零碳綠建築願景、策略及可行性之研究

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(1)零碳綠建築願景、策略及可行性之研究. 內政部建築研究所協同研究報告中華民國 98 年 12 月.

(2) 零碳綠建築願景、策略及可行性之研究. 研究主持人：鄭元良協同主持人：張又升研. 究. 員：歐文生. 研究助理：黃朝君吳學興. 內政部建築研究所協同研究報告中華民國 98 年 12 月.

(3) 零碳綠建築願景、策略及可行性之研究. 內政部建築研究所協同研究報告. 九十八年度. I.

(4) 目次. 目次表次‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧Ⅲ 圖次‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧Ⅵ 摘要‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧Ⅹ Ⅰ 第一章迎接零碳綠建築時代‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧1 第一節零碳綠建築的發展背景‧‧‧‧‧‧‧ 1 第二節零碳綠建築的意義‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 8 第三節研究步驟與流程‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧13 第二章資料蒐集與文獻分析‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 15 第一節零碳綠建築發展趨勢‧‧‧‧‧‧‧‧ 15 第二節綠建築案例‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 16 第三節零碳綠建築案例研析‧‧‧‧‧‧‧‧ 58 第三章台灣零碳綠建築設計潛能氣候解析‧‧‧‧‧‧ 63 第一節氣候與建築耗能‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧63 第二節度日法氣象資料解析‧‧‧‧‧‧‧‧67 第三節度時法氣象資料解析‧‧‧‧‧‧‧‧73 第四節測站海拔高度與冷暖房度日(時)迴歸分析 ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧79 第五節數值模擬氣象資料解析‧‧‧‧‧‧‧81 第四章低耗能電器設備的選用‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 89 第一節低耗能節能電器與住宅耗能‧‧‧‧‧89 第二節節能標章介紹‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧90 第三節常用高效率節能電器評析‧‧‧‧‧‧92 第四節住宅耗電量模擬評估‧‧‧‧‧‧‧ 103. I.

(5) 零碳綠建築願景、策略及可行性之研究. 第五節小結‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧113 第五章台灣零碳綠建築設計策略與實踐‧‧‧‧‧‧115 第一節排雲山莊氣候特徵‧‧‧‧‧‧‧‧ 115 第二節排雲山莊現地調查、環境與用電強度量測‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 117 第三節環境量測結果與用電強度分析‧‧‧‧121 第四節未來排雲山莊零碳綠建築設計規範初步構想‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧123 第五節小結‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧131 第六章零碳住宅設計構想‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧115 第一節零耗能開發與設計技術‧‧‧‧‧‧‧135 第二節台灣零碳住宅設計構想‧‧‧‧‧‧‧152 第三節太陽能發電量推估‧‧‧‧‧‧‧‧‧158 第四節日月潭氣候特徵與零碳住宅分析‧‧‧160 第七章結論與建議‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧173 第一節建議‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧173 第二節結論‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧174 附錄一‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧177 附錄二‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧215 附錄三‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧235 附錄四‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧237 參考書目‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧239. II.

(6) 表次. 表次表 2-1 各國綠建築設計案例簡要資料表‧‧‧‧‧‧‧14 表 2-2 零碳綠建築建築技術彙整表‧‧‧‧‧‧‧‧‧62 表 3-1 本研究測站海拔高度與位置一覽表‧‧‧‧‧‧69 表 3-2 台灣中高海拔地區暖房度日HDD 18 與冷房度日 CDD 26 資料庫‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧71 表 3-3 ASHRAE 氣候分區與度日基準‧‧‧‧‧‧‧‧72 表 3-4 日月潭氣象溫度解析資料‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧74 表 3-5 台灣中高海拔地區冷房度時 CDH 資料庫‧‧‧76 表 4-1 同廠牌不同尺寸電視機比較‧‧‧‧‧‧‧‧‧92 表 4-2 不同廠牌同尺寸電視機比較‧‧‧‧‧‧‧‧‧92 表 4-3 同廠牌不同容量數洗衣機比較‧‧‧‧‧‧‧‧93 表 4-4 不同廠牌同設計形式、容量數洗衣機比較‧‧‧94 表 4-5 同廠牌同公升數不同設計洗衣機比較‧‧‧‧‧94 表 4-6 同廠牌同公升數不同設計電冰箱比較‧‧‧‧‧95 表 4-7 不同廠牌相近容量(公升數)電冰箱比較‧‧‧‧ 95 表 4-8 同廠牌相近容量(公升數)電冰箱不同設計比較‧ 96 表 4-9 以相同空間(4 坪)，使用同品牌不同冷氣能力窗型冷氣機比較‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧97 表 4-10 不同廠牌相近冷房能力窗型冷氣機比較‧‧‧ 97 表 4-11 同廠牌同冷房能力不同設計窗型冷氣機比較‧ 98 表 4-12 以相同的空間(4 坪)，使用同品牌不同冷氣能力的冷氣機比較‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧98 表 4-13 不同廠牌相近冷房能力分離式冷氣機比較‧‧ 99 表 4-14 同品牌不同省電能力冷氣機比較值‧‧‧‧‧ 99 III.

(7) 零碳綠建築願景、策略及可行性之研究. 表 4-15 常用光源種類之效率與平均壽命‧‧‧‧‧‧100 表 4-16 常用白熾燈泡與省電燈泡比較‧‧‧‧‧‧‧100 表 4-17 常用日光燈管型式比較‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧101 表 4-18 常見「電阻式家電」設備功率因素‧‧‧‧‧104 表 4-19 常見「電感式家電」設備功率因素‧‧‧‧‧104 表 4-20 常見「電子整流式家電」設備功率因素‧‧‧104 表 4-21 「一般家電正常使用下」耗能模擬‧‧‧‧‧106 表 4-22 「低耗能家電正常使用下」耗能模擬‧‧‧‧106 表 4-23 「節能習慣與使用低耗能家電」耗能模擬‧‧108 表 4-24 住宅各空間照明設備密度‧‧‧‧‧‧‧‧‧109 表 4-25 住宅各空間單日平均照明時間‧‧‧‧‧‧‧110 表 4-26 一般家庭照明年耗電量模擬‧‧‧‧‧‧‧‧110 表 4-27 低耗能照明設計年耗電量模擬‧‧‧‧‧‧‧112 表 4-28 節能習慣配合低耗能照明設計年耗電量模擬‧112 表 5-1 冬、夏季可接受溫度及相對溼度範圍‧‧‧‧‧131 表 6-1 貝丁頓社區建築與 1995 年一般建築隔熱性能比較表‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧138 表 6-2 貝丁頓社區建築與一般建築耗能比較表‧‧‧‧142 表 6-3 生態足跡最佳發展數據‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧147 表 6-4 一層公寓二間臥室單元尺寸‧‧‧‧‧‧‧‧‧150 表 6-5 台灣高海拔地區日射量與發電量推估表‧‧‧‧159 表 6-6 獨棟透天住宅空間配置及面積‧‧‧‧‧‧‧‧167 表 6-7 「低耗能家電正常使用狀況」耗能模擬‧‧‧‧168. IV.

(8) 表次. 表 6-8 「低耗能照明設計正常使用狀況」耗能模擬‧‧168 表 6-9 「節約生活習慣配合低耗能家電使用狀況」耗能模擬‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧170 表 6-10「節約生活習慣配合低耗能照明設計使用狀況」耗能模擬‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧170 表 6-11 獨棟透天住宅空間配置及面積‧‧‧‧‧‧‧‧171 表 6-12「低耗能照明設計正常使用狀況」耗能模擬‧‧171 表 7-1 零碳綠建築實踐期程建議表‧‧‧‧‧‧‧‧‧176. V.

(9) 零碳綠建築願景、策略及可行性之研究. 圖次圖 1-1 地球溫暖化與大氣中的溫室氣體濃度有密切關‧2 圖 1-2 台灣 2000 年建築相關產業 CO2 排放比例‧‧‧4 圖 1-3 Ouroboros South 生態住宅是零碳綠建築的啟蒙實驗‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧6 圖 1-4 歐美已從從零碳建築邁向零碳社區（英國貝丁頓 BedZed 社區）‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 6 圖 1-5 減碳、低碳與零碳關係圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 9 圖 1-6 研究流程圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧12 圖 3-1 台北市冷房度時CDH 22 與暖房度時HDH 18 示意圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧65 圖 3-2 台灣冷房度時CDH 20 分佈圖‧‧‧‧‧‧‧‧ 66 圖 3-3 本研究之氣象資料測站分布圖‧‧‧‧‧‧‧‧68 圖 3-4 美國氣候分區圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧72 圖 3-5 日月潭 10 年間逐時氣溫分佈圖‧‧‧‧‧‧‧ 75 圖 3-6 測站海拔高度與冷房需求迴歸分析圖(海拔 400 至 3800 公尺)‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 79 圖 3-7 測站海拔高度與冷房需求迴歸分析圖(海拔 400 至 1000 公尺)‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 80 圖 3-8 測站海拔高度與暖房需求迴歸分析圖(海拔 400 至 3800 公尺)‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 80 圖 3-9 測站海拔高度與暖房需求迴歸分析圖(海拔 400 至 1000 公尺)‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 81 圖 3-10 WRF 模式系統流程圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 83 圖 3-11 WRF數值模擬CDH 26 分佈圖‧‧‧‧‧‧‧ 85. VI.

