「 創 新 循 環 綠 建 築 環 境 科 技 計 畫 ( 二 )
協同研究計畫」遴用協同研究人員第 1 案
住宅類綠建築能源計算基準與標示之研究
內 政 部 建 築 研 究 所 協 同 研 究 報 告
中華民國 109 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）「 創 新 循 環 綠 建 築 環 境 科 技 計 畫 ( 二 )
協同研究計畫」遴用協同研究人員第 1 案
住宅類綠建築能源計算基準與標示之研究
研究主持人 ：王榮進
協同主持人 ：郭柏巖
研 究 員 ：陳旻婕、游伯堅、徐虎嘯、陳麒任
研 究 助 理：胡睿恩、吳丞偉
研 究 期 程：中華民國 109 年 3 月至 109 年 12 月
研 究 經 費：新臺幣 87.46 萬元整
內 政 部 建 築 研 究 所 協 同 研 究 報 告
中華民國 109 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） 10915B0002目
錄
目 錄... I 表 次... III 圖 次... V 摘 要... VII ABSTRACT... IX 本研究使用之專有名詞檢索... XI 第一章 緒論... 1 第一節 研究緣起與背景... 1 壹、研究緣起... 1 貳、研究背景... 2 第二節 研究方法及進度流程說明... 4 壹、研究方法... 4 貳、進度流程說明... 8 第三節 預期成果... 9 第二章 文獻收集與分析... 11 第一節 各國建築能效標示系統制度... 11 第二節 文獻分析... 17 第三章 住宅使用模式與設備量說明... 27 第一節 住宅空間使用模式設定... 27 壹、住宅空間使用模式設定... 27 貳、住宅全年標準上班日與休假日設定... 28 參、空調啟動天數設定... 29 第二節 住宅空間設備密度設定... 29 壹、人口密度設定... 29 貳、照明設備密度... 30 參、家電設備密度... 31 第四章 住宅耗能模擬與解析... 33 第一節 集合住宅模擬說明... 33 壹、建築設定情境說明... 33 貳、室內模擬條件說明... 34 參、模擬成果與 EUI 說明... 35 肆、EUI 分布信賴度驗證 ... 36 第二節 透天住宅模擬說明... 38II 壹、建築與室內設定情境說明... 38 貳、模擬成果與 EUI 說明... 39 參、EUI 分布信賴度驗證 ... 41 第五章 住宅能效評估系統 R-BERSn 說明... 43 第一節 TBERS 系統分類與適用對象 ... 43 第二節 R-BERSn 動態分區 EUI 理論 ... 45 壹、R-BERSn 動態評估法說明（精算法） ... 45 貳、R-BERSn 格局評估法說明（簡算法） ... 47 第三節 R-BERSn 需排除「免評估分區」之評估 ... 49 第四節 建置 R-BERSn 之 EUI 評分尺度... 50 壹、採用「動態評估法」建置 R-BERSn 之 EUI 評分尺度... 52 貳、採用「格局評估法」建置 R-BERSn 之 EUI 評分尺度... 55 參、採用動態評估法與格局評估法之差異比較... 57 第五節 R-BERSn 的耗電密度指標 EUI*計算法... 59 壹、住宅外殼等價開窗率 Req 與空調修正說明... 59 貳、頂樓與邊間房間的空調修正說明... 61 參、照明系統節能效率說明... 61 肆、家電設備效率說明... 61 第六節 R-BERSn 的分級評分法 ... 64 第六章 住宅建築能效評估驗證... 65 第一節 集合住宅建築能效試算... 65 壹、案例狀況說明... 65 貳、評估驗證比較... 66 第二節 透天住宅建築能效試算... 68 壹、案例狀況說明... 68 貳、評估驗證比較... 69 第七章 結論與建議... 71 第一節 結論... 71 第二節 建議後續工作... 72 參考文獻... 73 附錄一 耗能分區人員與設備營運排程情境... 77 附錄二 期中審查會議處理情形... 81 附錄三 期末審查會議處理情形... 85 附錄四 建築能效評估手冊... 89
表
次
表 1- 1 台灣住宅建築耗電構成比例 ... 3
表 1- 2 EN15203(2006)與 ISO16346(2013)關於建築能效評估系統的分類... 5
表 2- 1 美國 Building Energy Asset Score 評分制度可評估之建築類型 ... 12
表 2- 2 日本住宅類與非住宅類建築 BEI 等級分布 ... 15 表 2- 3 國內外相關論文整理 ... 17 表 2- 4 不同外殼隔熱值全年熱負荷量與全年空調用電比較... 19 表 2- 5 2014～2016 年我國住宅家戶電器平均擁有量... 21 表 3- 1 民國 109 年國定假日一覽表 ... 28 表 3- 2 北中南區間歇空調啟動日期統計 ... 29 表 3- 3 住宅各空間人口密度 ... 30 表 3- 4 住宅各空間照明密度[w/m2 ]... 30 表 3- 5 住宅各空間家電設備密度[w/m2 ]... 31 表 4- 1 以中部地區集合住宅中間層單元為例 ... 35 表 4- 2 住宅旋轉方位後在空調耗電的差異 ... 36 表 4- 3 以中部地區透天住宅為例 ... 39 表 4- 4 中部某透天住宅在不同格局位置下的耗電比較[kWh/(m2 .yr)]... 40 表 5- 1 TBERS 的系統分類... 43 表 5- 2 住宅耗能分區特性說明 ... 46 表 5- 3 集合住宅不同格局下的房間面積比例 ... 48 表 5- 4 透天住宅不同規模下的房間面積比例 ... 49 表 5- 5 集合住宅耗能分區耗電密度 EUI 標準[kWh/(m2 .yr)]... 54 表 5- 6 透天住宅耗能分區耗電密度 EUI 標準[kWh/(m2 .yr)]... 54 表 5- 7 不同格局集合住宅之 EUI 基準[kWh/(m2 .yr)]... 56 表 5- 8 不同格局透天住宅之 EUI 基準[kWh/(m2 .yr)]... 56 表 5- 9 2 房型集合住宅採用動態評估法與格局評估法之比較... 57 表 5- 10 3 房型集合住宅採用動態評估法與格局評估法之比較... 58 表 5- 11 3 樓透天住宅型採用動態評估法與格局評估法之比較... 59 表 5- 12 台灣各地區之住宅等價開窗率規範 ... 60 表 5- 13 集合住宅之空調、照明、家電 EUI 中位值基準[kWh/(m2 .yr)]... 63 表 5- 14 透天住宅之空調、照明、家電 EUI 中位值基準[kWh/(m2 .yr)]... 63 表 5- 15 住宅主要電器設備效率係數 ... 63 表 6- 1 試評估集合住宅案例的房型與各項 EUI 數據[kWh/(m2 .yr)]... 66
IV
表 6- 2 試評估透天住宅案例的房型與各項 EUI 數據[kWh/(m2
圖
次
圖 1- 1 台灣 2018 年逐月電力系統尖峰負載量 ... 2
圖 1- 2 統計尺度(左)與技術潛力尺度(右)的示意圖 ... 6
圖 1- 3 研究流程架構 ... 8
圖 2- 1 美國能源部 Building Energy Asset Score 評分制度 ... 12
圖 2- 2 美國 The Home Energy Rating System（HERS）評分制度... 13
