 圖 4-10 中德生態園體驗運營中心規劃發展歷程展示說明 ... 66 圖 4-11 中德生態園體驗運營中心總體規劃模型展示現況 ... 66 圖 4-12 中德生態園綠化工區質量標準化展示牌 ... 67 圖 4-13 山東魯信長春花園智慧社區全區鳥瞰與配置圖 ... 68 圖 4-14 北側高層住宅棟區 ... 68 圖 4-15 中區低層住宅棟區 ... 68 圖 4-16 中央綠地與生態水池 ... 69 圖 4-17 魯信長春花園智慧社區防災避難動線圖 ... 69 圖 4-18 麥島區域能源中心 ... 70 圖 4-19 麥島區域能源中心模型 ... 70 圖 4-20 中節能建築節能股份有限公司業務範疇與部分業績展示 ... 70 圖 4-21 藍色硅谷總體規劃全區配置模型展示館現況 ... 71 圖 4-22 青島藍色硅谷發展目標與總體規劃願景 ... 71 圖 4-23 青島藍色硅谷規劃發展為海洋科技新城科研背景說明 ... 72 圖 4-24 青島藍色硅谷總體規劃 ... 72 圖 4-25 青島藍色硅谷區位分析 ... 72 圖 4-26 藍色硅谷總體規劃展示館海洋科研展品 ... 72 圖 4-27 藍色硅谷總體規劃青島藍色中心設計模型 ... 72
圖 4-29 青島藍色中心綠色建築應用技術展示說明(二) ... 73 圖 4-30 青島藍色中心綠色建築應用技術展示說明(三) ... 74 圖 4-31 青島藍色中心通過 LEED 金級及德國建築能源證書認證 ... 74 圖 4-32 青島藍色中心外牆現況 ... 74 圖 4-33 力諾瑞特新能源公司零碳社區構想模型 ... 75 圖 4-34 力諾瑞特新能源公司零碳工業構想模型 ... 76 圖 4-35 中新生態城基礎配套措施規劃項目(一) ... 77 圖 4-36 中新生態城基礎配套措施規劃項目(二) ... 78 圖 4-37 中新天津生態城位置圖 ... 79 圖 4-38 中新天津生態城太陽光電設施陣列 ... 79 圖 4-39 中新天津生態城規劃與建設指標體系導覽 ... 79 圖 4-40 中新天津生態城總體規劃模型 ... 79 圖 4-41 中新天津生態城遠雄開發計畫總體規劃 ... 80 圖 4-42 中新天津生態城遠雄開發計畫總體規劃現況 ... 80 圖 4-43 天津生態城遠雄開發計畫中心商業區與遊憩設施規劃情形 ... 80 圖 4-44 華僑城生態社區道路綠化現況 ... 81 圖 4-45 華僑城社區全區遊園輕軌電車 ... 81 圖 4-46 華僑城社區生態廣場 ... 82 圖 4-47 社區生態廣場立體綠化 ... 82 圖 4-48 社區生態廣場立體綠化 ... 82 圖 4-49 建築物屋頂綠化現況 ... 82 圖 4-50 生態廣場生態水池 ... 82 圖 4-51 生態廣場生態循環水池 ... 82 圖 4-52 西向立面外遮陽設施 ... 83 圖 4-53 建築物屋頂與立體綠化 ... 83 圖 4-54 清華大學建築學院節能研究中心位置圖 ... 85 圖 4-5 5 節能研究中心剖面圖 ... 85
圖 4-57 地下室晝光導光光束照明裝置 ... 85 圖 4-58 節能研究中心垂直壁面輻射空調 ... 86 圖 4-59 節能研究中心天花板面輻射空調 ... 86 圖 4-60 節能研究中心天花板面輻射空調控制器 ... 86 圖 4-61 節能研究中心單元空調出風口概念設計 ... 86 圖 4-62 節能研究中心浮力通風換氣井上部 ... 86 圖 4-63 節能研究中心浮力通風換氣井進氣口 ... 86 圖 4-64 節能研究中心浮力通風換氣井頂部 ... 87 圖 4-65 節能研究中心屋頂綠化實驗區 ... 87 圖 4-66 栗德祥教授導覽節能設計相關研究成果 ... 87 圖 4-67 節能研究中心能源管理監控螢幕 ... 87 圖 4-68 節能研究中心展示區 ... 87 圖 4-69 節能研究中心天窗遮蔽研究區 ... 87 圖 4-70 節能研究中心外觀 ... 88 圖 4-71 節能研究中心東側實驗立面 ... 88 圖 4-72 節能研究中心屋頂綠化實驗區植栽種類與構造設計 ... 88 圖 4-73 清華大學節能研究中心研發課題架構簡介看板 ... 89 圖 4-74 清華大學節能研究中心綠建築設計簡介看板 ... 90 圖 4-75 清華大學節能研究中心能源與管理系統簡介看板 ... 91 圖 4-76 清華大學節能研究中心奧運場館節能設計評估成果看板 ... 92 圖 4-77 世紀財富中心雙層外牆構造 ... 93 圖 4-78 雙層外牆空氣層進氣口 ... 93 圖 4-79 10 樓訪客區節能照明 ... 94 圖 4-80 10 樓訪客區遮陽百葉與健康牆板 ... 94 圖 4-81 晝光輔助之視覺穿透型遮陽百葉 ... 94 圖 4-82 細孔設計之遮陽百葉 ... 94 圖 4-83 戶外水景設施(施工中) ... 94
圖 4-85 世紀財富中心獲得美國 LEED 黃金級認證(2004 年) ... 95 圖 4-86 北京世紀財富中心綠建築節能設計效益評估簡介 ... 95 圖 4-87 北京世紀財富中心區位與平面配置圖 ... 96 圖 4-88 北京世紀財富中心建築節能設備列表與 VAV 空調系統示意 .. 97 圖 4-89 坦佩雷 Härmälänranta 永續住宅開發區原址工廠設施 ... 98 圖 4-90 坦佩雷 Härmälänranta 永續住宅先期開發區完成現況 ... 98 圖 4-91 SKANSKA 公司 Härmälänranta 永續住宅個案工程告示 ... 99 圖 4-92 Härmälänranta 永續住宅個案高反射外牆及導入南向日照 ... 100 圖 4-93 Härmälänranta 住宅雨水排水管及玄關過篩導水格柵 ... 102 圖 4-94 坦佩雷市區至 Härmälänranta 住宅開發區智慧公車系統 ... 102 圖 4-95 Härmälänranta 住宅社區、新建區與區域供暖設施 ... 103 圖 4-96 Härmälänranta 永續住宅開發區雨水排水、滲透及貯留設施 ... 103 圖 4-97 Härmälänranta 永續住宅採預鑄式開放建築工法施作 ... 104 圖 4-98 Härmälänranta 永續住宅施工完成現況 ... 104
圖 4-99 City Green Court 地面層平面圖 ... 105
圖 4-100 City Green Court 標準層平面圖 ... 106
圖 4-101 City Green Court 南向與東向立面 ... 106
圖 4-102 City Green Court 外觀各向立面 ... 106
圖 4-103 西向立與中庭採光天井 ... 107 圖 4-104 中庭與室內簡單明亮裝修 ... 107 圖 4-105 中庭室內綠化 ... 107 圖 4-106 戶外透水舖面與植栽綠化 ... 108 圖 4-107 入口透水舖面設計 ... 108 圖 4-108 中庭樓梯 ... 108 圖 4-109 戶外透水舖面與植栽綠化 ... 108 圖 4-110 入口透水舖面設計 ... 108 圖 4-111 中庭採光與綠化 ... 109
圖 4-113 西向立面遮陽板與敷地透水設計及雨水截水溝 ... 109
圖 4-114 西向立面垂直遮陽設計 ... 110
圖 4-115 City Green Court 通過美國 LEED 認證項目之簡介說明 ... 110
圖 4-116 芝加哥綠色科技中心 LEED 白金級認證 ... 111 圖 4-117 芝加哥綠色科技中心入口 ... 112 圖 4-118 芝加哥綠色科技中心正面外觀 ... 112 圖 4-119 芝加哥綠色科技中心採光天井與浮力通風口 ... 113 圖 4-120 芝加哥綠色科技中心敷地透水舖面與綠化設計 ... 113 圖 4-121 芝加哥綠色科技中心雨水收集貯留槽 ... 114 圖 4-122 綠色科技中心志工展示透水建材模型 ... 115 圖 4-123 綠色科技中心志工介紹省水器具 ... 115 圖 4-124 與伊利諾大學共同建立的太陽光電發電與木構造實驗屋 ... 116 圖 4-125 千禧公園 Cloud Gate 與高層建築 ... 117 圖 4-126 千禧公園 Cloud Gate 與與互動民眾 ... 117 圖 4-127 千禧公園 Cloud Gate ... 117
圖 4-128 千禧公園 Jay Pritzker Pavilion 音樂廣場 ... 117
圖 4-129 Diamond Valley Lake Visitor Center 入口 ... 118
圖 4-130 Diamond Valley Lake 湖區設施展示看板 ... 118
圖 4-131 Westerncenter museum 建築外觀 ... 119
圖 4-132 節約水資源宣導展示台 ... 119
圖 4-133 太陽光電與自然能源展示模型 ... 120
圖 4-134 Diamond Valley Lake 水力發電設施解說海報 ... 120
圖 4-135 水力發電設施機組運轉模型 ... 120