(10) 表次. 圖 3-12 WRF 數值模擬溫度高於 26℃小時數分佈圖‧‧ 85 圖 3-13 WRF數值模擬CDH 28 分佈圖‧‧‧‧‧‧‧‧ 86 圖 3-14 WRF 數值模擬溫度高於 28℃小時數分佈圖‧‧ 86 圖 3-15 WRF數值模擬CDH 30 分佈圖‧‧‧‧‧‧‧‧ 87 圖 3-16 WRF 數值模擬溫度高於 30℃小時數分佈圖‧‧ 87 圖 3-17 WRF數值模擬HDH 18 分佈圖‧‧‧‧‧‧‧‧ 88 圖 3-18 WRF 數值模擬溫度低於 18℃小時數分佈圖‧‧ 88 圖 4-1 節能標章‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧90 圖 4-2 電視機耗能比較示意圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧93 圖 4-3 洗衣機耗能比較示意圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧95 圖 4-4 電冰箱耗能比較示意圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧96 圖 4-5 冷氣機耗能比較示意圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧99 圖 4-6 燈泡耗能比較示意圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 101 圖 4-7 日光燈管耗能比較示意圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 102 圖 4-8 設備、使用習慣與耗能關係圖‧‧‧‧‧‧‧ 113 圖 4-9 高效率電器設備三要素‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 114 圖 4-10 降低建築耗能三要素‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧114 圖 5-1 排雲山莊現況‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧117 圖 5-2 人員寢室現況‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧118 圖 5-3 山莊現有廚房‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧118 圖 5-4 供電房現況‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧118 圖 5-5 山莊室外廁所‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧118 圖 5-6 溫溼度計‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧119. VII.

(11) 零碳綠建築願景、策略及可行性之研究. 圖 5-7 室內空氣品質機‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧119 圖 5-8 排雲山莊平面圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧120 圖 5-9 大廳溫溼度計‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧120 圖 5-10 室外溫溼度計‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧120 圖 5-11 人員寢室內‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧121 圖 5-12 室內走廊‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧121 圖 5-13 室內外溫度比較圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧122 圖 5-14 室內外溼度比較圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧122 圖 5-15 人員寢室二氧化碳含量‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧123 圖 5-16 柴油發電機‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧124 圖 5-17 屋頂太陽能板‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧124 圖 5-18 單晶矽太陽能板‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧125 圖 5-19 多晶矽太陽能板‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧125 圖 5-20 非晶矽太陽能板‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧125 圖 5-21 聚光型太陽能板‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧126 圖 5-22 太陽能炊具‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 126 圖 5-23 西峰鞍部‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 127 圖 5-24 水塔一‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 128 圖 5-25 水塔二‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 128 圖 5-26 山莊廁所排放‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 129 圖 5-27 垂直流式人工溼地‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 129 圖 5-28 外牆保溫複合材料剖面‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 130 圖 5-29 LOW-E 玻璃示意圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 130 圖 5-30 塑鋼保溫窗的窗框剖面‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 131. VIII.

(12) 表次. 圖 6-1 英國貝丁頓社區‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧135 圖 6-2 社區平面圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧136 圖 6-3 規劃後的社區情景‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧137 圖 6-4 陽光的運用示意圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧139 圖 6-5 貝丁頓社區建築的太陽能板‧‧‧‧‧‧‧‧‧139 圖 6-6 屋頂空中花園‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧140 圖 6-7 貝丁頓社區建築的通風管‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧141 圖 6-8 自然資源運用示意圖管‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧141 圖 6-9 環保的汙水淨化系統‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧141 圖 6-10 貝丁頓社區建築與一般建築耗能比較‧‧‧‧‧142 圖 6-11 再生能源運用示意圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧143 圖 6-12 再生營建施工材料‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧143 圖 6-13 各種營建材料‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧143 圖 6-14 省水器材‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧144 圖 6-15 廚房櫥櫃示意‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧144 圖 6-16 電動腳踏托運車‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧145 圖 6-17 利用住宅方位更利於立利用太陽能取暖‧‧‧‧146 圖 6-18 選擇合適零能耗房屋類型實現零能耗的要求‧‧147 圖 6-19 第一階段‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧147 圖 6-20 第二階段‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧147 圖 6-21 第三階段‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧147 圖 6-22 剖面圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧150 圖 6-23 一、二、三樓平面圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧151. IX.

(13) 零碳綠建築願景、策略及可行性之研究. 圖 6-24 台灣日射量分布圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧153 圖 6-25 北部測候站月平均日射量分布圖‧‧‧‧‧‧‧156 圖 6-26 中部測候站月平均日射量分布圖‧‧‧‧‧‧‧156 圖 6-27 南部測候站月平均日射量分布圖‧‧‧‧‧‧‧156 圖 6-28 東部測候站月平均日射量分布圖‧‧‧‧‧‧‧157 圖 6-29 外島測候站月平均日射量分布圖‧‧‧‧‧‧‧157 圖 6-30 高海拔測候站月平均日射量分布圖‧‧‧‧‧‧157 圖 6-31 獨棟透天一樓平面圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧161 圖 6-32 獨棟透天二樓平面圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧162 圖 6-33 獨棟透天西、南面圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧162 圖 6-34 獨棟透天東、北面圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧163 圖 6-35 連棟透天東、北面圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧163 圖 6-36 連棟透天一樓平面圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧164 圖 6-37 連棟透天西、南面圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧164 圖 6-38 連棟透天二樓平面圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧165 圖 6-39 淺色系外牆‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧166 圖 6-40 獨棟透天住宅僅使用低耗能設備與配合節約習慣全年耗電量比較圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧170 圖 6-41 連棟透天住宅僅使用低耗能設備與配合節約習慣全年耗電量比較圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧172. X.

(14) 摘要. 摘要台灣位處亞熱帶地區，氣候特徵為濕熱氣候，夏季為求舒適，必需依賴高耗電的空調設備，其耗能佔了台灣建築物能源消耗的一大部分，這也是台灣進行零碳綠建築設計面臨最大的挑戰。由於台灣地形變化大，中高海拔的山區由於溫度梯度隨高度遞減的原因，夏季的外氣溫度涼爽，極可能創造出免用空調的建築環境，將可大幅度的降低建築物整體耗能。. 本研究蒐集全球各地綠建築案例進行研析，歸納整理各種氣候類型下，建築節能的手段，並解析台灣中高海拔地區的氣象資料，利用度日法、度時法與WRF 電腦數值模擬，以外氣溫度條件評估建築物的空調耗能需求；並設定一家四口的生活型態，進行家電設備耗能模擬，評估選用低耗能電器與改變生活習慣下之耗能狀況。研究中更以符合零空調需求之排雲山莊進行實例操作，提供實現零碳綠建築之設計規範與初步構想。並以選擇低空調負荷地區-日月潭，進行低樓層建築生活耗能模擬，藉以探討零碳綠建築在台灣地區實踐的可行. 經住宅耗能模擬後，發現零碳綠建築在台灣確實有被實踐的機會，惟需配合三個主要策略，其策略為低空調負荷地區、選用低耗能家電設備與接受簡約的生活習慣，惟有大幅降低住宅的耗能，再生能源才足以彌補耗能需求，零碳綠建築才有被實踐的契機。. 零碳建築不屬於單純的建築節能設計與效益評估，而是需要一種對環保積極付出的熱情與追求。是一種願意不計代價，以追求更高環境品質與生活樂趣的綠色簡約生活型態。這種與樂活生活相結合的「零碳建築」，已經跳脫傳統的建築物設計，而是引領另一股全新的生活方式，是一種可以讓使用者享受『健康、永續、快樂』生活的建築物。政府積極推動零碳建築，可以同時創造新時代最具影響力的一種生活形態與價值觀，並且發展出規模龐大的周邊經濟體與節能減碳效應關鍵字：冷（暖）房度日、冷（暖）房度時、空調耗能、氣候分區、節能. XI.

(15) 零碳綠建築願景、策略及可行性之研究. XII.

(16) 第一章緒論. 第一章迎接零碳綠建築時代為了對抗氣候與環境變遷，世界各國對溫室氣體排放的管制與承諾將更形重要，環保無污染的再生能源也將成為未來能源發展政策中不可或缺的要角。零碳綠建築的期望是無化石能源的消耗，建築物使用的能源靠自設的再生能源系統完全自給自足，不依靠外來電力供電，這無疑是當今綠建築研究中最高等級的挑戰與願景。. 第一節零碳綠建築的發展背景 1-1.1 全球暖化問題日益嚴重根據美國科學家的最新研究指出，1978至今北極冰圈以每10年約9％的速度縮小，由於氣候暖化嚴重，北極冰融速度加快，最快30年內北極地區將變成一片汪洋，幾乎沒有海冰的存在，夏季船運航線將可暢行無阻（NASA）。不僅南北兩極冰帽面積不斷的大幅減縮、歐洲夏天的熱浪奪走無數人的性命、冬季的滑雪勝地降雪量不足而威脅觀光業、各地高山冰河熔解甚至使尼泊爾也鬧水災等都是氣候暖化的明證。由於人類過度的開發，大量的使用化石能源與濫墾森林等，致使地球環境日益惡化，過去50年來，全球平均氣溫以極快的速度持續上升，世界各地許多地方的平均溫度都連連創下了有史以來的最高溫度紀錄，根據全球氣象統計，紀錄中氣溫最高的10年都是在1990年之後發生。事實上，氣候的溫暖化可能只是全球環境變遷的冰山一角，還有許多令人憂心的警訊，包括海平面上升、聖嬰現象、洋流改變等導致地球氣候與環境產生重大變化與衝擊。這樣的變化除了災難性氣候出現的頻率增加；降水分佈與氣溫的變化導致動植物無法適應，還可能會造成傳染病流行、物種滅絕或是改變他們的分佈情形；因而會影響整個生態糸統的平衡，使生物多樣性驟減，進一步對全球各種生物與人類的生存環境產生嚴重威脅。目前科學家把影響地球氣候與環境變遷的最主要原因歸咎於逐年的溫暖化，自從十八世紀工業革命後，人類開始大量使用化石燃料與濫伐森林，造成大氣中的溫室氣體（CO 2 ）濃度急劇增加，目前大約是370ppm，每年仍以0.5％的速率快速增加，全球暖化問題於是越來越嚴重(圖1-1)。 1.

