建築物設計階段碳揭露標示法之研究（2）－建築物軀體、空調、水電工程碳排放量評估法之研究

建築物設計階段碳揭露標示法之研究

（2）－建築物軀體、空調、水電工程碳

排放量評估法之研究

內政部建築研究所委託研究報告

中華民國 102 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）

設 計 階 段 碳 揭 露 標 示 法 之 研 究 （₂ ） 軀 體 、 空 調 、 水 電 工 程 碳 排 放 量 評 估 法 之 研 究

內

政

部

建

築

研

究

所

委

託

研

究

報

告

1

0

2

年

度

PG10201-0546

建築物設計階段碳揭露標示法之研究

（2）－建築物軀體、空調、水電工程

碳排放量評估法之研究

受委託者： 財團法人成大研究發展基金會

研究主持人： 杜怡萱

協同主持人： 林憲德、蔣順田

研究助理 ： 劉安瑀、李雅琪、簡子婕、李嘉嘉

內政部建築研究所委託研究報告

中華民國 102 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 研究緣起與背景‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧1

第二節 研究方法‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧3

第三節 研究步驟與進度‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧9

第二章 文獻分析‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧11

第一節 建築軀體生命週期與碳排放相關文獻‧‧‧‧‧‧‧11

第二節 建築設備生命週期與碳排放相關文獻‧‧‧‧‧‧‧15

第三章 建築軀體碳排公式之建立‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧19

第一節 以實際建築案例探討碳排影響因子‧‧‧‧‧‧‧‧19

第二節 以電腦結構模型探討碳排影響因子‧‧‧‧‧‧‧‧41

第三節 建築軀體碳排簡易評估公式‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧58

第四節 小結‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧62

第四章 空調設備碳排公式之建立‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧63

第一節 空調設備 CO

2

排放量資料庫建立‧‧‧‧‧‧‧‧‧63

第二節 建築空調工程 CO

2

排放量解析‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧65

第三節 小結‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧78

第五章 水電設備碳排公式之建立‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧81

第一節 水電設備資材生產運輸階段碳排量統計‧‧‧‧‧‧81

第二節 水電設備碳排量推估公式‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧83

附錄一 實際建築案例建材用量與碳排量詳細計算結果‧‧‧‧‧‧91

附錄二 電腦結構模型案例建材用量與碳排量詳細計算結果‧‧‧‧103

附錄三 各類空調設備資材 CO

2

排放量‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧117

附錄四 各次會議記錄及審查意見回應‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧127

參考書目‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧137

表次

表 1.1 過去空調設備項目 CO

2

排放量推估公式總表‧‧‧‧‧‧‧‧6

表 1.2 建築設備管線材料相關產品單位生產 CO

2

排放量統計表‧‧‧8

表 1.3 建築設備管線 CO

2

排放量迴歸公式‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧8

表 1.4 研究進度與預定完成工作項目表‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧10

表 2.1 綠建築解說與評估手冊之形狀係數 F 及形狀因子 f

i

‧‧‧‧‧12

表 3.1 地上部分建築案例基本資料‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧19

表 3.2 地下部分建築案例基本資料‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧20

表 3.3 柱混凝土建材用量計算例‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧21

表 3.4 梁混凝土建材用量計算例‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧21

表 3.5 樓版混凝土建材用量計算例‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧21

表 3.6 柱鋼筋建材用量計算例‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧22

表 3.7 梁鋼筋建材用量計算例‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧23

表 3.8 樓版鋼筋建材用量計算例‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧24

表 3.9 牆體建材用量計算例‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧24

表 3.10 實際案例地上結構體單位面積碳排量與影響因子數值‧‧‧‧26

表 3.11 實際案例地上結構體單位面積碳排量與對應跨距比‧‧‧‧‧33

表 3.12 實際案例外牆單位面積碳排量與影響因子‧‧‧‧‧‧‧‧‧34

表 3.13 內隔間牆材料所對應之單位牆面積碳排‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧36