摘要
關鍵詞:氣候變遷調適、綠建築、智慧建築、智慧綠建築 一、研究緣起 面對全球氣候變遷,對於生態環保與能源永續的需求日益殷切,加上高齡化 與少子化的社會經濟風險到來,如何結合並運用智慧及綠色科技的突破與創新, 以及網路、雲端技術與物聯網等的應用普及,來對應自然與社會環境的衝擊挑戰, 近年已成為全球各國家與地區所面臨的永續發展之政策課題與重點。隨著電腦及 資通訊科技發展,尤其是網路的普及應用,除綠建築規劃設計技術外,將 ICT 技 術應用於節能領域,是二十一世紀聯合國環境規劃署(UNEP)、世界經濟論壇 (WHF)及各國認為極具發展潛力的作法,依據行政院核定之推動方案,內政部 積極展開綠建築與智慧建築的整合與推動工作,以智慧綠建築為發展基礎,應用 各項 ICT 技術提供服務,包含 IOT 物聯網、雲端應用服務、大數據及開放資料 (Open Data)模式等,藉由智慧科技系統設施相助實施包括城市治理、居住安全 安心、節能管理、交通運輸、產業創新等應用服務,有效提供城市居民在生活、工 作、交通、教育、醫療、照護、休閒等服務,建置更安全便利、健康舒適且節能永 續的居住環境,2016 年行政院再核定「永續智慧城市-智慧綠建築與社區推動方案」, 更將智慧綠建築由建築點推向社區線、城市面等發展,以建設節能永續的智慧新 臺灣,本計畫即擬從科研角度蒐集國內外智慧綠建築研發成果、制度現況與案例 資料,分析研議未來發展策略與主軸。 二、研究方法及過程 本研究首重蒐集並檢視國外先進國家及地區之智慧綠建築科研文獻與標章系統之發展現況,並將針對國內現有智慧綠建築標章科研發展與評定制度現況, 進行比較分析,據以研提我國智慧綠建築科技研發方向與架構,規劃未來發展願 景。我國刻正由智慧綠建築點逐步邁向社區線與城市面發展,參考國際間蓬勃發 展的綠建築、永續環境、智慧建築 ICT 產業,以及因應氣候變遷調適下的韌性城 市概念,政府科技發展計畫如何對應臺灣環境與氣候特徵,規劃具體可行的科研 藍圖,作為政策措施擬議的根基,將是本計畫執行的核心。 我國目前智慧綠建築科技研發以綠建築科技面向較為完整紮實,智慧建築科 技計畫則偏向應用推廣內涵,相關智慧建築研究課題礙於 ICT 科技與建築、設備 系統技術的差異,相關關鍵技術與專利授權問題,始終未能有完整的研發戰略,包 括整合建築產業、設備系統開發方與供應商、乃至於系統整合與服務技術等,故本 計畫將在綠建築科研基礎下,嘗試探討研議下一階段智慧建築或智慧綠建築、社 區科技發展架構與策略,俾能作為引領我國智慧綠建築科技發展的標竿。 本研究執行內容包括: (一)蒐集與比較分析我國與先進國家在智慧綠建築政策制度、科技研發方向與案 例資料。 (二)藉由組織架構階層分析,配合綠建築的發展經驗,導入我國領先國際的ICT 技術與產業服務,研議可行的科研方向與課題。 三、研究發現 (一)依據國際智慧綠建築發展的經驗,智慧綠建築在整體建築技術層面而言,是 包含了被動式與主動式建築設計的範疇,被動式綠建築從生態、節能、減廢 與健康四大面向導入新建建築物之永續設計,從建築本體創造的優質性能; 而主動式智慧建築,則以建築安全、健康、便利、舒適、節能、永續相關的
設備面向著眼,分別在綜合佈線、資訊通信、系統整合、設施管理、安全防 災、節能管理、健康舒適、智慧創新等8 大指標設備項目逐一落實。 (二)智慧綠建築政策歷經綠建築推動方案、生態城市綠建築推動方案、智慧綠建 築推動方案及永續智慧城市-智慧綠建築與社區推動方案的推動後,已建立 紮實的基礎,並將從建築點擴大到社區線、城市面,近期並積極推動智慧社 區實證計畫,將能透過實際案例落實應用智慧綠建築技術的經驗,帶動臺灣 全面拓展永續智慧城市理念。 (三)創新低碳綠建築、智慧建築、智慧社區、智慧城市及近零耗能建築為目前國 際永續建築與環境科技研發的主軸,現階段研究課題與未來政府科技研發計 畫應積極規劃,並配合總統政見有關創新產業發展方向審慎研議。 (四)規劃國際及兩岸智慧綠建築科技研發合作與交流活動,積極參與國際會議發 表分享研發成果,爭取跨國合作與產業輸出的機會。 四、建議事項 建議一 智慧綠建築科技研發主軸應順應環境所面臨的危機與挑戰,從環境、資源、安 全、健康與產業發展等面向依序評估,導入科技研發、政策引導、規範管理與 成果應用的整合服務機制,完整考量土地、建築與人的供需平衡,規劃循環永 續智慧綠建築科技研發整合服務方案,從環境(溫室氣體排放、暖化、都市熱 島效應)、資源(水、能源、電力及建築資材)、土地(生態體系、承載力與容 受度)及人(安全、健康與舒適)等主軸方向規劃具體計畫課題,並將綠建築 與智慧建築發展內涵縱橫連結,以健全新建建築物設計施工管理,並達到既有 建築效能提升延長年限的積極目標:立即可行建議。 主辦機關:內政部建築研究所
建議二 在既有國家建築實驗設施與研發技術的基礎上,積極尋求產學合作與國際交流 機會,研議合作研發體制,增加計畫維運的彈性與滾動檢討空間:長期性建 議。 主辦機關:內政部建築研究所 建議三 參照國際建築研究會議針對未來建築科技研發議題規劃之重要專題演講,包括 從新興經濟體和發展中國家發展永續建築與營建體系的創新商業契機、歐盟資 助的FP7建築科技研究方案(協同整體設計實驗室和嵌入式節能建築的方法)、 建築設計與管理研究路線圖及芬蘭推動永續智慧社區發展的個案經驗等,協助 公私部門營造節能永續低碳智慧綠建築,後續可納為循環永續綠建築創新環境 科技發展主軸規劃的參考:長期性建議。 主辦機關:內政部建築研究所
Keywords: climate change, green building, smart building
In the face of global climate change, the demand for sustainable environmental protection and energy growing, coupled with the aging of the social-economic risks of the arrival of less child, how to breakthrough in green technology and innovationof ICT technology has become the policy issues and priorities of world's countries and regions to cope with the impact of natural and social environment challenges in recent years. In addition to green building design technic, ICT technology will be applied to the field of energy conservation by the United Nations Environment Program (UNEP), the World Economic Forum (WHF) and lot of countries to do great potential for green smart building development. According to the promotion of the smart green building program, approved by the Executive Yuan, the Ministry of the Interior actively carry out green building and intelligent building integration and promotion work within the application of ICT technology services, including IOT networking, cloud application services, big data and open data model. Through the intelligent science and technology system facilities, ABRI help to implement a sustainable living environment, effectively to provide urban residents in the life, work, transportation, education, health care, care, leisure and other services, safe and convenient, healthy and comfortable and energy-saving. The Executive Yuan re-approved " Green Building and Community-Promotion Program " in 2016, and forced the smart green building from the building point to the community line, the development of urban areas, to build energy-saving and sustainable Taiwan.