(17) 零碳綠建築願景、策略及可行性之研究. 圖1-1 地球溫暖化與大氣中的溫室氣體濃度有密切關係 1-1.2 溫室氣體減量為國際環保共識雖然到現在科學界仍無法完全掌握溫室氣體將如何改變全球的氣候與環境，但我們可以肯定的一件事，便是人為的開發與污染的確可以改變或加劇我們的氣候與環境產生變化，任何對於地球環境保護的投資都是值得的。因此減緩地球溫暖化現象目前已變成各國在地球環保上最重要與急迫的議題，減少溫室氣體（以CO 2 為代表）排放量來保全我們的生存環境也成為各國領袖的環保共識。各國紛紛以相關研究討論管制CO 2 的排放，也就是以防止化石能源的過度利用來當作當前最重要的地球環保投資。凡舉工業、交通、住宅甚至森林政策莫不以溫室氣體減量為主要目標，依照已正式開始實施的「京都議定書」規範，全球數十個已開發國家須將各該國的溫室氣體排放量做適當的減量，否則會遭到國際經濟貿易制裁。部分先進國家甚至要求需採取更積極堅定的行動與目標來對抗氣候變遷的影響，這其中包括了各種再生能源的研發與推展，開發再生能源以取代化石燃料。由於太陽能、風能等再生能源具有無污染、無公害，且具有取之不盡、用之不竭的特性，所以相當適合被用來替代傳統化石燃料，成為零碳排放的乾淨能源。由近年各種大型再生能源計畫與法案推動，便可知道國際間對於再生能源產業發展之重視。不過由於再生能源目前仍屬高成本，加上我國地狹人稠的的土地利用條件，目前國內再生能源推廣，多數仍是宣示意義大於實際的能源替代成效。即使是困難重重，立法院在今年的 6 月 12 日三讀通過「再生能源發展條例」，獎勵再生能源業者得以申請補助，民眾使用再生能源亦有鼓勵措施。預計此項法案通過後，對我國未來的綠能產業將有重大的帶動作用，可說是我國永續能源政策的重要里程碑。 2.

(18) 第一章緒論在「京都議定書」協議書即將於 2012 年屆滿的前提下，參與簽署的各國不斷研擬新的碳排放減量標準，做為後續銜接的準備，如歐盟高峰會決議在 2020 年前，歐盟 27 各會員國將依 1990 年的碳排放量標準再減少 20％。這是目前全球最嚴格的減量標準，此外，歐盟也將視明年哥本哈根氣候會談的結果，朝減量 30%的目標努力。歐盟希望在樹立典範的同時，也回應發展中國家屢次表達已開發國家應先建立減少碳排放量的要求。2008 年歐洲議會環境委員會已通過歐委會提出的歐盟能源氣候「一攬子計劃」中的 3 項主要內容，其中包含溫室氣體減量交易機制、減量分配、碳捕捉與儲存。首先歐盟承諾到 2020 年將溫室氣體排放量較 1990 年的排放標準減少 20%；其次制定可再生能源在總能源消費中的比例提高到 20%的目標；最後並希望將能源使用效率提升至 20％。這使歐盟對減少溫室效應及提高可再生能源運用比例的目標向前邁出一大步，也可看出歐盟捍衛環境的努力。從而為 2009 年底在丹麥哥本哈根舉行的聯合國氣候變化大會上達成「京都議定書」第二承諾期的國際協議奠定基礎。日本首相麻生太郎亦決定提高減少溫室氣體排放量為中期目標，將原本至 2020 年較 2050 減少 14％提升至減少 15％，如此更比 1990 年的碳排放量標準減少 8％，以達到「日本要在減碳革命中領先世界」的目標。為達此一目標，除政府的政策外，一般家庭也應負起減少碳排放的責任，同時亦將日本的環保、節能技術提供給發展中的國家做為技術支援，可見日本對地球環境回饋的決心。雖然美國在布希總統任內因考量美國本身經濟發展而未加入京都議定書的協議，讓這個消耗全球資源四分之一的國家遭受其他各國的撻伐。新任總統歐巴馬則被環保人士視為環保的新救星，歐巴馬計畫投注千億美金，用以投資潔淨能源開發與創造就業機會，除了可刺激美國經濟外，最大的受益者將是我們的地球環境。根據最近的新聞，美國衆議院剛在 6 月 26 日通過一項能源氣候法案，這項法案可能會對美國未來的經濟産生重大影響，同時也意味著今後美國使用的能源，將更加清潔但也更加昂貴。歐巴馬將此案視為自己上任第一年的重大政績，稱此法案將打開通向清潔能源經濟的大門，會創造出不少「綠色就業機會」，除了可提振經濟外，並讓美國成為改善全球氣候溫暖化的領導國家。這項法案要求美國的碳排放量，到 2020 年時要比 2005 年的基礎上減少 17%，到 2050 年時要減少 80%。這項法案核心內容是限制碳排放量。它將透過總量管制與碳交易制度，來對發電廠、煉油廠、化學公司與其他能源大用戶的公司進行碳排放管制。它還要求在 2020 年前，全國發電廠至少有 2 成的電力必須來自再生能源，並且. 3.

(19) 零碳綠建築願景、策略及可行性之研究在 2016 年提高建築物節能標準 50％以上與投入鉅資研發電動汽車。. 1-1.3 綠建築與地球環保台灣建築相關產業每年的CO 2 排放量約佔全國總排放的3成左右（圖1-2），其中又以住宅與商業部門日常耗能所產生的CO 2 排放量有逐年成長的趨勢。在歐美先進國家建築相關產業的CO 2 排放量甚至可高達總排放量的4～5成。建築與都市建設是民生福祉中最重要的產業，亦可說是地球環保政策中最重要的一環，在地球環境危機與居住環境惡化的威脅下，建築與都市政策方面追求永續發展之呼籲四起，使得綠色建築的浪潮蜂擁而來。因此在建築上進行地球環保CO 2 減量是極為重要的行動，強調生態、環保、節能的綠建築已儼然成為建築研究的顯學與主流價值。綠建築的國際浪朝隨之風起雲湧，這正是建築結合環保之核心價值所在。隨著國際間追求「綠色環保」、「永續發展」與「生態環境」的理念已成為共識，綠建築也已成為我國建築界、政府與民眾未來最關注與重視的焦點。. 建材生產 9.31%. 營建 0.20%. 建材運輸 1.49%. 商業部門 5.94% 住宅部門 11.88%. 其他 71.18%. 圖1-2 台灣2000年建築相關產業CO 2 排放比例我國行政院自1996年成立「永續發展委員會」以來，我國的「綠建築政策」不但已列為營建政策的施政執行重點，更列名政府「挑戰2008年國家重點發展計畫」之一。不僅早有具體實踐的評估指標與標章，更領先世界各先進國家，將綠建築相關設計與技術法治化，於建築技術規則訂定「綠建築專章」，全面實施建 4.

(20) 第一章緒論築物的「永續發展」管理，不僅能節約水電能源等消費，更能提高建築物的健康性能與舒適度、減少廢棄物與創造良好的生態環境品質，使人、建築物與環境能夠相互和諧、共生共榮。這些努力讓台灣本土的綠建築評估體系與標章制度，繳交出不遜先進國家的亮麗成績單。. 1-1.4 國際間的零碳綠建築發展近來受到經濟危機衝擊與油價疲軟的影響，對於國際間的再生能源市場發展似乎受較大的衝擊。但由歐美各國政府繼續投入各種補貼與獎勵政策，可見環保仍是國際各國施政措施中的重點項目。美國政府在近期所公布的氣候變化評估報告中指出，目前全球氣候變化是人為因素導致的，氣候變化給人類社會帶來的影響將是廣泛而深遠的，報告更指出，未來氣候變化及其影響將取決於今天的抉擇。事實上有研究顯示，地球未來 10年內若沒減低能源消耗達到零碳排放，便會進入環境惡化告急的轉捩點。現在各國政府若再不回應零碳議題，未來經濟及環境遭受的損失將會更劇，10年後將會是無法彌補的經濟與環境大海嘯。由此可見，不論國內外，各國政府在環境政策上的努力目標是相當一致的。政府此時積極推動「再生能源」與「零碳綠建築」政策，除了可落實環境政策的實踐外，對於我國綠能產業的升級與發展，亦是有相當的鼓勵與成效，將可能引導出另一波建築與綠能產業結合的趨勢，創造更大的商業價值與環保成效，也為我國未來邁向零碳城市擘劃出美好願景。零碳綠建築原本為歐美寒、溫帶國家之環保口號，零碳建築的期望是建築物日常能源的消費無需使用到任何的化石燃料，可以利用再生能源完全自給自足，不依靠電力市場供應。從1974年綠建築啟蒙的時代，美國米里蘇達州建造了ㄧ座標榜「生態」的Ouroboros South生態住宅就是此類理想綠建築的實驗先鋒（圖 1-3）。Ourboros是古西臘神話裡的怪獸，可藉由吞食自己不停生長的尾巴而長生不死。其顧名思義，本棟建築物就是希望能完全與環境共生而達到自給自足的住家設計。它設有太陽能熱水系統、風力發電、廢棄物及廢水利用系統等生態設計，也採用了草皮覆土屋頂、溫室、浮力通風等自然誘導設計。這也是人類勇於嘗試自給自足的建築，也是綠建築時代的開端與重要啟蒙。隨著全球綠建築環保風潮的普及，各地陸續出現許多標榜低耗能設計與使用大量再生能源的新時代綠建築，也讓此一環保口號成為當今綠建築拯救地球環境危機的最佳宣傳口號。不僅零碳建築、零耗能建築蔚成研究風潮，也更擴大到零碳社區、零碳城市等更大規. 5.

(21) 零碳綠建築願景、策略及可行性之研究模的設計尺度（圖1-4）。. 圖1-3 Ouroboros South生態住宅是零碳綠建築的啟蒙實驗. 圖1-4 歐美已從從零碳建築邁向零碳社區（英國貝丁頓BedZed社區）. 由於歐美國家涼爽乾燥的氣候非常適合零碳綠建築的設計與實踐，加上環保意識在歐美國家較受重視，故零碳綠建築已在歐美地區已蔚為一股風潮，尤以英國及德國最盛。目前歐洲地區已出現許多具代表性的零碳綠建築，如英國革新公園中的獨棟零碳建築「燈塔」、倫敦南方的零碳社區「貝丁頓」、德國零碳社區「弗班」等，甚至阿拉伯聯合大公國也計劃打造一座零碳城市。零碳綠建築儼然已成 6.