圖 2- 3 德國建築能效證書 EPC 填寫範例 ... 14 圖 2- 4 日本建築能源性能標示制度 ... 15 圖 2- 5 日本 BEI 評估公式 ... 15 圖 2- 6 綜合比較日本、英國、德國、美國、台灣之建築能效標示 ... 16 圖 2- 7 公寓夏季月(內圈)與非夏季月(外圈)用電比例（左圖） ... 18 圖 2- 8 透天夏季月(內圈)與非夏季月(外圈)用電比例（右圖） ... 18 圖 2- 9 住宅耗能標示制度的耗電構成 ... 20 圖 2- 10 我國住宅部門全年電力耗用比例 ... 22 圖 2- 11 國際耗能器具能源效率管理架構 ... 23 圖 4- 1 取得綠建築標章之集合住宅案例 ... 34 圖 4- 2 使用 eQUEST 程式模擬集合住宅案例... 34 圖 4- 3 比較中部地區集合住宅中間層單元在不同耗電下之耗電比例 ... 35 圖 4- 4 我國住宅部門 2012 年 EUI 分佈圖與集合住宅模擬值比對 ... 37 圖 4- 5 取得綠建築標章之透天住宅案例 ... 38 圖 4- 6 使用 eQUEST 程式模擬獨棟與連棟透天住宅案例... 39 圖 4- 7 比較中部地區透天住宅在不同耗電下之耗電比例 ... 40 圖 4- 8 透天住宅 EUI 分佈圖與透天住宅模擬值比對 ... 41 圖 5- 1 R-BERSn 住宅能源標示系統（範例）... 44 圖 5- 2 R-BERSn 住宅建築能效評估架構... 45 圖 5- 3 動態評估法必須依據各個空間的耗能組合來評估（集合住宅案例） . 47 圖 5- 4 動態評估法必須依據各個空間的耗能組合來評估（透天住宅案例） . 47 圖 5- 5 本研究分析不同規模的透天住宅房間面積比例構成（部分案例） ... 48 圖 5- 6 連棟透天住宅採用「格局評估法」示意圖 ... 49 圖 5- 7 我國住宅部門 2012 年度 EUI 分配 ... 50 圖 5- 8 客製化 EUI 評分尺度模型概念圖 ... 51 圖 5- 9 住宅「動態評估法」的空間層級架構 ... 52 圖 5- 10 住宅「格局評估法」的空間層級架構 ... 55
VI 圖 5- 11 以 2 房格局（左圖）與 3 房格局（右圖）進行算法比較 ... 57 圖 5- 12 以 3 樓規模的透天住宅進行算法比較 ... 58 圖 5- 13 外殼等價開窗率 REQ 與空調單位面積耗電 AEUI 之關係 ... 60 圖 5- 14 客廳冷氣逐時變化比例（左圖） ... 61 圖 5- 15 臥室冷氣逐時變化比例（右圖） ... 61 圖 6- 1 中部地區某集合住宅之立面與標準層平面圖 ... 65 圖 6- 2 未實施任何節能措施的集合住宅建築能效等級 ... 67 圖 6- 3 實施最大節能措施後的集合住宅建築能效等級 ... 67 圖 6- 4 中部地區某透天住宅案例之配置與立面圖 ... 68 圖 6- 5 未實施任何節能措施的透天住宅建築能效等級 ... 70 圖 6- 6 實施最大節能措施後的透天住宅建築能效等級 ... 70
摘
要
關鍵詞：住宅、建築能效、單位面積耗電量、能源模擬 一、研究緣起 歐盟各國自 2002 年起推動建築能效標示制度（EPBD），針對新建與既有建築 制訂一套建築能效認證制度，藉由強制揭露建築能耗效率等資訊，方能達到公開 透明有效管理建築節約能源之目的。台灣至今仍未建立完整的架構，未來勢必走 向制度化的管理，對市場上的建築進行公平的能源診斷評估，藉以逐步淘汰高耗 能的建築物。本研究將建立住宅類建築能效標示系統 R-BERSn（Building Energy-Efficiency Rating System for New Residential Buildings），制訂住宅建築 耗能的計算標準與建築能效標示方法。 二、研究方法及過程 本研究運用 eQUEST 動態耗能模擬軟體，模擬北中南地區的集合住宅與透天 住宅耗電量，並以動態 EUI 理論為基礎，參考 EEWH-RS（住宿類）評估手冊，將 外殼節能效率 EEV、空調系統節能效率 EAC、照明系統節能效率 EL 指標，整合為 可評估台灣住宅建築耗能之公式，並提出適用於新建住宅的建築能源效率評估法， 以利住宅建築能源效率標示政策之推廣。 三、重要發現 過去研究採用的計算方法複雜難以推行，有鑑於民眾的生活模式差異甚大， 必須以標準住宅生活模式做為耗能估算之基礎，但檢視過去相關的住宅耗能研究， 所建立的計算方式除了複雜度高外，家電設備也已經不符合時代的趨勢，因此有 必要透過本研究檢討。本研究為了簡化評估過程，研擬出兩種住宅能效評估方式， 分別是「動態評估法」與「格局評估法」，可視個案需求進行換算。住宅能效評 估系統可整合 EEWH-RS（2019）所採用各項的節能指標，夠快速的完成受測者之 住宅能效等級。 四、主要建議事項 建議一 中期建議：建議未來綠建築評估手冊更新時讓綠建築標章與能源標示制度整 併納入評估。主辦機關：內政部建築研究所 協辦機關：綠建築標章評定專業機構 建議說明：為使綠建築評估政策能結合建築能效評估，EEWH-BC、EEWH-RS 評 估手冊，建議可在未來綠建築評估手冊更新時讓綠建築標章與能 源標示制度整併納入評估。 建議二 長期建議：以社會住宅做示範評估 主辦機關：內政部建築研究所 協辦機關：綠建築標章評定專業機構 建議說明：要求新建住宅配合執行的誘因不足，建議可先由社會住宅試辦住 宅建築物能源標示制度，待實際執行後的結果再評估是否全面推 廣，也可因應台灣當前十分重視的社會住宅需求之設計性能提升。
ABSTRACT
Keywords: Residential Building、BE (Building Energy-Efficiency)、 EUI（Energy Use Intensity）、Energy Simulation
1. The origin of research
The EU countries have promoted the Building Energy Efficiency Labeling System (EPBD) since 2002, and have developed a building energy efficiency certification system for new and existing buildings. Only by compulsorily exposing information such as building energy efficiency can we achieve open and transparent management of buildings to save energy Purpose. Taiwan has not yet established a complete structure. In the future, it will inevitably move towards institutionalized management, and conduct fair energy diagnostic assessments of the buildings on the market to gradually phase out high-energy-consuming buildings. In this research will establish the R-BERSn (Building Energy-Efficiency Rating System for New Residential Buildings), and formulate the calculation standards for the energy consumption of residential buildings and the building energy efficiency labeling method.
