建築使用強度與用電密度之關連性之研究-以公有建築物為例

建築使用強度與用電密度之關連性

之研究

-以公有建築物為例

內 政 部建 築研 究 所 協 同研 究 報告

中華民國

103年12月

10363B0002

建築使用強度與用電密度之關連性

之研究

-以公有建築物為例

研究主持人：廖慧燕

協同主持人：李訓谷

研究員：陳星皓

研究助理：陳唯真、張楷御

內 政 部建 築研 究 所 協 同研 究 報告

中華民國

103年12月

（本報告內容及建議，純屬研究小組意見，不代表本機關意見）

目次

表次．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

III

圖次．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

V

摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

VII

第一章

緒論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

1

第一節

研究緣起．．．．．．．．．．．．．．．1

第二節

研究背景與目的．．．．．．．．．．．．3

第三節

研究目標與成效．．．．．．．．．．．8

第二章

研究方法與進度說明．．．．．．．．．．．

9

第一節

本研究採用之方法．．．．．．．．．．9

第二節

計畫時程與進度說明．．．．．．．．．12

第三章

文獻回顧．．．．．．．．．．．．．．．．

15

第一節 相關文獻回顧與探討．．．．．．．．．

15

第二節 建築物耗能調查方法與相關理論明．．．

28

第三節 建築物能源使用基準與能源基準工具．．

31

第四節 建築物能源診斷．．．．．．．．．．．

57

第四章

研 究 成 果 與 討 論 ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．

6 6

第一節 「四省專案」住宿類建築物能源使用調查．

．．．．．．．．．．．．．．．．．

66

第二節 「四省專案」住宿類建築物能源使用調查．

．．．．．．．．．．．．．．．．．

70

第五章

結 論 與 建 議 ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．

7 6

第一節 結論．．．．．．．．．．．．．．．．

76

第二節 建議．．．．．．．．．．．．．．．．

78

II

附錄一

經濟部能源局函．．．．．．．．．．．．．

79

附錄二

國立成功大學能源科技與策略研究中心函．．

81

附錄三

住宿類建築物能源使用調查表．．．．．．．

82

附錄四

辦公室類建築物能源使用調查表．．．．．．

83

附錄五

評選委員發言及廠商回應一覽表．．．．．．

84

附錄六

「四省專案」住宿類建築物能源使用調查數據．

．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

85

附錄七

「四省專案」辦公類建築物能源使用調查數據．

．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

87

附錄八

「四省專案」辦公類建築物節省現況與建議事項

．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

107

附錄九

期初、期中及期末審查會議記錄．．．．．．

131

參考書目．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

142

表次

表

2-1 研究進度表．．．．．．．．．．．．．．．．13

表

3-1 住宅類建築耗電比例一覽表．．．．．．．．．16

表

3-2 建 築 技 術 規 則 建 築 節 能 法 規 實 施 時 間 與 管 制 範

疇．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

18

表

3-3 各類辦公場所 EUI 數值彙整表．．．．．．．．25

表

3-4 各類百貨商場 EUI 數值彙整表．．．．．．．．25

表

3-5 各類醫院 EUI 數值彙整表．．．．．．．．．．25

表

3-6 各類旅館 EUI 數值彙整表．．．．．．．．．．26

表

3-7 各類住宅 EUI 數值彙整表．．．．．．．．．．26

表

3-8 南 科 綠 建 築 標 章 建 築 物 能 源 使 用 強 度 統 計

表．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

28

表

3-9 EPBD 2002/91/EC 主要內容．．．．．．．．．41

表

3-10 Energy Star 與 Cal Arch 比較表．．．．．．．45

表

3-11 日 本 計 算 個 別 用 途 的 初 級 能 源 消 耗 量 的 重 點 項

目．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

52

表

3-12 美國與香港網上能源消耗基準工具比較表．．．69

表

3-13 日本既有共同住宅改善技術表(草案)．．．．．．77

表

4-1 「 四 省 專 案 」 之 住 宿 類 建 築 物 能 源 使 用 調 查 數

據．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

81

表

4-2 「四省專案」之住宿類建築物能源使用資料庫變因

統計表．．．．．．．．．．．．．．．．．．

83

表

4-3 「四省專案」之能源使用基準回歸參數．．．．83

表

4-4 國立大專院校宿舍數量統計．．．．．．．．．84

表

4-5 公有辦公大樓數量統計．．．．．．．．．．．85

圖次

圖

1-1 建築物能源使用效率與節能成效之關係．．．．．6

圖

2-1 研究流程圖．．．．．．．．．．．．．．．．13

圖

3-1 我國部門能源消費趨勢圖．．．．．．．．．．16

圖

3-2 台灣電力公司 97 年度用電戶業別統計圖．．．．17

圖

3-3 建築節能法規之新建建築物管制比例演進．．．19

圖

3-4 住宅用電消費占比．．．．．．．．．．．．．20

圖

3-5 辦公綠建築 EUI 統計結果．．．．．．．．．．30

圖

3-6 影響建築物能耗與 CO

2

排放量之因素．．．．．

31

圖

3-7 預測模式與實際建物能耗差異之因素．．．．．32

圖

3-8 預測模式與實際建築物能耗與 CO

2

排放量之結

果．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

32

圖

3-9 OLS、COLS、SFA、DEA 區別圖．．．．．．39

圖

3-10 不同建物標準的初級能源需求．．．．．．．．44

圖

3-11 初級能源與現地能源之示意圖．．．．．．．．46

圖

3-12 Portforlio Manager 輸入能源與水的來源與使用資

訊．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

47

圖

3-13 Portforlio Manager 評估報告頁面．．．．．．48

圖

3-14 日本建築節能規範納入一次性能源消耗量計算標的

住宅之設備．．．．．．．．．．．．．．．．

49

圖

3-15 香港能源消耗指標和基準工具之架構．．．．．52

圖

3-16 香港網上能源消耗基準工具之輸入頁面．．．．65

圖

3-17 香港網上能源消耗基準工具的能耗結果與「節約能

源建議」頁面．．．．．．．．．．．．．．．

66

圖

3-18 新加坡之能源標籤與 BCA 綠色標章．．．．．．67

圖

3-19 建築基本能源負荷．．．．．．．．．．．．．72

圖

3-20 審查之寬度與深度與潛力範圍．．．．．．．．73

圖

3-21 建築節能商數標示．．．．．．．．．．．．．76

摘要

關鍵字：能源使用強度、能源使用效率基準、建築使用強度。 一、研究緣起 台灣是個能源短缺的國家，以99年統計顯示，我國能源總供給量99.39%倚賴 進口能源。而我國最終能源消費結構中，住宅與服務業部門約長期佔有21-23% 之比例，且該比例於近年來穩定增長。另依99年國內能源消費量之部門別分析統 計顯示，住宅部門占總能源消費量的10.71%，顯示住宅部門在我國達成節能減碳 的總目標中佔相當重要的地位。自97年8月6日行政院核定之「政府機關及學校全 面節能減碳措施」，並於隔年第一次修訂實施以來，已具成效，惟為促進政府機 關及學校更積極規劃節能減碳作法、編列相關預算並落實執行，爰推動政府機關 及學校「四省（省電、省油、省水、省紙）專案」計畫，以精進政府機關及學校 節約能源成效，示範引導民間採行節約能源措施，落實全國、全民、全面節能減 碳行動，將台灣推向低碳社會。 「四省（省電、省油、省水、省紙）專案」計畫目標將每年用電量、用油量 及用水量以負成長為原則，其中節約用電目標：執行單位每年用電量以較前一年 減少1%為原則，並依執行成效逐年檢討年度節約用電目標。然而，利用建築物 自身的EUI下降做為基準並非對於所有建築物都是公平的，因為能源使用效率低 的建築物要降低自身EUI是較容易的；反之，能源使用效率高的建築物要降低自 身EUI可能必須花費龐大的成本，甚至會造成為達降低EUI而犧牲人員舒適性、 室內環境品質等現象。因此，為了進一步能夠獲得正確且客觀之建築物能源使用 強度，發展現行公有建築物考慮使用人數、使用時間、氣候變遷等因子之EUI基 準評估系統，亦有其必要與迫切性，而且建立一套合理的能源使用現況評估基準 與評價系統，對於達成國家「永續能源政策綱領」所揭櫫之政策目標，具有相當 之重要性。 再者，建築物業主在獲得建築物的能源使用現況之後，如何在成本與現況的