(22) 第一章緒論了當今綠建築最高規格的實踐方式與低耗能、低碳排放的最高設計標準，更也是環保人士心目中最理想的居住環境。至於政策上的推動，而美國參議院也在前年提出「建築零排放法」，要求所有新建或翻新的聯邦政府建築，完工後其耗能若以化石燃料提供，所估算的碳排放量相對於2003年必須減少50%；爾後將更嚴格控制，到2030年必須減少100%，達到零排放的境界。英國政府也計畫以新的建築法規，在2016年規範所有新建的建築物耗能必須達到碳平衡的水準；近期英國政府更通過了一項具有法律效律的草案，其中要求到2050年削減60%的碳排放量，而在2020年時，則需減少26%～ 32%的碳排放量﹔此「氣候變化法案」提出每5年設定1次碳排放預算，並加大對於風力、水力及太陽能等潔淨能源的投資。歐盟於2002年通過建築物能源效能法（Energy Performance of Buildings Directive, EPBD），希望60年代至90年代能源效率較差之建築物（比現代新建築能源損耗多2～3倍）能予以整建翻新，並以成本效益分析改善建築物能源效能。又歐盟於2008年提出氣候變遷行動及推廣使用再生能源之草案，訂定CO 2 排放減量目標在2020年減少20％，使用再生能源比率提高至總能源消費量之20％。由於住宅建築及商用建築之能源消耗佔歐盟能源總消費量或CO 2 總排放量之40%，如能落實該項新法規，預期在2020年將可節省5～ 6%最終能源消費量；亦可減少4～5%的CO 2 排放量。此外由於建築物翻修、能源效率認證、供熱系統及空調系統須定期檢查等，將可創造28萬個新就業機會。歐洲議會除呼籲政府公共投資應多投入在建築物的能源效能，並建議自2019年起所有新建築物所需能源必需自行供應，以達到「零耗能建築」之目標。由此可見，零碳設計將是未來建築物的一種全新的設計觀念，除了低耗能的特色之外，充分利用再生能源設計來達到高品質、低耗能、零碳排放、低污染的理想環保建築。. 1-1.5 台灣的零碳綠建築政策與挑戰馬總統與新政府上任以來，對於環境政策的重視不遺餘力，期待將台灣塑造成是一個可以兼顧環境保護、經濟發展與社會正義的美麗家園。對於節能減碳亦有具體的基本主張：「積極因應全球暖化議題，建構台灣的永續能源策略」。在上述施政原則指導下，政府除積極因應國際間的減碳責任與市場機制外，並將以「全民節能、邁向零碳城市」作為未來的美好願景。除了政策獎勵低碳節能綠建築之外，並計畫由公開示範與規劃，期待建立「零碳綠建築」的里程碑。這無疑將是我國綠建築政策的推動上，劃時代的新挑戰與願景。推動「零碳綠建築」的實驗. 7.

(23) 零碳綠建築願景、策略及可行性之研究計畫，除了可實踐我國多年在綠建築研究累積的眾多技術與成果外，對我國的國際環保形象與宣傳效果也會有莫大的助益，並將提供社會大眾良好的教育與示範意義。事實上，零碳綠建築很難在亞熱帶氣候實現，因為寒、溫帶國家的建築物通常不需要使用大量的冷氣空調，至於寒冷的冬季只要做好建築物的保溫隔熱，再加上一些太陽能或熱能，就很容易達到低耗能的水準。例如愛斯基摩人隔熱良好的冰屋，只要有一盞油燈就可保有10℃的室內溫度，人類就可以在寒冷的氣候環境下生活，亦可大幅降低暖房的耗能。然而，亞熱帶的熱濕氣候，夏季若要除濕排熱，必須倚靠大動力的空調設備，否則難以確保室內環境的舒適。夏季的空調設備耗能是讓建築物能源消費暴增的主因，因而難以達成低耗能的目的，這也是台灣未來進行零碳綠建築規劃面臨最大的挑戰。. 第二節零碳綠建築的意義 1-2.1 減碳、低碳與零碳定義因應全球暖化日趨嚴重，除了各國政府相繼投入資金與人力投注於減碳的工作上，民間環保團體亦如雨後春筍般紛紛成立，一股環保意識也逐漸在一般民眾心中成型，所以近來時常可以聽到某政府機構推行減碳運動或者某民間企業喊著低碳口號，甚至有不少環保團體在倡導零碳生活，到底減碳、低碳和零碳三者是否相同?三者關係為何? 所謂減碳(reduction carbon)就是減少二氧化碳的排放量，低碳(low carbon)指的是較低的二氧化碳排放量，而零碳(zero carbon)則是二氧化碳的排放量為零。而目前在國際間並無定義減少二氧化碳排放量到何種標準才稱為低碳或是減碳，為了避免社會大眾對三者間關係的混郩及便於爾後使用上的便利，在此，我們將三者明確的定義。在此之前，我們必須先瞭解，目前我們所使用的能源，諸如電力、瓦斯等，絕大部分是使用化石燃料所產生，僅有少部分是藉由潔淨的再生能源所產生(如水力發電、太陽能、風力等)。而當我們消費這些能源，也就是間接在排放二氧化碳，所以要減少二氧化碳的排放，要做的就是減少能源消費。因此，現今所使用的能源，絕大部分屬於石化能源，所以我們可以將減少二氧化碳量及減少能源消費量劃上等號，因為只要減少能源消費多少百分比；相同的，二氧化碳排放量也降低同樣的百分比。如此，在二氧化碳的排放計算上，也相對 8.

(24) 第一章緒論更加容易，也更為使一般民眾接受。當我們致力於減少二氧化碳的排放量，使其二氧化碳排放量為原排放量的80 ％，亦就是達到能源消費量減少20％的狀態(提高能源使用效率20％)，我們將其定義為「減碳」；若是能將二氧化碳的排放量減少至原來的50％，簡單的說，就是減少一半以上的能源消費量，我們則將其定義為「低碳」；而「零碳」就字面上看來，就是完全沒有二氧化碳的排放量，這是綠色環保最高的境界。但是，依目前的技術要達成完全的零碳狀態是非常困難的，且為使建築物達到零碳，而不去消耗任何能源，沒有電力、瓦斯等建築物將無法正常運作，將會帶來極大的不便及限制，這是不合理的。若是將建築的耗能降至最低，僅剩的少許耗能則運用其它的再生能源(如太陽能、風力、生質能源)加以滿足，建築耗能可以自給自足，如此一來建築物就可以達到零耗能的目標，也就是所謂的「零碳」真正的實現。. 圖1-5 減碳、低碳與零碳關係圖. 1-2.1 零耗能建築與零碳建築 70 年代以前，因全球經濟空前繁榮，建築界現代主義盛行，標榜建築物全面機械化、設備化，提供全天候的中央空調、熱水、照明服務，人們恣意的消耗地球資源，而對悄悄來到的危機卻毫無警覺。直至 70 年代因中東戰爭所造成的兩次石油危機，頓時能源價格迅速暴漲，對社會、經濟造成重大的衝擊，於是激發各國開始重視不能讓能源無限制的浪費使用，而著手開始進行節約能源等相關研究，促進了今日綠建築的蓬勃發展。過去我們許多的生活方式也浪費了不少資源，包括了建材、能源、水與土地資源等等，在這種不知限制的消費水準下，有. 9.

(25) 零碳綠建築願景、策略及可行性之研究限的地球資源終將會因為過度消費而提早使用殆盡。建築節能的相關研究從當初單純的節約能源節省支出，進展到提高建築物使用效率的低耗能競賽，研究發現提高能源使用效率等同是開發新的能源，其效益更佳。甚至隨著再生能源引領出來的風潮，建築界亦發展出零耗能（Zero Energy Development，ZED）的理論。一棟建築建築物在正常的使用情況下，當然不可能不使用任何能源（零耗能），凡舉照明、空調、動力、給排水等均會使用到能源（電力、瓦斯等），沒有能源消耗的建築物在今日社會，其使用性能將會大大受到限制與不便。零耗能的口號與魔術究竟為何？事實上零耗能建築在設計時，首先要提高建築物能源的使用效率，並大量降低建築物的能源需求（減少 80％），其他僅剩的少許耗能則利用非石化燃料的可再生能源來滿足，如此即可達到零化石燃料使用（包括電力公司提供的非潔淨電力）的「零耗能建築」目標。由於碳排放與化石能源的使用息息相關，「零耗能」這樣的口號在某些溫室氣體減量的環保研究與推廣活動也會被轉化成零碳排放（Zero Carbon）。基本上兩者所代表的意義是相同的。如何能夠提高生活水準的同時，還能夠降低對環境的影響與衝擊，零耗能與零碳設計變成追求永續發展最火紅的課題。一棟建築物的能源消耗，若從建築物生命週期的觀點來看，應從規劃設計、建材生產、材料運輸、營建施工、日常使用、更新修繕、廢棄處理等階段皆應納入計算。「廣義建築耗能」其複雜的關連性與龐大的能源消費，依目前再生能源的效率與技術，要滿足建築物之零碳排放量設計，其操作難度極高且甚為複雜，現階段多半暫難施行。因此目前國際間對於零耗能建築與零碳建築的操作，僅將耗能限制於狹義的建築物日常能源使用部分，忽略廣義建築物生命週期的其他部分耗能量。因此「狹義建築零耗能」所指的是建築物之耗能僅考慮日常使用階段，以再生能源滿足日常耗能，即可達到零耗能與零碳排放之目標。現今國外零碳建築案例，目前尚均以「狹義建築耗能」為其耗能定義與操作模式。然而日常使用階段的耗能為建築物生命週期當中影響最大的部分，因此即使「狹義建築零耗能」模式未能讓建築物達到全面零碳排放的境界，其功效亦相去不遠。當然，假設未來的再生能源技術與效率能夠有大幅度的突破，依當時的水準，亦有可能進行「廣義建築零耗能」的零碳排放設計。「零碳綠建築」即是在上述零耗能與零碳設計的精神下，應用各種節能環保的綠建築設計技術，是綠建築最高標準的實踐。其意義為一棟低耗能的節能環保綠建築物，它的日常能源消費無需使用任何的化石燃料，可以利用建築物設置的. 10.