This research focuses on the perspective of scientific research, policy and cases, for the planning of future development strategies and spindle in Taiwan and abroad. According to the experience of the international smart green building development from UK, USA, Australia, Canada, Japan, Korea,etc., the intelligent green building is contains the passive and active architecture design category, passive green building from ecological, energy saving, waste reduction and health for the new building in the whole construction technology level. And the active intelligent building technologies, including the building safety, health, convenience, comfort, energy-saving, sustainable-oriented equipment-oriented, one by one implemented respectively in the integrated wiring, information and communication systems integration, facilities management, safety and disaster prevention, energy management, health and comfort, innovation and other intelligent indicators of the eight major projects.
Finally, this research proposed that innovative low-carbon green buildings, intelligent buildings, intelligent communities, smart cities and near-zero energy- consumption buildings are the mainstays of the international R&D of sustainable buildings and
environmental technologies. At present, research projects and future government R&D programs should be actively planned and coordinated. Furthermore, international and cross-strait of smart green building science and technology research and development cooperation and exchange activities should be planned strongly, and participating in international conference actively for publish and share the research and development achievements, for transnational cooperation and industrial output opportunities.
第一章 緒論
第一節 研究背景與動機 在全球氣候變遷下,對於生態環保與能源永續的需求日益殷切,加 上高齡化與少子化的社會經濟風險到來,如何結合並運用智慧及綠色科 技的突破與創新,以及網路、雲端技術與物聯網等的應用普及,來對應 自然與社會環境的衝擊挑戰,近年已成為全球各國家與地區所面臨的永 續發展之政策課題與重點。 全球暖化與氣候變遷的議題持續受到全球關注,從2011 年 12 月在 南非德班(Durban)召開的聯合國氣候變化綱要公約(UNFCCC)第 17 次締約國會議(COP 17)、2012 年 12 月在卡達杜哈開的 COP 18 會議、 2013 年 11 月波蘭華沙召開的 COP 19 會議及 2015 年 12 月法國巴黎召開 的COP 20 會議及其後所達成的氣候協定,均確認了全球必須努力把溫 度上升控制在1.5~2℃的範圍以內,各國因應減碳承諾與減碳路線必須仰 賴挹注更大量資金發展綠能產業與減碳措施。國際間許多國家政府不得 不開始思考如何在產業發展和促進環境永續之間找到一個平衡點,並且 尋找新的科技與生活型態來支撐相關永續政策的推動,以建築部門而 言,ICT 綠色產業概念,已被視為兼顧帶動產業發展及確保環境永續的 發展策略,在此背景下,全球主要國家對於「綠建築」與「智慧建築」 所能發揮的減碳效益與產業推升效益,均予高度重視,並催化了「智慧 綠建築」的快速發展。[1] 面對氣候變遷的嚴肅課題,上世紀末全球發展出新的「永續發展」思 維,已成為人類最重要的課題,國際上不論地區國家,都必須加強對當地 的環境努力及強化國際間相互的合作,以謀求人類最大的福祉。世界各國 (包括美國、歐盟、日本等國際組織及國家)皆積極倡導環境保護,發展 節能減碳的綠建築,期降低對環境的衝擊。目前全球各國已經有 26 個國 家建立綠建築標章制度,「綠建築」在歐洲稱為「永續建築」、日本稱為「環境共生建築」,美加與臺灣都稱為「綠建築」,基本理念大致相同;臺灣從 1991 年左右,即體認建築開發與使用對生態環境、資源與能源耗用等節 能與環境議題之重要,1997 年開始積極致力於綠建築、綠建材與永續環 境技術的研究發展,並在 1999 年底建立綠建築標章評估制度,為全球第 4 個實施具科學量化且是第一個適用於熱帶及亞熱帶的綠建築評估系統。 而利用網路整合提升建築內部空間各項系統,並藉由外界服務支援 滿足使用者需求,以提升居住環境之安全及加強對高齡者之照護,也是 因應高齡社會的重要方法之一。因此結合綠建築技術與ICT 設備、系統 以達到節能永續、安全舒適、健康便利的智慧綠建築,已成為當前全球 建築發展的趨勢,為了推動臺灣智慧綠建築的應用與發展,臺灣於2004 年即建立「智慧建築評估系統」,藉由標章制度引導臺灣建築產業逐步朝 向智慧化方向發展;此外,行政院亦於2010 年核定「智慧綠建築推動方 案」,積極展開綠建築與智慧建築的整合與推動工作,以智慧綠建築為發 展基礎,應用各項 ICT 技術提供服務,包含 IOT 物聯網、雲端應用服 務、大數據及開放資料(Open Data)模式等,藉由智慧科技系統設施相 助實施包括城市治理、居住安全安心、節能管理、交通運輸、產業創新 等應用服務,有效提供城市居民在生活、工作、交通、教育、醫療、照 護、休閒等服務,建置更安全便利、健康舒適且節能永續的居住環境, 2016 年行政院再核定「永續智慧城市-智慧綠建築與社區推動方案」,更 將智慧綠建築由建築點推向社區線、城市面等發展,以建設節能永續的 智慧新臺灣。 二、研究目的與範圍 本研究首重蒐集並檢視國外先進國家及地區之智慧綠建築科研文獻 與標章系統之發展現況,並將針對國內現有智慧綠建築標章科研發展與 評定制度現況,進行比較分析,據以研提我國智慧綠建築科技研發方向 與架構,規劃未來發展願景。我國刻正由智慧綠建築點逐步邁向社區線 與城市面發展,參考國際間蓬勃發展的綠建築、永續環境、智慧建築