考量下採取適當的能源改善策略，亦是重要的一環；因此，在建立建築物能源使 用評估系統後，診斷機制的建立是不可或缺的。故本研究計畫將朝向以公有建築 物為研究範圍，延續建研所上年度的研究方向，完整建構公有建築物營運階段的 能源使用評估系統，並且進一步探討建築物能源改善診斷機制。 二、研究方法與過程 基準化建築物的能源使用效率是複雜的工作，因為建築物的能源使用效率與 (1)氣候條件、(2)建築物特徵(例如：屋齡、總樓地板面積、方位等)、(3)人員與 設備使用密度現況以及(4)能源管理系統等因素有關。過去相關的研究已經獲得 各類型建築物之能源使用強度(EUI)基準值，然而建築物隨著實際人員與設備使 用情境之不同，將會使得設計基準值與實際EUI有相當的差異。因此推估能源使 用強度與實際能源使用強度差異化分析，並獲得可以推估建築物能源使用強度之 模式對於做為未來既有住宅與辦公類建築物對於節能改善達成效益之參考依據 以及供政府進行漸進式的節能管制參考為本研究計畫之目標。 1. 文獻分析 本研究計畫將依照計畫之研究議題，蒐集包含各國有關建築物能耗基準規範 以及相關文獻資料，並進行歸納整理，作為進一步本研究計畫之基礎參考。 再者，本研究團隊之重要工作項目之一為收集現有國內外之建築物能耗推估 模式研究報告與論文，藉此明白國際間在與本研究議題有關之發展方向與現況， 作為本研究計畫報告與投稿論文撰寫之文獻回顧資料庫。 2. 比較分析法 針對蒐集之文獻進行相對性優缺點比較分析，藉以瞭解國內外在本研究議題 之歷時變化並比對分析其差異性，作為適用國內建築物EUI推估模式架構之參考 依據。比較分析的內容計有：國內外建築物EUI推估模式、住宅與辦公類建築物 能源使用強度資料、推估能源使用強度與實際能源使用強度差異化分析之案例探 討、建築物能源使用診斷制度。 3. 專家諮詢法 研究結果經初步整理後，研究團隊將定期邀請相關學者以及產業界、工會專

家進行意見溝通交流，並針對研究內容進行審議，提出應修正及增刪之意見，作 為充實、加強本研究計畫內容之參考。並擇期辦理2場專家諮詢會議來說明研究 計畫執行成效、進度及所遭遇之問題。 4. 問卷與現場調查法 為了發展公有建築物考慮使用人數及時間等因子之EUI推估模式，本研究採 用問卷調查法，以四省專案建築物能源使用資料庫的統計樣本將以分類，並且從 中挑選足夠之樣本數進行抽樣調查。至於各類建築物能源使用資料庫之問卷建立 ，本研究團隊參考Energy Star評估系統，針對氣象條件、使用人員、設備、空調 面積做為使用強度的參數，調查之能源為電力、天然氣與柴油等，所建立之問卷 (以辦公類建築物為例)。 現場調查方法將研究團隊分為:(1)建築物總樓地板面積、(2)設備與人員使用 調查與(3)歷史用電資料等三組，針對選定建築物進行實際使用之調查。前兩項 之調查數據將作為EUI推估之用，而實際歷史用電數據將進一步分析，獲得建築 物實際能源使用強度(EUI)，並且與建築物用戶用電參考指標－EUI基準值進行比 對分析。 5. 統計分析法 本研究團隊接著參考Energy Star評估系統，針對問卷調查獲得之資料庫，分 析氣象條件、使用設備、使用時間、空調面積等相關參數做為使用強度的參數， 將調查之電力、天然氣與柴油等能源使用量轉化成初級能源作為因變數，利用統 計軟體SPSS分析使用參數與因變數之間的相關性，並以普通最小平方(OLS)加權 回歸法得到一線性回歸方程式。此方程式即為EUI推估模式，此方程式可用來預 估四省專案公有建築物在各種不同使用強度上的能源使用(因變量)情形。在此預 測方程式中因變量是初級能源消耗的自然對數Ln (source energy)，自變數包含總 樓地板面積的自然對數、使用設備、使用時間、冷房度日乘以冷氣使用空間比率 等使用強度參數。 三、重要 發現 本研究目前已完成項目如下： 1. 蒐集並分析國內外建築物EUI基準推估模式。

2. 辦公與宿舍類建築能源使用強度資料調查、蒐集與分析。 3. 蒐集並分析建築物營運階段能源改善診斷機制。

截至期中報告為止，整體結論如下：

1. 本研究計畫依照文獻資料的整理與分析，整理出建築能源使用基準系統

可利用下列幾種方法：(1)簡單正規化法Simple normalization (simple)、 (2)一般最小平方法、(3)隨機邊界法、(4)資料包絡分析法與(5)模型模擬 法。研究團隊整理分析發現大部分的國家是以一般最小平方法為基礎， 建立建築物能源使用基準系統。因此，本研究團隊依此結論採用最小平 方法發展試用於我國的建築物能源使用基準評價系統之方法。 2. 本研究計畫發現建立建築物能源使用基準評價系統必須先在台灣各地 調查不同建築類型、不同能源使用之建築能耗資料庫。因此，本研究計 畫以各機關學校「四省專案」之數據調查為基礎，補強調查數據，發展 完整的建築物能源使用基準評價系統之建築能耗資料庫。今年度研究計 畫以辦公及住宿類建築為統計樣本，建立初步的台灣公有辦公及住宿類 建築能耗資料庫。目前已收集55棟大學宿舍資料以及55棟辦公大樓用電 資料。 3. 本研究計畫發現Energy Star的建築能耗推估公式中僅以冷房度日作為 不同氣候與地理位置的影響參數，但對於台灣高溫高濕的氣候，僅以冷 房度日無法將高濕度對於建築能耗之影響性表現出來，因此，建議必須 將濕度納入台灣的建築能耗推估公式中。 4. 以初級能源(Source Energy)作為建築物能耗評估的基準可以反應出建築 物使用電力之外的能源對於建築物能耗之影響性，因此本研究計畫所發 展之建築能耗推估模式與評價系統是以初級能源為依據。

第一章

緒論

第一節 研究緣起

99 年統計顯示，我國能源總供給量 99.39%倚賴進口能源。而我國最終能源 消費結構中，住宅與服務業部門約長期佔有 21-23%之比例，且該比例於近年來 穩定增長。另依 99 年國內能源消費量之部門別分析統計顯示，住宅部門占總能 源消費量的 10.71%，顯示住宅部門在我國達成節能減碳的總目標中佔相當重要 的地位。自97 年 8 月 6 日行政院核定之「政府機關及學校全面節能減碳措施」， 並於隔年第一次修訂實施以來，已具成效，惟為促進政府機關及學校更積極規劃 節能減碳作法、編列相關預算並落實執行，爰推動政府機關及學校「四省（省電、 省油、省水、省紙）專案」計畫，以精進政府機關及學校節約能源成效，示範引 導民間採行節約能源措施，落實全國、全民、全面節能減碳行動，將台灣推向低 碳社會。 「四省（省電、省油、省水、省紙）專案」計畫目標將每年用電量、用油量 及用水量以負成長為原則，其中節約用電目標：執行單位每年用電量以較前一年 減少1%為原則，並依執行成效逐年檢討年度節約用電目標。然而，利用建築物 自身的 EUI 下降做為基準並非對於所有建築物都是公平的，因為能源使用效率 低的建築物要降低自身 EUI 是較容易的；反之，能源使用效率高的建築物要降 低自身 EUI 可能必須花費龐大的成本，甚至會造成為達降低 EUI 而犧牲人員舒 適性、室內環境品質等現象。因此，為了進一步能夠獲得正確且客觀之建築物能 源使用強度，發展現行公有建築物考慮使用人數、使用時間、氣候變遷等因子之 EUI 基準評估系統，亦有其必要與迫切性，而且建立一套合理的能源使用現況評 估基準與評價系統，對於達成國家「永續能源政策綱領」所揭櫫之政策目標，具 有相當之重要性。 再者，建築物業主在獲得建築物的能源使用現況之後，如何在成本與現況的 考量下採取適當的能源改善策略，亦是重要的一環；因此，在建立建築物能源使 用評估系統後，診斷機制的建立是不可或缺的。故本研究計畫將朝向以公有建築