(26) 第一章緒論再生能源系統達到自給自足，不需依靠電力、化石燃料市場的供應，完全無化石燃料的消費，因此產出的CO 2 排放量為零。. 1-2.2 樂活生活「樂活」（Lifestyles of Health and Sustainability，LOHAS）是近年來十分流行的一個名詞，從中文的翻譯去解釋，「樂活」可以說是「快樂生活」，而另一種意義，也就是重視健康、永續的生活型態，是一種新興時髦的生活族群。樂活名詞最早出現在美國社會學家保羅（Paul Ray）在1998 年出版的書籍『文化創造： 5000 萬人如何改變世界』，該書中對LOHAS族的定義為「一群人在做消費決策時，會考慮到自己與家人的健康和環境責任」。這個觀念的提出，剛好與全球日益重視地球環保的風潮相結合，短短幾年間，已風行歐美各國，甚至影響到許多其他地區，追求樂活的生活形態，已成為先進國家間的主流價值。據估計這一族群的市場，在美國就達到四分之一的人口。樂活族的特色是關心環保議題，除自己消費對健康有益，不會汙染環境的商品，也鼓勵大家改變消費態度。在做消費選擇時，會考慮到對人的健康和對環境的責任。樂活已儼然成為新時代最具活力的一種生活形態，並且發展出龐大的經濟體與價值觀。樂活族通常擁有積極進取的環保觀念，同時對於金錢的付出通常不在意。任何對健康生活、環境保護有益的消費，樂活族在能力可及的範圍內，通常會不計代價去追求更優質的的生活品質。LOHAS生活會讓人選擇購買環保產品、吃天然有機健康的食品、注重保健養身與運動與支持永續經濟（如再生能源、綠建築等）國外坊間已有許多標榜樂活生活型態的養生村、樂活村，他們自己耕種有機蔬菜、回收雨水澆灌、以自行車當作交通工具、社區汽車共乘制度，甚至在建築物的設計強調綠建築，使用回收再生建材、健康建材，甚至不惜昂貴的代價使用大量的再生能源製品。這種樂活社區已經相當符合某種程度的零碳生活形態，追求環保的同時，也提供一種更高品質的生活型態--『健康、永續、快樂』. 1-2.3 零碳綠建築是一種全新的生活方式目前零碳建築仍大多屬於實驗性質，以目前的再生能源設備效率與成本均還未達普及程度，建造這種建築物的代價，並不是一般民眾所能輕鬆負擔。因此零碳綠建築已經不屬於單純的建築設計與效益評估，而是需要一種對環保積極付出的熱情與追求。是一種願意不計代價，以追求更高環境品質與生活樂趣的簡約生. 11.

(27) 零碳綠建築願景、策略及可行性之研究活型態。為了實踐零碳綠建築的可行性，大幅降低建築物耗能可能必須改變自己原有的生活方式或不良使用習慣。這種生活方式的改變，當然不是要過著如同苦行僧般的刻苦生活，但是在自己可以接受的範圍內，犧牲某種程度的過份享受，這就是實現零碳綠建築的第一步。諸如夏天若一個人可以忍受的室溫度是 30 度，就沒有必要貪圖涼快享受，將空調設定在 26 度或更低，甚至可以不使用空調，利用相對省能的電風扇替代。更進一步或許將房間窗戶打開，讓空氣自然對流，不但能節省更多能源，即使流一點汗，也相對的讓身體更加健康。這種零碳簡約生活的概念其實與前述的樂活生活有許多相當類似的地方，其實都是追求『健康、永續、快樂』。推廣到日常生活上的其他觀念，例如在購買房子的時候，就沒有必要買過大的房子，雖然空間大相對舒適氣派，但為了維持房子的正常使用，大房子勢必耗費更多的能源、水資源在空調、照明、清潔等處，這其實是不利節能減碳精神的。所以一棟零碳綠建築的規模是以「空間剛好夠用」為原則，針對家庭的人數及使用需求來設計合適的空間大小，同時在土地利用與建材使用數量都會有較經濟的節約效果。諸如其他的綠色生活習慣：包括盥洗以淋浴方式、選用節能電器用品、不使用耗能大的電器用品(如大板面電視、大容積冰箱、大容量洗衣機等)、改變烹煮習慣(菜餚以簡單方式烹煮避免滷、燉等耗能方式處理)、以爬樓梯代替搭乘電梯、以日曬衣物取代烘衣機、以大眾交通工具及自行車代步等。這些都是在個人追求樂活生活的前提下，「犧牲享受卻不苛刻」，心甘情願犧牲某種程度的享受或便利性，但是卻能達到節能減碳又健康的綠色生活型態。這種與樂活生活相結合的「零碳綠建築」，已經跳脫傳統的建築物設計，而是引領另一股全新的生活方式，是一種可以讓使用者『健康、永續、快樂』的建築物。. 12.

(28) 第一章緒論. 第三節研究步驟與流程. 本研究進行步驟區分為資料收集、研究執行及成果彙整等三大階段，研究內容與流程如圖1-4所示. 本研究案. 低耗能技術. 零碳排放技術. 資料收集. 國內外零碳綠建築之案例研究. 誘導式設計. 再生能源效益分析. 低層獨棟住宅之零碳對策. 排雲山莊之設計規範. 成果彙整. 氣象資料解析. 研究執行. 綜合整理各項技術. 策略研擬及可型性評估. 結案報告. 圖1-6 研究流程圖. 13.

(29) 零碳綠建築願景、策略及可行性之研究. 14.

(30) 第三章台灣零碳綠建築設計潛能氣候解析. 第三章台灣零碳綠建築設計潛能氣候解析台灣位處亞熱帶地區，氣候特徵為濕熱氣候，夏季為求舒適，必需依賴高耗電的空調設備除濕排熱，否則難以維持室內環境的舒適。夏季的空調設備耗能佔了台灣建築物能源消耗的一大部分，這也是台灣進行零碳綠建築設計將面臨最大的挑戰。本章將解析台灣地區的地理氣象資料，以外氣溫度條件評估建築物的低空調耗能需求，開發具備達成零碳綠建築設計潛力的區域。. 第一節氣候與建築耗能不同地區的建築物會因氣候條件的差異，而擁有不同的能源消費特性。以低緯度台灣地區的亞熱帶熱濕氣候為例，建築耗能以夏季的空調耗能為最大宗；而相對於位處高緯度氣候寒冷的歐美等國，建築耗能以冬季的暖房為主要消費，冬季越長越冷的地區，建築物的耗能量將會越高。以高緯度的北歐國家為例，建築物的耗能量甚至佔了全國總耗能量的 4～5 成。因此氣候條件是影響建築物耗能的重大因子，能夠正確掌握氣候特性，才能進行精確的建築耗能預估與提出適當的節能改善對策。. 3-1.1 暖房度日與冷房度日目前國際間對於氣候特性與建築物熱環境性能通用的評估方法為度日法（DEGREE DAY METHOD，DD），這是一種根據穩定熱傳理論發展出來的氣候積分指標，表示某一統計期間內每日的平均溫度大（低）於某一基準溫度的溫差累計值。統計期間通常為 1 年，基準溫度則視需求而訂，是可以彈性調整的基準。此值可以表示某地在統計期間呈現的寒暑冷熱情形，相較於一般僅標示平均溫度的氣象統計資料，度日法更能貼近當地氣候的實際生活體驗。因此歐美國家通常使用度日法來評估某地區建築物的全年暖房耗能量。度日法假設建築暖房能耗決定於室內、外空氣的溫度差（ΔT），建築物每天的暖房耗能量可如公式 3-1 表示之。暖房耗能量=A＊ΔT....................................... (式 3-1) 其中 63.

(31) 零碳綠建築願景、策略及可行性之研究 A：比例係數 ΔT：室內、外空氣的溫度差透過上述的假設，寒帶氣候的暖房耗能通常可以單純的視為與室內外溫度差成正比，耗能量與氣候參數（主要是外氣溫度、採暖天數）成線性關係，可以用來預測實際的採暖燃料費用。暖房度日（HDD，heating degree days）已經常被使用於寒帶氣候地區的建築能源法規當中，用來規範建築物外殼的隔熱保溫性能參考指標，以改善冬季的暖房耗能。 n. HDD   (Tb  To) ....................................... (式 3-2) 1. 其中 Tb：暖房度日基準溫度，通常採用 18℃ To：日平均外氣溫度 n：採暖日數相對於 HDD，冷房度日（CDD，cooling degree days）是模仿寒帶氣候寒冷程度評估指標的 HDD，用來表示熱帶地區氣候炎熱程度的指標。但是由於使用空調的耗能影響因子相當複雜，部分耗能與氣候條件無關（如人員、照明與設備發熱量）。且度日法僅考慮空氣中的乾球溫度，這對於熱濕地區的空調負荷中，還包括了大量的潛熱負荷，其預測恐會無法顧及此部分耗能。因此若欲對建築空調耗能進行完整的氣候資料解析時，不僅要考慮乾球溫度，還要考慮濕球溫度（濕度），甚至還要包括日射量、風速、雲層等其他氣象因子。僅使用單一氣溫變數來推估空調耗能量通常較為不利，因此 CDD 指標並不常被使用於預測建築物的空調耗能量。 n. CDD   (To  Tb) ....................................... (式 3-3) 1. 其中 To：日平均外氣溫度 Tb：冷房度日基準溫度，通常採用 26℃ n：冷房日數. 3-1.2 暖房度時與冷房度時上述的 HDD 與 CDD 均是以日平均溫度為計算基準，但是每日的氣溫有其高低變化性，度日法缺乏一天當中氣候逐時變動的特性。對於日平均溫度與基準溫度接近或日較差變動大的氣候，度日法無法正確掌握全天氣候寒冷或炎熱的程 64.