ICT 產業,以及因應氣候變遷調適下的韌性城市概念,政府科技發展計 畫如何對應臺灣環境與氣候特徵,規劃具體可行的科研藍圖,作為政策 措施擬議的根基,將是本計畫執行的核心。 我國目前智慧綠建築科技研發以綠建築科技面向較為完整紮實,智 慧建築科技計畫則偏向應用推廣內涵,相關智慧建築研究課題礙於ICT 科技與建築、設備系統技術的差異,相關關鍵技術與專利授權問題,始 終未能有完整的研發戰略,包括整合建築產業、設備系統開發方與供應 商、乃至於系統整合與服務技術等,故本計畫將在綠建築科研基礎下, 嘗試探討研議下一階段智慧建築或智慧綠建築、社區科技發展架構與策 略,俾能作為引領我國智慧綠建築科技發展的標竿。 三、研究方法 本計畫將以文獻回顧與比較歸納等2 種方法,進行我國與先進國家 在智慧綠建築政策制度與科技研發方向之資料蒐集與比較分析,包括智 慧綠建築科研成果、標章制度與成效、政策措施與國際合作等,藉由組 織架構階層分析,配合綠建築的發展經驗,導入我國領先國際的ICT 技 術與產業服務,期能提出可行且具開創性的科研方向與課題。
第二章 氣候變遷與臺灣智慧綠建築發展現況
第一節 全球氣候變遷與我國調適政策
依據政府間氣候變遷專門委員會(Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)發表的氣候變遷第五次評估報告 (IPCC AR5)指 出,氣候系統觀測的變化顯示暖化是明確的,大氣和海洋變暖,冰雪 的數量減少,海平面上升,溫室氣體的濃度也增加;最近的3 個 10 年 比1850 年以來每個 10 年都溫暖,在北半球,1983-2012 年可能是近 1400 年來最暖的 30 年。海洋部分,1971 年至 2010 年間地球氣候系統 能量的增加主要反應於海洋暖化,因為超過90%的能量累積於海洋 中,而上層海水(0-700m)溫度的暖化,幾乎確定在 1971 年-2010 年期 間發生,但也可能發生於1870 年代到 1971 年間。冰雪圈部分,過去 20 年格陵蘭與南極的冰層持續損失質量,冰川退縮也繼續在世界各地 發生,北極與北半球春雪覆蓋面積則持續減少。海平面部分,從19 世 紀中期至今的全球平均海平面上升速率已經超過在過去的兩千年的平 均上升速率,1901 年至 2010 年間,全球平均海平面上升了 0.19 公尺 (0.17-0.21)。另大氣中的二氧化碳、甲烷及一氧化二氮濃度已經上升到 過去至少80 萬年來前所未有的程度。大氣中二氧化碳的濃度跟工業時 代以前相比增加約40%,主要來自化石燃料排放,次為土地利用改變 造成的排放;海洋吸收了約30%的人為產生的二氧化碳排放,造成海 洋的酸化,自1750 年以來,大氣二氧化碳濃度上升,對氣候變遷的總 輻射作用力增加的影響最大。因此,人類對氣候系統確實有明顯的影 響,包括:大氣與海洋的暖化、全球水循環變遷、冰雪減少、全球平 均海水位上升、某些極端氣候的變遷。建築、商業、運輸或農業所排 放的人為溫室氣體則已被公認是造成目前全球氣候暖化的主要原因。 因應未來全球與區域的氣候變遷,國際間在大氣溫度預測與溫室
氣體排放、能源耗用的相關性,正積極推動相關研究。在所有RCP 情 境下,除了RCP2.6 情境(RCP2.6 的情境是指每平方公尺的輻射強迫 力在2100 年增加了 2.6 瓦)之外,相對於從 1850 至 1900 年間,21 世 紀末的全球地表溫度的改變可能超過攝氏1.5 度;在 RCP6.0 與 RCP8.5 情境下,可能超過攝氏 2 度,在 RCP4.5 情境下,超過攝氏 2 度也比較可能發生;而在所有RCP 情境下,除了 RCP2.6 之外,2100 年以後暖化持續。在21 世紀的暖化情況下,全球水循環變遷將不會一 致;在所有的RCP 情境下,由於海洋持續暖化以及冰河與冰層質量縮 減,全球平均海平面上升速率很可能會超過1971-2010 年間觀測到的 速率。除了部分區域會有例外,乾溼區與乾濕季的降雨對比會增加。 (資料來源:http://tccip.ncdr.nat.gov.tw/AR5/) 依據台灣氣候變遷推估與資訊平台建置計畫(TCCIP)分析結果[3]發 現:1911 至 2009 年期間,台灣地區近地表的年平均溫度上升了 1.4° C,增溫速率相當於每 10 年上升 0.14°C,較全球平均值高(每 10 年上 升0.074°C);在未來,以科學家認為未來世界最可能的發展情境(A1B) 為例,推估21 世紀末台灣地區的溫度上升幅度介於 2.0-3.0°C,略小於 全球平均值的上升幅度。為因應氣候變化正在發生的強烈證據,IPCC 主席帕卓里博士在2008 年時公開呼籲:「假如在 2012 年前沒任何行動 的話,就太晚了。接下來的兩、三年是決定我們未來的關鍵時刻」,因 此包括台灣在內的各國政府已經體認氣候變化是當今最大、長期的挑 戰,所以莫不積極地尋求以及採取適當的調適作為。 因應全球氣候變遷與溫室效應的影響日益明顯,除了減少溫室氣 體排放的行動外,必須有更積極的調適作為,行政院於101 年 6 月 25 日院臺環字第1010036440 號函核定「國家氣候變遷調適政策綱領」, 透過政策引導社會與經濟發展模式的改變,在極端氣候與暖化效應下 持續謀求生存、生活與發展,與減緩同等重要的調適策略。而臺灣因 地理與地質因素,地震及颱風發生頻繁,災害(土石流及洪泛)潛勢
地區遍及全國,極端氣溫與降雨將加劇災害發生之頻率及規模;該項 綱領先以分析臺灣氣候變遷情況及未來推估,並據以訂定政策願景、 原則與政策目標,同時考量臺灣環境的特殊性與歷史經驗、國際調適 經驗,分別就災害、維生基礎設施、水資源、土地使用、海岸、能源 供給及產業、農業生產及生物多樣性與健康等8 個調適領域受氣候變 遷的衝擊與挑戰,提出因應調適策略、推動機制與配合措施。 (http://www.ndc.gov.tw/cp.aspx?n=5E865E40CA33E974&upn=5A6FC15 150F6BF01) 台灣約有70%的人口居住於都市。隨著城市規模的擴大,都市熱
島效應(urban heat island effect)的情形日益顯著。一項調查[4]指出台灣 前三大城市(依序是台北、台中和高雄)的熱島強度(urban heat island intensity)達 4.5℃、3.2℃、2.7℃。日趨嚴重的熱島效應加上全球暖化 趨勢使得都市微氣候(urban micro-climate)愈來愈惡化,這也讓建築師 設計建築時面臨更加嚴峻的挑戰。 建築物本身做為分隔戶外氣候和室內環境的界面(interface),所以 建築的能耗量,特別是空調系統能耗,與室外氣象參數息息相關。戶 外氣象參數在全球氣候暖化的大背景下,正發生變化:未來發生高溫 的日數將增加,低溫度的日數則會減少。毫無疑問的,這將對建築物 的能源使用,特別是空調能耗,帶來某種程度的衝擊。另一方面,受 惠於建築技術的進步,當今建築物的生命週期短則三、五十年,長則 甚至接近一百年,意謂往後建築物的拆除重建將會是相當緩慢的。況 且,全球建築物能耗貢獻了40%碳排放量,在台灣建築能耗約占全國 總能耗的30%。因此,若想要在未來的氣候下,在建築中實現能源的 合理使用,不論是從節能設計的角度,還是運轉管理的角度,如果不 弄清楚氣候對建築動態的影響,可能會帶來不必要的能源浪費。
第二節 臺灣綠建築科技研發與標章制度 2.1 綠建築科技研發計畫演進 綠建築科技計畫是以符合「人本健康、地球永續」精神,積極發 展符合臺灣亞熱帶及熱帶氣候條件與生態環境之綠建築,並強化綠建 築產業技術發展,開創臺灣低碳節能的營建科技新契機,以達成「循 環多樣的自然生態」、「節能再生的低碳家園」、「潔淨健康的生活環 境」與「國土建設永續發展」為主要政策目標。創新低碳綠建築環境 科技計畫是延續前期「永續綠建築與節能減碳科技中程綱要計畫 (100-103 年)」,配合行政院核定實施之「永續智慧城市-智慧綠建築 與社區推動方案」擴大推動智慧綠建築之政策方針與方向、「溫室氣體 減量及管理法」、104 年「巴黎氣候協議」、國家性能實驗中心設施營運 與本土綠建築及綠建材檢測技術開發、104 年度全國能源會議相關共識 意見、以及國內外最新研究動態等議題詳予規劃,並以綠建築生態、 節能、減廢、健康四大主軸及綠建築評估家族系統為基礎,賡續加強 相關節能減碳技術研發與應用,以及擴大綠建築與永續環境推動政策 施行之有效策略。 現階段計畫為創新低碳綠建築環境設計技術與科技研發之主軸計 畫,分就「低碳綠建築與節能減碳科技」、「生態環境與低碳城市評估 機制」、「創新低碳建築材料工法技術與開發應用」、「綠建築法制教育 與應用推廣」四大領域,積極辦理基礎研究、調查研究、設計技術與 材料研發、生命週期成本分析、產業推廣策略、國際接軌交流等。執 行時著重上中下游各計畫之整合,研究成果可提供其他計畫應用;下 游計畫則為政策面公共建設計畫之執行與應用,如永續智慧城市-智慧 綠建築與社區推動方案等,將綠建築科技研究成果,落實於法規、基 準、規範、國家標準等,俾利全面推動並達成國土永續建設之整體政 策目標。[2]