表 3.14 實際案例內牆單位面積碳排量與隔間牆材料‧‧‧‧‧‧‧‧36

表 3.15 實際案例地下樓層碳排量計算結果‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧37

表 3.16 實際案例筏基碳排量計算結果‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧37

表 3.17 實際案例地下部分碳排量與對應影響因子‧‧‧‧‧‧‧‧‧38

表 4.1 各項空調設備 CO

2

排放量推估迴歸公式‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧64

表 4.2 室內送風機水管系統案例樣本一覽表‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧66

表 4.3 空調箱風管系統案例樣本一覽表‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧67

表 4.4 空調箱與室內送風機混合系統案例樣本一覽表‧‧‧‧‧‧‧67

表 4.5 室內送風機水管系統 CO

2

排放量統計一覽表‧‧‧‧‧‧‧‧68

表 4.6 空調箱風管系統 CO

2

排放量統計一覽表‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧70

表 4.7 AHU 與 FCU 混合系統 CO

2

排放量統計一覽表‧‧‧‧‧‧‧72

表 4.8 全部案例樣本不分類系統 CO

2

排放量統計一覽表‧‧‧‧‧‧74

表 4.9 單因子變異數分析表‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧77

表 5.1 水電配管原材料碳排資料‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧81

表 5.2 各項水電管線材碳排放量推估公式‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧82

表 5.3 水電設備碳排解析之十棟樣本‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧83

表 5.4 十棟案例各項工程碳排量計算結果‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧84

表 5.5 各項水電工程碳排量推估回歸公式‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧84

圖次

圖 1.1 台灣 2000 年建築相關產業 CO

2

排放比‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧2

圖 1.2 中央空調建築空調系統 CO

2

排放量推估式‧‧‧‧‧‧‧‧‧7

圖 1.3 研究步驟流程圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧9

圖 3.1 實際案例地上部分總單位面積碳排量與地上樓層數之關係‧‧27

圖 3.2 地上結構體單位面積碳排量與地上樓層數之關係‧‧‧‧‧‧27

圖 3.3 H 形平面可視為方形平面內縮或突出造成之不規則‧‧‧‧‧28

圖 3.4 平面長邊與短邊認定方式‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧29

圖 3.5 立面與平面尺度示意圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧29

圖 3.6 實際案例地上結構體單位面積碳排量與平面規則性之關係‧‧30

圖 3.7 實際案例地上結構體單位面積碳排量與平面長寬比之關係‧‧30

圖 3.8 實際案例地上結構體單位面積碳排量與立面高寬比之關係‧‧31

圖 3.9 實際案例地上結構體單位面積碳排量與隔間牆單位重之關係‧32

圖 3.9 實際案例地上結構體單位面積碳排量與隔間牆單位重之關係‧32

圖 3.9 實際案例地上結構體單位面積碳排量與隔間牆單位重之關係‧32

圖 3.10 實際案例地上結構體單位面積碳排量與跨距比之關係‧‧‧‧33

圖 3.11 實際案例外牆單位面積碳排量與開窗率之關係‧‧‧‧‧‧‧35

圖 3.12 實際案例外牆單位面積碳排量與平面規則性之關係‧‧‧‧‧35

圖 3.13 實際案例地下部分單位面積碳排量與總樓層數之關係‧‧‧‧38

圖 3.14 實際案例地下部分單位面積碳排量與開挖深度之關係‧‧‧‧39

圖 3.15 實際案例地下部分單位面積碳排量與開挖體積之關係‧‧‧‧39

圖 3.16 電腦結構模型原型結構案例（S10）平面圖與立面圖‧‧‧‧41

圖 3.17 電腦結構模型變化地上樓層數案例結構立面圖‧‧‧‧‧‧‧42

圖 3.18 電腦結構模型不等跨距案例結構平面圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧43

圖 3.19 電腦結構模型平面不規則案例（L10）平面圖與立面圖‧‧‧44

圖 3.20 電腦結構模型原型案例建材用量與碳排量‧‧‧‧‧‧‧‧‧46

圖 3.21 電腦結構模型建材用量及碳排量與地上樓層數之關係‧‧‧‧47

圖 3.22 電腦結構模型建材用量及碳排量與震區之關係‧‧‧‧‧‧‧48

圖 3.23 跨距比計算方式‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧49

圖 3.24 電腦結構模型建材用量及碳排量與跨距比之關係‧‧‧‧‧‧50

圖 3.25 電腦結構模型建材用量及碳排量與混凝土強度之關係‧‧‧‧52

圖 3.26 電腦結構模型建材用量及碳排量與平面規則性之關係‧‧‧‧53

圖 3.27 電腦結構模型建材用量及碳排量與平面長寬比之關係‧‧‧‧54

圖 3.28 電腦結構模型建材用量及碳排量與靜載重之關係‧‧‧‧‧‧56

圖 3.29 電腦結構模型原型案例與經濟設計案例之碳排量比較‧‧‧‧57

圖 3.30 加入經濟設計案例後之碳排量與震區關係‧‧‧‧‧‧‧‧‧60

圖 4.1 室內送風機水管系統案例樣本每冷凍噸 CO

2

排放量‧‧‧‧‧68

圖 4.2 室內送風機水管系統 CO

2

排放量回歸推估應用式‧‧‧‧‧‧69

圖 4.3 室內送風機水管系統各類工程 CO

2

排放量比例圖‧‧‧‧‧‧69

圖 4.4 空調箱風管系統案例樣本每冷凍噸 CO

2

排放量‧‧‧‧‧‧‧70

圖 4.5 空調箱風管系統 CO

2

排放量回歸推估應用式‧‧‧‧‧‧‧‧71

圖 4.6 空調箱風管系統各類工程 CO

2

排放量比例圖‧‧‧‧‧‧‧‧71

圖 4.7 AHU 與 FCU 混合系統案例樣本每冷凍噸 CO

2

排放量‧‧‧71

圖 4.8 AHU 與 FCU 混合系統 CO

2

排放量回歸推估應用式‧‧‧‧73

圖 4.9 AHU 與 FCU 混合系統各類工程 CO

2

排放量比例圖‧‧‧‧73

圖 4.10 全部案例樣本每冷凍噸 CO

2

排放量‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧75

圖 4.11 全部案例樣本 CO

2

排放量回歸推估應用式‧‧‧‧‧‧‧‧‧75

圖 4.12 全部案例樣本各類工程 CO

2

排放量比例圖‧‧‧‧‧‧‧‧76

摘 要

關鍵詞：碳足跡、建材用量、二氧化碳排放 一 、 研 究 緣 起 1999 年內政部建築研究所發展綠建築評估系統 EEWH 以來雖有輝煌成果，不過 EEWH 九大指標系統對於碳足跡標示尚未有具體標準，我國的綠建築政策目前面臨 國際碳足跡標示制度要求之壓力。本研究計畫（1）將因應全國能源會議對建築能源 證書之要求，以及國際 PAS2050 與 ISO16064 對於碳足跡查驗之趨勢，進行建築設計 階段碳足跡揭露與標示制度之研究。本研究為研究計畫（2），以建築碳排影響因子 分析為主，建立我國綠建築 EEWH 系統「CO2減量指標」的實際碳排評估之方法。 二 、 研 究 方 法 及 過 程 本計畫有兩大重點，一是建立建築軀體碳排量的簡易預測公式，二是建立建築 空調與水電工程的碳排量的簡易預測公式。前者透過實際建築案例精算與電腦結構 模型分析探討影響建築軀體碳排之設計因子，並推導建築軀體碳排量之簡算公式； 後者透過空調水電設計公司的實際設計估算案例，解析空調水電設計因子與該設備 的碳排量預測公式。這些預測公式結合計畫（1）之生命週期碳足跡揭露與標示制度， 將可快速反應設計端以執行碳足跡減量之方法。 三 、 重 要 發 現 建築軀體碳排量之簡易評估公式依地上部分結構體、地上部分牆體與地下部分 三者分開計算，地上結構體碳排受地上樓層數、震區因素、跨距比及混凝土強度之 影響，牆體受開窗率、平面規則性及隔間牆材料之影響，地下部分則受總樓層數之 影響。空調設備碳排量評估公式針對室內送風機水管系統、空調箱風管系統及空調 箱與室內送風機混合系統建立。水電設備碳排評估公式則涵蓋電氣、弱電、給排水、 消防等四類。

四 、 主 要 建 議 事 項 建議一 建築物碳排放量評估公式之更新與影響因子後續探討：立即可行建議 主辦機關：內政部建築研究所 協辦機關：無 本研究之成果可用於未來更新建築物碳排放量評估公式，並用於碳排精算結果 之快速檢核。影響因子之探討礙於時間、人力之限制，現階段僅針對部分主要因子 進行，後續研究中可繼續針對構造種類、結構系統等其他因子持續探討。 建議二 建築施工階段、使用階段及拆除階段之碳排評估公式建立：中長期建議 主辦機關：內政部建築研究所 協辦機關：無 本研究僅針對建築物完工初期狀態之軀體、空調、水電設備建立碳排評估公式， 並未考慮施工階段之假設工程、使用階段的裝修、維護、補強工程，及拆除階段之 廢棄物清理等所產生之碳排。為能評估建築物在完整生命週期中之碳排放量，應繼 續針對其他階段進行研究。

ABSTRACT

Keyword: carbon footprint, material usage, CO2 emission

The architecture and building research institute has achieved success in the evaluation system for green buildings (EEWH) since 1999. However, there is still a lack of carbon footprint labeling system in the nine major indices of EEWH since the carbon footprint labeling is becoming an international standard. The first project of this research program is initiated from the need of energy performance certification for buildings and the international trend of carbon footprint check in accordance with PAS2050 and ISO 16064. It is aimed at the study on carbon footprint labeling system. Following the first project, the second project is aimed at the study on architectural factors that affect the CO2 emission and the estimation method for CO2 emission.

There are two major parts in this project. The first one is to establish estimation methods for CO2 emission of the main building structures, and the second part is to

establish estimation methods for CO2 emission of the air condition, plumbing and

electric systems. For the building structures, the estimation method will be derived by structural analysis of computer models and real case study. The material usage of buildings with different architectural factors will be calculated from the analytical result and collected cases. For the air condition, plumbing, and electric system, the estimation methods will be established by collecting and analyzing real cases. The relationships between the architectural factors and the CO2 emission will be

summarized. The estimation method for CO2 emission can be applied in the

architectural design stage and help to build the strategies for reducing CO2 emission.

The research results suggest that the CO2 emission of the main building

structures can be obtained from the summation of those of the overground main structure, the walls, and the underground structure. The CO2 emission of the

overground main structure is affected by overground story number, site, span ratio, and concrete strength. The CO2 emission of the walls is affected by opening ratio, plane

regularity, and partition material. The CO2 emission of the underground structure is

affected by the total story number. The CO2 emission estimation for the air condition

provides equations for three different systems: FCU, AHU, and mixed FCU-AHU systems. The CO2 emission estimation equations for plumbing, electric, and

fire-prevention system are also presented.

This project comes to the immediate and long-term strategies. For immediate strategies:

1. Updating the current models for evaluating CO2 emission of buildings

2. Further study on the factors affecting the CO2 emission of buildings

3. Maintenance of the CO2 emission database for building materials

For long-term strategies:

1. Further study on the CO2 emission during the construction, using and

demolishing stage of a building.

2. Establishing the evaluate model for CO2 emission during the construction,

第一章 緒論

第一節 研究緣起與背景

壹、研究緣起 1999 年內政部建築研究所發展綠建築評估系統 EEWH 以來雖有輝煌成果，不過 EEWH 九大指標系統對於碳足跡標示尚未有具體標準，我國的綠建築政策目前面臨 國際碳足跡標示制度要求之壓力。本研究計畫（1）將因應全國能源會議對建築能源 證書之要求，以及國際 PAS2050[1]與 ISO14064[2]對於碳足跡查驗之趨勢，進行建築 設計階段碳足跡揭露與標示制度之研究。本研究為研究計畫（2），以建築碳排影響 因子分析為主，建立我國綠建築 EEWH 系統「CO2減量指標」的實際碳排評估之方 法。 本計畫有兩大重點，一是建立建築軀體碳排量的簡易預測公式，二是建立建築 空調與水電工程的碳排量的簡易預測公式。前者將透過結構力學對地震力與鋼筋水 泥建材用量碳排量的模擬分析，同時透過實際各地既有建築符合發包資料的建材用 量之碳排量分析，以探討各種設計因子與建築軀體建材用量之關係，並修正現行綠 建築解說與評估手冊中之簡易評估公式；後者則透過空調水電設計公司的實際設計 估算案例，解析空調水電設計因子與該設備的碳排量預測公式。這些預測公式結合 計畫（1）之生命週期碳足跡揭露與標示制度，將可協助設計者執行碳足跡之減量。 貳、研究背景 自 1997 年的京都議定書起，溫室氣體排放減量已成為全球性的重要課題。能源 標章及碳足跡（Carbon footprint）標示制度則是此一環保意識生活化之具體體現，藉 由在產品上標示所有材料自生產、製作及運輸至消費者手上這完整過程中之二氧化 碳（CO2）排放量，能使一般民眾清楚認知其消費選擇對環保造成的影響，並透過消