物為研究範圍，延續建研所上年度的研究方向，完整建構公有建築物營運階段的 能源使用評估系統，並且進一步探討建築物能源改善診斷機制。

第二節 研究背景與目的

一、研究背景 近年來，人類對於環境的破壞規模，已擴大至地球的尺度，例如地球氣候高 溫化、酸雨、森林枯竭、臭氧層破壞、氣候異常等現象已無遠弗屆，人類未來的 生存可能遭到嚴重的威脅。2009年聯合國氣候變化綱要公約(UNFCCC)於丹麥首 都哥本哈根舉辦第15屆締約國大會(COP15)，會後根據報導指出，全球有超過110 個國家支持不具約束力的哥本哈根氣候變遷協議，其中包括中國、美國、歐盟、 俄羅斯、印度和日本等等為主的溫室氣體排放大國。該協議設定的目標是要將全 球暖化的幅度限制在攝氏2度以下，並要求已開發國家協助窮國減緩溫室氣體排 放量的增加速度，並用以對抗水災、旱災和不斷上升的海平面等衝擊。 台灣所需能源幾乎全部仰賴國外供應，能源對外依存度到2008年時已達 99.3%以上。2009年4月15日全國能源會議總統開幕致詞宣示，永續發展是人類文 明共同的願景，而建立公平正義的社會、創造永續的經濟發展模式、以及維持潔 淨的自然環境，更是我們應該對後代子孫的無悔承諾。隨著「地球高峰會」、「 聯合國氣候變遷綱要公約」以及「京都議定書」的召開與簽署，我國也不能自外 於國際社會的責任與義務。為了善盡世界公民的責任，在「節流」方面，政府亦 訂定未來8年每年提高能源效率2%以上的目標；在「淨源」方面，積極推動全國 二氧化碳排放減量，在2016年至2020年間回到2008年的排放量，在2025年回歸到 2000年的減量目標[6]。 內政部為鼓勵建築業界參與興建綠建築，制定綠建築標章評定制度，自1999 年9月開始受理申請，自2002年1月1日起並規定中央機關或受其補助達二分之一 以上之公有新建建築物，建造費用達5000萬元以上者，需先取得候選綠建築證書 ，始得興建，2004年更擴大至地方政府公有新建建築物比照辦理：累計歷年來綠 建築標章評定績效，截至2013年5月底止，已有3943件公私有建築物獲得綠建築 標章（1076件）或候選綠建築證書（2867件）。這些綠建築對於建築物的節約能

20%估算，用水量之節約約30%估算；實際上，目前已完工並取得綠建築標章建 築物之用電耗能現況，尚缺實際的比對數值，對於評估建築實際的用電量或是綠 建築的節能效益，有賴更精確的統計分析方法，作為推論之依據[7]。 為整合各部會節能減碳相關措施，達成國家「永續能源政策綱領」所揭櫫之 政策目標，行政院於99年5月11日核定「國家節能減碳總計畫」，嗣於99年9月17 日更名為「國家節能減碳總行動方案」，由各部會據以推動，並由本院節能減碳 推動會督導列管其執行進度及績效。自97年8月6日行政院核定之「政府機關及學 校全面節能減碳措施」，並於隔年第一次修訂實施以來，已具成效，惟為促進政 府機關及學校更積極規劃節能減碳作法、編列相關預算並落實執行，爰推動政府 機關及學校「四省（省電、省油、省水、省紙）專案」計畫，以精進政府機關及 學校節約能源成效，示範引導民間採行節約能源措施，落實全國、全民、全面節 能減碳行動，將台灣推向低碳社會[3]。 計畫目標將每年用電量、用油量及用水量以負成長為原則，其中用電量、用 油量及用水量以96年為基期年，並分別以至104年總體節約用電、節約用油及節 約用水10%為目標。並配合行政院核定之「電子公文節能減紙推動方案」，101年 中央執行單位（學校除外）公文線上簽核績效指標為30%，另訂定公文線上簽核 績效指標之積極目標，於104年達40%。而省電、省油、省水、省紙個別目標分 別為： 1、節約用電目標：執行單位每年用電量以較前一年減少1%為原則，並依執 行成效逐年檢討年度節約用電目標。其中執行單位之能源使用強度（以下簡稱 EUI）高於同類型機關學校EUI基準值（以下簡稱基準值）者，應積極採行各項 可行措施，最遲於104年前將EUI降至基準值；執行單位為國中、小學、幼稚園 、托兒所等者，每年用電量以不成長為原則。 2、節約用油目標：執行單位每年用油量以較前一年減少1%為原則，並依執 行成效逐年檢討年度節約用油目標；執行單位為警勤、消防、醫療救護、工程、 國防戰備訓練、檢察、調查、矯正、關稅及稽查取締等單位除外。

3、節約用水目標：執行單位每年用水量以較前一年減少2%為原則，並依執 行成效逐年檢討年度節約用水目標。 4、節約用紙目標：執行單位應擴大實施公文電子化處理及逐年減少採購公 文用紙及影印用紙之數量，其中屬行政院核定之「電子公文節能減紙推動方案」 實施範圍者，除應於101年底完成建置公文線上簽核系統外，以「電子公文節能 減紙推動方案」之公文線上簽核績效指標101年達30%，104年達40%為目標，並 逐年檢討。 並藉由分組評比獎懲機制加強推動與執行，由經濟部會同行政院研究發展考 核委員會邀集相關機關及專家組成考評小組，審定「年度進步獎」、「整體績效獎 」、「創新應用獎」及「執行不佳」之評比單位後，由經濟部將考評小組審定結果 併同各單位之四省執行成效陳報行政院核定。經行政院核定為「執行不佳」之甲 、乙組評比單位，其首長應於行政院節能減碳推動會進行專案檢討報告，並提出 改善作法；「執行不佳」之丙組評比單位，應由校長向教育部進行專案報告，並 提出改善作法。評比指標則為下列三項： （1） 年度成效指標 年度成效指標＝ [年度用電節約率×70%＋年度用水節約率×20%＋年度用油節約率×10%] （2） 累計成效指標 累計成效指標＝ [累計用電節約率×70%＋累計用水節約率×20%＋累計用油節約率×10%] （3） 創新應用指標 創新應用指標＝ [創意表現×50%＋創意作為實施後之節能減碳效益×50%]

透過能源使用強度（Energy Usage Intensity，EUI）可反映出建築物的耗電特 性，通常EUI數值越高，表示該建築物越耗能，其定義為將一棟建築物於單位時

間內的總耗電量，除以該建築物總樓地板面積[kWh/(m2-yr)]所得之數值。唯如何 將不同類型之建築物訂定其應有之衡量標準為當前迫切所需。 根據美國能源局相關之文獻顯示，能源使用效率低的建築物(Energy Star評分 低者)要降低自身EUI是較容易的，以1~10分級距之建築物為例，2008~2011年EUI 下降率均有10%；反之，能源使用效率高的建築物(Energy Star評分高者)自身EUI 下降率較低，以91~100分級距之建築物為例，2008~2011年EUI下降率幾乎為0% 。因此，四省專案以齊頭式的全部建築物每年均要降低1%用電量之評價準則是 不切實際的。 圖1-1 建築物能源使用效率與節能成效之關係 (資料來源：energystar.gov) 因此，為了進一步能夠獲得正確且客觀之建築物能源使用強度，發展現行公 有建築物考慮使用人數、使用時間、氣候變遷等因子之EUI基準評估系統，有其 必要與迫切性。 二、研究目的 一般而言，大部分的建築法規或是標章所規定的建築物能耗規範都是針對設 計值，而實際建築物用電密度EUI不僅與建築設計有關，亦與人員、設備使用情

形以及設備管理有密切關係。若建築物的實際值遠大於設計值時，乃是必須檢討 使用管理策略之時。本研究計畫之目的在於以「四省專案」為研究對象，透過實 際能源使用現況調查，建立公有建築物之能源使用資料庫，並藉此進一步發展公 有建築物考慮使用人數、使用時間、氣候變遷等因子之EUI基準推估模式，探討 EUI基準推估值、法規規定設計值與實際使用之EUI值三者之間的差異，並且發 展發展「四省專案」公有建築物能源使用基準評估系統。

第三節 研究目標與成效

在全球暖化與氣候變遷之威脅下，提升建築物的能源使用效率是永續建築發 展的重要議題之一，而獲得建築物的能源使用效率基準(benchmarking energy efficiency)是國家在推廣節能減碳政策之當前要務。然而要基準化建築物的能源 使用效率是複雜的工作，因為建築物的能源使用效率與(1)氣候條件、(2)建築物 特徵(例如：屋齡、總樓地板面積、方位等)、(3)人員與設備使用密度現況以及(4) 能源管理系統等因素有關。過去相關的研究已經獲得各類型建築物之能源使用強 度(EUI)基準值，然而建築物隨著實際人員與設備使用情境之不同，將會使得設 計基準值與實際 EUI 有相當的差異。因此推估能源使用強度與實際能源使用強 度差異化分析，並獲得可以推估建築物能源使用強度之模式對於做為未來既有住 宅與辦公類建築物對於節能改善達成效益之參考依據以及供政府進行漸進式的 節能管制參考將有其重要性。計畫目標與成效敘述如下： 1. 「四省計畫」公有建築物能源使用強度與能源使用資料調查、蒐集與 分析，並建立能源使用資料庫。 2. 發展現行「四省計畫」公有建築物考慮使用人數及時間等因子之 EUI 推估模式。 3. 以「四省專案」之數據調查資料庫為基礎，發展「四省專案」公有建 築物能源使用基準評估系統。 4. 建立公有建築物營運階段能源改善診斷機制。