圖 2-1 臺灣綠建築科技研發沿革[3]
資料來源:內政部建築研究所金檔獎參獎海報
圖 2-3 創新低碳綠建築環境科技計畫發展主軸[2] 2.1.2 綠建築推動策略與現況 2.1.2.1 綠建築內涵及評估指標 依據臺灣「綠建築評估系統」對綠建築的定義為:在建築生命週 期中,消耗較少資源,使用較少能源、產生較少廢棄物,及兼顧健康 舒適之建築物。 2011 年臺灣綠建築評估系統 EEWH 以「綠建築評估手冊-基本 型」(EEWH-BC)為基準,發展出包含「住宿類」(EEWH-RS)、「廠房 類」(EEWH-GF)、「舊建築改善類」(EEWH-RN)和「社區類」(EEWH-EC)等五種評估系統;基本型適用於除住宿類、廠房類、舊建築和社區 以外的新建或既有建築物;住宿類則適用長或短期有住宿功能之新建 或既有建築物;廠房類則以一般室內作業為主的新建建築或既有工廠 建築為對象;舊建築改善類是針對使用執照為三年以上,且建築更新 樓板面積不超過40%以上之既有建築物;社區類的適用對象則包含面 積1 公頃以上之鄰里單元社區、新開發或既成住宅社區、農村或原住 民聚落、住商混合區等類型住宅社區,或科學園區、工業區、大學 城、商業區、工商綜合區與物流專用區等非住宅社區。 計 畫 名 稱 發 展 主 軸 第 1 年 期 程 第 2 年 期 程 第 3 年 期 程 第 4 年 期 程 創 新 低 碳 綠 建 築 環 境 科 技 計 畫 減 碳 技 術 低 碳 綠 建 築 與 建 築 碳 足 跡 評 估 技 術 建 築 節 能 減 碳 技 術 生 態 環 境 暨 綠 建 築 科 技 都 市 計 畫 區 微 氣 候 資 料 庫 及 預 測 模 式 建 立 低 碳 城 市 與 建 築 基 地 保 水 綠 化 技 術 評 估 低 碳 綠 建 築 節 水 潛 力 評 估 與 節 能 減 碳 機 制 創 新 綠 建 材 環 境 效 益 評 估 與 推 廣 應 用 創 新 健 康 建 築 技 術 與 室 內 環 境 品 質 低 碳 綠 建 築 資 訊 系 統 整 合 設 計 運 用 低 碳 綠 建 築 知 識 系 統 與 生 活 應 用 推 廣 評 估 工 具 低 碳 綠 建 築 與 節 能 減 碳 科 技 生 態 環 境 與 低 碳 城 市 評 估 機 制 工 法 建 材 創 新 建 築 材 料 工 法 技 術 與 開 發 應 用 法 規 推 廣 低 碳 綠 建 築 教 育 法 制 與 應 用 推 廣
圖 2-4 EEWH 家族評估體系適用範圍[5] 資料來源:綠建築評估手冊,2015 綠建築在建築類之評估內容係以基本型為基礎,其他廠房類及住 宿類則依據其建築使用特色,酌予調整其評估內容,如廠房強調性能 驗證、住宿類則加強其自然通風等。至於基本型之評估內容,主要考 慮臺灣亞熱帶氣候特性及掌握本土建築特色,依生態(Ecology)、節 能(Energy Saving)、減廢(Waste Reduction)及健康(Health)四大
指標群,再細分為9 項指標,包括生物多樣性、綠化量、基地保水、 日常節能、CO2減量、廢棄物減量、室內環境、水資源、污水垃圾 等,以量化之標準作為評估依據,構成完整的「綠建築評估系統」基 礎。至於舊建築改善,則是考慮臺灣目前舊建築比例約佔97%,且多 數舊建築於設計時並未將綠建築納入規劃,這些建築多存在極大改善 潛力,為鼓勵這些建築物進行改善,特別以其改善前後之性能比較作 為評估依據,依據2015 版手冊規定,合格級門檻介於 3.25 %至 13%, 鑽石級則介於12.5 %至 50%之間,但針對大規模建築物及耗電強度強 的建築物均有優惠,故各等級標章評定須視個案狀況而定。而社區類 則是將原先建築物擴大,期望由點到面,形成更完整的區域,評估內 容包括社區生態、機能、治安等以符合社區使用機能為主要項目。 EEWH 家族評估體 系適用範圍涵蓋社 區及各類新舊建 築,將涵蓋九成以 上建築
圖 2-5 臺灣綠建築標章評估系統發展沿革[3] EEWH 的整體架構是依生態、節能、減廢、健康四大範疇和生物 多樣性、綠化量、基地保水、日常節能、CO2 減量、廢棄物減量、室 內環境、水資源和污水垃圾改善等九大指標所建立。而各EEWH 評估 系統之差異如表2-5 所示。分別說明如下:1.EEWH-BC、EEWH-RS 和EEWH-RN 以四大範疇和九大指標為架構,其中,EEWH-RS 在日 常節能指標中多一項「固定耗能設備」,而EEWH-RN 則多一個減碳指 標;2.EEWH-BC 和 EEWH-RS 的門檻指標皆為節能和水資源指標,此 為必要檢討項目,而EEWH-RN 則無門檻指標;3.EEWH-GF 仍以四大 範疇為主,但指標項增加高階主管承諾、空調系統測試調整平衡 TAB、綠色交通、再生能源、員工休閒健康管理指標、創新指標和環 境彌補措施;在生態範疇內取消「生物多樣性指標」,在日常節能指標
中多一項「能源成本評估」;室內環境指標中增加「空氣品質」之項 目;門檻指標則有高階主管承諾、空調系統測試調整平衡TAB 和日常 節能指標。 表 0-1 EEWH 家族的內容差異 資料來源:綠建築評估手冊2015 年版 2.1.2.2 綠建築推動策略 臺灣於1999 年完成「綠建築評估系統」,並自同年 9 月開始推動 實施,制度推動初期,因屬自願性質,成效有限,為擴大綠建築政 策,行政院於2001 年核定實施「綠建築推動方案」,規定公有建築物 總工程造價在5,000 萬以上者,需強制申請綠建築認證,由政府帶頭推 動綠建築,自然形成綠建築產業之市場機制及環境。綠建築評估制度 訂定之初並未分級,惟為鼓勵設計者追求較佳之綠建築設計,2007 年 訂定分級制度,綠建築評估依其得分高低,分為合格、銅、銀、黃金 及鑽石五個等級,如此可有效區分判別綠建築的高下優劣,以利提升 更優良的綠建築技術工法研發,自2007 年實施以來,許多申請案例為 達到較佳的分級等第,爭相辦理綠建築設計改善,以提升企業的形象 與榮耀,充分達到「政府」、「民間」及「環境永續」三贏之局面。另 為鼓勵其他亦能符合綠建築精神之建築技術與創意,臺灣現行之綠建 築評估系統,對於與綠建築生態、節能、減廢、健康四大範疇有密切 關係而不能量化、不能計算的巧思,或一些合乎環境美學、健康舒 適、環境調和、自然生態的建築設計,已訂有加分升級的相關規定, 藉以廣納並表彰其特殊的綠建築設計創意。此外,為進一步提升臺灣
綠建築技術,參酌美、日、英等國家之綠建築評估制度,將原有一體 適用的綠建築評估通用版本,於2012 年完成綠建築評估手冊-基本型 (EEWH-BC)、住宿類(EEWH-RS)及廠房類(EEWH-GF)等 3 類 不同建築類型分類之專用綠建築評估手冊修訂,同時針對臺灣目前比 例佔比較多之既有建築及社區,分別訂有綠建築評估手冊-社區類 (EEWH-EC)及舊建築改善類(EEWH-RN)(如圖 4)之專用綠建築 評估手冊,其中舊建築改善及社區類於2012 年 7 月 1 日開始實施,其 他3 類則於 2013 年 1 月 1 日開始實施,使臺灣正式邁入綠建築分類評 估時代。 2.1.2.3 綠建築標章推動現況 臺灣「綠建築評估系統」是針對熱帶及亞熱帶氣候條件所建立之 「綠建築九大評估指標系統(EEWH)」進行評估,評估重點為建築設 計規劃上強調簡潔的造型,避免濫用建材資源、過量設計,鼓勵藉由 適當建築座向、開窗面積、基地綠化及基地保水等設計手法,以達到 建築物節能減廢與健康舒適要求,同時具有調節氣候、增加大地涵養 水能力、增進土壤生態等緩和都市熱島效應及減少都市洪水發生率等 功能,進而提供一個健康舒適並兼顧永續發展的居住環境。由於綠建 築強調減量設計,一般而言,相較於一般建築,興建綠建築費用並不 會提高,但是在部分建蔽率較高之建築物,由於在綠化量、基地保水 等項目不易得分,所以可能採用設置太陽能電板或使用Low-E 玻璃等 作法,則可能會造成費用提高。至於實施綠建築後,相較於一般建築 物可達到之效益主要有以下幾項: (1)降低建築開發對環境之衝擊,善盡世界公民責任,並達到降低 都市熱島效應等。 (2)節約資源,平均節約用電量 20%,用水量 30%。 (3)創造健康室內環境,增進居住環境品質。 (4)促進建材及節能技術研發,推動綠色產業發展,促使傳統產業