費選擇之壓力，促使產業更加願意投入環保之努力。 建築物之碳足跡標示亦是目前國際上之趨勢，在台灣，建築相關產業每年的 CO2 排放量約佔全國總排放量的三成左右，如圖 1.1 所示。而在一棟建築的生命週期中， 若以 10 層樓 RC 辦公建築使用 40 年為例，則建築軀體與設備、內裝之建材生產與運 輸過程中所排放 CO2量便佔整個生命週期總排放量之大約 15%。建築軀體、設備及 內裝之碳排放量受各種建築設計因子之影響，例如：建築類別、建築構造、樓層高 度、建築平面、開窗形式、材料強度等，因此碳排減量之思維應從初期設計階段就 開始置入。建築物碳足跡標示制度的推動，可促進營建產業重視建築物之環保永續 價值，從開發及設計階段就加入碳排減量之考量，並帶動相關產業，逐漸邁向 CO2 減量之全面化。 圖 1.1 台灣 2000 年建築相關產業 CO2 排放比 （資料來源：本研究整理） 本所因應全國能源會議對建築能源證書之要求，以及國際 PAS2050 與 ISO14064 之趨勢，進行建築設計階段碳足跡簡易評估法之研究。內政部建築研究所過去在綠 建築標章中設立有「CO2減量指標」，其中對於建築軀體 CO2減量之方法以結構合理 化、建築輕量化、耐久化、再生建材使用等定性的方法來模擬 CO2減量之成效，但 並無具體碳足跡揭露與標示制度，這對並不符合 PAS2050 與 ISO14064 之國際趨勢要 求，本研究將以實際結構力學對地震力與鋼筋水泥建材用量碳排量的模擬分析，將 「CO2減量指標」化為實際碳足跡揭露與標示制度。 住宅部門 11.88% 商業部門 5.94% 建材生產 9.31% 營建 0.20% 建材運輸 1.49% 其他 71.18%

另一方面，內政部建築研究所過去在 2006~2007 曾執行「建築生命週期 CO2排 放量評估之研究」兩年計畫，在 2008 年曾執行「建築產業生命週期 CO2減量評估應 用之研究」計畫，其中雖然針對空調水電設備之 CO2排放量有詳細調查統計，但由 於過去的建材碳排資料庫的統計法，由於年代稍久，我國的能源碳排效率已有所更 動，且根據 PAS2050 或 ISO14064 之要求，建材碳排計算必須由原材料之採集與運輸 算起，因而本研究計畫中，已經採用國際認可之瑞士 Simapro 資料庫中原材料之採掘 與該材料到台灣來的運輸耗能來統計建立新的建材碳排數據，本研究勢必全面更新 所有空調水電設備之 CO2排放量評估公式。

第二節 研究方法

本研究主要分為兩部分：建築軀體（主結構體）及空調水電設備部分，其研究方法 分述如下。 1. 建築軀體碳排放量評估方法 建築軀體碳排放量之計算方式，基本原則遵循綠建築解說與評估手冊之基本計 算公式，可由實際建材使用量乘以各類建材單位碳排放量求得。因各類建材單位碳 排放量資料庫屬於本計畫第一案之研究範疇，本案將主要針對建材用量部分進行探 討。 因實際建材用量在每棟建築設計完成後始可得知，故本研究期望探討用於初期 設計階段之簡易評估方法，歸納各種設計因子對建材用量之影響程度，以協助設計 者決定碳排減量之設計對策。設計因子參考綠建築解說與評估手冊 CO2減量指標簡 易評估公式之原有設計因子，及文獻與專家經驗訂定之，並以實際案例及設定案例 進行分析探討後，找出各設計因子之影響係數。 研究方法之基本架構，以實際案例之統計迴歸與設定案例之電腦模型結構分析 雙向並行，並以文獻數據之蒐集作為輔助。實際案例統計可取得最直接的資料，但 案例變異性大，不易區隔不同設計因子之影響；電腦模型結構分析可控制變因條件， 但分析甚為耗時。綜合案例與電腦模型兩種分析方式，可補彼此之不足，並交互驗 證。詳細研究步驟規劃如下： (1) 實際案例之蒐集 首先針對建築類型中佔最多數的辦公與住宅建築，蒐集實際建築物案例圖 說，並進行基本資料之整理與歸納。案例來源為建築師事務所、建築開發公司或

結構技師事務所。 (2) 影響因子之決定 影響結構體用量之建築因子眾多，有些因子屬於固有的基地、機能條件，設 計者無法控制，只能被動因應，例如地盤特性、基地位置、樓層數等；有些因子 則屬於設計者可以主動選擇的設計決策，例如平面型態、構造類別、跨距大小等。 本研究首先儘可能列出影響結構體建材用量之被動因子與主動因子，各種因子之 間應相互獨立，並闡明各種因子之影響方式。以下列出以一般常見建築結構而言， 各種可能的被動與主動因子。 A. 被動因子： ‧地盤特性—堅實、普通或軟弱地盤，影響土壤承載力、基礎形式與設計地震 力大小。 ‧震區係數—視工址所在地而定，影響設計地震力大小。 ‧活載重—視空間用途依照法規決定，影響垂直載重之設定，有時影響設計地 震力。 ‧地上樓層數—通常由開發規模或建蔽率與容積率決定，有時可為主動因子， 影響基礎形式、垂直構件應力、設計地震力與設計風力。 ‧地下樓層數—通常由機能或停車需求決定，有時因應地盤特性調整，對上部 結構較無影響，主要影響基礎形式。 除此之外，距離斷層遠近、風力地域係數及地況種類等，也是可能的被動因子。 B. 主動因子： ‧構造類別—RC 造、S 造或 SRC 造，影響建材種類、結構體自重、設計地震力 等。 ‧結構系統—以一般中低層建築而言，多為剛構架或二元系統，影響構件尺寸 與設計地震力。 ‧材料強度—鋼骨或混凝土強度，影響構件尺寸。 ‧靜載重—除了結構構件本身自重以外，可因隔間牆量及隔間材料種類、設備 材料種類而異，影響垂直載重及設計地震力。 ‧立面高寬比—若地上樓層數與樓高固定，則可由平面形狀與尺度加以調整， 影響基礎及垂直構件應力。 ‧平面長寬比—與平面形狀有關，可能影響構件應力分佈。 ‧跨距大小—柱與柱之間的距離，影響構件應力大小。 ‧樓高—樓層本身的高度，可能影響設計地震力與構件尺寸。 ‧平面偏心率—平面上剛心與質心不重合時，會造成偏心扭轉，影響構件應力 大小與分佈。 ‧立面軟層—立面上有樓層間剛度或質量不均現象時，會造成地震力豎向分配

不規則，影響構件應力大小與分佈。 除此之外，因為特殊的設計考量也可能產生額外的主動因子，在此僅針對常見 且影響顯著的因子進行探討。 考量本計畫執行時間之限制，最終決定先針對以下主要設計因子進行探討： 地上樓層數、震區係數、跨距變化、混凝土材料強度、靜載重（隔間牆材料種類）、 平面形狀規則性。 (3) 原型案例之設定 為探討各影響因子對建材用量之影響程度，設定一原型案例作為比較之基 準。此原型案例可由蒐集所得實際案例中取中間數或最大數者決定，或根據專家 諮詢決定，本計畫設定原型案例為位於台南市、第三類地盤、地上 10 層地下 2 層 之 RC 辦公大樓，並依照常見平面類型設定跨距、樓高及平面尺度。 此原型案例作為電腦模型結構分析之基準對照組，可用來與變化不同影響因 子之案例比較，並與類似條件之實際案例相互驗證。 (4) 建材用量計算 A. 電腦模型結構分析： 針對所探討的各設計因子，從原型案例模型設定不同變動程度的試驗組案 例，每組案例需進行完整結構分析，在合理設計的狀況下調整斷面與配筋，以 便詳細計算建材用量，並將整體建材用量除以總樓地板面積加以正規化。 B. 實際案例 實際案例可由所得建築結構圖說，直接計算建材用量，但為釐清各種變因 之影響，需先行指認各組實際案例所對應之變因條件，以及相對於原型案例之 變動程度。 (5) 碳排放量與設計因子之關係 將不同種類建材用量乘以各自單位碳排放量後加總，可得總碳排放量，依循 同樣方法，可迴歸求得設計因子與碳排放量之關係式，其基本型態如下： CC0c1x1c2x2c3x3... (1.1) 其中 C 為建築軀體單位面積碳排放量，C0為原型案例之基準單位面積碳排放量。 i x 為不同影響因子之變動程度，ci為對應於xi之影響係數。 由此公式即可於設計階段大致推估在各種不同設計條件下，建築物軀體單位 面積碳排放量，乘以總樓地板面積後可得總碳排放量。