(32) 第三章台灣零碳綠建築設計潛能氣候解析度，對於溫度變動大而導致間歇起停運轉的空調（暖房）型態，其能源預測將會十分不正確。因此將氣象資料的日平均溫度改以逐時溫度來進行積分，以更進一步精確的描述某地區氣候寒暑，產生了所謂的度時法（圖 3-1）。. 圖 3-1 台北市冷房度時CDH 22 與暖房度時HDH 18 示意圖（林憲德，1986）. 度時是指當地一年 8760 小時的逐時溫度大（低）於某一基準溫度的全年溫差累計值。暖房度時（HDH，heating degree hours）與冷房度時（CDH，cooling degree. hours）指標如下所示： n. HDH   (Tb  To) ....................................... (式 3-4) 1. n. HDH   (Tb  To) ....................................... (式 3-5) 1. 其中 HDH：暖房度時（℃.hr） CDH：冷房度時（℃.hr） Tb：基準溫度，（暖房度時通常採用 18℃，冷房度時通常採用 26℃） To：逐時外氣溫度 n：暖房（冷房）時數. 度日與度時都是溫度差的積分值，只是計算時間的差異，雖然會增加計算的繁複度，但是度時較能掌握細微的逐時氣溫變動，可更精確的累算氣溫變動，更適合亞熱帶地區的建築能源預估，因此我國的建築外殼耗能基準 ENVLOAD 評 65.

(33) 零碳綠建築願景、策略及可行性之研究估亦有使用度日法來進行相關評估。. 3-1.3 台灣降低空調耗能潛力區預測台灣的CDH研究可參考林憲德教授過往的研究成果（圖 3-2），由此圖可看出台灣南北的CDH差異，平地與山區的炎熱程度亦有所差別，台灣中央山脈高海拔地區甚至全年氣溫均低於 20℃，因此其冷房度時CDH 20 統計結果為零。在此條件下，建築物幾乎無須使用任何空調冷房。這即是零碳綠建築在台灣最可能實踐的地區。不過當時的CDH評估基準溫度設定，並非以空調使用條件為考慮因子，因此設定多訂為 20～23℃，此研究資料目前檢視其CDH基準溫定設定值偏低，應用於一般空調耗能評估恐怕已不符合使用需求，此部分有待後續研究進行更新。. 圖 3-2 台灣冷房度時 CDH20 分佈圖【單位：1000℃.h】（林憲德，1986） 66.

(34) 第三章台灣零碳綠建築設計潛能氣候解析. 第二節度日法氣象資料解析為了評估外氣溫度與建築物空調耗能的需求，本研究收集台灣地區近10年的氣象資料，並設定評估基準溫度符合目前國際間進行度日法評估慣用的基準值，進行相關的氣象資料解析。. 3-2.1 氣象測站說明由先前 CDH 研究得知，台灣平地地區夏季雖然炎熱，無法避免空調的使用。但是由於台灣地形變化大，中高海拔的山區由於溫度梯度隨高度遞減的原因，夏季的外氣溫度不但涼爽，甚至可以不用空調。在低緯度的台灣，如此因山區地形改變的氣候條件，創造出免用空調的建築環境，將可有效率的降低建築物整體耗能，可以說是台灣實踐零碳綠建築最有潛力的地區。因此本研究將探討台灣中高海拔地區的氣候，以進行後續的零碳綠建築能源評估。本研究將研究範圍選定為台灣中高海拔山區，這是先前評估該類地區因溫度梯度效應而會有較涼爽的氣候條件，因此設定海拔條件 450 公尺以上的山坡地測站為本研究評估的氣象資料來源。氣象資料取自中央氣象局符合本研究海拔高度條件旗下測站共計 37 站，內容為最近 10 年的長期監測數據，統計期間為 1999 至 2008 年間。測候站包括了竹子湖、鞍部、日月潭、阿里山、玉山等 5 處地面一級測站（觀測項目較為齊全，包括：溫度、全天空日射量、日照率、雲量、濕度、風速、風向等多項氣象要素）。另外還包括了知本、草嶺、奮起湖、梨山、合歡山等 32 處自動氣象觀測站（觀測項目包括：雨量、溫度、風速、風向、氣壓、日照時數、濕度等，部分觀測內容會因測站而異）。其中復興、月眉山、水源、鳳林山、加路蘭山、大屯山、雪霸等 7 站，由於測站設立期間較晚（2000 年後才設站），其氣象資料尚不足 10 年。本研究氣象測站的分佈圖可參考圖 3-3 所示，測站平均分佈於台灣北、中、南、東各區域。另外從表 3-1 的測站海拔高度資料整理，海拔高度 500 公尺以下的測站有 4 處，500～1000 公尺的測站有 13 處；1000～1500 公尺的測站有 6 處，. 1500～2000 公尺測站有 6 處，2000 公尺以上的測站有 8 處，其中海拔超過 3000 公尺以上的高山測站有 3 處。全體測站的海拔高度的分佈尚稱平均，各類海拔高度均有相關測站的氣象資料可供解析。. 67.

(35) 零碳綠建築願景、策略及可行性之研究. 編號. 測站名稱. 1 2 3. 大崙尾山福山泰平復興牡丹池山知本月眉山梅花雙崎天祥水源竹子湖鳳林山佳心加路蘭山鞍部鳳凰日月潭尾寮山大屯山草嶺表湖奮起湖廬山神木村紅葉山太平山雪霸梨山思源向陽阿里山紅石大禹嶺昆陽合歡山玉山. 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37. 圖 3-3 本研究之氣象資料測站分布圖. 68.

(36) 第三章台灣零碳綠建築設計潛能氣候解析表 3-1 本研究測站海拔高度與位置一覽表測站編號. 測站名稱. C0A990 C0A560 C0A550 C0C460 C0R420 C0S700 C0T9A0 C0D360 C0F900 C0T820 C0T9B0 466930 C0T9G0 C0Z050 C0T9H0 466910 C0I090 467650 C0R100 C0AC40 C0K240 C0V150 C0M530 C0I010 C0H9A0 C0S680 C0U710 C0D550 C0F860 C0U730 C0S750 467530 C0S760 C0T790 C0H990 C0H9C0 467550. 大崙尾山福山泰平復興牡丹池山知本月眉山梅花雙崎天祥水源竹子湖鳳林山佳心加路蘭山鞍部鳳凰日月潭尾寮山大屯山草嶺表湖奮起湖廬山神木村紅葉山太平山雪霸梨山思源向陽阿里山紅石大禹嶺昆陽合歡山玉山. 海拔高度 (公尺). 454 455 460 482 504 507 511 523 543 550 558 607 650 704 746 825 878 1014 1018 1098 1138 1163 1385 1562 1595 1659 1810 1956 1980 2036 2280 2413 2435 2565 3235 3292 3844. 經度. 121°33'56〞E 121°29'40〞E 121°48'55〞E 121°21'09〞E 120°50'31〞E 120°59'51〞E 121°32'25〞E 121°12'31〞E 120°53'47〞E 121°29'15〞E 121°31'45〞E 121°32'11〞E 121°25'17〞E 121°12'18〞E 121°31'08〞E 121°31'13〞E 120°46'45〞E 120°53'60〞E 120°40'33〞E 121°30'51〞E 120°41'36〞E 120°39'22〞E 120°41'28〞E 121°10'24〞E 120°50'05〞E 121°01'52〞E 121°31'03〞E 121°06'58〞E 121°15'04〞E 121°20'55〞E 120°58'41〞E 120°48'18〞E 121°07'12〞E 121°18'29〞E 121°15'55〞E 121°15'52〞E 120°57'06〞E. 緯度. 25°06'30〞N 24°46'47〞N 24°58'23〞N 24°49'13〞N 22°10'06〞N 22°41'12〞N 23°49'33〞N 24°40'42〞N 24°17'25〞N 24°10'53〞N 23°59'37〞N 25°09'54〞N 23°44'52〞N 23°20'49〞N 23°41'03〞N 25°11'11〞N 23°43'47〞N 23°52'59〞N 22°50'06〞N 25°10'38〞N 23°35'44〞N 23°15'43〞N 23°29'45〞N 24°02'06〞N 23°32'10〞N 22°55'18〞N 24°30'26〞N 24°31'37〞N 24°15'25〞N 24°23'56〞N 23°15'00〞N 23°30'37〞N 23°04'17〞N 24°11'16〞N 24°07'22〞N 24°08'43〞N 23°29'21〞N. 69.

(37) 零碳綠建築願景、策略及可行性之研究 3-2.2 暖房度日與冷房度日分析表 3-2 為各測站統計期間的暖房度日HDD 18 與冷房度日CDD 26 的平均值，若該測站氣象資料為 10 年紀錄，表上數值即為 10 年的平均值。以多年統計期間的平均值呈現，此資料具備該地區長期氣候代表性，可以代表該期間氣候的平均年變動狀態。本研究採用近 10 年的最新氣象資料，在全球暖化的氣候變遷影響下，此次研究資料較使用早期的氣象資料統計而言，更可能貼近台灣未來實際的氣候趨勢。表 3-2 為台灣中高海拔地區暖房度日HDD 18 與冷房度日CDD 26 資料，某地區的HDD 18 代表該地氣候寒冷的程度，該數值越大代表全年氣溫低於基準溫度 18℃ 的情況越明顯，當地氣候呈現偏寒冷的特性，數值越小則代表寒冷程度較不明顯。同理CDD 26 代表的即是當地氣候的炎熱程度，亦為全年氣溫高於基準溫度. 26℃的情況，數據越高代表氣候越炎熱，數據越低則代表炎熱程度不明顯。本研究統計 37 個海拔高度 450 公尺以上的台灣山區測候站的平均HDD 18 與CDD 26（大部分測站皆為 10 年平均資料），可以發現 37 個測站全部均呈現年平均HDD 18 大於CDD 26 的情形，代表這些測站全年偏寒冷的情況會比炎熱還要明顯。以海拔 507 公尺的知本測站，其多年平均HDD 18 為 226.6（℃.d）；海拔 1014 公尺的日月潭測站，其HDD 18 為 431（℃.d）；海拔 1980 公尺的梨山測站，其HDD 18 為 1734.3（℃.d）；海拔 2413 公尺的阿里山測站，其HDD 18 為 2403.8（℃.d）；至於海拔高度超過 3000 公尺以上的合歡山及玉山測候站，其年平均HDD 18 甚至高達 4475.1 與 5169.7（℃.d）。部分測站可能因為山區地形因素，或許HDD值與海拔高度並未呈現明顯相關性，例如海拔 460 公尺的泰平，其HDD比海拔 1014 公尺的日月潭還高。這可能是日月潭有大面積湖域可以調節氣候，使其氣候變化較不明顯，大體而言HDD 18 會隨著海拔高度上升而呈現增加的趨勢。. 至於CDD 26 的趨勢，亦呈現海拔高度越高，其值越低的現象，37 個測候站有. 21 個測站其CDD 26 值甚至為 0，代表這些測站其全年日平均溫度均在 26℃以下，氣候特徵多半呈現涼爽甚至是寒冷的情況。CDD 26 值最高的測站為海拔 455 公尺福山的 57.9（℃.d），其值仍低於該測站HDD 18 的 424.3（℃.d），兩相比較下，福山測候站在氣候特徵仍是呈現涼爽高於炎熱的情形，其夏季的空調需求將低於冬季的暖房需求。從上述的資料分析可說明這些測站的山區氣候已非一般平地測站呈現的台灣地區亞熱帶溫暖氣候，而是呈現另一種非我們平地感受的氣候體驗，甚至可能是屬於溫帶與寒帶地區的氣候。台灣雖小，但是在氣候區的分佈上卻是呈現多樣化的特色，建築物的節能設計更需要審慎因應。. 70.