轉型,提升產業競爭力。 綠建築標章評估制度包括針對完工建築物頒發之「綠建築標章」, 以及針對完成規劃設計依據書圖評定通過的「候選綠建築證書」兩 項,主要是希望藉由候選證書的評定,提供事先評估並調整不適當設 計的機會,減少建築物完成後無法修改或必須耗費更大成本改正的狀 況。截至2016 年 6 月底止,已有 5,879 件公私有建築物取得標章或候 選證書之評定(如圖5),總樓地板面積約 6,216 萬平方公尺,不只案 件數量逐年增加,民間自發性申請標章之比例,更從早期的6%逐年提 升,到2015 年已達到 40%(如圖 6)。獲得綠建築標章認證的建築 物,無論是在節電、節水或降低CO2排放等方面,均較一般建築物有 更好的成效。整體而言,總計這些綠建築完工啟用後,在未來長達40 年的生命週期中,估算每年約可省電14.78 億度,省水 7,000 萬噸。若 按每度(噸)水需耗1 度電計算(含都市供水、揚水及淨水處理),則 兩者合計減少之CO2排放量約為83.5 萬噸,其減碳效益相當於 5.62 萬 公頃人造林(約等於2,154 個臺北大安森林公園面積)所吸收的 CO2 量,合計每年約可節省水電費約新台幣58.74 億元。 我國綠建築政策之發展,自88 年起迄今已歷經 15 個年頭,循序 從基礎技術研究擴展至建立綠建築與綠建材標章制度,同時積極應用 推廣;另於97 年及 99 年分別報奉 行政院核定「生態城市綠建築推動 方案」及「智慧綠建築推動方案」,開創國際間以政府政策導向全面推 動綠建築的先例。建築技術規則於2004 年 3 月 10 日增訂第十七章綠 建築專章,開啟了綠建築法制化的新頁,並自2005 年 1 月 1 日實施 「綠建築設計技術規範」,2009 年 7 月 1 日則將前述建築技術規則十七 章章名修正為「綠建築基準」;該張部分條文及設計技術規範並於2012 年5 月至 6 月賡續修正施行。 綠建築政策實施以來,已累積公有新建建築物實施綠建築設計豐 富的示範經驗,進而引導民間綠建築觀摩跟進,依照內政部相關單位
統計顯示,102 年綠建築標章新建建築案總樓地板面積占年度使用執照 總樓地板面積已達11.91%,可見綠建築在臺灣發展蓬勃可期。 圖 2-6 綠建築標章核發數與民間綠建築數量統計圖 資料來源:內政部建築研究所,2016.07 圖 2-7 綠建築標章案與全國建築總樓地板面積占比分析 (資料來源:本研究整理,營建統計年報(2013)、綠建築標章統計(2014)) 第三節 臺灣智慧建築科技研發與標章制度 2.2.1 智慧建築科技研發計畫重點 智慧化環境科技發展推廣計畫主要目標在加速建築產業應用符合 社會需求之智慧科技,帶動產業升級發展,探討範圍涉及:配合「行 政院國家資通訊發展方案(101 年至 105 年)」「智慧綠建築推動方 案」、「友善關懷老人服務方案第 2 期計畫」及「黃金十年國家願景」 0 100 200 300 400 500 600 700 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 5 8 118 177 276318 310 392 349 465 331 454481 616 572 659 348 綠建築數目 年度 0 50 100 150 200 250 300 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 4 5 7 16 26 28 38 50 47 56 40 80 111 180 204 266 142 民間綠建築數目 年度 年度使用執照與綠建築標章案 總樓地板面積比較 0.00% 0.18% 0.17% 0.19%0.62% 0.96% 1.85%2.64% 3.17% 6.44% 3.84% 6.17% 8.79% 11.91% 0 5,000,000 10,000,000 15,000,000 20,000,000 25,000,000 30,000,000 35,000,000 40,000,000 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 年度 樓地 板面積 (m 2) 0.0% 2.5% 5.0% 7.5% 10.0% 12.5% 15.0% 17.5% 20.0% 樓地 板面積占 比 ( % ) 使用執照 總樓地板面積 綠建築標章案 總樓地板面積 樓地板面積占比
等重要新政策,並銜接「100 至 103 年度智慧化居住空間產業發展推廣 計畫」之成果上,賡續推動智慧化居住空間相關技術與整合應用及智 慧建築認證制度等中長期措施。[6] 圖 2-8 智慧化環境科技發展推廣計畫問題與策略關連分析[6] 資料來源:內政部建築研究所,2014 年 4 月 2.2.2 智慧建築推動策略與現況 2.2.2.1 智慧建築內涵及評估指標 我國自1989 年將智慧建築相關觀念引進之後,早期智慧建築設計 係業主為提高企業形象及提高建築物附加價值而採行,引進國外技 術,而國內並無相關法令規範或評估方式可以評定智慧建築。內政部 建築研究所自2003 年建立智慧建築評估系統之後,已開啟我國智慧建 築之依循方向與評估標準,其後因應國際間智慧建築技術發展,於 2011 年進行智慧建築解說與評估手冊改版,「智慧綠建築推動方案」並 於2013 年開始要求 2 億元以上新建公有辦公廳舍,需取得候選智慧建 築證書及智慧建築標章,以下對於目前我國智慧建築之評定方式與內 容行概要說明。 為使評估制度更簡便易操作及加強評估內容之明確與客觀性,
2014 年再邀請智慧建築之專家學者及具申請經驗之業界先進組成編審 小組,分別針對各評估指標之內容,邀請該指標之原執筆委員與該領 域之專家學者進行逐項檢討,為使評估內容更完備周延,於2015 年 5 月完成草案後,進行網路徵詢及辦理多次說明會徵詢各界意見,針對 2011 年版標章個案進行試評,並檢討分級評估配分級距,於 2016 年 2 月完成修訂,並自2016 年 7 月 1 日起開始實施。修訂重點主要包括分 級方式由指標數改為總分制、調整指標項目、簡化評估內容、鼓勵智 慧創新、明確說明各評估項目應檢附之圖說文件與鼓勵項目之計分標 準,同時配合制訂申請參考範例等。[7] (一) 2011年版智慧建築評估指標 2011 年版智慧建築解說與評估手冊共有 8 項指標,並依各指標性 質區分為「基礎設施指標群」及「功能選項指標群」,其中「基礎設施 指標群」為建立智慧建築之基礎設施必須實施內容,爰屬智慧建築評 估必須全數通過之指標項目,共計有綜合佈線、資訊通信、系統整 合、設施管理等4 項。另為彰顯建築智慧化,針對各指標基準於建築 智慧化重要性之不同,將評估指標基準區分為基本性基準、必要性基 準及鼓勵性基準指標等三大類,智慧建築之評定通過各有不同之得分 要求。8 項評估項目包括「綜合佈線指標」、「資訊及通信指標」、「系統 整合指標」、「設施管理指標」、「安全防災指標」、「健康舒適指標」、 「貼心便利指標」、「設備節能指標」等。 1.綜合佈線指標:指標項目區分為6項目:(1)佈線系統規劃設計 (2)佈線系統可支援之服務 (3) 佈線系統導入時機與流程管制 (4) 佈線系統等級與整合度 (5) 佈線系統管理機制(6) 佈 線新技術導入程度。 2.資訊及通信指標:指標項目區分為8項目:(1)廣域網路之接取 (2)數位式(含IP)電話交換(3)公眾行動通信涵蓋(含共構) (4)區域網路(5) 視訊會議(6)公共廣播(7)公共天線及有 線電視(8)公共資訊顯示及導覽。