2. Research methods and processes
In this study uses eQUEST the dynamic energy consumption simulation software to simulate the power consumption of congregate housing and house in the north, central and southern regions. Based on the dynamic EUI theory, referring to the EEWH-RS evaluation manual, the housing energy saving efficiency EEV (Req), air conditioning system energy efficiency EAC, lighting system energy efficiency EL index, integrate into a formula that can assess the energy consumption of residential buildings in Taiwan, and propose a building energy efficiency assessment method suitable for new residential buildings to facilitate the promotion of residential building energy efficiency labeling policies.
3. Important findings
The calculation methods used in past studies are difficult to implement. In view of the huge differences in people’s living patterns, standard residential living patterns must be used as the basis for energy consumption estimation. However, review the calculation methods established in the past related residential energy consumption studies In addition to high complexity, home appliances are no longer in line with the trend of the times, so it is necessary to review through this research. In order to simplify the
evaluation process, this research has developed two residential energy efficiency evaluation methods, namely the "dynamic evaluation method" and the "pattern evaluation method", which can be converted according to the needs of individual cases. The residential energy efficiency evaluation system can integrate the energy-saving indicators adopted by EEWH-RS (2019), and quickly complete the residential energy efficiency rating.
4. Main recommendations A. Suggestion
Mid-term recommendation: It is recommended that the green building label and energy label system be integrated into the evaluation when the green building evaluation manual is updated in the future.
Organizer: Architecture and Building Research Institute, Ministry of the Interior Co-organizer: Green Building Evaluation Institution
Suggestion: In order to integrate the green building evaluation policy with the building energy efficiency evaluation, the EEWH-BC and EEWH-RS evaluation manuals, it is recommended that the green building label and energy labeling system can be integrated into the evaluation when the green building evaluation manual is updated in the future.
B. Suggestion
Long-term recommendation: Choose the social housing as a demonstration evaluation Organizer: Architecture and Building Research Institute, Ministry of the Interior Co-organizer: Green Building Evaluation Institution
Suggestion: There are insufficient incentives for new housing to be implemented. It is recommended that the social housing that is being actively promoted to pilot the residential building energy labeling system. After the actual implementation results, it can be evaluated whether it is fully promoted, and it can also be responded to Taiwan’s current social housing requirements are highly valued for design performance enhancement.