第二章研究方法與進度說明

第二章

研究方法與進度說明

第一節研究採用之方法

一、文獻分析

本研究計畫將依照計畫之研究議題，蒐集包含各國有關建築物能耗基準規範 以及相關文獻資料，並進行歸納整理，作為進一步本研究計畫之基礎參考。 再者，本研究團隊之重要工作項目之一為收集現有國內外之建築物能耗推估 模式研究報告與論文，藉此明白國際間在與本研究議題有關之發展方向與現況， 作為本研究計畫報告與投稿論文撰寫之文獻回顧資料庫。

二、比較分析法

針對蒐集之文獻進行相對性優缺點比較分析，藉以瞭解國內外在本研究議題 之歷時變化並比對分析其差異性，作為適用國內建築物 EUI 推估模式架構之參 考依據。比較分析的內容計有：國內外建築物 EUI 推估模式、住宅與辦公類建 築物能源使用強度資料、推估能源使用強度與實際能源使用強度差異化分析之案 例探討、建築物能源使用診斷制度。

三、專家諮詢法

研究結果經初步整理後，研究團隊將定期邀請相關學者以及產業界、工會專 家進行意見溝通交流，並針對研究內容進行審議，提出應修正及增刪之意見，作 為充實、加強本研究計畫內容之參考。並擇期辦理2場專家諮詢會議來說明研究 計畫執行成效、進度及所遭遇之問題。

四、現場調查法

為了發展公有建築物考慮使用人數及時間等因子之 EUI 推估模式，本研究 採用問卷調查法，以四省專案建築物能源使用資料庫的統計樣本將以分類，並且

從中挑選足夠之樣本數進行抽樣調查。至於各類建築物能源使用資料庫之問卷建 立，本研究團隊參考 Energy Star 評估系統，針對氣象條件、使用人員、設備、 空調面積做為使用強度的參數，調查之能源為電力、天然氣與柴油等，所建立之 問卷(以辦公類建築物為例)如附錄三。 現場調查方法將研究團隊分為: (1)建築物總樓地板面積、(2)設備與人員使用 調查與(3)歷史用電資料等三組，針對選定建築物進行實際使用之調查。前兩項 之調查數據將作為 EUI 推估之用，而實際歷史用電數據將進一步分析，獲得建 築物實際能源使用強度(EUI)，並且與建築物用戶用電參考指標－EUI 基準值進 行比對分析。

五、統計分析法

本研究團隊接著參考 Energy Star 評估系統，針對問卷調查獲得之資料庫， 分析氣象條件、使用設備、使用時間、空調面積等相關參數做為使用強度的參數， 將調查之電力、天然氣與柴油等能源使用量轉化成初級能源作為因變數，利用統 計軟體 SPSS 分析使用參數與因變數之間的相關性，並以普通最小平方(OLS)加 權回歸法得到一線性回歸方程式。此方程式即為 EUI 推估模式，此方程式可用 來預估四省專案公有建築物在各種不同使用強度上的能源使用(因變量)情形。在 此預測方程式中因變量是初級能源消耗的自然對數Ln (source energy)，自變數包 含總樓地板面積的自然對數、使用設備、使用時間、冷房度日乘以冷氣使用空間 比率等使用強度參數

研究採用方法之原因

本研究計畫主要以「四省計畫」為研究對象，探討推估能源使用強度與實際 能源使用強度差異化分析，而且進一步發展四省計畫」公有建築物考慮使用人數 及時間等因子之 EUI 推估模式。因此本研究計畫延續過去研究計畫採用現場調 查法完成相關實際使用數據之收集與分析，接著以「四省專案」之數據調查資料 庫為基礎，發展「四省專案」公有建築物能源使用基準評估系統，並且建立公有

建築物營運階段能源改善診斷機制，最後並搭配文獻調查分析法以及專家諮詢法 以達成計畫之目標。

研究過程中可能遭遇之困難及解決途徑

由於辦公與住宅建築物之種類繁多，在計畫執行期程中很難進行全面與完整 之調查。因此，本研究計畫以「四省計畫」為研究對象發展公有建築物考慮使用 人數及時間等因子之EUI推估模式。再者，為了建立公有建築物營運階段能源改 善診斷機制，本研究團隊將透過密切地與承辦單位討論並且召開專家諮詢會議， 先選定最具代表性且相關資料最齊全之建築物進行現勘調查，並且進行EUI差異 化比較，以建立運階段能源改善診斷標準作業程序。接著，再進一步擴充到其他 標的建築物上，以利達成計畫目標與成效。

第二節計畫時程與進度說明

本計畫時程由今年103年2月28日至103年12月31日。研究流程與研究進度分 別如圖2-1與表2-1所示。

圖2-1研究流程圖 (本研究製作)

表2-1 研究進度表

第三章

文獻回顧

第一節 相關文獻回顧與探討

本節首先透過相關文獻回顧，彙整我國建築部門用電耗能現況、我國建築相關耗能參考基準、「四 省（省電、省油、省水、省紙）專案」計畫、綠建築耗能調查及建築能源證書之相關發展；進而探討 建築耗能調查方法與相關理論與國內外能源基準工具之相關研究，瞭解基準推估模式之現況。 一、我國建築部門用電耗能現況 依 98 年全國能源會議核心議題二「能源管理與效率提升」之分析資料顯示[14]，2008 年我國各 部門總能源消費為11931 萬公秉油當量，相較 2007 年減少 2.6%，若按各部門別最終能源消費區分， 以工業部門占 51.7%最高，其次為運輸部門占 12.8%、服務業部門占 11.5%、住宅部門占 11.3%、能 源部門自用占7.9%、農業部門占 1.0%、非能源消費占 3.8%，其中服務部門（含一般辦公室）占比雖 僅有11.5%，但總量仍相當可觀。有關我國各部門能源消費趨勢如圖 3-1。 圖3-1 我國部門能源消費趨勢圖[14] (資料來源：核心議題：「能源管理與效率提升」，(98 年全國能源會議總結報告)) 依台灣電力公司97 年度用電戶業別統計，服務業部門（包含商業及相關服務類建築）能源消費從 1992 年占全國能源消費 2.4%，飆升至 2008 年的 11.5%；住宅類能源消費則從 12.2%些微下降至 11.3%， 呈現緩慢下降的趨勢。故為減少辦公商業用途類建築耗能，應特別採用節能設施與強化用電管理，以

減緩該類建築物耗能比重與 CO2 排放。對於舊（既）有建築物，則應針對總耗電最高之家電設備加 強管制（如表3-1 所示），將有助於降低住宅部門之耗能量。 藝術、娛樂 0.63％ 電力、燃氣、用水 2.18％ 營造、批發、運輸 7.43％ 住宿及餐飲 1.97％ 金融、資訊 3.08％ 其他服務業 4.29％ 醫療、社會服務 2.24％ 行政、國防及教育 4.8％ 製造 71％ 農、林、漁、牧、礦 2.04％ _{農、林、漁、牧、礦 2.04％} 製造 71％ 電力、燃氣、用水 2.18％ 營造、批發、運輸 7.43％ 住宿及餐飲 1.97％ 金融、資訊 3.08％ 行政、國防及教育 4.8％ 醫療、社會服務 2.24％ 藝術、娛樂 0.63％ 其他服務業 4.29％ 圖3-2 台灣電力公司 97 年度用電戶業別統計圖 (資料來源：台灣電力公司 97 年度電力使用量－按行業別) 表3-1 住宅類建築耗電比例一覽表 類型 公寓夏季月 （6~9 月） 透天夏季月 （6~9 月） 公寓非夏季月 （10~5 月） 透天非夏季月 （10~5 月） 公寓 全年 透天 全年 家電 41% 36% 59% 57% 51% 48% 空調 41% 32% 6% 7% 22% 18% 照明+其他 18% 32% 35% 36% 27% 34% 總電量 100% 100% 100% 100% 100% 100% （資料來源：成大林憲德教授研究室） 服務業部門建築物之能源使用管理，攸關其能源效率之提升以及整體住商目標耗能減量目標可否 達成，適時導入能源技術服務以及建築物能源管理系統，將可有效改善能源使用效率，透過電業諮詢 服務亦可誘導使用者建立節能管理與日常維護技術，逐步擴大住商節能的執行範疇。有關空調系統之 設計與能源效率，依能源管理法規定管制應為可行策略；而各類建築物之日常能源使用效率亦應加強 管理，包括社會服務及個人服務業、批發與零售業、住宿及餐飲業、工商服務業等，建議由各目的事