3.系統整合指標:指標項目區分為5項目:(1)系統整合之程度 (2 )系統整合之方式 (3) 整合管理方式 (4) 系統整合平台 (5 ) 整合的安全機制。 4.設施管理指標:指標項目區分為2項目:(1) 使用管理 (2) 建 築設備維護。 5.安全防災指標:分為建築物防災與人身安全兩部分 (1)建築物防災之指標項目區分為3項目:(a) 防火系統 (b) 防震抗風系統 (c) 防水系統。 (2)人身安全之指標項目區分為3項目:(a) 防盜系統 (b) 防 破壞系統 (c) 防有害氣體系統 (d) 緊急求助系統。 6.健康舒適指標:指標項目區分為6項目:(1) 空間環境指標 (2 ) 視環境指標 (3) 溫熱環境指標 (4) 空氣環境指標 (5) 水環境指標 (6) 健康照護管理指標。 7.貼心便利指標:指標項目區分為3項目:(1) 空間輔助系統 (2 ) 資訊服務系統 (3) 生活服務系統。 8.設備節能指標:指標項目區分為5項目:(1) 能源監視系統 (2 ) 能源管理系統 (3)設備效率 (4)節能技術 (5)再生能源 設備。 (二) 2016年版智慧建築評估指標 2016 年版智慧建築評估除仍分成五等級(合格、銅、銀、金、鑽 石級)外,再調整評估內容中基本規定為智慧建築之門檻,符合所有 基本規定之要求者為合格級,至於銅級以上者,則依據該案鼓勵項目 之得分加總後判定其等級,鼓勵項目總得分與智慧建築等級判定如表 2-2。 表 2-2 鼓勵項目總得分與智慧建築等級判定表[7] 等級 銅級 銀級 黃金級 鑽石級 得分 50 分以上未 達90 分 90 分以上 未達120 分 120 分以上 未達140 分 140 分以上 有關智慧建築評估內容之指標配分、評估內容訂定原則、提升評
估之客觀性、鼓勵創新及依建築使用類別調整評估內容等,分別說明 如下。 一、指標配分原則 智慧建築評估內容依其性質分為八項指標,分別為綜合佈線、資 訊通信、系統整合、設施管理、安全防災、節能管理、健康舒適及智 慧創新;各評估指標內之評估項目,分成基本規定與鼓勵項目兩種: 基本規定為智慧建築之門檻,各項目均不計分,符合所有基本規定之 要求者為合格級,至於鼓勵項目總分為200 分,各指標之權重原則如 表2-3。 表 2-3 各指標鼓勵項目配分原則 指標名稱 綜合 佈線 資訊 通信 系統 整合 設施 管理 安全 防災 節能 管理 健康 舒適 智慧 創新 合計 分數 30 30 40 30 17 30 10 13 200 占比 15% 15% 20% 15% 8.5% 15% 5% 6.5% 100% 二、評估內容訂定原則 (一) 法規已有規定者,不納入評估,如無障礙相關規定等。 (二) 無法客觀評估者,不納入評估,如色彩計畫等。 (三) 與智慧建築無直接相關者,且非智慧評定人員專業可判斷者, 不納入評估,如制震、耐震等。 (四) 對提昇建築性能意義不大者,不納入評估,如甲醛、TVOC 偵 測設備,由於該等有害氣體與室內裝修、新購置家具等有直接 關係,可於需要時利用儀器偵測,無需固定偵測設備,反增維 護困擾。 (五) 各項性能項目需以達到該項性能才給分,並依據性能高低給予 不同分數。如以室內二氧化碳濃度控制為例,如僅設置CO2濃 度偵測系統裝置則不給分,必須設置CO2偵測系統連動排換氣
設備始給予分數。 (六) 能源管理指標強調主動式節能感知、控制等與綠建築之日常節 能指標之評估重點做適度區隔。 三、提升評估之客觀性及易操作性 (一) 各項性能項目如分數大於 1 分者均明確說明如何取得較高分 數,以減少爭議。 (二) 考慮部分評估內容在候選階段無法提供,或在候選與標章階 段,評估之重點應有不同,所以部分評估內容中會依評估階段 分別說明,以符需求。 (三) 明定各評估項目應檢附之圖說文件,並提供申請範例供參考。 四、鼓勵技術創新 (一) 鼓勵創新設計與應用,應用智慧創新技術或設備系統經評定委 員認定具創新意義者,最高可得10 分。 (二) 鼓勵設計者採用標準圖例,如全部弱電系統設計圖說皆採用內 政部建築研究所於103 年完成之電子圖塊製作圖說者,可以獲 得3 分。 五、依建築使用類別調整評估內容 考慮建築使用類別不同,對於智慧服務、設備系統之需求亦應有 所不同,調整部分評估內容及鼓勵項目配分。 (一) 依使用類型不同分為住宿類、辦公服務類及商業類等,其基本 規定與鼓勵項目及配分作適度調整,惟為使評估具公平性,所 有類別評估項目總分都是200 分,所以各指標所占總分之比例 如表1.4 所示。 (二) 在住宿類中,基本規定無須設置能源管理,至於鼓勵項目中則 將視訊會議、公共環境資訊導覽等刪除,另加強門禁系統之計 分等。
(三) 智慧建築評估內容依其性質分為八項指標,分別為綜合佈線、 資訊通信、系統整合、設施管理、安全防災、節能管理、健康 舒適及智慧創新;各評估指標內之評估項目,分成基本規定與 鼓勵項目兩種:基本規定為智慧建築之門檻,各項目均不計 分,符合所有基本規定之要求者為合格級。基本規定計有29 項評估項目如表2-4。智慧建築標章鼓勵項目依其性質分為八 項指標,總計有36 項,其中配合建築物使用類別不同,部分 鼓勵項目內容及分數調整。 表 2-4 不同建築類別之各指標鼓勵項目總分與分數比例[7] 指標名稱 建築類別 綜合 佈線 資訊 通信 系統 整合 設施 管理 安全 防災 節能 管理 健康舒 適 智慧 創新 合計 住宿類 30 (15%) 20 (10%) 40 (20%) 30 (15%) 22 (11%) 30 (15%) 15 (7.5%) 13 (6.5%) 200 (100%) 非 住 宿 類 辦公服務類 休閒文教類 衛生福利 更生類 30 (15%) 30 (15%) 40 (20%) 30 (15%) 17 (8.5%) 30 (15%) 10 (5%) 13 (6.5%) 200 (100%) 公共集會類 商業類 其他類 30 (15%) 30 (15%) 40 (20%) 30 (15%) 18 (9%) 30 (15%) 9 (4.5%) 13 (6.5%) 200 (100%)
表 2-5 基本規定評估項目表[7] 指標名稱 項目 綜合佈線 1.1 佈線規劃與設計、1.2 佈線應用與服務、1.3 佈線性能與整合、1.4 佈線管理與維運 資訊通信 2.1 廣域網路之接取、2.2 數位式(含 IP)電話交換、2.3 區域網路、 2.4 公共廣播、2.5 公共天線 系統整合 3.1 系統整合基本要求、3.2 系統整合程度、3.3 整合安全機制 設施管理 4.1 資產管理、4.2 效能管理、4.3 組織管理、4.4 維運管理 安全防災 5.1 防火系統、5.2 防水系統、5.3 防盜系統、5.4 監視系統、5.5 門禁系統、5.6 停車管理、5.7 有害氣體防制、5.8 緊急求救系統 節能管理 6.1 能源監視、6.2 能源管理系統、6.3 設備效率、6.4 需量控制 健康舒適 7.1 室內高度 (四)智慧建築評估指標與空間規劃相關項目 智慧建築評估指標與空間規劃較相關項目,基礎設施指標群主要 在綜合佈線及資訊通信兩項指標。 綜合佈線做為提供智慧服務所需架構之網路的配線系統,其空間 架構大體而言,依TIA-568B(美國電信工業協會商業建築通信佈線標 準),區分為外線引進設施(EF)、設備室(ER)、主幹配線系統 (Backbone Cabling)、配線室(箱)(TC)、水平配線系統(HC)、工 作區配線系統(WA)等,從架構上來看,係以建築物室內為主要佈線 範圍。 因每個國家之標準或法令,對於類似之系統或設備的名稱、定義 等因當地使用習慣與需求訂定而略有差異,為便於討論理解,僅就下 一節討論之美國TIA-568B(美國電信工業協會商業建築通信佈線標 準)、中國大陸GB50311-2007(綜合佈線系統工程設計規範)、國際標 準組織ISO-/IEC15018(家庭綜合佈線)及我國「建築物屋內外電信設 備工程技術規範」相關之名稱與建築物之空間位置進行對照比較,如 表2-6。