2. 空調設備的碳排放量預測公式研究方法 過去內政部建研所在「建築生命週期 CO2排放量評估之研究」兩年計畫中，關 於建築空調設備的 CO2排放量統計，以國內多家主要空調設備生產廠家為調查對 象，調查其生產的空調設備元件，包括主機、風機、空調箱、冷卻塔等設備，的原 料 (如鐵、銅、鋁等)使用量以及生產與運輸過程的耗能量，亦即以生產線直接調查 法求出每一設備元件的 CO2排放量，進而推算出如表 1.1 所示的空調設備推估公式， 以便可利用較簡單的設計量來推估最基本空調項目的 CO2排放量。 表 1.1 過去空調設備項目 CO2排放量推估公式總表 設 備 項 目 說 明 1.螺旋式空調主機 Y= CO2排放量(kg) , X= 空調主機能力(RT) 2.離心式空調主機 Y= CO2排放量(kg) , X= 空調主機能力(RT) 3.氣冷式空調主機 Y= CO2排放量(kg) , X= 空調主機能力(RT) 4.空調箱 Y= CO2排放量(kg) , X= 空調箱能力(RT) 5.吊掛隱藏室內送風機 Y= CO2排放量(kg) , X= 送風量(CFM) 6.吊掛露明室內送風機 Y= CO2排放量(kg) , X= 送風量(CFM) 7.水冷箱型冷氣機 Y= CO2排放量(kg) , X= 箱型機能力(RT) 8.方型冷卻水塔 Y= CO2排放量(kg) , X= 冷卻水塔能力(RT) 9.圓型冷卻水塔 Y= CO2排放量(kg) , X= 冷卻水塔能力(RT) 10.端吸聯結水泵 Y= CO2排放量(kg) , X= 水泵馬力(HP) 11.端吸直結水泵 Y= CO2排放量(kg) , X= 水泵馬力(HP) 12.進排氣風機 Y= CO2排放量(kg) , X= 風車馬力(HP) 13.鍍鋅鋼管 Y= CO2排放量(kg) , X= 鋼管直徑(in) 14.PVC管 Y= CO2排放量(kg) , X= PVC管直徑(in) 15.蝶閥 Y= CO2排放量(kg) , X= 閥體尺寸(in) 16.逆止閥 Y= CO2排放量(kg) , X= 閥體尺寸(in) 17.吸入端擴散器 Y= CO2排放量(kg) , X= 閥體尺寸(in) 18.Y型過濾器 Y= CO2排放量(kg) , X= 閥體尺寸(in) 19.平衡閥 Y= CO2排放量(kg) , X= 閥體尺寸(in) 20.球塞閥 Y= CO2排放量(kg) , X= 閥體尺寸(in) 21.PVC電線 Y= CO2排放量(kg) , X=電線尺寸(m/m) 22.金屬電導管 Y= CO2排放量(kg) , X=電線尺寸(m/m) Y=0.0247X+0.189 R2=0.9985 Y=0.0144X-0.1582 R2=0.9901 Y=1.4789e0.3358X R2=0.9775 Y=33.648X-85.838 R2=0.9652 Y=21.644X-47.328 R2=0.9553 Y=0.1922e1.3405X _R2_=0.9942 Y=1.4981X2.2038 R2=0.9711 Y=120.12X+52.123 R2=0.9863 Y=0.4077X1.581 R2=0.995 Y=6.9183X-7.8735 R2=0.9917 Y=4.1738e0.2062X R2=0.9939 Y=6.9594X+494.88 R2=0.9915 Y=6.4144X+95.605 R2=0.9947 Y=10.913X+290.2 R2=0.9862 Y=12.315X+116.47 R2=0.9868 Y=36.835X+750.51 R2=0.995 Y=0.0553X+9.4666 R2=0.9834 Y=0.0574X+19.336 R2_=0.9874 Y=32.402X+181.46 R2=0.9894 空調設備CO2排放量迴歸推估公式 Y=26.601X+700.44 R2=0.992 Y=23.152X-30.407 R2=0.9182 Y=69.005X+84.02 R2=0.9929 （資料來源：本研究整理） 該研究針對已完工的醫院、百貨商場、辦公大樓共 42 棟中央空調大樓之空調系 統實例，詳細調查其空調系統所有設備項目、規格，並換算成 CO2排放量，再依其 總設計冷凍噸容量，建立整體空調系統之簡易 CO2排放量推估式如下： Y = 263.5 × X + 10890 (1.2)

其中 Y：空調系統總 CO2排放量（kg/RT） X：總空調冷凍容量（RT） 此推估式明白顯示，空調系統之總 CO2排放量與冷凍噸設計容量同步急遽上 昇，其 R² 值為 0.9346，其相關如下圖所示。由於建材原材料碳排資料已經因應 PAS2050 之要求而改變，本研究在此必須更新此公式並將之納入生命週期之碳排揭 露與標示系統中。 y = 263.5x + 10890 R2 = 0.9346 0 100000 200000 300000 400000 500000 600000 0 500 1000 1500 2000 2500 空調裝置容量RT CO 2 排放量 KG 數列1 線性 (數列1) 圖 1.2 中央空調建築空調系統 CO2 排放量推估式 （資料來源：本研究整理） 3. 建築管線設備碳排放量預測公式研究方法 過去內政部建研所在「建築生命週期 CO2排放量評估之研究」兩年計畫中，關 於建築水電消防等設備的 CO2排放量統計，以過去建立的電線電纜、鋼管、PVC 管 等管線原單位之 CO2排放量數據，配合 CNS 規範選取主要設備管線材料資料，調查 統計各種設備材料規格單位長度之重量(Kg/M)及單位重量(Kg/只)，然後統計出管線 設備的建材 CO2排放量資料庫。 建築設備工程管線以設備系統別可分為：電氣設備工程（強電與弱電工程）、給 排水設備工程（給水、排水與透氣工程）、消防火警設備工程（火警感知、消防、泡 沫與撒水、廣播工程）等三大類，以管材系統別可分為：電線電纜、開關箱體、鋼 管、PVC 管等四類。該研究引用陳新欣 2007 之成果，建立總設備管線 CO2排放量之 預測迴歸公式如表 1.3 所示。與空調碳排解析之問題一樣，由於建材原材料碳排資料 已經因應 PAS2050 之要求而改變，本研究在此必須更新此公式並將之納入生命週期 之碳排揭露與標示系統中。

表 1.2 建築設備管線材料相關產品單位生產 CO２排放量統計表（本研究整理） 建材相關產品 單位 CO２排放量(㎏) CO２排放量（Kg） （生產含運輸） 參考資料 生產階段 運輸階段 一、電線電纜 Kg 2.011 0.157 2.168 取自歐文生 2002 二、PVC 塑膠管 Kg 0.75 0.11 0.86 取自張又升 2002 三、鍍鋅鋼管 Kg 0.93 0.04 0.97 四、不鏽鋼管 Kg 1.45 0.04 1.49 五、鋁製線槽 Kg 2.37 0.11 2.48 取自陳新欣 2007 六、鋁製匯流排 Kg 2.37 0.11 2.48 七、銅製匯流排 Kg 2.011 0.157 2.168 八、空氣斷路器 Kg 1.759 0.148 1.907 九、無熔絲斷路器 Kg 1.759 0.148 1.907 十、高低壓配電盤 Kg 0.93 0.04 0.97 （資料來源：本研究整理） 表 1.3 建築設備管線 CO２排放量迴歸公式（y=CO２排放量(kg)；x＝總樓地板面積(ｍ２)） 集合住宅 1.電氣工程 CO２排放量評估公式 y＝ 6.44x － 23202 R2 =0.9844 2.給排水工程 CO２排放量評估公式 y = 4.02x － 25482 R2 =0.9706 3.消防工程 CO２排放量評估公式 y = 4.54x － 34131 R2 = 0.9384 a.電線電纜 CO２排放量評估公式 y = 4.8341x － 22091 R2 =0.9769 b.開關箱體 CO２排放量評估公式 y = 0.55x – 740.16 R2 = 0.662 c.鋼管 CO２排放量評估公式 y = 7.1978x － 59247 R2 = 0.9755 d.PVC 管 CO２排放量評估公式 y = 2.4319x － 735.5 R2 = 0.9595 辦公建築 1.電氣工程 CO２排放量評估公式 y = 8.5181x + 23733 R2 = 0.9029 2.給排水工程 CO２排放量評估公式 y = 0.4879x + 21384 R2 = 0.7308 3.消防工程 CO２排放量評估公式 y = 3.6141x + 70932 R2 = 0.8421 a.電線電纜 CO２排放量評估公式 y = 4.223x + 21160 R2 = 0.701 b.開關箱體 CO２排放量評估公式 y = 1.1914x + 6324.9 R2 = 0.7459 c.鋼管 CO２排放量評估公式 y = 6.9657x + 80123 R2 = 0.8682 d.PVC 管 CO２排放量評估公式 y = 0.2398x + 8441 R2 = 0.6111 （資料來源：本研究整理） 除了更新上述空調水電 CO2排放量評估公式之外，本研究將著力於樓高、消防 法規等空調水電之法規設計因子以及設備水準對碳排放量之影響分析，以期能由設 計端控制碳排總量。本研究結合結構技師、空調設計技師、水電技師，取得寶貴的 空調水電估算資料庫，展開最確實的建築碳排評估法。