本研究使用之專有名詞檢索
以英文縮寫(英文名詞)、中文名詞、用語定義說明排列
1. BE (Building Energy-Efficiency)，建築能效
在維持建築物健康舒適、營運機能條件下的能源使用效率。
2. BERS (Building Energy-Efficiency Rating System) ，建築能效評估系統 本研究所述適用於非住宅類建築之能源使用效率的計算、評分、診斷、標示 之方法。
3. R-BERSn (Building Energy-Efficiency Rating System for New Residential Buildings)， 新建住宅能效評估系統
本報告所述適用於新建住宅類建築之建築能效評估系統。
4. BERSe (Energy-Efficiency Rating System for Existing Buildings)，既有建築能效 評估系統
本研究所述適用於全國性一般既有非住宅類建築之建築能效評估系統。 5. BERSc (Energy-Efficiency Rating System for Convenient Stores)，便利商店能效
評估系統
本研究所述適用於品牌連鎖超商之便利商店之建築能效評估系統。
6. BERSi (Energy-Efficiency Rating System for Institutional Buildings)，機構建築 能效評估系統
本研究所述適用於辦公、旅館、百貨商場、醫院等四類建築群組織機構組織 對旗下建築之建築能效評估系統。
7. BERSn (Energy-Efficiency Rating System for New Buildings)，新建建築能效評 估系統
本研究所述適用於新建非住宅類建築之建築能效評估系統。
8. EPBD（Energy Performance of Buildings Directive），建築能效指令
要求歐盟各成員國必須針對新建與既有建築制訂一套建築能效評估方法、耗 能標準以及建築能效認證制度，藉由強制揭露建築能耗效率等資訊，方能達 到公開透明有效管理建築節約能源之目的。
9. EPC (Energy Performance Certification)，建築能效認證
以模擬計算為主且無須能源單據驗證的建築能效評估法，它源自EPBD7.2 文
10. DEC (Display Energy Certification)，能源公開揭露認證
針對既有公眾使用的建築物提供以能源單據能效評估並對公眾公開揭露之認 證，它源自EPBD7.3 文件的規定。
11. EUI (Energy Use Intensity)，耗電密度
建築物室內單位樓地板面積全年的能源使用密度，但因本手冊只規範用電能 源，不包含液態能源，故稱耗電密度。
12. EUI* (Energy Use Intensity Index)，耗電密度指標
建築物能源單據所計算之初始耗電密度，經本手冊之評估面積、營運誤差、 使用誤差等標準修正法修正後能做為建築能效分級評估指標的耗電密度。 13. LPD（Lighting Power Density），照明功率密度
計算固定照明裝置的總電路瓦數相對於該照明空間的內部樓面面積，總電路 瓦數應在滿載照明輸出狀態下量度，單位為（W/m2）。
14. TBERS (Taiwan Building Energy-Efficiency Rating System)，台灣的建築能效評 估法
以台灣的氣候條件、建築節能法規、綠建築評估體系所開發，適用於台灣的 建築能效評估系統。
第一章
緒論
第一節
研究緣起與背景
壹、研究緣起
臺灣的住宅部門用電約佔全國總耗電量 18.21%，但用電戶數卻高達 9 成以 上（台電 2017），若能落實住宅類建築能源效率標示政策，對穩定國家電力供應 與消費者支出有莫大幫助。我國當前的住宅建築能源政策透過「建築技術規則-綠建築基準」進行管制，並配合自願性質「綠建築評估系統-住宿類（EEWH-RS）」 加以推廣，為我國的住宅節能設計取得良好的管控，但其具體量化節能效益並不 清楚，也讓政府民眾難以理解既有建築節能政策的效益。因此參考國外推動之建 築能效標示制度之經驗，提供一個公正且透明的建築能效認證給屋主、消費者或 承租者，包含能效標準值與改善推薦值，透過可行的節能技術改善建築耗能以提 升至合格水準，未來台灣的建築耗能勢必走向制度化的管理，對市場上的建築進 行公平的能源診斷評估，藉以逐步淘汰高耗能的建築物。因此，為了擴展建築節 能與綠建築標章政策，內政部建築研究所於 2020 年著手研擬我國建築能效評估 制度 TBERS（Taiwan Building Energy-Performance Rating System）。TBERS 乃 是為此計畫系列所提供的建築能效的計算、評分、診斷、標示之標準。TBERS 源 自 2002 年歐盟議會的建築能效指令 EPBD（Energy Performance of Buildings Directive），要求歐盟各成員國必須針對新建與既有建築制訂一套建築能效評估 方法、耗能標準以及建築能效認證制度，藉由強制揭露建築能耗效率等資訊，方 能達到公開透明有效管理建築節約能源之目的。此建築能源效率標示制度陸續被 各國採用，並依照各國建築、氣候民情等特性發展成專屬的建築能效評估制度， 在 德 國 稱 為 EPC （ Energy Performance Certification ）、 日 本 稱 為 BELS （Building-Housing Energy-efficiency Labeling System）。台灣自 2009 年已 由經濟部能源局針對耗電量高的家電、照明等設備設立「能源效率標示制度」， 有鑑於能源效率標示制度做為國家耗能產品能源效率管理之重要政策工具，可引 導消費者選購高能源效率產品，並逐步淘汰低能源效率產品（電器設備）。但國 內的建築能源效率標示制度至今仍未建立完整的架構，國際間通常劃分為「住宅 類」與「非住宅類」兩種，本研究是建立其中的住宅類建築能效標示系統 R-BERSn （ Building Energy-Performance Rating System for New Residential Buildings），研擬住宅建築耗能的計算標準與建築能效標示方法。貳、研究背景