業主管機關據以辦理，並由能源主管機關及電業配合協助，規劃必要措施。 內政部建築研究所為加速落實綠建築政策，藉由前期相關研究完成「基地綠化」、「基地保水」、「雨 水貯集利用」及「綠建材」等綠建築技術成果，並送內政部營建署納於建築技術規則建築設計施工編 增訂第17 章綠建築專章，分階段實施建築基地綠化、建築基地保水設施、建築物節約能源、建築物 雨水及生活雜排水回收利用、綠建築構造與綠建材等6 項規定以全面落實綠建築，使國人擁有永續環 境及健康的生活。自2005 年 1 月 1 日起，先行實施建築基地綠化、建築基地保水、建築物節約能源 等規定，並於2006 年 7 月 1 日實施綠建材指標，2009 年 1 月 1 日實施建築物雨水及生活雜排水回收 利用，2009 年 7 月 1 日再次整合修訂建築技術規則綠建築專章設計基準擴大管制範疇。如表 3-2 及圖 3-3 所示，辦理建築外殼節能設計法令增修訂作業，已使新建建築物管制範疇，由綠建築推動方案實 施前的50﹪左右，顯著擴大至 80%；2009 年擴大修訂後，預估受管制之新建建築物，將超過 90%以 上[15]。 在地球環境問題的受重視與綠色建築的風潮帶動下，國內建築產業也不落人後的導引出一股新的 建築設計新潮流，內政部建築研究所推動之綠建築，以及建築技術規則綠建築基準專章之法制化作 業，已成為未來最重要的建築節能減碳與環境永續政策。 表3-2 建築技術規則建築節能法規實施時間與管制範疇 發佈日 另定實施日 時間（年） 管制比例(%) 1995.03.27 1995 2 1996 2 1997.08.18 1997 2 1998 57 1999 57 2000 57 2001 57 2002.08.16 2003.01.01 2002 57 2003 70 2004.03.10 2005.01.01 2004 70 2005 80 2006 80

2007 80 2008 80 57% 2% 70% 80% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 時間（年） 管制比例(%) 圖3-3 建築節能法規之新建建築物管制比例演進 另依財團法人台灣綜合研究院謝智宸、林唐裕等[16]「住商部門能源消費調查」研究發現，分析 各項設備的整體能源使用情形，而言，以「熱水」的消費量最大，全年消費2833千公秉油當量；其次 為「冷氣」，全年總能源消費量為2583千公秉油當量；「烹調」設備全年總能源消費量為2014千公秉油 當量；「照明」設備全年總能源消費量共有1223千公秉油當量；「其他電器」設備全年總能源消費量為 1218千公秉油當量；「綜合冰箱」全年總能源消費量為1192千公秉油當量；「電腦/資通訊設備」全年 總能源消費量為1027千公秉油當量；「電視/家庭娛樂」全年總能源消費量為651千公秉油當量。 在電力方面，以「冷氣」的消費量最大，全年消費2583千公秉油當量；其次為「熱水」，全年電 力消費量為1568千公秉油當量；「照明」設備全年電力消費量為1223千公秉油當量；「其他電器」全年 電力消費量共有1218千公秉油當量；「綜合冰箱」全年電力消費量為1192千公秉油當量；「電腦/資通 訊設備」全年電力消費量為1027千公秉油當量；「烹調」設備全年電力消費量為884千公秉油當量；「電 視/家庭娛樂」全年電力消費量為651千公秉油當量。

暖氣, 131, 1% 冷氣, 2,583, 25% 熱水, 1,568, 15% 烹調, 884, 8% 照明, 1,223, 11% 冰箱, 1,192, 11% 娛樂, 651, 6% 資訊, 1,027, 9% 其他, 1,218, 11% 乾衣, 26, 0% 洗衣, 192, 2% 洗碗, 19, 0% 冷凍, 81, 1% 冷藏, 46, 0% 圖3-4 住宅用電消費占比[16] 進一步分析各項設備的能源在夏季的使用情形，整體而言，總消費量以「冷氣」最大，夏季消費 1646千公秉油當量；其次為「熱水」，夏季總能源消費量為653千公秉油當量；「烹調」設備夏季總能 源消費量共有477千公秉油當量；「其他電器」設備夏季總能源消費量為422千公秉油當量；「照明」夏 季總能源消費量為308千公秉油當量；「綜合冰箱」夏季總能源消費量為300千公秉油當量；「電腦/資 通訊設備」夏季總能源消費量為264千公秉油當量；「電視/家庭娛樂」夏季總能源消費量為166千公秉 油當量。 在電力方面，以「冷氣」的消費量最大，夏季消費1646 千公秉油當量；「其他電器」夏季電力消 費量共有422 千公秉油當量；其次為「熱水」，夏季電力消費量為 349 千公秉油當量；「照明」設備夏 季電力消費量為 308 千公秉油當量；「綜合冰箱」夏季電力消費量為 300 千公秉油當量；「電腦/資通 訊設備」夏季電力消費量為264 千公秉油當量；「烹調」設備夏季電力消費量為204 千公秉油當量；「電 視/家庭娛樂」夏季電力消費量為 166 千公秉油當量。 分析各項設備的能源在冬季的使用情形，整體而言，以「熱水」的消費量最大，冬季消費 758 千公秉油當量；其次為「烹調」，冬季總能源消費量為559 千公秉油當量；「照明」設備冬季總能源消 費量為301 千公秉油當量；「綜合冰箱」冬季總能源消費量為 294 千公秉油當量；「電腦/資通訊設備」 冬季總能源消費量為254 千公秉油當量；「其他電器」設備冬季總能源消費量共為249 千公秉油當量； 「電視/家庭娛樂」冬季總能源消費量為 161 千公秉油當量；「暖氣」冬季總能源消費量為 102 千公秉

油當量。 二、建築物相關耗能參考基準 因應1970 年世界石油危機發生，節約能源與新替代能源研發等相關技術研究，於各先進國家紛 紛展開；內政部自1995 年起大力推動節約能源設計管制相關規定，並經歷年等多次修訂，已能有效 落實省能建築之設計管制。1998 年 5 月召開「第一次全國能源會議」，主軸為討論氣候變化綱要公約 發展趨勢及因應策略等議題，研訂兼顧經濟發展、能源供應及環境保護之能源政策，並訂定我國具體 減量期程與節能目標，內政部主辦之住商部門，開始投入不同類型建築物用電耗能調查工作，並提出 辦公類、醫院類、旅館類、百貨商場及住宿類等不同建築物耗能管制建議基準，但中央能源目的主管 機關經濟部並未納入參採。 (一)辦公類建築物 1.分區管制方式（淘汰率 20%） 單位：[kWh/m2-yr] 區域別 台北 台中 高雄 管制建議基準 237 240 194 2.單一管制方式 單位：[kWh/m2-yr] 管制建議基準(淘汰率 10%) 292 管制建議基準(淘汰率 20%) 227 管制建議基準(淘汰率 30%) 189 (二)醫院類建築物 單位：[kWh/m2-yr] 醫院類建築物 醫療院所 醫學中心 區域醫院 地區醫院 平均耗能現況 235 247 225 225 管制建議基準(家數淘汰率 10%) - 239 208 213 管制建議基準(家數淘汰率 20%) - 230 205 201 管制建議基準(家數淘汰率 30%) - 223 193 197

(三)旅館類建築物 1.單一管制方式 單位：[kWh/m2-yr] 類別 _{國際觀光旅館} 及觀光旅館 一般旅館 地區 台北市 台中市 高雄市 管制建議基準(淘汰率 40%) 242 - - - 管制建議基準(淘汰率 30%) 257 236 185 180 管制建議基準(淘汰率 20%) 290 280 203 230 管制建議基準(淘汰率 10%) - 356 226 315 2.分區管制方式（淘汰率 30%） 單位：[kWh/m2-yr] 地區 台北市 台中市 高雄市 國際觀光旅館及觀光旅館 257 215 222 (四)百貨商場類建築物 單位：[kWh/m2-yr] 類別 百貨公司 超級市場 便利商店 店鋪 平均耗能現況 445 1097 1757 1037 管制建議基準(淘汰率 10%) 416 1046 1736 1003 管制建議基準(淘汰率 10%) 405 1025 1710 - 管制建議基準(淘汰率 10%) 382 988 1670 - (五)住宿類建築物 單位：[kWh/戶-月] 月份 一月 二月 三月 四月 五月 六月 住宿類建築物 總用電量管制建議基準 376 371 366 361 500 495