第三節 研究步驟與進度

壹、研究步驟 本研究之研究步驟如下圖所示。 圖 1.3 研究步驟流程圖 （資料來源：本研究整理） 相關研究文獻蒐集 實際建築物案例蒐集 與基本資料統整 建築結構體影響因子 之歸納 原型案例之設定 建材用量計算 電腦模型 結構分析 實際案例 直接計算 建材用量與設計因子 之關係公式 相關研究文獻蒐集 實際建築物案例空調 水電資料蒐集與統整 空調設備 碳排放量 資料更新 管線設備 碳排放量 資料更新 空調、管線設備碳排量 評估公式之修正 建築物軀體碳排放量評估公式 空調設備碳排放量評估公式 管線設備碳排放量評估公式

貳、研究進度 本研究之研究進度規劃如表 1.4 所示。 表 1.4 研究進度與預定完成工作項目表 月次 工作項目 第 1 個 月 第 2 個 月 第 3 個 月 第 4 個 月 第 5 個 月 第 6 個 月 第 7 個 月 第 8 個 月 第 9 個 月 第 1 0 個 月 第 1 1 個 月 工 作 內 容 進 度 概 述 函送研究進 度計畫書 研究計畫依審查意見修正、相關研 究文獻蒐集 第 1 次座談會 實際建築物案例蒐集與資料統 整、建築結構體影響因子之歸納及 案例設定、開始進行電腦模型結構 分析及實際案例建材用量計算 函送期中報 告書 電腦模型結構分析及實際案例建 材用量計算進行中、開始進行空調 設備碳排放量及管線設備碳排放 量資料更新 期中報告審 查會議 期中進度審查、審查意見之回應 第 2 次座談會 建築軀體建材用量、碳排放量與設 計因子關係公式推導、空調、管線 設備碳排量評估公式之修正 函送期末報 告書 建築軀體、空調、水電碳排放量評 估公式 期末報告審 查會議 期末審查、審查意見之回應 函送成果報 告書 報告修正、完成 預 定 進 度 ( 累 積 數 ) 8 ％ 1 6 ％ 2 4 ％ 3 2 ％ 4 8 ％ 6 4 ％ 8 0 ％ 8 8 ％ 9 4 ％ 9 8 ％ 1 0 0 ％ （資料來源：本研究整理）

第二章 文獻分析

第一節 建築軀體生命週期與碳排放相關文獻

綠建築及永續思維為新興之概念，國內外相關之研究亦多集中於近年。CO2 排 放量評估之基礎概念來自生命週期評估（Life Cycle Assessment, LCA），亦即評估各 種製品從原料採取、製造、使用乃至廢棄為止，對地球環境所造成的影響。LCA 的 概念最早雖於 1960 年代就在美國開始，真正普及卻要等到 1990 年代後半。1997 年 6 月，ISO14000 正式將 LCA 納入國際標準 ISO14040，並設定其執行方式。

LCA 之主要構成要素之一為 LCCO2，即生命週期二氧化碳排放量，日本建築學 會在 1999 年出版「建物の LCA 指針（案）」，並於 2006 年出版正式版[3]，內容除了 敘述建築物 LCA 之評估方法外，也提供評估工具軟體，使用者可輸入所使用的建材 種類與數量，透過其資料庫計算 CO2排放量。但因建築形式、構法及建材用量受地 域因素之影響，國外研究之資料庫並無法直接套用至台灣。 國內則有內政部建研所出版的「綠建築解說與評估手冊」[4]，在其 CO2減量指 標章節中，提出建築軀體總 CO2排放量ECO 之基本計算公式如下： 2 ECO2 



CO2iMi _(2.1) 其中CO2i為各類建材單位 CO2排放量，乘以各類建材實際使用量Mi即可得總排放 量。然而因建材實際使用量需於設計完成後才可精算得知，設計者難以事先預測其 設計決策對碳排量之影響，故為協助設計者於設計初期即可控制 CO2排放量之影響 因子，又提出一套 CO2減量指標簡易評估公式如下： CCO2 FW(1D)(1R) _(2.2) 式中，F 為適用於 6 層以上建築物之形狀評估係數，分為平面規則性、長寬比、樓版 挑空率、立面退縮、立面出挑、層高均等性及高寬比等 7 項因子，如表 2.1 所示，依 照其變化程度分別給予 0.95-1.05 不等的形狀修正係數後相乘得 F，但規定 F 不得大 於 1.2。W 為輕量化係數，區分地面以上主結構體、隔間牆、外牆、衛浴、混凝土減 量設計等因素，因應輕量化材料之使用加以折減。D 為耐久性係數，分為耐久性與 維修性兩種因子，各針對耐震力升級、RC 結構保護層加厚，及防水/空調/水電設備

之維修性考量給予優惠。R 為非金屬再生建材使用係數，依照實際再生建材使用率給 予優待。最後計算所得綠構造係數CCO 需不超過 0.82 始為合格。 2 上述簡易評估公式中，各種量化因子之決定方式，除輕量化係數與再生建材使 用係數外，主要根據專家之經驗判斷，並非基於統計或分析決定，因此例如形狀評 估係數，仍留有可繼續深入探討的空間。 表 2.1 綠建築解說與評估手冊之形狀係數 F 及形狀因子 fi （資料來源：綠建築解說與評估手冊（2005 年更新版））

表 2.1（續） 綠建築解說與評估手冊之形狀係數 F 及形狀因子 fi

近年來亦有國內碩博士論文針對建築物軀體碳排放量或建材用量進行研究，如 張又升博論[5]，內容以 RC 建築物為主，蒐集 62 棟住宅、76 棟辦公及 36 棟學校建 築案例，實際計算其地上層部分單位樓地板面積碳排放量後，發現樓層數越高，單 位碳排量越高，故再以統計迴歸方式，提出三種不同用途類型建築物樓層數與單位 面積碳排量之簡易關係式。文中亦參考他人資料，歸納不同結構系統對碳排量之影 響。同時，亦統計 RC 造、SRC 造及 S 造高層大樓（20-26 層）各 5 棟之碳排放量， 得到不同構造別對碳排量之影響，發現 SRC 最高，而 S 造最低，RC 造及 SRC 造分 別約為 S 造之 1.47 倍及 1.59 倍。 王坦碩論[6]統計 32 棟中、低樓層 RC 住宅建築之建材用量，並細分構材部位及 鋼筋、混凝土等材料別，之後統計地上層部分單位樓地板面積建材用量與樓層數之 關係，其結果與張又升統計結果類似，單位建材用量與樓層數大致呈線性關係，然 而同樣樓層數之案例之間仍存在明顯個別差異，顯示除樓層數以外還有其他影響因 子。 林士豪碩論[7]以 2005-2010 年間新建之辦公建築為對象，分析 4 棟 S 造、3 棟 RC 造、6 棟 SRC 造案例之地上層部分結構體建材碳排放量，並探討結構系統、平面 形狀、長寬比、高寬比、材料/工法及樓高/跨度等因子對碳排量之影響，文中認為碳 排放量與建物平面形狀及高寬比有很大關係，然而其關於樓高及跨度影響之研究方 法皆僅取單一構材進行分析，而非以整體結構進行分析，案例數量亦稍顯不足。 另外，邱佳淳碩論[8]以公共工程標案管理系統之營建大宗建材申報資料，探討 建材用量之影響因子，利用統計方式分析各種因子之影響程度，包括工程契約金額、 地上樓層數、地下樓層數、總樓地板面積、是否有地下室、建築最小活載重、建築 用途、構造形式、工程所在地等，統計結果認為對建材用量有明顯影響的因子為工 程所在地、構造形式、建築物活載重及是否有地下室等四項。樓層數之影響因資料 案例之限制，在其統計結果中並不明顯。同時，其統計結果僅提出依照各種因子分 類後之平均建材用量數值，卻未能將因子之影響程度清楚定性或定量化。 由上述既有研究可知，實際案例統計迴歸雖可取得最直接之參考資料，但因影 響建材用量之建築設計因子過多，造成每個案例皆包含多種影響變因，反而難以釐 清單一因子之影響程度。且影響因子若不經過適當篩選，則統計結果容易出現誤差。