一、住宅建築耗電成長快速 我國的能源進口依存度由 1986 年的 89.28%上升至 2006 年的 98.24%，根據 能源資訊網 2004 年統計資料顯示，台灣原始能源消費成長率以 5％速度成長， 在亞洲僅次於中國的 15.5%與香港的 11.5%。因此 2016 年起政府便積極制訂能 源轉型政策，設定新能源政策目標，包括 2025 年綠能發電比例提升至 20%，抑 低電力年均需求成長率至 1%、強化電網穩定性並提升供電可靠度等措施，希望 在兼顧能源安全與環境永續發展。台灣位處亞熱帶夏季高溫溼熱，建築物在夏季 期間的空調電力消耗大，造成電力備轉率瀕臨負載極限，國家能源使用面臨考驗。 根據「經濟部能源局」的各部門全年耗電量分析，2017 年服務業部門年耗電量占 18.49%，住宅部門占 18.21%，兩者合計占全年電力消耗約 36.7%，其中住宅部門 的電力消耗年成長速度達 8.3%，僅次於服務業的 11.7%。根據 2018 年「台灣電 力公司」發購電量統計顯示，台灣的全年電力為 2332.9 億度電，其中 82.2%是 依賴火力發電方式取得、核能發電佔 11.4%、再生能源佔 4.9%。2018 年逐月電 力系統負載也可以看出進入夏季月份時（5～9 月），全國電力系統負載開始進入 尖峰負載時期，但非夏季月時期則迅速下降，尖峰負載約為離峰負載量的 1.3 倍 （圖 1- 1）。此部分與建築進入夏季時大量的空調耗電有直接關聯，當尖離峰差 異越大代表電力設備建置與維護成本越高，對國家的能源使用的風險也越高。 2016 年住宅部門排碳量占全國碳排 11.49%（29.7 百萬公噸），顯示我國住宅類 建築的耗電量與碳排量增長速度快速，加上當前仍依賴火力發電做為主要電力供 應來源，造成空氣污染影響國人健康甚鉅，若不能有效的控管對於國家能源與地 球環境皆有不良影響。 圖 1- 1 台灣 2018 年逐月電力系統尖峰負載量 （資料來源：臺灣電力公司網頁，2018） 28,427 28,737 29,160 31,305 36,320 36,075 36,717 37,057 35,189 31,194 31,127 29,791 27,000 29,000 31,000 33,000 35,000 37,000 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 單位： 千瓩二、住宅建築耗電特性與商業建築差異大 我國於 2015 年由立法院於通過「溫室氣體減量及管理法」，宣示全國溫室氣 體排放量在 2020、2030 年之前分別要降低為 2005 年之 2、20%水準，以 5 年為 一期之檢討目標。其中住商部門第一期 2016～2020 年之分攤減量目標，要求比 2005 年降低 2.5%。根據 2017 年「內政部不動產資訊平台」全國之房屋稅籍住宅 類數量為 854 萬 1771 戶（十年來成長率達 37.4％），且 1999 年以前之住宅類房 屋稅籍數量為 621 萬 7260 戶，約占全國住宅類房屋稅籍 72.8%，表示台灣屋齡 20 年以上的既有住宅比例超過 7 成，建築與設備老化問題日益嚴重，而且家電 設備老舊更是造成住宅耗電量大幅增加的元兇。台灣的集合住宅建築空調設備耗 電約佔全年耗電量 26%，夏季月則大幅提高至 41%，家電設備的耗電量則佔全年 耗電量 50%；透天住宅的全年家電耗電量也高達 42%（表 1- 1）。由於住宅類建 築是我國數量最多的建築類型，若可有效減低能源使用，對於國家能源結構安全 有莫大幫助。 表 1- 1 台灣住宅建築耗電構成比例 類型 集合住宅 夏季月 集合住宅 非夏季月 透天 夏季月 透天 非夏季月 集合住宅 全年 透天全年 (6~9 月) (10~5 月) (6~9 月) (10~5 月) 家電 41% 59% 36% 57% 50% 42% 空調 41% 6% 32% 7% 26% 21% 照明 18% 35% 32% 36% 24% 37% 總電量 100% 100% 100% 100% 100% 100% （資料來源：郭柏巖，2004） 三、台灣的綠建築評估制度已成熟 我國內政部營建署早在 1995 年起便推動建築外殼節能設計管制，之後的綠 建築評估制度 EEWH 也在 1999 年由內政部建築研究所大力推動下，已累積了近萬 棟的綠建築案例，顯示台灣的綠建築評估制度已成熟，也已為我國綠建築產業節 能效率立下良好基礎，但關於建築能源效率標示制度仍未有完整詳細的研究產出。 本研究廣泛的比較其他先進國建築節能政策，發現台灣現行建築節能法規體系只 執行建築外殼節能設計管制，而遺漏最大耗能關鍵因子的空調、照明、家電等設 備的節能設計管制。在現有綠建築標章體系內，雖然有空調節能效率指標 EAC 與 照明系統節能效率 EL 之管制，但這些指標只是分散的定性節能意涵，無法反映 實際的節能電量，使得節能政策對於社會大眾與建築師來說並無太大感受，同時 目前的建築能源管理政策只能管制極少比例的新建建築市場，對於大量既有建築
宿類）評估手冊中的「外殼節能效率 EEV（等價開窗率 Req）、空調系統節能效率 EAC（結合通風利用節能效率）、照明系統節能效率 EL」，建構一套用於台灣住宅 類建築之建築能效標示制度，以利住宅建築節能政策的推廣。
第二節
研究方法及進度流程說明
壹、研究方法
為了擴展建築節能與綠建築標章政策，內政部建築研究所於 2019 年初擬完 成以電費單評估的既有建築物的綠建築評估手冊（EEWH-EB），並於 2020 年完成 台灣建築能效評估制度 TBERS（Taiwan Building Energy-Performance Rating System）相關研究，該系統包含公共建築等非住宅建築專用的建築能效評估系統 BERS (Building Energy-Efficiency Rating System)與住宅類建築專用的住宅 能效評估系統 R-BERSn (Building Energy-Efficiency Rating System for New Residential Buildings)兩大主系統。本研究做為住宅類建築之能效評估系統 R-BERSn 之研擬計畫，整合國內過去關於住宅耗能的研究成果，運用 eQuest 電腦 模擬程式，並導入最新建築技術規則中的住宅外殼節能規範以及綠建築指標，更 加入經濟部能源局推動多年的家電設備能源標示制度與節能標章，發展出一套可 評估台灣住宅能效的計算公式。此住宅類建築之建築能源效率標示法，將對新建 住宅可提供具體的節能減碳量化成效。研究制訂的建築能效標示法是參考美國的 EnergyStar、英國的 EPC，德國的建築能源護照、日本的 BELS，將是提升台灣建 築產業能源效率與綠建築未來發展的關鍵。為了順利政策的推動，必須在既有的 綠建築指標計算下發展出一套可適合用於住宅類建築的能效標示制度，減少疊床 架屋的繁瑣計算過程。根據 Stein and Meier (2000)對建築能源評分系統(an energy rating system)的定義為：「標準狀況下的建築能源使用預測與改善潛力的評估方法(a method for the assessment of predicted energy use under standard conditions and its potential for improvement) 」。 根 據 歐 盟 標 準 EN15203(2006)、EN15603(2007)與國際標準 ISO16346 (2013)，建築能效評估法 一詞稱為「Building Energy Rating」，建築能效評估法可被分為「計算評估法 (Calculated Rating)」與「能源單據評估法(Measured Rating)」兩類，如（表 1- 2）所示。「計算評估法」又被稱為設計評估法(As Design Rating)、產物評 估法(Asset Rating)、模型評估法(Model-based Rating)、由下而上評估法 (Bottom-Up Rating)、白箱評估法(White-box Rating)；「能源單據評估法」又