七月 八月 九月 十月 十一月 十二月 615 608 510 483 371 376 另經濟部考量國際能源價格不斷上漲，國內油電價格不得不隨之調整，民眾花費在能源上之費用 亦逐漸加重，賡續於95 年 7 月 23 日發布各類型建築用戶用電參考指標，期能協助各類型建築物使用 者自我診斷是否屬高耗能建築，以避免不自覺地白白浪費用電。以每年單位樓地板面積之用電 (kWh/m2.yr)為參考指標，協助各類建築物管理人員或單位自我節能診斷及評量節能改善。該指標係透 過國內各類型建築物進行長期調查監測及分析，彙整分析各類建築物之能源使用狀況，以及建立我國 各類用途建築物用電的參考指標，可作為建築物使用者的能源自主管理之參考依據，並使我國建築節 能邁入自主積極管理的新里程碑。 經濟部能源局所發佈之「建築用戶用電參考指標」[17]，包括：（1）行政院所屬機關、（2）地方 政府所屬機關、（3）公立大專院校、（4）辦公大樓、（5）旅館、（6）醫院、（7）百貨商場等 7 大類建 築物，指標分類係依能源使用與建築分類的角度，針對台灣南北不同氣候與複雜的建築使用特性進行 歸納及分析所建立之「平均值」與「標準差」。此外，為提醒特別耗能之建築物使用者，也特別發布 高耗能之前25%之用電參考指標。依取樣分析結果，國內各類型建築物之每年單位樓地板面積用電差 異甚大，此與建築物及建築物內裝設之冷凍空調及照明系統之原始設計是否節能，以及後續之使用行 為(如業務量、使用時間及能源之使用管理等)有顯著關聯。由實測數據分析顯示，大部份之建築物仍 有節能改善空間，尤其前25%之高耗能建築物。 發布用電參考指標之目標，在於提供建築物業主自我評量，並透過建築物之用電效率差異相互比 較，促成節能改善策略之落實，以全面引導既有高耗能建築物自發性節約能源。 另依陳瑞鈴、林憲德等[18]研究發現，過去建築物的耗能分類標準多有賴於可靠又大量的建築物 耗能量統計基礎，這些統計在國外多透過電力公司進行，而台灣電力公司對於建築物耗能管理著力不 深，致使於國內建築物用電密度 EUI 分析與研究統計樣本數有限，現階段尚無法同時區分建築物型 態、樓層高低、使用時間、設備密度對於EUI 差異的影響，該研究僅能歸納出我國各類建築物的 EUI 平均水準（如表3-3 至 3-7），對未來耗能分類管制將有所障礙，故將再利用 DOE 耗電解析各類建築 物的用電情形，以確認各類建築物的EUI 標準。

表3-3 各類辦公場所 EUI 數值彙整表 辦公類建築物分類 分析樣本數 平均 EUI(kWh/m2 -yr) 最大值 (kWh/m2-yr) 最小值 (kWh/m2-yr) 公家機關 辦公場所 地方政府所屬 機關 292 122.47 425.52 28.80 鄉鎮市公所 540 76.50 278.30 24.30 行政院及所屬 機關 302 141.72 446.86 42.16 私人辦公 場所 獨立空調辦公 大樓 20 124.92 230.74 82.26 中央空調辦公 大樓 96 205.52 566.97 110.89 表3-4 各類百貨商場 EUI 數值彙整表 百貨商場類建築物分類 分析樣本數 平均EUI (kWh/m2-yr) 最大值 (kWh/m2-yr) 最小值 (kWh/m2-yr) 購物中心(95 年度) 15 525.20 635.00 415.00 購物中心(96 年度) 12 205.90 298.00 35.20 百貨公司(95 年度) 80 457.40 520.00 395.00 百貨公司(96 年度) 48 382.70 542.40 249.80 量販店(95 年度) 54 586.20 649.00 523.00 量販店(96 年度) 84 327.80 738.10 81.20 表3-5 各類醫院 EUI 數值彙整表 醫院類建築物分類 分析樣本數 平均 EUI(kWh/m2 -yr) 最大值 (kWh/m2-yr) 最小值 (kWh/m2-yr) 地區醫院(95 年度) 37 205.30 250.00 160.00 地區醫院(96 年度) 27 197.1 317.20 119.9

區域醫院(95 年度) 59 310.10 376.00 244.00 區域醫院(96 年度) 55 273.3 354.9 190.1 醫學中心(96 年度) 17 260.00 322.10 207.9 表3-6 各類旅館 EUI 數值彙整表 旅館類建築物分類 分析樣本數 平均 EUI (kWh/m2-yr) 最大值 (kWh/m2-yr) 最小值 (kWh/m2-yr) 一般觀光旅館(95 年度) 124 190.60 230.00 151.00 一般觀光旅館(96 年度) 13 230.10 311.90 151.60 國際觀光旅館(95 年度) 29 239.40 356.00 274.00 國際觀光旅館(96 年度) 31 314.90 307.30 188.30

表

3-7 各類住宅 EUI 數值彙整表

住宅類建築物分類 分析樣本數 平均 EUI (kWh/m2-yr) 最大值 (kWh/m2-yr) 最小值 (kWh/m2-yr) 透天住宅 1930 39.31 71.29 18.59 公寓住宅 3728 45.58 80.34 20.74 公寓停車場 17 18.12 25.79 13.26 另該研究並提出辦公類建築物EUI基準值計算方式，除地面層可能設定為商業服務設施或作為人 員進出保全控管的入口門廳外，其餘空間建議直接區分為「辦公空間」及「停車空間」，將可簡化辦 公類建築物耗能之推估。辦公類建築物EUI基準值計算方式建議如下： EUIs = (EUIOs×AO + EUIPs×AP) / (AO+AP)

其中：

EUIs：辦公建築物EUI基準值(kWh/m2-yr)

EUIOs：辦公大樓之辦公空間EUI基準值(kWh/m2-yr) EUIPs：辦公大樓之停車空間EUI基準值(kWh/m2-yr)

三、綠建築耗能調查

林憲德[19]採用問卷調查方式，要求使用單位填寫用電資料，再依據其總樓地板面積統計出各綠 建築的能源使用強度EUI（Energy Usage Intensity）檢討南科綠建築案例之節能減碳效益；並依據經濟 部能源局所建議的EUI能源使用強度標準，探討其耗能情形。一般而言，綠建築標章為設計值，而EUI 為實際值，兩者可能有極大差異，其差異在於使用管理的差異。當實際值遠大於設計值時，乃是必須 檢討使用管理策略之時。 南科推動綠建築之成果統計，台南及高雄園區綠建築統計數量總計30座，依其用電資料有效統計 其中26座綠建築標章案的能源使用強度EUI如表3-8所示。然而其中大多數的EUI值因為種種原因而無 分析意義，例如停車場、水塔、變電所等非居室為主要構成空間的建築類型，在能源局中並無EUI的 比較值，而無法進行分析；又如，南科的標準廠房為出租建築，本研究只能取得公共用電部分統計而 無法分析其EUI；又如，有些工廠因為製程與產品、產能完全不一樣，而無法進行比較；又如變電所 或網路中心之用電為特殊用途用電，根本無法分析其節能效益；又如，部分大樓進駐率甚低（如成大 南科研發大樓）使其EUI失去代表性，因此在此僅能針對較具一般標準用電模式的學校與辦公建築來 檢討。 其中值得比較檢討的有警察大樓、南科管理局行政大樓、單身及有眷宿舍等三棟較具標準使用狀 況之建築。經比較分析辦公建築與宿舍的能源使用強度EUI(kWh/m2-yr)基準建議值之後得初以下結 果：

（1）警察大樓含停車場的EUI為142.96 kWh/m2-yr，不含停車場的EUI為195.17 kWh/m2-yr，高於

能源局對政府官廳的建議值107.32與134.42 kWh/m2-yr。此問題可能是本棟中央空調之外另新增個別

空調設計以針對個別常用空間使用，成為雙重投資空調浪費，可見當初以中央空調設計設計有所錯 誤，應以個別空調以應付長時間不空調之彈性才好。不過這應該進一步進行量測診斷，然後進行改善 為荷。