表 2-6 智慧建築綜合佈線管線設備空間與建物位置對照表[8] 建築物空間位置 我國「建築物屋內外電信設備工程技術規範」 地下室、一樓 引進設施、集線室(屋外電信管線設施、集線電信設備、 電信引進管等) 地下室、一樓 電信室(電信室設備、總配線箱等) 垂直貫穿各樓層 垂直主幹配線系統(垂直管線、配線線纜等) 各樓層 主配線室(配線室電信設備) 水平連接各樓層 水平主幹配線系統(水平管線、配線線纜等) 各樓層分區 宅內配線系統(電信配線設備) 2.2.2.2 智慧建築推動策略與執行現況 「智慧建築評估架構」本智慧建築標章評定制度由內政部建築研 究所主管,其評定方式採行政與技術分立,有關技術審查部分由內政 部建築研究所依「智慧建築標章評定專業機構申請指定作業要點」指 定之評定機構辦理。智慧建築標章評定制度分成兩階段,第一階段為 候選智慧建築證書,於建築物規劃設計階段或施工時申請,符合相關 規定並取得建造執照者,核給候選證書;第二階段為智慧建築標章, 合法使用中之建築物,或新建築物於建築物完工後即得提出申請,符 合智慧建築相關規定且取得使用執照後,核給智慧建築標章。 至105 年 6 月底智慧建築標章及候選智慧建築證書累計通過共計 159 案,其中包括 1 萬 2 千餘戶將智慧綠建築納入規劃設計的合宜住宅 及公營住宅,且已陸續取得候選證書,完工後可讓全民共享普及化之 智慧永續生活環境。
圖 2-9 綜合佈線系統空間結構示意圖[9]
(資料來源:http://lyj.fj61.net/upload/2014-11/14111908571935.gif)
第四節 臺灣智慧綠建築案例[16] [17] 一、臺北市立圖書館北投分館 臺北市立圖書館北投分館為地上2 層、地下 1 層的木構造與鋼構 造複合構造設計,基地位處於北投公園範圍內,建築本體向西面傾斜 與原有地貌整合,可有效減少西向日曬得熱,屋頂採用覆土植栽綠 化,並於南向屋頂面裝設太陽能光電發電設施;建築內部採光充分, 自然通風性能良好,同時圖書館的閱讀空間亦延伸至戶外廊道的休憩 空間,對於環境永續規劃與綠建築指標機能均充分考量,為我國第1 座取得鑽石級綠建築標章的綠建築。 圖 2-11 臺北市立圖書館北投分館 (資料來源:本研究拍攝)
圖 2-12 臺北市立圖書館北投分館東南向立面(本研究拍攝) 二、台達電子工業股份有限公司南科廠 台達電子南科廠座落於台南科學園區內,為地上4 層、地下 1 層 鋼筋混凝土構造之健康環保綠色廠房,以「生態」、「節能」、「減廢」、 「健康」為主要設計構想,為台灣首座通過黃金級綠建築九項指標的 電子廠房,並包含多項綠建築創新科技設計手法,同時採取照明能源 效率提升與綠化改善技術,為「黃金級」升級為「鑽石級」的綠建築 廠房先例。 二期工程則以『會呼吸的建築』為理念,透過浮力通風及空調預 冷系統的建築手法達到空調節能;研發實驗廠房則順應自然方位,引 進適度的自然光線,並選用適度的遮陽板設計;為減少不必要的能源 浪費,室內所有燈源皆採用台達自行生產的LED 燈源,並於公共空間 設置晝光自動點滅感應裝置;空調主機採離峰儲冰空調系統、冰水 泵、水泵及散熱風扇則採用台達生產的變頻器;屋頂平台將雨水導入
筏基雨水回收池,並提供澆灌系統及部分衛生器具使用。 圖 2-13 台達電子工業股份有限公司南科廠(本研究拍攝) 三、台達電子工業股份有限公司桃園研發中心 台達電地桃園研發中心位於桃園龜山工業區,初期導入臺灣 EEWH 及美國 LEED 執行策略,落實節能減碳、永續環境與綠能投資 成本回收的三贏成果,為下 1 層、地上 10 層鋼筋混凝土構造大型空 間類建築,通過綠化量、日常節能、二氧化碳減量、室內環境、水資 源及污水垃圾改善等 6 項評估指標項目之黃金級綠建築評定。延續該 公司新建廠房必須是綠建築的政策,同時也充分應用自有發展的各種 工業自動化技術和節能監控系統,全面導入台達節能與工業自動化產 品和控制系統,設置太陽能板、LED 照明、水資源處理系統以及再生 能源供電等節能裝置,台達可透過桃三研發中心的運作,獲得建築物 自動化控制以及節能系統相關的實際數據以及使用經驗,隨時進行系 統調整和功能驗證,預估未來一年可省下電費超過 5 百萬台幣、減少 約 1 千公噸二氧化碳排放量;而採用節水器具以及雨水回收系統,每 年預估節水可達到 75%(約 3 千公噸)。 本案並整合台達工業自動化與集團裡各項綠能產品與解決方案, 包括變頻器、主動式電力回生單元、可程式控制器、人機介面、溫控 器、雲端技術、室內外照明設備、太陽能面板、太陽能逆變器與充電 樁,並可應用在例如燈光控制、HVAC 空調、電梯、水資源處理系統、 再生能源供電等裝置。此外,整棟大樓的用電量將會傳送至 SCADA,
然後將資料視覺化並展現在 DLP 背投式電視主控牆上,能夠即時掌握 節能動態並實施能源管理,可稱得上是一棟有高度智慧力的綠建築。 圖 2-14 台達電子工業股份有限公司桃園研發中心(本研究拍攝) 四、成功大學孫運璿綠建築科技大樓 本案設計屋頂綠化採用了 11 種耐旱-耐高溫-耐瘠-多年生-低維護 -色彩豐富的植物,植栽土壤為利用水庫淤泥再製得到的多孔隙陶粒, 除吸收大量水分減少水資源浪費,並具有良好的隔熱效果,另使用儲 水型植栽槽及滴灌方式自動給水,減少浪費;開窗設計採用水平遮陽 百葉及垂直混凝土遮陽板形式,減少直接日射。另在一樓博物館、二 樓國際會議廳設計三個大煙囪引導自然通風,創造上升氣流引導四周 辦公室之自然通風。屋頂空調設備以懸空結構支撐,與屋頂防水層分 離設計,所有空調管路、給排水衛生管路皆採用明管設計,設備更新 時不會傷及所有裝潢及結構軀體。基地的周圍地表設置大量的綠地與 生態水池,具有良好的基地保水或透水能力,而硬鋪面則是使用舊輪 胎回收再製的透水磚與可耐重壓的 JW 工法透水鋪面。本案以土方挖
填平衡為原則,減少廢土量,將開挖後之廢棄土方運置於成功大學安 南校區,供園內其他基地填土使用。室內裝修使用環保生態紡織品, 例如國際會議廳的地毯是以回收尼龍製造,會議室的窗簾則是以回收 寶特瓶所製造。 本案天花板材、室內牆面環保漆、環保地毯、環保木作漆、環保 電纜線等皆使用環保建材。屋頂設置通風器將廁所臭氣排出室外,辦 公室設置百葉通風門,所有窗框皆有設換氣柵門;外牆保溫材為完全 天然的岩棉,可隔熱保溫並維持室內的溫度穩定;另採用UB-FINE 免 手觸節水系統,達到免電源及省水的效果,同時規劃雨水儲集資源再 利用之彌補措施,經由地面與屋頂收集雨水後,收集至筏基,作為景 觀澆灌用水。屋頂則設置一處容量為 17.6 kW 的太陽能光電板,全 年發電量為22,484 kWh,約占本建築物總用電量的 14.3%(一般大樓 為1~5%),加上可隨季節變換調整角度的葉片造型光電板與瓢蟲雕塑 都是在建築中增加一點趣味性。再來是以航空渦輪葉片設計技術設計 風力渦輪葉片,起動風速低且可隨著風向的不同擺動到最佳方位,增 加發電效率。
圖 2-15 成功大學孫運璿綠建築科技大樓(本研究拍攝) 五、交通部公路總局辦公大樓 本案屋頂及各樓層露台設計階梯式空中花園,降低室內熱負荷, 並整合垂直綠化技術,創造人性化的綠色辦公空間;門廳挑空區域則 以浮力通風原理強化自然對流,南北向開窗並設遮陽板,室內並導入 高效率空調與智慧燈控系統,同時以二氧化碳濃度偵測系統控制新鮮 外氣引入量,以確保健康空氣品質並提高能源使用效率;建築結構及 隔間採輕量化設計,並將舊圍牆石材再利用作修補面及花台建材,減 少二氧化碳排放及營建廢棄物。
圖 2-16 交通部公路總局辦公大樓[17] 六、光世代建設-「光點」集合住宅案 本案在節能設計部分,主要以增加開窗與通風面積、採高效風扇 促進自然對流、減少東西向開窗、利用錯層陽台增加外牆遮陽等技術 手法為主,並導入自然採光與照明防眩設計,採用高效率照明燈具, 另將能源使用管理納入中央監控系統即時監控,提升整體能源使用效 率;室內則採用隔音良好的牆體、樓板及窗戶,同時減量裝修並廣泛 採用綠建材,為住宅綠建築良好示範案例。
圖 2-17 光世代建設-「光點」集合住宅(本研究拍攝) 第五節 小結 智慧綠建築在整體建築技術層面而言,是包含了被動式與主動式 建築設計的範疇,被動式綠建築從生態、節能、減廢與健康四大面向 導入新建建築物之永續設計,從建築本體創造的優質性能;而主動式 智慧建築,則以建築安全、健康、便利、舒適、節能、永續相關的設 備面向著眼,分別在綜合佈線、資訊通信、系統整合、設施管理、安 全防災、節能管理、健康舒適、智慧創新等8 大指標設備項目逐一落 實,相互關連如圖2-11 所示。 智慧綠建築政策歷經綠建築推動方案、生態城市綠建築推動方