被稱為營運評估(In Operational Rating)、經驗評估(Empirical Rating)、由 上而下評估法(Top-Down Rating)、黑箱評估法(Black-box Rating)。
表 1- 2 EN15203(2006)與 ISO16346(2013)關於建築能效評估系統的分類 系統分類 Rating type 建物案 輸入數據 用途目的 使用情境 氣候條件 建築條件 計算評估 Calculated Rating 設計案 Design 標準條件 Standard 標準條件 Standard 設計條件 Design 建築許可、認證 標準案 Standard 標準條件 Standard 標準條件 Standard 實際條件 Actual 能效認證、法規 客製化案 Tailored 視情況而定 Depending on purpose 實際條件 Actual 最佳化、驗證、 改善計畫 能源單據評估 Measured Rating 營運案 Operation 實際條件 Actual 實際條件 Actual 實際條件 Actual 能效認證、法規 一、能源單據評估法 「能源單據評估法」最常使用的方法是以實際耗能單據與人員、氣候、設備 量所做的回歸方程式來預測耗能量，再與其統計母體之耗能排行概率來評分的作 法。「能源單據評估法」以美國的 ENERGY STAR 對旅館建築之評分法為例(EPA 2018)，是採用評估對象旅館之實際電費單的能源數據與美國環保署 EPA 的旅館 建築母體之 EUI 統計值來比較評估的方法，它以工作員工密度、暖房度時 HDD、 冷房度時 CDD、客房數、冷凍冷藏櫃密度、有無商業廚房等參數所組成之回歸方 程式來預測該建築物的標準化 EUI，並以該建築物的實際耗電資料執行對比，並 以其在旅館 EUI 母體統計分佈之排行來評分。旅館建築之 EUI 母體統計分佈，來 自於美國能源資訊管理署 EIA 的商業建築耗能調查 CBECS (EIA 2006)計畫所建 置的實際耗能資料。此法採用實測耗能概率分佈作為評量尺度，被稱為統計尺度 Statistical Scale，如（圖 1- 2）左所示。目前採用類似此統計尺度的評估法 除了 ENERGY STAR 以外，還有澳洲的商業建築能源揭露法 CBD (Commercial Building Disclosure) ， 歐 盟 的 能 源 認 證 標 示 法 DEC(Display Energy Certificates)等(IPEEC，2014)。它的優點是有實際耗能統計母體的比對，為民 眾有感的能源單據標示法，但此標示無法連動其節能熱點診斷與技術改善的關係， 較難滿足建築節能診斷與改善的功能。
二、計算評估法 「計算評估法」最常用的方法是採用 DOE、EnergyPlus、eQUEST 等耗能解析 軟體來計算建築耗能量，然後以同類標準模型之計算耗能量比對之節能比例來評 分的方法。它的優點是具有建築外殼、設備的耗能因子的操作、診斷、改善功能， 但因其輸入的人員、電器、使用排程常與實況有很大差異，使其解析耗能量與實 際能源單據有所差異，因而難以作為既有建築能源標示之依據。以美國能源部 DOE 與 ASHRAE 共通開發的 BEAS(Building Energy Asset Score)評分法(Karpman 2017)為例，計算評分法乃是採用 Energy-Plus 軟體以基準建築模型 prototype buildings (Deru et al., 2011, Torcellini et al., 2008, Kneifel 2012) 來創造虛擬建築母體的 EUI 分佈以評量建築能源效率。此法採用拉丁超立方抽樣 法 Latin hypercube sampling 將模擬的 EUI 資料庫轉成一系列的階梯線性尺度 stepped linear scales 作為計分法(Wang N., et al., 2016)。類似這種模型 計算法所建立的評量尺度稱為「技術潛力尺度 Technical potential scale」 (ASHRAE 2009)，其做法通常以建築市場一般技術之中位數水準 building type population median 、 節 能 法 規 水 準 、 近 零 能 建 築 水 準 Net Zero Energy performance 來設定技術潛力參考點 technical potential reference points 作為建築能效的評分尺度如（圖 1- 2）右所示。該法之目的是透過建築市場的 同儕比較來診斷能源相關的建築性能，並促進建築能效改善行動、追蹤建築能源 改善效率，同時可幫助投資者、承租業者理解不同建築型態在使用與運營上的相 對能源效率。 圖 1- 2 統計尺度(左)與技術潛力尺度(右)的示意圖 （資料來源：ASHRAE 2009）
綜合比較兩種方法，「能源單據評估法」必須有大量可靠的實測 EUI 母體統 計資料庫，但該母體統計成本昂貴且數據品質控制不易。例如，CBECS 資料庫首 先在 1979 年調查了約 6000 棟商業建築，之後每四年調查一次，1986 年起以面 談訪問方式蒐集資料，1999 起以電話訪問方式蒐集資料。該資料包含物理特徵、 使用狀況、能源相關設備、能源型態與數量，建築型態、運轉時間。CBECS 資料 庫累計了二十年數據，才能理出長時間的能源變遷，現在才能被用於 ENERGY STAR 之能源揭露評分中。由於可靠 EUI 實測資料庫的建置不易，目前大多國家均以採 用「計算評估法」為多(IPEEC，2014)。例如歐盟的 EPC (Energy Performance Certificate)、澳洲的 NatHERS (Nationwide House Energy Rating Scheme)、 日本的 BELS。由於「計算評估法」是以技術因子操作的理論模型解析，可隨使用 目的而鎖定耗能熱點解析而較有彈性，可針對設計條件或實際建築條件來執行能 效認證，也可採用更詳細的氣候、使用情境、營運條件來執行客製化評估。雖然 「能源單據評估法」與「計算評估法」常常是被同時使用，根據歐洲建築能效機 構 BPIE (Buildings Performance Institute Europe)的報告(2014)指出: 歐盟 國家的建築能效揭露實施現況中，有 14 國只採用「計算評估法」的單軌，其他 則同時採用兩種方法推行，也有些國家「能源單據評估法」只用於非住宅建築， 有些則用於既有建築或新建築，在瑞典對新建築先採計算評估，完工之後還要採 能源單據評估。 R-BERSn 綜合以上方法後，不對既有住宅採用「能源單據評估法」，原因在於 住宅耗能密度低、數量多、規模小，耗能使用行為差異大、耗能預測誤差大、侵 害隱私憂慮等問題，使其難以採用能源單據來查核驗證其能效，因而只需對新建 住宅進行「計算評估法」，此現象在所有先進國家之建築節能制度現況均相同， 例如歐盟 EPBD 雖要求住宅在完工、銷售、出租時必須提供買者或租賃能效認證， 但該認證均以新建設計時之計算評估認證為依據。