（2）南科管理局行政大樓EUI為162.07 kWh/m2-yr，不含停車場的EUI為233.69 kWh/m2-yr，遠高

於能源局對政府官廳的建議值107.32與134.42 kWh/m2_{-yr。依此大樓外觀也許接近民間企業大樓型} 態，但其不含停車場的EUI，也略高於中層民間企業大樓之EUI為225.6 kWh/m2-yr。此乃因為本大樓 屬早期綠建築標章案，外殼為超大玻璃帷幕是其耗能最大原因，再者經實測發現其空調主機冷凍能力 已下降23%，儲冰運轉策略有誤。建議依照診斷報告，加強外殼隔熱，並逐年汰換空調主機，更換為 高效率空調主機才能改善此耗能之情形。 （3）單身及有眷宿舍的EUI為52.87 kWh/m2-yr，與成功大學建築研究所過去統計20棟宿舍的平

均值52.07 kWh/(m2-yr)相當，算是可以接受的滿意結果。 表3-8 南科綠建築標章建築物能源使用強度統計表 綠建築標章案例 EUI（不計停車場 EUI） 單位：kWh/m2-yr 1. 第二期主管宿舍 7.0 2. 警察大樓 142.96（195.17） 3. 南科管理局行政大樓 162.07（233.69） 4. 93C05 第四期標準廠房(生技) 3.97 5. 94C045 健康生活館 134.62 6. 94C056 台南園區社區中心 51.22 7. 國家網路中心南部網路維運中心 2019.94 8. 國家實驗研究院動物中心 369.64 9. 台電豐華一次變電所 45898.85 10. 第四座3000 噸高架水塔 526.21 11. 南科消防隊部暨分隊 17.04 12. 南瀛生技研發大樓 173.13 13. 台南園區汙水處理廠第一期工程 0 14. 95C052 台南園區第一座立體停車場 6519 15. 95C056 台南園區台達電公司科技廠房 118.35 16. 95086 台南園區第五期標準廠房 18.6 17. 95C105 南科郵局 12.88 18. 96C054 台南園區第三期單身及有眷宿舍 52.87 19. 97C078 台南園區台積電十四場 FAB P3 棟 1523.4 20. 高雄園區第二座33000t 配水池工程 270.84

21. 港香蘭公司生技廠房 304.38 22. 高雄園區住宅區高架水塔與配水池工程 6.05 23. 成大南科研發大樓 10.87 24. 高雄園區自來水公司路竹淨水廠 349.52 25. 能元科技第二期新建廠房 158.2 呂文弘[18]依據我國建築部門用電耗能現況，參照相關相關文獻之耗能調查方法或影響因素分析 建議，進行辦公綠建築用電耗能調查，計蒐集有效辦公綠建築案例37案，進行單位總樓地板面積耗能 量、建築使用屬性及其他比較分析。調查結果顯示獲得綠建築標章之EUI分布介於30.83至179.18 kWh/m2-yr 之 間 （ 不 含 地 下 停 車 場 部 分 總 樓 地 板 面 積 ）， 37 案 辦 公 綠 建 築 EUI 平 均 值 為 91.06 kWh/m2-yr，標準差為37.93 kWh/m2-yr（41.7%）。相較於經濟部能源局95年公告之建築物用電參考指 標（扣除室內停車場之EUI值241.9 kWh/m2-yr，計入室內停車場之EUI值186.2 kWh/m2-yr）均較低。 另依屬性區分，辦公綠建築之EUI，以警消機關具有備勤空間的綠建築最高，圖書館類次之，其下為 一般辦公室綠建築、中央機關暨所屬單位與郵局，學校內的辦公用途建築EUI最低。 辦公綠建築EUI統計結果 241.90 186.20 0 50 100 150 200 250 31 6 35 33 36 5 2 34 37 17 27 15 19 30 14 10 13 3 20 24 25 32 38 4 22 29 28 23 12 16 26 1 18 21 11 8 7 案例編號 kWh/m2.yr 圖3-5 辦公綠建築EUI統計結果

第二節 建築物耗能調查方法與相關理論

根據相關文獻收集與分析，本研究發現建築物的能耗與CO2排放受到氣候、文化、經濟與社會等 因素之多重影響，要了解建築物的能耗與CO2排放是一個相當複雜與困難的議題。影響建築物能耗與 CO2排放量之因素可歸納成人類(People)、氣候(Climate)與建築物(Building)三大構面，因此國內外相 當多的文獻均致力於了解與預測此三大構面影響建築部門的能耗與CO2排放量之關係(圖3-6)。一般預 測建築物能耗與CO2排放量的方法分為：(1)實際建築物能耗量測；(2)建築物能耗電腦模擬模式，例如： DOE-2，EnergyPlus，Ecotect；(3)簡化回歸公式；(4)法規或評價系統規定基準值。而上述方法之功能 在於建立能耗基線(Baselining)、典型建築型態(Benchmarking)、設定國家節能減碳目標(Target)、評估 政策節能減碳政策(Evaluating)以及監測與驗證節能減碳成效(Monitoring, Reporting and Verifying)。[23]

上述四種計算或預測建築部門的能耗與CO2排放量的方法中，預估模式與實際量測模式之間的差

異呈現於圖3-7至圖3-8，差異原因包含人員數目、使用設備類型與設備使用時間等，以致於實際與預 測之能耗與CO2排放量有所出入[24]。

圖3-7 預測模式與實際建物能耗差異之因素

消費情形，針對台北市、台中市及高雄市之辦公大樓用戶進行電力消費量調查，累計調查戶數3292 戶，台北市辦公類建築物用戶之建築空間規模在200m2以下，高雄市及台中市則在100-200m2之間；台 北市及高雄市之建築物開窗率介於30-40%之間，台中市則在40-50%之間；辦公室外週區空間比例則 都介於50-60%之間，外牆熱傳透率Ui值之設計則隨緯度減少增大。電力消費量之統計分析結果顯示， 辦 公 類 建 築 物 用 戶 年 平 均 單 位 總 樓 地 板 面 積 用 電 量 ， 台 北 市 為150.24kWh/m2-yr 、 台 中 市 為 162.55kWh/m2-yr、高雄市為131.96kWh/m2-yr。該研究同時探討不同月份建築物用電量的變動，並比 對外部氣候條件（溫度、濕度、風速等），以解析造成用電量變動的可能因素，作為辦公類建築物用 電推估模擬之基礎。 溫維謙、簡永和等[26]調查累積原有各類建築物（辦公、醫院、百貨、旅館、學校、住宅、其他） 181棟之建築物能源資料庫，並新增120棟建築物全年監測樣本，同時整合國內其他單位的研究資料 庫，以繼續充實建築物能源資料庫與能源消耗模式解析內容，提出年間能源使用強度EUI（Energy Use Index, kWh/m2-yr）及契約容量指標DUI（Demand Use Index, kW/m2）是建築物節能政策的基礎，舉凡 用電累進費率、節能獎勵措施，均有賴這些資料庫的統計研究；該研究並透過實測調查分析，建立我 國EUI數據的分級分類評估方法。 另該團隊2006年[27]並賡續針對辦公類、醫院類、百貨類及旅館類等建築物之能源使用強度EUI 基準進行調查研究，以調閱地政機關之建築物使用執照登記資料，配合台電公司之用電資料，進行統 計分析。該研究將辦公類建築物區分為企業總部及一般辦公大樓，篩除用電資料缺漏或建築物資料有 誤之樣本後，再以年平均EUI±1.65STD之篩樣原則取樣，其代表選取母體中有效集中之90%樣本，篩 除變異最高及最低共10%樣本。最後配合大用電戶之問卷調查結果加權合計，得年平均EUI為241.89、 標準差87.41（扣除停車場）；年平均EUI 186.23、標準差72.30（計入停車場）(單位：kWh/m2)。 何友鋒、顏銂男等[28]針對高雄某辦公大樓進行建築物能源監測發現，該辦公大樓的整體耗能可 分為三大類，分別以空調設備、動力設備、照明設備，整體用電分佈中，空調用電佔總耗電量約50%、 動力用電約佔17%、照明用電約佔33%，依DUI(單位面積用電量強度)分析顯示，該辦公大樓之電力 系統裝置容量大部份為空調部份電力需要；該研究進一步探討模擬台中地區辦公大樓空調用電與溫 度、相對濕度等氣候因子的相關性。將每月的用電量減去當年份最低用電量，求得氣候變化的空調用 電量，以瞭解氣候與空調用電之間的關係與相關模式，並依據測量所取得之數據，進行Pearson相關 分析與雙尾檢定，藉由矩陣清楚瞭解各變數間之關係顯重性，找出主要影響的環境變數，以利建立氣 候變化用電量的迴歸分析模式。 迴歸結果顯示，當月平均溫上升1℃，當月空調用電量將增加2.94kWh/m2-月；月平均日照量增加