第二節 建築設備生命週期與碳排放相關文獻

關於建築設備之生命週期及碳排放量研究，則有相關文獻如下： 1. 建築物室內裝修環境負荷評估之研究 － 以耗能量與二氧化碳排放解析(歐文 生，2000)[12]： 本研究以「能源消耗量」與「二氧化碳排放量」作為環境負荷量的評量標的。 研究調查的數據必須以本土常見之建材為主，並且適用於既有之建築物生命週期 評估架構以利整合評估其具體成果如下： (1) 建立本土性建築物室內裝修環境負荷量資料庫： 藉由建築物室內裝修建材之環境負荷數據的蒐集，建立住宅類與辦公類空 間圍蔽六面體概念，區分四大類裝修位置之主要建材 50 餘項數據資料庫，對於 整個建築物的生命週期環境負荷評估體系將更周延。 (2) 建築物室內裝修環境負荷量解析： 探討住宅類與辦公類室內裝修之單位樓地板耗能量與二氧化碳排放量，以 作為後續解析參考。 (3) 室內裝修建材與建築物原有建材之環境負荷關係探討： 對應原有建築物生命週期評估法之建材資料庫，併入從未被調查解析過的 室內裝修建材數據，重繪建築物生命週期各階段環境負荷分配圖。 (4) 室內裝修與環境負荷之合理化： 對於住宅類與辦公類建築物之室內裝修量與環境負荷量，解析其不同意涵 以及應有不同之環保策略，才是綠建築的真諦。 (5)「合理化」的室內裝修與環境負荷： 藉由住宅類之室內裝修量與環境負荷「合理化」的推論：以及辦公類之室 內裝修量與環境負荷「合理化」的推論，讓我們從事室內裝修工程之前，對於 可能造成之環境負荷作一量化的預測而能有所改善因應。 2. 住宅設備生命週期二氧化碳排放量解析(林建隆，2003)[13]： 考量國內在住宅建築生命週期 CO2排放量的相關研究，關於住宅設備一環，尚屬 起步階段，而住宅設備在資材生產、安裝、日常使用、修繕、更新資材等階段之

能源消耗與 CO2排放量的估算模式及基礎資料，尚未有相關研究。因此，本研究 乃針對住宅設備進行其生命週期二氧化碳排放量之解析，具體成果如下： (1) 建構住宅設備生命週期 CO2估算模式： 本研究藉由日本三種建築設備生命週期 CO2 估算模式比較分析，並配合現 階段行政院主計處所建立之資料庫，建構合適台灣地區住宅設備生命週期 CO2 排放量計算流程與估算公式。 (2) 建立住宅設備 CO2排放量資料庫： 依據本研究所建立的住宅設備 CO2 估算模式，透過調查與相關文獻彙整計 算，建立住宅設備生命週期各階段 CO2 排放量數據資料庫。 (3) 住宅設備生命週期 CO2排放量之案例演算： 利用本研究所建立之住宅設備生命週期 CO2 估算模式及 CO2 排放量資料庫 進行實際案例演算。在 17 戶透天住宅演算結果顯示，生命週期二氧化碳排放總 量為 208671.55(kg- CO2/戶-40 年)，其中日常使用階段運作能源消耗所產生的 CO2 排放量約佔整體設備生命週期 89.14%為最大宗；更新資材二氧化碳排放量 約佔 5.87%；設備資材生產階段僅佔 4.83%。38 戶集合住宅演算結果顯示，生命 週期二氧化碳排放總量為 304474.74(kg- CO2/戶-40 年)，其中又以日常使用設備 運作能源消耗所產生的 CO2 排放量約佔整體設備生命週期 87.32%為最大宗；更 新資材二氧化碳排放量約佔 7.19%；設備資材生產階段僅佔 5.16%。 (4) 建立之住宅設備生命週期二氧化碳排放量簡易估算模式： 為方便後續使用者估算之便利性，本研究藉由國內外六種建築生命週期二 氧化碳排放量簡易估算模式之比較分析為基礎，建構合適於台灣地區住宅設備 生命週期二氧化碳排放量簡易估算模式。 3. 百貨公司室內裝修生命週期二氧化碳排放量評估(趙又嬋，2004)[14]： 本研究探討並建立本土百貨公司室內裝修建材耗能數據，以作為地球環境負荷評 估體系之一環。首先針對百貨公司常見室內裝修型態建立 50 餘項裝修建材 CO2排 放量資料庫，其次經由實際案例調查作解析印證，得出具體結論與建議。 本研究以兩間知名具代表性之百貨公司為調查對象，綜合兩樣本百貨公司四大類 室內裝修單位面積 CO2排放量之數據，得出百貨公司天花板類室內裝修 CO2排放

量為 7.84 kg-CO2/ fl‧area‧m²，地坪類 CO2排放量為 0.74 kg- CO2/ fl‧area‧m²，

牆面類 CO2排放量為 6.92 kg-CO2/ fl‧area‧m²，家具類 CO2排放量為 5.86 kg-CO2/

fl‧ area‧m²，室內裝修單位面積總 CO2排放量為 21.37 kg-CO2/ fl‧area‧m²。此

外並調查國內百貨公司之裝修行為，得知百貨公司於 27 年使用年限中約進行三次 全館改裝以及數十次的局部改裝，並得出 27 年中室內裝修單位樓地板面積 CO2 排放量為 146.13 kg-CO2/ fl‧area‧m²，環境負荷量相當可觀。 4. 公寓住宅設備管線二氧化碳排放量評估(曾正雄，2006)[15]： 首先針對公寓住宅管線建材之各種規格，建立 169 項的建材 CO2排放量資料庫， 其次收集北、中、南知名建設公司最近四年具代表性之公寓住宅機電預算樣本， 共計家 21 個個案來自 12 家建設公司，總合樣本樓地板面積為 727,362 m²，經統計 分析，首先得到七個有關設備管線二氧化碳排放量的評估公式。 樣本分析結果顯示平均樓地板單位面積 CO2排放量為 12.1kg- CO2/fl．area．m²。 若以工程種類作為分類依據，電氣工程產生 CO2 排放量 5.3 kg- CO2/fl．area．m² 為最多，佔總設備管線的 43.4%；依序為消防工程 3.6 kg- CO2/fl．area．m²，佔總 設備管線的 29.4%；而給排水工程 3.3 kg- CO2/fl．area．m²，佔總設備管線的 27.2%。 若以管線材料作為分類依據，鋼管材料的 CO2排放量為 5.5kg- CO2/fl．area．m²， 佔總設備管線的 45.4%，為最多；電線電纜材料為 4.2 kg- CO2/fl．area．m²，佔總 設備管線的 34.7%，次之；而 PVC 管的 2.4kg- CO2/fl．area．m²佔總設備管線的 19.9%，為最少。 5. 辦公建築生命週期節能與二氧化碳減量評估之研究(黃國倉，2006)[16]： 本文建構了辦公建築生命週期 CO2之評估系統，使得建築從業人員得以在建築設 計階段即可估算建築物對地球環境之衝擊程度，進而將評估結果反饋至建築設計 上，以提供設計者進行綠建築與低環境衝擊設計之重要參考依據。本研究獲致之 成果摘要如下： (1) 統合既有文獻完成辦公建築完整生命週期二氧化碳評估之體系。 (2) 日常能源使用部分，以理論之數學方法推估各種建築設備系統之全年耗能量以 換算全年二氧化碳排放量。

(3) 空調系統部分以動態熱負荷計算軟體 DOE-2 配合最大熱負荷計算氣象資料與 平均氣象年(TMY2)，完成由最大空調主機容量推估至全年空調系統耗能量之完 整過程，使得複雜之空調耗能量得以進行解析。 (4) 整合建築設備知識與現行綠建築評估之方法，以理論推估辦公建築照明系統、 給水系統、電梯、通風換氣系統、辦公事務設備用電等各面向之全年耗電量。 (5) 經模擬辦公建築生命週期之二氧化碳排放量後，日常能源使用階段所佔 CO2 之排放比例達 80%以上，是所有各階段中比例最大者。因此，進行建築日常節 約能源是整個建築部門最為重要且最有效的二氧化碳減量對策。 (6) 本文同時完成辦公建築生命週期二氧化碳評估系統之建置，並以對比評估之方 式來檢視辦公建築之二氧化碳減量對策。而得以針對各種不同建築外殼設計與 空調系統設計等辦公建築，進行全方位之生命週期評估。 (7) 由生命週期評估系統進一步模擬各種建築外殼因子、空調系統因子、照明系統 因子等，對 CO2 排放減量之敏感度分析，並提出相對之 CO2 減量對策。

第三章 建築軀體碳排公式之建立

本研究透過兩種研究方法：實際建築案例及電腦結構分析模型，探討建築軀體 碳排量之影響因子，再進一步建立建築軀體碳排簡算公式。

第一節 以實際建築案例探討碳排影響因子

壹、案例蒐集與碳排量計算方式 集合住宅之實際案例數量較多且較容易取得，故本研究之實際案例蒐集以集合 住宅為主，案例之來源為建築師事務所。由於建築物地上部分與地下部分之結構特 性迥異，結構體碳排量與設計因子的關係並不相同，因此本研究將建築物地上與地 下部分分別計算。地上部分由不同建築師事務所取得 11 棟集合住宅案例之詳細圖 面，地點分別位於台北、台中及高雄。地下部分則取得 4 棟位於台北的集合住宅案 例。表 3.1 及 3.2 所示分別為地上部分及地下部分之實際建築案例基本資料。 表 3.1 地上部分建築案例基本資料 案例編號 地上樓層數* 地下樓層數 總樓地板面積 (m2) 構造別 結構系統 tp1a 14(2) 2 7830.62 RC 剛構架系統 tp1b 11(2) 2 3050.33 RC 剛構架系統 tp1c 14(2) 2 7318.29 RC 剛構架系統 tp3a 8(1) 1 4899.03 RC 剛構架系統 tc1a 11(2) 1 6028.24 RC 剛構架系統 ks10a 14(2) 2 8167.07 RC 剛構架系統 ks10b 12(2) 2 6258.53 RC 剛構架系統 tp4a 9(2) 2 2724.65 RC 剛構架系統 tp4b 7(2) 2 715.73 RC 剛構架系統 tp5a 11(2) 3 6682.68 RC 剛構架系統 tp6a 15(3) 3 8348.92 RC 剛構架系統 *：括號內為屋突層數 （資料來源：本研究整理）