貳、進度流程說明
本研究將針對國內的住宅建築進行有系統的模擬與耗能解析，有助於建立住 宅建築能源效率標示制度。為使本研究順利執行，列出研究過程中的主要工作項 目，流程如下所示（圖 1- 3）： 研究動機與目的 國外住宅類建築能效 計算法之比較研究 國內住宅類建築能效 計算法之比較研究 研究方法與範圍限制 R-BERS研究方法擬定 集合住宅與透天住宅 實測數據整理與分析 撰寫「住宅類建築物能效計算標準與標 示法」手冊 撰寫期末報告 研擬住宅類建築能效在新建（R-BERSn）與 既有（R-BERSe）建築之標示內容與標示法 住宅模擬參數設定 提出建築物能效標示制度的實施策略 耗能模擬軟體eQUEST配合TMY3氣象資料 模擬住宅不同空間下的空調EUI標準之修正係數 模擬數據合理性判讀 主要家電設備數量與耗電調查 圖 1- 3 研究流程架構第三節
預期成果
因此本計畫將研擬台灣建築能效標示系統 TBERS 架構下的「住宅類建築能效 標示系統 R-BERSn」，預期將有助於提升建築與相關家電產業之能源效率提升， 對我國建築節能與溫室氣體減量有實質貢獻。 本研究預期成果如下： (1) 完成 EEWH-RS（住宿類）中「日常節能指標」之住宅動態 EUI 指標與分級評 分法研擬。 (2) 完成可依據建築設計、使用者狀況以及設備效率調整的住宅空間動態 EUI 指標之建立。 (3) 完成住宅類建築物能源計算基準與標示手冊草案。第二章
文獻收集與分析
第一節
各國建築能效標示系統制度
檢視國際上的建築能效標示系統，主要可分為兩類系統：「能源單據評估法 Measured Rating」與「計算評估法 Calculated Rating」。前者採用耗能單據（如 電費單資料）或能源實測資料（電力監測）來評估的方法，其評分標示因採用既 有能源統計的經驗基準來執行，例如美國的 ENERGY STAR score 制度。後者採用 假設情境與熱負荷計算模型來模擬評估的方法，例如歐盟推動的建築能效認證 Energy Performance Certificate（EPC）、澳洲的 Nationwide House Energy Rating Scheme（NatHERS）、美國的 Home Energy Rating System（HERS）或 Building Energy Asset Score 法、日本的 BELS 法，皆為計算評估法之運用。
「能源單據評估法」以美國的 ENERGY STAR score 為代表，是採用評估對象 建築物的 EUI 數據與美國環保署 EPA 的建築分類母體 EUI 統計值來比較評估的 方法，它以數種建築變數（暖房度時 HDD、冷房度時 CDD、人員密度、營運時間 等）所組成之回歸方程式預測該建築物的標準 EUI（Predicted Source EUI）， 並以該建築物的實際耗電狀況 EUI 之比值做對比，以越低的節能比值換取越高的 得分。此類方式需仰賴大量的建築 EUI 耗能資料庫，由美國能源資訊管理署 EIA 的商業建築耗能調查 CBECS 計畫所收集，應用於 ENERGY STAR score、LEED-EB 等舊建築物能效評估系統。
「計算評估法 Calculated Rating」以美國能源部 DOE 與 ASHRAE 共通的 Building Energy Asset Score 評分法為例，採用 Energy-Plus 軟體模擬標準化 的虛擬案例 EUI 分佈，將模擬的 EUI 資料庫分為 1.0～10 分，並以每 0.5 分為一 個級距，共 20 級的評分法，來評量建築能源效率，分數越高代表建築越節能， 圖上也標示目前得分與節能改善後的潛力得分，如（圖 2- 1）所示。Building Energy Asset Score 做為美國新建與既有的商業與住宅建築能源評估工具（表
2- 1），可用來幫助業主、投資者、承租業者與同類型建築進行耗能比較，並為
建築外殼、機械設備系統計算評分，並可瞭解自身建築耗能狀況、相較同類型建 築的節能效率以及未來節能潛力，提供業主執行節能改善之建議，確保投資效益。
圖 2- 1 美國能源部 Building Energy Asset Score 評分制度 （資料來源：Energy.Gov，2016）
表 2- 1 美國 Building Energy Asset Score 評分制度可評估之建築類型
Office 辦公室 Library 圖書館
Retail 零售商店 Lodging 住宿
Multifamily 集合住宅 Medical office 醫護機構 Assisted living 輔助生活屋
（老人公寓） Parking garage 室內停車場
City hall 市政府 Police station 警察局 Community center 社區中心 Post office 郵局
Courthouse 法院 Senior center 老人中心 Educational
(including K-12 schools)教育機構
Warehouse (unrefrigerated) 倉庫（無冷藏）
House of worship 宗教場所 Mixed-use (of the above types) 複合使用（包含上述類型）
（資料來源：本研究整理）
除了上述的評分法，在美國也有民間團體針對住宅類建築建立另一套名為 HERS Index 的房屋能源分級系統，它是由 RESNET（The Residential Energy Services Network）住宅能源服務網絡開發並推廣，在 2006 年推出的 HERS 指標 已 被 美 國 所 認 可 ， 並 用 於 檢 查 和 計 算 住 宅 耗 能 性 能 ， 至 今 在 美 國 已 累 積 2,715,386 戶住宅採用 HERS 指標評估（2020，RESNET 網站），並納入 2018 IECC （International Energy Consulting Company）之中，具有實際執行與公信力 之評估工具。此評估方式與歐盟執行 EPBD 方式類似，所有的住宅 HERS 評估皆需 要使用經過認證的 RESNET HERS 評分工具才對房屋進行能源評級。將評估數據與