(38) 第三章台灣零碳綠建築設計潛能氣候解析表 3-2 台灣中高海拔地區暖房度日HDD 18 與冷房度日CDD 26 資料庫測站名稱海拔高度（公尺）大崙尾山 454 福山 455 泰平 460 復興 482 牡丹池山 504 知本 507 月眉山 511 梅花 523 雙崎 543 天祥 550 水源 558 竹子湖 607 鳳林山 650 佳心 704 加路蘭山 746 鞍部 825 鳳凰 878 日月潭 1014 尾寮山 1018 大屯山 1098 草嶺 1138 表湖 1163 奮起湖 1385 廬山 1562 神木村 1595 紅葉山 1659 太平山 1810 雪霸 1956 梨山 1980 思源 2036 向陽 2280 阿里山 2413 紅石 2435 大禹嶺 2565 昆陽 3235 合歡山 3292 玉山 3844. 月份冷暖房 HDD 18 CDD 26 HDD 18 CDD 26 HDD 18 CDD 26 HDD 18 CDD 26 HDD 18 CDD 26 HDD 18 CDD 26 HDD 18 CDD 26 HDD 18 CDD 26 HDD 18 CDD 26 HDD 18 CDD 26 HDD 18 CDD 26 HDD 18 CDD 26 HDD 18 CDD 26 HDD 18 CDD 26 HDD 18 CDD 26 HDD 18 CDD 26 HDD 18 CDD 26 HDD 18 CDD 26 HDD 18 CDD 26 HDD 18 CDD 26 HDD 18 CDD 26 HDD 18 CDD 26 HDD 18 CDD 26 HDD 18 CDD 26 HDD 18 CDD 26 HDD 18 CDD 26 HDD 18 CDD 26 HDD 18 CDD 26 HDD 18 CDD 26 HDD 18 CDD 26 HDD 18 CDD 26 HDD 18 CDD 26 HDD 18 CDD 26 HDD 18 CDD 26 HDD 18 CDD 26 HDD 18 CDD 26 HDD 18 CDD 26. 1月. 2月. 3月. 4月. 5月. 152.0 0.0 115.0 0.0 165.4 0.0 117.9 0.0 71.4 0.0 70.3 0.0 110.4 0.0 147.4 0.0 110.3 0.0 124.6 0.0 121.3 0.0 110.3 0.0 124.6 0.0 121.3 0.0 180.7 0.0 78.2 0.0 232.6 0.0 128.0 0.0 107.8 0.0 83.2 0.0 260.8 0.0 143.4 0.0 106.0 0.0 171.2 0.0 188.9 0.0 249.8 0.0 366.4 0.0 251.6 0.0 295.5 0.0 390.1 0.0 348.1 0.0 346.2 0.0 277.6 0.0 417.4 0.0 473.0 0.0 556.7 0.0 569.6 0.0. 125.7 0.0 104.0 0.0 133.4 0.0 19.2 0.0 55.9 0.0 56.3 0.0 83.2 0.0 114.5 0.0 81.1 0.0 93.3 0.0 92.4 0.0 81.1 0.0 93.3 0.0 92.4 0.0 147.2 0.0 67.1 0.0 192.2 0.0 96.9 0.0 82.2 0.0 63.3 0.0 236.7 0.0 110.8 0.0 79.1 0.0 138.2 0.0 173.3 0.0 217.4 0.0 311.7 0.0 309.6 0.0 246.5 0.0 330.1 0.0 295.1 0.0 301.8 0.0 220.2 0.0 355.3 0.0 423.5 0.0 485.8 0.0 509.0 0.0. 91.2 0.0 75.9 0.0 96.3 0.0 6.3 0.0 37.1 0.0 35.0 0.0 64.1 0.0 78.4 0.0 45.9 0.0 58.9 0.0 73.7 0.0 45.9 0.0 58.9 0.0 73.7 0.0 109.2 0.0 52.9 0.0 152.8 0.0 60.5 0.0 50.6 0.0 38.2 0.0 191.1 0.0 73.1 0.0 49.8 0.0 103.5 0.0 136.2 0.0 184.3 0.0 256.9 0.0 239.7 0.0 205.4 0.0 273.2 0.0 261.7 0.0 268.3 0.0 208.7 0.0 329.1 0.0 410.8 0.0 477.8 0.0 526.3 0.0. 27.9 0.0 16.7 0.0 30.8 0.0 1.7 0.0 6.8 0.0 6.1 0.5 14.1 0.0 17.4 0.0 7.5 0.0 14.8 0.0 18.3 0.0 7.5 0.0 14.8 0.0 18.3 0.0 34.4 0.0 11.5 0.2 59.7 0.0 11.0 0.0 9.7 0.0 6.3 0.0 96.0 0.0 16.8 0.0 10.9 0.0 31.8 0.0 56.3 0.0 80.6 0.0 145.1 0.0 103.5 0.0 128.2 0.0 161.1 0.0 167.5 0.0 186.0 0.0 100.0 0.0 240.7 0.0 320.0 0.0 376.0 0.0 440.0 0.0. 2.9 0.1 0.2 2.6 3.7 0.0 0.1 0.0 0.6 0.0 0.4 1.0 0.1 0.0 0.9 0.2 0.2 0.1 0.9 0.0 0.6 0.0 0.2 0.1 0.9 0.0 0.6 0.0 3.7 0.0 0.1 0.7 13.0 0.0 0.6 0.0 0.6 0.0 0.5 0.0 31.0 0.0 1.7 0.0 0.9 0.0 7.8 0.0 19.5 0.0 38.7 0.0 92.0 0.0 71.1 0.0 83.4 0.0 110.2 0.0 134.3 0.0 150.8 0.0 38.3 0.0 199.5 0.0 274.3 0.0 322.4 0.0 394.1 0.0. 6月 0.2 4.4 0.1 12.1 0.3 0.4 0.0 0.0 0.1 0.0 0.0 5.4 0.0 0.3 0.1 1.2 0.1 1.1 0.0 0.4 0.0 0.0 0.1 1.1 0.0 0.4 0.0 0.0 0.2 0.1 0.0 5.1 0.6 0.0 0.0 0.0 0.1 0.1 0.0 0.0 1.0 0.0 0.2 0.0 0.1 0.0 0.4 0.0 3.9 0.0 8.9 0.0 38.2 0.0 31.0 0.0 53.1 0.0 58.6 0.0 87.6 0.0 113.6 0.0 14.0 0.0 152.2 0.0 224.3 0.0 269.2 0.0 351.0 0.0. 7月 0.0 14.6 0.0 24.4 0.0 4.5 0.0 0.5 0.0 0.0 0.0 8.6 0.0 3.0 0.0 4.5 0.0 4.3 0.0 2.4 0.0 0.9 0.0 4.3 0.0 2.4 0.0 0.9 0.0 1.4 0.0 22.4 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.1 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.4 0.0 2.6 0.0 17.1 0.0 16.3 0.0 30.4 0.0 40.7 0.0 78.1 0.0 97.4 0.0 2.9 0.0 114.7 0.0 194.3 0.0 247.7 0.0 340.0 0.0. 8月 0.0 6.8 0.0 17.7 0.0 1.5 0.0 0.2 0.0 0.0 0.0 3.5 0.0 2.2 0.0 2.1 0.0 1.3 0.0 0.3 0.0 0.7 0.0 1.3 0.0 0.3 0.0 0.7 0.0 0.3 0.0 7.4 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.9 0.0 3.1 0.0 28.4 0.0 8.0 0.0 38.0 0.0 53.9 0.0 87.8 0.0 108.0 0.0 3.7 0.0 138.1 0.0 204.7 0.0 251.7 0.0 347.1 0.0. 9月 0.0 1.3 0.0 1.0 0.0 0.0 0.0 0.2 0.0 0.0 0.0 0.4 0.0 0.1 0.0 1.4 0.0 0.4 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.4 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 1.4 0.9 0.0 0.0 0.0 0.0 0.1 0.0 0.0 4.4 0.0 0.3 0.0 0.1 0.0 1.1 0.0 6.3 0.0 15.9 0.0 73.8 0.0 25.1 0.0 58.8 0.0 95.2 0.0 112.0 0.0 124.9 0.0 19.6 0.0 164.9 0.0 219.2 0.0 272.1 0.0 352.1 0.0. 10月 2.2 0.0 5.2 0.0 7.2 0.0 0.0 0.2 0.1 0.0 0.0 0.3 0.6 0.0 0.8 0.4 0.1 0.0 1.5 0.0 0.8 0.0 0.1 0.0 1.5 0.0 0.8 0.0 5.9 0.0 0.0 0.0 24.0 0.0 1.6 0.0 0.4 0.1 2.7 0.0 41.1 0.0 5.6 0.0 2.7 0.0 22.0 0.0 37.1 0.0 72.1 0.0 154.9 0.0 53.1 0.0 118.3 0.0 181.2 0.0 184.8 0.0 167.3 0.0 88.1 0.0 228.7 0.0 268.7 0.0 323.9 0.0 376.4 0.0. 11月 38.4 0.0 29.5 0.0 46.0 0.0 7.3 0.0 9.4 0.0 8.7 0.0 19.4 0.0 23.7 0.0 16.9 0.0 26.1 0.0 23.5 0.0 16.9 0.0 26.1 0.0 23.5 0.0 55.1 0.0 11.1 0.0 93.6 0.0 27.8 0.0 20.6 0.0 21.7 0.0 136.7 0.0 38.0 0.0 26.4 0.0 68.6 0.0 100.4 0.0 134.0 0.0 229.1 0.0 186.6 0.0 189.2 0.0 258.0 0.0 235.1 0.0 221.0 0.0 151.7 0.0 289.2 0.0 327.5 0.0 391.7 0.0 438.3 0.0. 12月 110.6 0.0 77.7 0.0 127.9 0.0 16.4 0.0 53.4 0.0 49.8 0.0 75.2 0.0 106.7 0.0 80.7 0.0 99.3 0.0 84.6 0.0 80.7 0.0 99.3 0.0 84.6 0.0 139.6 0.0 58.2 0.0 190.4 0.0 104.7 0.0 85.7 0.0 68.9 0.0 227.4 0.0 118.3 0.0 93.3 0.0 154.5 0.0 195.0 0.0 229.8 0.0 343.1 0.0 285.8 0.0 287.5 0.0 378.5 0.0 341.2 0.0 318.5 0.0 248.0 0.0 387.1 0.0 427.7 0.0 500.1 0.0 526.0 0.0. 年平均 551.0 27.1 424.3 57.9 610.9 6.5 537.5 9.4 234.7 0.0 226.6 19.7 367.1 5.6 489.9 9.7 342.8 7.2 419.5 3.1 415.1 1.6 342.8 7.2 419.5 3.1 415.1 1.6 676.0 1.8 279.1 37.0 959.9 0.0 431.0 0.0 357.6 0.5 284.9 0.0 1226.2 0.0 508.1 0.0 369.1 0.0 699.0 0.0 918.1 0.0 1237.2 0.0 2056.8 0.0 1581.4 0.0 1734.3 0.0 2330.8 0.0 2333.2 0.0 2403.8 0.0 1372.9 0.0 3016.9 0.0 3767.9 0.0 4475.1 0.0 5169.7 0.0. 資料來源：本研究整理（參考 ASHRAE 90.1，暖房度日基準溫度 18℃，冷房度日基準溫度 26℃）. 71.