10 MJ/m2，當月空調用電量將增加2.54kWh/m2-月，而當月風速增加1m/s，可減少5.75kWh/m2-月。 陳介慧[29]由文獻資料之分析，提出七項建築物能源使用強度因子，著重建築物耗能形式與節能 管理之需求，並依其對能源使用強度的影響性作先後順序的排列。七項建築能源使用強度因子分別 為：(1)建築物使用機能、(2)建築物型態、(3)設備或設施需求量、(4)使用時間長短、(5)空調形式、(6) 經營形式與(7)EUI值高低。利用七項分類因子訂出的分類原則，應可符合建築物日常耗能管理的使 用，同時也可以作為了解各類建築物用電耗能影響因子的依據。並依七大原則訂定能源使用強度標準 的分類分為五大類別：(1)辦公類、(2)休閒、文教類、(3)醫療、福利、更生類、(4)商業類、(5)住宿類。 陳介慧針對無原始樣本數據，作者假設樣本分布符合標準常態分佈曲線，推估計算出假設的標準差與 假設的樣本分佈情形，可有效降低最大值與最小值的誇張數據，並重新計算EUI平均值，另計算出各 類別淘汰高耗能樣本數10%、20%、30%的上限建議基準值以及其節能率。林憲德[30]藉由問卷調查， 探討最接近台灣一般住家生活模式（即標準住宅模型），以建立標準化之家庭人員組成、房間使用、 家電使用等模式，作為住宅耗能之解析模型。另利用台灣地區1996-2007共10年氣象資料之平均值， 研擬台灣地區住宅各空間之「全年標準空調及風扇使用時數」，進而建立空調耗能之評估方式。

第三節 建築物能源使用基準與能源基準工具

一、 建築物能源使用基準 建築物使用基準是透過比較相同類型、功能的建築物能源使用，提供一個基準以幫助使用者快速 了解自身建築物的能效情況並採取節能措施。建立能源使用基準需先參考樣本建築物制定一基準系統 (或基準模型)來得到類似的建築物，並需考量下面幾個可能會受影響之因素： 1. 不定的因素，如反常的氣候條件 2. 物理特徵，如建築物年齡、樓層數等 3. 建築物之管理者或業主 4. 設備使用上的不同 考慮上述因子後將其正規化，得到實際的能源使用表現即可根據其能源的使用性能將類似之建築 物做排名、比較，甚至作為公共建築物能源使用基準系統的衡量標準。衡量類似建築物間能源使用性

能之高低能帶來輿論的壓力，督促能源效率欠佳之業主或開發商提高其性能，促進能源效率之競爭， 也可就自身的表現作比較與提升。

然而，基準系統並非只有一種，許多研究發展出不同方式來制定基準系統，從文獻的回顧中，可 以找到下列幾種方法[11]：

（一） 簡單正規化法Simple normalization (simple)：

簡單的正規化方法通常依賴於相對簡單的性能指標，透過單一輸入總樓地板面積或營運時間來評 估建築物的能源使用效率。如Filippín[12]透過觀察15個阿根廷公立學校建築物的能源效率及溫室氣體 排放量，並測量每種情況下的電力和天然氣的消耗量，以能耗數據與總樓地板面積來計算阿根廷學校 建築物的能源使用強度(EUI)，提出需要一標準化的設計與管理，使當地能源需求和溫室氣體排放有 可依循之管理，以促進建築物提高能源的利用效率，預防全球環境變遷。Birtles與Grigg [31]設計一簡 單之建築物能源性能判斷方式，並提出其與建築物能源效率有良好的相性，若能在更大的建築物範圍 中驗證可用，即可被充分的開發應用。儘管這種方法較經濟簡單，但其範圍非常有限，其它如HVAC 系統就可能會導致實際使用上的數值更高或更低。

（二） 一般最小平方法Ordinary least square (OLS)：

一般最小平方法，也稱為簡單的迴歸分析，可簡單、直接的估算平均能效水平之回歸直線，結果 可顯示出平均能效水平。另一方面基準系統可以基於回歸模型殘差的分佈來開發，殘差為實際的EUI 和預測的EUI之間的差異所以被視為效率低下的措施，如果對於一個給定的建築物基準實際的EUI是 小於預測的EUI（負的殘差），這意味著，該建築物使用較少的能量比類似的建築物。此外，統計樣 本的回歸模型殘差分佈可以被用來建構對應的基準表。Monts與Blissett [32]以商業大樓討論使用簡單 正規化法與用一簡單的線性回歸模型來評估商業建築物的能源使用性能，利用模型結合氣候、使用模 式、空調設計與建築物類型之模型來解釋與樣本的42%EUI差值。 如果EUI函數是一個線性函數，x1至xp為包括建築物年齡、能源系統、總樓地板面積等因子，OLS 可以用下列公式表示： 其中：a、b1至bp代表線性函數的截距與斜率係數 n為觀察的數目

EUIi, x1i-xpi則是第i個觀察EUI與個別因子之值。 而逐步回歸方式則被用於找尋重要影響因子。 由於EUI指標之統計分佈通常是偏斜的分佈，所以Sharp [33]認為利用樣本的平均EUI作為預測基 準指標是較不準的預測方式。因此，Sharp將其略為修改，使用回歸模型之標準差建立EUI分佈公式的 基準表以掩蓋離群值之影響，也作為美國能源之星基準之基礎。 OLS之優勢為能容易地使用任何統計軟體或大多數的電子試算軟體做計算。但因著在估算中之殘 差反應了相對效率、變因中之誤差與統計干擾等不僅僅是單一效率因素。因此，效率在最後的評估中 即降低了其準確性。

（三） 隨機邊界法Stochastic Frontier Analysis (SFA)：

SFA從低效的組件中分離出那些錯誤的組件，並需要單獨的效率低下和錯誤的分佈假設，可更準 確地計量相對效率。SFA之下回歸的最簡單形式是用兩個相互獨立的錯誤組件來做估算。但於相對效 率的隨機分量的分離並不總是成功的，特別是異常值的存在（即樣品具有較大的殘留變化）可能會導 致隨機邊界模型察覺到有太多的數據中的雜訊(noise)，可能會發現樣品中很少或根本沒有效率低下而 導致失敗。

（四） 資料包絡分析法Data Envelopment Analysis (DEA)：

DEA為一多重因素生產率的分析模型，用於測量建築物相對同質個決策單位（DMUs：各決策單 位）的效率。這效率分數存在於有多個輸入與輸出因子時，定義為加權輸出的總和除以加權輸入的總 和。Charnes、Cooper與Rhodes [34]參考觀測數據的多個輸入與輸出值來決定權重的分配，建立等價 的線性規劃模型，用以評估和控制其公共項目之管理行為。 其效率值在多個輸入與輸出因子下被定義為： 效率值= 輸出因子之總加權 輸入因子之總加權 對於每個低效的DMU，DEA將其對應一有效的單位作為改進的基準，並能夠計算所需改進的設 備之輸入與輸出，以提高其效能。但DEA僅能作為主要的診斷工具，改善策略則須透過熟悉設備、使 用、管理方式等多做研究。

（五） 模型模擬法the model-based method (Simulation)： Federspiel等人[35]以模擬模型之方法來開發能源基準系統，輸入實際的參數、模擬和評估每年的 能源消耗與各種空調辦公室通風系統之控制策略。雖然模擬分析建築物中能源使用性能是目前流行的 方法之一，但鮮少用於開發基準系統，主要用於分析其他因素之設計方式，如設定方向和周圍環境的 性質，觀察其對建築物能源使用的影響。 圖3-9 OLS、COLS、SFA、DEA區別圖 *A-F分別為六棟建築物。COLS為OLS之極端的版本，與OLS保持相同的梯度，但改變其截距至所有 建築物的EUI線之下。

二、 建築物能源基準工具(Building energy benchmarking tool)

近年來，許多國家致力於開發建築物能效模擬軟體及數據庫，利用數據庫中的數據以及影響建築 物能耗之因素數據，建立適合當地國家、地區的基準模型。目前有許多國家已展開基準工具之研發工 作，如建築美國能源局(DOE)的CBECS數據庫與美國環保局(EPA)的Energy Star基準工具，部分基準工 具亦提供線上服務讓使用者填寫建築物資料與使用狀況後得到其建築物的能效情形，並與其它類似的 建築物做比較。