表 3.2 地下部分建築案例基本資料 案例編號 開挖面積 (m2) 地下樓層數 地上+地下 樓層數 地下層平均樓高 (cm) 開挖深度 (cm) 開挖總體積 (m3) 北 1-1 1406 1 9 330 530 7452 北 2-2 1894 2 16 390 1170 22160 北 3-3 2905 3 17 327 1307 37959 北 4-2 4575 2 16 415 1080 49410 （資料來源：本研究整理） 建材用量之計算範圍主要結構體（柱、梁、樓版、結構牆）及次要結構體（非 結構牆）。結構體中包含不同建材，如混凝土、鋼筋、磚及輕質隔間，各種建材用量 除根據所取得之建築結構圖說精算以外，亦計入因實際施工損耗或鋼筋搭接、彎鉤 等需求而增加的額外材料用量，參考一般建築估價之計算方式加計。 本研究根據結構平面圖中之柱、梁、樓版編號分別對照斷面配筋圖說精算其混 凝土及鋼筋用量，牆體部分因所有案例皆為剛構架系統，故無結構牆，僅分為外牆 及內牆，再將內牆分為隔間牆與其他內牆（梯間牆、隔戶牆等）分別計算，其中隔 間牆材質可能為 RC、磚或輕隔間。樓梯視為折版，計入樓版範圍。表 3.3～表 3.9 所示為擷取局部之計算表格例。地下部分之計算包括地下連續壁與內牆。 各種建材用量計算完成後，再依照本計畫第一案所更新之碳排資料庫，根據材 料種類分別計算所對應之總碳排量。各種材料所採用之單位碳排量如下，地上部分 所有案例之混凝土強度皆為 4000psi，地下部分則除了北 1-1 混凝土強度為 4000psi 外，其餘案例皆為 5000psi。 (a) 4000psi 混凝土：392.35kg/m³ (b) 鋼筋及鐵件：1188.28kg/t (c) 12cm 厚 RC 牆：59.06kg/m² (d) 0.5B 磚牆：53.54kg/m² (e) 輕質隔間牆：37.56kg/m² 所有實際建築案例之建材用量及碳排量詳細計算結果列於附錄 A 中。

表 3.3 柱混凝土建材用量計算例 4 層 編號 寬度(cm) 深度(cm) 支數 體積(m³) 樓高 320cm nC1 65 80 8 13.31 nC2 80 80 8 16.38 nC3 80 80 4 8.19 nC4 80 80 4 8.19 合計 24 46.08 （資料來源：本研究整理） 表 3.4 梁混凝土建材用量計算例 4 層 編號 寬度(cm) 深度(cm) 長度(cm) 體積(m³) 4000psi 5B1 50 70 1170 4.095 5B2 50 70 3020 10.57 5B3 50 70 1720 6.02 5B4 50 70 1170 4.095 5B5 50 70 3020 10.57 5B6 50 70 1720 6.02 5G1 50 70 2520 8.82 5G3 50 70 2520 8.82 5G5 50 70 2520 8.82 5G6 50 70 1360 4.76 b1 35 60 3200 6.72 b2 30 50 875 1.3125 g1 35 60 1320 2.772 g2 35 60 1480 3.108 合計 86.5025 （資料來源：本研究整理） 表 3.5 樓版混凝土建材用量計算例 4 層 編號 厚度(cm) 面積(cm²) 體積(m³) 4000psi S1 15 2832725 42.49 S2 15 1089000 16.34 S3 15 216500 3.25 CS1 15 431490 6.47 樓梯 4.04 合計 72.59 （資料來源：本研究整理）

表 3.6 柱鋼筋建材用量計算例 4 層 編號 號 數 號數單位重 (kg/m) 支 數 每支長度 (cm) 每支彎鉤 (cm) 總彎鉤 (cm) 彎鉤重 (kgf) 重量 (kgf) C1 主筋 #8 3.98 18 320 0 0 229.25 C1 圍束 #4 0.994 33 258 16 528 5.25 89.88 C1 中央 #4 0.994 44 72 16 704 7.00 38.49 C1 中央 #4 0.994 66 57 16 1056 10.50 47.89 65x80 8 支 22.74 405.50 C2 主筋 #10 6.39 20 320 0 0 408.96 C2 圍束 #4 0.994 33 288 16 528 5.25 99.72 C2 中央 #4 0.994 132 72 16 2112 20.99 115.46 80x80 8 支 26.24 624.14 C3 主筋 #8 3.98 16 320 0 0 203.78 C3 圍束 #4 0.994 33 288 16 528 5.25 99.72 C3 中央 #4 0.994 132 72 16 2112 20.99 115.46 80x80 4 支 26.24 418.96 C4 主筋 #8 3.98 16 320 0 0 203.78 C4 圍束 #4 0.994 33 288 16 528 5.25 99.72 C4 中央 #4 0.994 132 72 16 2112 20.99 115.46 80x80 4 支 26.24 418.96 合計 11.59t （資料來源：本研究整理）

表 3.7 梁鋼筋建材用量計算例 2 層 編號 部位 號數 支數 每支長度 (cm) 每支彎鉤 (cm) 總彎鉤 (kgf) 總重量 (kgf) 2G1-2G2-2G1 上層主筋(上) #10 3 2246 118 22.62 453.18 上層主筋(上)補強 #10 2 263 59 7.54 41.15 上層主筋(上)補強 #10 2 490 0 0.00 62.62 上層主筋(上)補強 #10 2 490 0 0.00 62.62 上層主筋(上)補強 #10 2 260 59 7.54 40.77 上層主筋(下) #10 2 259 59 7.54 40.64 上層主筋(下) #10 2 490 0 0.00 62.62 上層主筋(下) #10 2 490 0 0.00 62.62 上層主筋(下) #10 2 259 59 7.54 40.64 下層主筋(下)補強 #10 3 2230 118 22.62 450.11 下層主筋(下) #10 1 257 59 3.77 20.19 下層主筋(下) #10 1 1250 0 0.00 79.88 下層主筋(下) #10 1 255 59 3.77 20.06 下層主筋(上) #10 2 251 59 7.54 39.62 下層主筋(上) #10 2 490 0 0.00 62.62 下層主筋(上) #10 2 490 0 0.00 62.62 下層主筋(上) #10 2 251 59 7.54 39.62 箍筋 #4 182 220 32 57.89 455.89 合計 155.91 2097.48 （資料來源：本研究整理）

表 3.8 樓版鋼筋建材用量計算例 2 層 編號 版尺寸 (cm x cm) 單層長向 筋支數 號數 長度 (cm) 彎鉤 (cm) 單層短向 筋支數 號數 長度 (cm) 彎鉤 (cm) 總彎鉤 (kgf) 總重量 (kgf) S1 322.5x660 17 #3 732.5 60 67 #3 395 30 16.97 217.94 352x800 18 #3 845 0 81 #3 382 30 13.61 258.45 308x800 16 #3 845 0 81 #3 373 30 13.61 244.90 各四塊 44.18 721.29 S2 412.5x660 21 #3 732.5 30 67 #3 455 0 3.53 256.86 四塊 3.53 256.86 S2 386.5x482.5 20 #3 527.5 60 49 #3 439 0 6.72 179.54 一塊 6.72 179.54 S3 210x740 11 #3 790 0 50 #3 275 60 16.80 125.66 235x260 12 #3 315 60 18 #3 300 30 7.06 51.41 各一塊 23.86 177.07 CS1 142.5x884 8 #3 879 60 74 #3 165 30 15.12 107.76 兩塊 15.12 107.76 CS1 157.5x335 10 #3 307.5 30 26 #3 180 30 6.05 43.43 四塊 6.05 43.43 合計 9592.74 （資料來源：本研究整理） 表 3.9 牆體建材用量計算例 編號 高度 (cm) 長度 (cm) 總面積 (m²) 門窗面積 (m²) 實際面積 (m²) 厚度 (cm) 混凝土體積 (m³) 總鋼筋量 (t) RC 梯間牆 260 5025 130.65 20.74 109.91 15 16.49 1.48 RC 外牆 260 13042 339.092 93 246.09 15 36.91 3.31 RC 內牆 300 3494 104.82 13.56 91.26 15 13.69 1.23 輕質隔間牆 300 1272 38.16 15.12 23.04 9 - - 輕質隔間牆 300 6436 193.08 15.12 177.96 8 - - 磚牆 300 9218 276.54 20.16 256.38 12 - - 註：輕質隔間牆與磚牆以實際面積換算碳排量 （資料來源：本研究整理）