(39) 零碳綠建築願景、策略及可行性之研究 3-2.3 度日法與建築氣候分區前述的冷、暖房度日，已普遍被利用來作為建築物能源消耗的預估（尤其是暖房）與建築物節能管制的標準，美國冷凍空調協會 ASHRAE 的標準 90-1 以暖房度日大小來進行建築氣候的分區，同時規範建築物壁面、窗戶等外殼構造的熱傳透率 U 值。. 表 3-3 ASHRAE 氣候分區與度日基準. 資料來源：ASHRAE STANDARD 90-1-2004. 圖 3-4 美國氣候分區圖. 72.

(40) 第三章台灣零碳綠建築設計潛能氣候解析若以ASHRAE STANDARD 90-1 氣候分區標準來看，熱帶與溫帶氣候的暖房度日分界點大約是HDD 65 值 3600（℉.d）；溫帶與寒帶氣候的分界點大約是HDD 65 值 5400（℉.d）。ASHRAE HDD所使用的基準溫度 65℉與國際間慣用的公制暖房度日基準溫度 18℃相當接近，因此我們大略可以該數據當作氣候分區參考值。我們依照ASHRAE的氣候分區標準，台北的氣候分區屬炎熱潮濕的第 2 區，台南的氣候屬於非常炎熱與潮濕的第 1 區分類。而台灣的山地區在ASHRAE的氣候區分類下，則含括了 2、3、4 區等。台灣座落於北回歸線上，基本的氣候型態為亞熱帶與熱帶。但因海拔高度的落差造成了台灣複雜多樣的氣候；小小的台灣，其氣候分區甚至涵蓋了熱帶、亞熱帶、暖溫帶、涼溫帶到冷溫帶。目前我國的建築物外殼節能規範，除了 ENVLOAD 計算，公式代入的資料庫稍有反應不同海拔高度的 DH 值外，對於山地氣候的建築設計規範明顯不足。一般建築物重點要求的遮陽性能在高海拔山區的建築物卻不是那麼重要，反而構造的隔熱保溫才是此類型建築的設計重點，因位處寒冷、溫帶的氣候，冬季的暖房需求更勝於夏季的冷房。本研究關於台灣中高海拔山區的暖房度日研究資料，將可協助未來節能法規的修訂。. 第三節度時法氣象資料解析前述的度日法評估，大多數的山地區測站其冷房度日CDD 26 為0。由於度日法評估係以整日的平均溫度進行溫度差的積分累算，缺乏一天當中氣候逐時變動的特性。對於高山地區早晚溫差變動大的氣候，並無法忠實反映出氣候的變化。為了更精確的評估外氣溫度與建築物空調耗能的需求，本研究以逐時氣溫進行相關的氣象資料解析，以求更精準的預測空調使用需求。. 3-3.1 人體舒適度與基準溫度調整度日法與度時法的基準溫度設定為 18℃與 26℃，這是因為為了能夠對建築能源消耗進行預測與評估，以機械空調冷暖房的舒適度角度所做的溫度設定。空調界的舒適環境大抵為夏季 22～26℃，濕度 50～60％；冬季的溫度設定可以稍低。不過這些空調環境舒適度的研究多半為西方乾燥氣候的實驗與理論，其成果對於熱濕氣候人體的熱環境感受並不適用，也不適用於於自然通風的環境。根據黃瑞隆教授的研究成果，亞熱帶地區人體舒適度的感受對於濕度並不敏感，其可 73.

(41) 零碳綠建築願景、策略及可行性之研究接受的舒適溫度介於ET＊21.1～29.8℃，其舒適範圍較西方學者寬鬆許多。甚至有學者認為，在通風良好的情況下，溫度 30、31℃時的人體尚可接受，並無太大的不舒適感。為了探求台灣地區夏季免用空調設計的潛力範圍區域，本研究進一步以精確的度時法逐時分析溫差累積值，同時將基準溫度的設定分別訂為 26℃、28℃與. 30℃三種標準，除了一般歐美空調界慣用的 26℃外，另外針對熱濕氣候人體舒適度範圍放寬調整，將基準溫度調高到 28℃與 30℃。拉高基準溫度意味在外氣溫度 28℃或 30℃以上時，建築物才可能會有使用冷氣空調的耗能；若外氣溫度在基準溫度以下時，若能依靠充分的自然通風，建築物室內熱環境仍可保持舒適健康的水準。. 3-3.2 測站逐時氣溫解析圖 3-5 為日月潭測站 10 年間（1999～2008）的逐時氣溫分佈圖（其他測站資料請參考附錄一），其CDH統計結果見表 3-4。海拔高度 1014 公尺的日月潭測站在冷房度日CDD 26 的統計當中，其值為 0（℃.d），但是若進行更精確的逐時溫差累積計算，則其CDH 26 為 147.3（℃.hr），代表其仍有少量的空調需求，這是CDD 計算中無法呈現的。本研究分析其逐月CDH分佈，日月潭在 6～8 月均有數十度時的冷房（DH），其統計量雖然不多，但說明該段期間內，天氣溫度還有高於. 26℃的時數，代表仍然可能會有冷氣使用的需求。CDD則因經過日平均氣溫計算，將此少數時段高溫情況消滅，會讓人誤會日月潭測站全年溫度均低於 26℃，完全沒有任何冷氣空調使用需求。若將CDH計算的基準溫度提高到 28℃，此時其CDH 28 為 8.2（℃.hr）；更進一步如果把CDH計算的基準溫度提高到 30℃，則其CDH 30 為 0.9（℃.hr），代表其冷房的需求幾乎不存在。因此若能妥善利用外氣通風，夏季的日月潭的確有機會無須使用到空調冷氣。但是反觀日月潭冬季的暖房度時HDH 18 是夏季 CDH 26 的 75 倍，12～2 月份的暖房度時，均遠高於夏季 6～8 熱月的冷房度時，代表當地冬季的氣候偏冷，對暖氣的需求可能遠高於夏季使用的冷氣。由此看來日月潭地區的建築物已非一般台灣平原地區的建築設計手法可應對與規範。表 3-4 日月潭氣象溫度解析資料日月潭 1014 (公尺). 74. HDD18 CDD26 HDH18 CDH26 CDH28 CDH30. 128.0 0.0 3120.7 0.0 0.0 0.0. 96.9 0.0 2381.1 0.0 0.0 0.0. 60.5 0.0 1635.0 0.6 0.1 0.0. 11.0 0.0 337.3 1.4 0.0 0.0. 0.6 0.0 43.1 8.4 0.3 0.0. 0.0 0.0 2.5 33.7 1.5 0.0. 0.0 0.0 0.0 58.8 4.9 0.9. 0.0 0.0 0.0 31.5 1.5 0.0. 0.0 0.0 3.6 11.4 0.0 0.0. 1.6 0.0 143.0 1.4 0.0 0.0. 27.8 0.0 867.9 0.1 0.0 0.0. 104.7 0.0 2575.5 0.0 0.0 0.0. 431.0 0.0 11109.6 147.3 8.2 0.9.

(42) 第三章台灣零碳綠建築設計潛能氣候解析. 圖 3-5 日月潭 10 年間逐時氣溫分佈圖 75.