貳、地上部分建築軀體碳排影響因子探討 綜合參考文獻及專家經驗，本研究針對實際案例選擇可能影響碳排量之設計因 子如下：地上樓層數、立面高寬比、平面長寬比、平面規則性、靜載重（隔間牆種 類）及不等跨距。 本研究前期先以 5 棟案例針對不同構造部位之碳排量進行探討，結果發現不同 構造部位因結構作用之差異，呈現不同特性如下： (a) 柱：碳排量除了主要受到建築物總樓層數及所在樓層因素影響以外，也與所在地 區及平面規則性等其他因素有關。 (b) 梁：影響其碳排量的因子主要為總樓層數及所在樓層。 (c) 樓版：碳排量受設計因子之影響似不明顯。 (d) 牆：梯間牆之碳排量只與梯間規模及樓地板面積有關。 外牆碳排量之影響因子為開窗率、樓高、平面形狀及陽台扶手材質。 內隔間牆碳排量之主要因素應為材料。 由於牆體之碳排特性與柱梁明顯不同，且本研究之電腦結構分析模型中並未設 定牆體性質，故在以下影響因子之探討中，將牆體之碳排量與結構體（柱、梁、樓 版）分開考量。 A. 結構體碳排量與影響因子之關係 表 3.10 所示為實際建築案例地上部分結構體對應之各影響因子數值及單位樓地 板面積碳排量，單位樓地板面積碳排量之定義為計算範圍內總碳排量與總樓地板面 積之比值。案例中 tp4b 因其建築規模及總樓地板面積與他案相差甚鉅，數值較為特 異，為避免迴歸分析時的誤差，因此將此案例排除。以下分別探討地上部分結構體 單位面積碳排量與影響因子之關係：

表 3.10 實際案例地上結構體單位面積碳排量與影響因子數值 案例 地上 樓層數 平面 規則性 平面 長寬比 立面 高寬比 隔間牆單位重 (kgf/m²) 單位樓地板面積碳排量 (kg/m²) tp1a 14 0.36 3.06 1.85 154.44 318.15 tp1b 11 0.11 1.75 3.15 97.9 277.44 tp1c 14 0.29 2.18 1.85 128.9 294.52 tp3a 8 0.28 3.38 1.23 64.9 257.11 tc1a 11 0.28 1.77 1.46 165.6 238.60 ks10a 14 0.3 3.1 2.02 113 282.05 ks10b 12 0.26 2.22 1.73 93.6 253.58 tp4a 9 0.4 1.21 3.2 172.3 232.40 tp5a 11 0.17 1.79 1.71 157.36 270.77 tp6a 15 0.15 4 4.09 132.34 297.61 （資料來源：本研究整理） 1. 地上樓層數 文獻[5][6]皆指出樓層數為主要影響建材用量及碳排量之因子，本研究先統計 實際案例地上部分合計結構體及牆體之總單位面積碳排量與地上樓層數之關 係，如圖 3.1 所示，其中地上樓層數不包含屋突。由圖中可見地上部分總單位面 積碳排量與地上樓層數呈現明顯正相關，可以一次線性函數進行迴歸，但相同樓 層數之案例碳排量仍有若干差異，應為其他因素之影響。 再取地上部分結構體（不含牆體）之單位面積碳排量與地上樓層數繪製如圖 3.2 所示之關係圖，並將電腦結構分析模型（詳見下節）中之不同樓層數案例結 果亦繪於圖中，如三角點所示。由圖中可見兩者同樣呈現線性正相關關係，且電 腦結構分析案例與實際建築案例呈現相似數值與趨勢，可互相驗證其可信度。圖 中亦可發現位於台中與高雄之案例碳排量較低，而台北案例較高，顯示地域或震 區因素亦可能為影響碳排量之因子。

圖 3.1 實際案例地上部分總單位面積碳排量與地上樓層數之關係 （資料來源：本研究整理） 圖 3.2 地上結構體單位面積碳排量與地上樓層數之關係 （資料來源：本研究整理） 73 . 257 X 33 . 10 Y  8038 . 0 R2 46 . 194 X 58 . 6 Y  5873 . 0 R2

2. 形狀係數—平面規則性、平面長寬比、立面高寬比 綠建築解說與評估手冊[4]之碳排簡易評估公式中，定有所謂的形狀係數，針 對平立面幾何形狀較不規則的建築物，予以加成計算，其用意為建築物形狀不規 則時，可能導致受力不均，結構體用量提升。原公式中形狀係數包含平面規則性、 長寬比、樓版挑空率、立面退縮、立面出挑、層高均等性及高寬比等 7 項因子， 因實際案例皆無樓版挑空、立面退縮、立面出挑及層高不均之狀況，故僅針對平 面規則性、平面長寬比及立面高寬比進行驗證及探討。此三項因子皆根據綠建築 解說與評估手冊[4]之定義計算，如下所述： (a) 平面規則性 完整的方型平面為最規則之平面形狀，L、H、U、T 型等有突出或內縮部分 者，皆為不規則平面。平面之不規則度以突出部分或內縮部分面積與樓地板面積 之比值定義，突出或內縮部分如圖 3.3 之陰影部分所示，可取較有利值為準。突 出或內縮面積比例小於 10%時，可視為規則；介於 10%到 30%之間，為大略規則； 超過 30%，則為不規則。綠建築解說與評估手冊對於規則、大略規則和不規則的 中層建築平面，分別給予 0.95、1.0 和 1.05 之係數。 (a) 內縮 (b) 突出 圖 3.3 H 形平面可視為方形平面內縮或突出造成之不規則 （資料來源：本研究整理） (b) 平面長寬比 平面長寬比過大可能造成平面兩向受力不均等。長寬比之定義為平面長邊尺 度 L 與短邊尺度 B 之比值，如圖 3.4 所示。若平面為在 L、T、H 型等不規則型 平面時，其長邊取 2L，L 取突出部分最長向計算之。綠建築解說與評估手冊對長 寬比小於 5、介於 5 到 8 之間及大於 8 者，分別給予 1.0、1.03 和 1.05 之係數。

圖 3.4 平面長邊與短邊認定方式 （資料來源：本研究整理） (c) 立面高寬比 立面高寬比之定義為建築物高度 H 與平面短邊尺度 B 之比值，如圖 3.5 所示。 高寬比較高之建築物在承受水平載重時，垂直構件之應力較高。綠建築解說與評 估手冊對高寬比小於 4、介於 4 到 6 之間及大於 6 者，分別給予 1.0、1.03 和 1.05 之係數。 圖 3.5 立面與平面尺度示意圖 （資料來源：本研究整理） 各案例依上述方式計算之三種形狀係數值如表 3.10 所示，分別將其與對應之 單位樓地板面積碳排量繪製成圖，如圖 3.6 至 3.8 所示。 碳排量與平面規則性的關係如圖 3.6 所示，實際建築案例中有三棟之平面規 則性係數大於等於 0.3，屬於不規則，其他皆為大略規則，然而從圖中可見碳排 量與平面規則性係數並無明顯相關性。其原因可能由於集合住宅平面多呈 H 型， H 型平面依照綠建築解說與評估手冊之定義雖為不規則平面，但實際上卻是雙軸 對稱平面，在承受水平載重時，並無偏心扭轉問題。由此可見平面規則性係數只 以突出或內縮面積比例考量之定義有修正之必要。

圖 3.6 實際案例地上結構體單位面積碳排量與平面規則性之關係 （資料來源：本研究整理）

圖 3.7 實際案例地上結構體單位面積碳排量與平面長寬比之關係 （資料來源：本研究整理）

圖 3.8 實際案例地上結構體單位面積碳排量與立面高寬比之關係 （資料來源：本研究整理） 碳排量與平面長寬比的關係如圖 3.7 所示，由圖形趨勢看來，碳排量似乎與 平面長寬比呈現若干正相關，但若以類似樓層數之案例比較，差異並不顯著。而 對照綠建築解說與評估手冊之定義，實際建築案例中所有案例之平面長寬比皆小 於 5，屬於不受影響的範圍，故無法驗證其係數之可行性。 碳排量與立面高寬比的關係如圖 3.8 所示，由圖中可見兩者似乎未呈現任何 相關性。根據綠建築解說與評估手冊之定義，實際建築案例中僅有一棟之立面高 寬比大於 4，其餘皆小於 4，屬於不受影響的範圍，故亦無法驗證手冊定義係數 之可行性。 3. 靜載重/隔間牆種類 靜載重本身為垂直載重，但也直接影響地震力之大小，本研究之實際建築案 例中，柱、梁、樓版及外牆皆為 RC 構造，但內隔間牆則有 RC 牆、磚牆與輕隔 間之差異。為探討採用較輕隔間是否可減少靜載重及地震力，進而降低碳排量，