「Standard New Home 標準參考房屋」，即與實際房屋大小和形狀相同的設計模 型房屋進行比較，得分高低將取決於房屋的大小、形狀和家電機械效率。若 HERS 指數得分為 70 的房屋，代表可比 RESNET 提供的標準房屋能源效率高 30%，反之 HERS 指數得分若為 130 則表示比標準房屋的能源效率低 30%，如（圖 2- 2）所 示。
圖 2- 2 美國 The Home Energy Rating System（HERS）評分制度 （資料來源：The Residential Energy Services Network，2019）
歐盟成員國已被要求依據 2002 年通過建築物能源效率指令（EPBD）推動 建築能效認證 EPC（Energy Performance Certificate），要求建築物在建造、出 售或租賃時，所有權人必需揭露建築耗能資訊，提出建築能源證書。但歐盟 EPBD 只針對公有建築物強制採用 Display Energy Certificates 之運營評分法，此 EPC 採用建築能效之簡易評估法與標示制度，依此才能提供清晰易懂的性能資訊 揭露和認證，方能取得建築業主、管理者和使用者的充分理解合作以落實節能管 理決策。在公開透明、科學可信賴的節能資訊揭露下，包括能效標示、分級評估、 公正第三方認證、公開揭露表揚等，可使建築業主和城市領導者得以衡量實質節 能效益並落實目標管理。德國也在 EPBD 規範下率先要求住宅房地產買賣，建築 物產權移轉過程中除產權資料文件外，也需提供建築物能源證書，因此能源效能 欠佳的建築物，將影響交易價格甚至不易售出，如（圖 2- 3）所示。
圖 2- 3 德國建築能效證書 EPC 填寫範例
（資料來源：Implementation of the EPBD in Germany，2016）
日本自 2013 年起也開始動建築能效標示制度 BELS（Building Energy Labelling System），將建築類型分為「非住宅、複合建築」與「住宅」兩大類， 如（圖 2- 4）所示。它不採用實際耗能單據來評估，而採用日本建築研究所開發 的「一次能源計算法」以模擬計算值來標示建築節能性能，亦即要求針對不同熱 負荷特性之空間計算建築外殼熱流，加上冷暖空調、通風換氣（包括熱交換設備）、 熱水供應設備、電梯機器、照明與其他再生能源設備的耗能量，但不包括家電設 備與 OA 機器等雜項電器設備的耗電量，對於「辦公自動化設備」的能源消耗則 是根據建築面積所設定的標準值換算。此外，可再生能源（太陽能發電設備和熱 電共生設備）的節能效果可以作為能源減少量扣除。以此方式計算出「設計一次 能源消耗量」與「基準一次能源消費量模型」之比值，稱為 BEI（Building Energy Index）如（圖 2- 5）所示。日本 BELS 排除繁雜且用電難以評估的家電與 OA 設 備耗電量，只取可具體掌握的冷暖空調、通風換氣、熱水、照明等設備進行評估。 BEI 評比分為 5 個等級，星等越多表示建築的能源效率越佳，如（表 2- 2）所 示。日本住宅 2016 年 4 月 1 日以後新建的建築 BEI 需低於 1.0，2016 年 4 月 1 日以前的既有建築需低於 1.1，2019 年後的頂級住宅標準則需低於 0.85，有越 來越嚴格的趨勢。
圖 2- 4 日本建築能源性能標示制度 (資料來源：一般社団法人住宅性能評価表示協会，2017) 圖 2- 5 日本 BEI 評估公式 (資料來源：一般社団法人住宅性能評価表示協会，2017) 表 2- 2 日本住宅類與非住宅類建築 BEI 等級分布 星等數 住宅用途 非住宅 用途 1（辦 公、學校、工廠等） 非住宅 用途 2（旅館、 醫院、百貨、餐飲、集 會所等） ★★★★★ 0.8 0.6 0.7 ★★★★ 0.85 0.7 0.75 ★★★ 誘導基準 0.9 0.8 0.8 ★★ 省能基準 1.0 1.0 1.0 ★ 既有建築基準 1.1 1.1 1.1 （資料來源：本研究整理） 由上可知，建築能效標示制度是節能減碳的最成效的策略，它已在各先進國 蔚為風潮，其中日本、英國、德國、美國與未來台灣可能執行的之建築能效標示 如（圖 2- 6）所示。可以得知各國所規範的建築能效制度，均是以空調、照明等
主要設備，與建築外殼設計好壞（冷暖房負荷）為主，各種雜項的電器設備因為 無法具體掌握數量，且設備新舊規格差異太大，無法制訂客觀可評比的標準模式， 因此都是透過另外的「家電能源效率標示」方式來管制，例如：台灣由經濟部能 源局所制訂的「能源效率標章」，將國內各種高耗電家電設備分為五個等級進行 管理；英國與德國則採用「歐盟能效標籤」分為七個等級規範；日本則是由保存 能源中心訂定「日本節能標籤」分為四個等級規範。 但考量家電設備耗電量（不含空調冷氣）約佔住宅全年耗電量 50%，若完全 捨棄不納入評估，則建築能效標示較無法全面呈現實際建築節能設計與節能家電 的好壞，因此本研究將以動態 EUI 理論的模擬評估法，利用現有 EEWH-RS 評估手 冊外殼 EEV、空調 EAC、照明 EL 等指標，研擬我國住宿類建築之建築能效評估 法，成為同時適用新建與既有住宿類的建築能效計算標準與標示系統，如此將能 全面管理住宅市場的節能效益。 圖 2- 6 綜合比較日本、英國、德國、美國、台灣之建築能效標示 （資料來源：建築物省エネ法に基づく省エネ性能の表示制度について，2017/ 本研究整理）
第二節
文獻分析
本計畫參考國內外關於住宅耗能研究之文獻後，整理如下表（表 2- 3）。 表 2- 3 國內外相關論文整理 研究者 論文題目 研究方向 摘要內容 郭柏巖 2005 住宅耗電實測解析 與評估系統之研究 我國住宅建築物用 電量監測與分析、 EUI 為國內早期透過問卷與數位 式電表量測等方式，掌握當 時台灣住宅耗電與家電使用 特性之研究。 內政部建 築研究所 2009 住宅耗能標示制度 之研究 以 過 去 研 究 之 基 礎，引用問卷調查、 住宅空間、耗電密 度等統計資料，完 成住宅耗能解析 將住宅內耗能設備分為四個 類別，分別為家電設備、照明 設備、空調設備、瓦斯及熱水 器，並建立各項耗能計算式， 預測住宅未來成員進駐後的 耗能多寡。 林素琴 李浩銓 （2013） 我國住宅部門用電 量以及電力分配之 研究 我國住宅部門各類 型建築物用電量、 建築物 EUI 分佈、 電力分配之情況 針對傳統式農村住宅、獨棟 式住宅、雙併式住宅、連棟式 住宅，以及公寓或大廈住宅， 提出電力分配於冷氣、 照 明、電視、冰箱等之比重。 林素琴 林志勳 2017 我國住宅部門電力 使用研究 住宅部門、電力使 用、電力應用、家電 耗能 比較我國以及美、日住宅部 門電器設備擁有量、耗電量、 使用時間等項目，了解先進 國 家 住 宅 部 門 電 器 設 備 使 用，試圖找出未來我國住宅 可能增加使用電器設備，儘 早了解使用情況以及產品， 評估納入管理。 黃韻勳 2018 我國住宅部門電力 消費關鍵影響因素 分析 電力消費、因素分 解、對數平均數迪 式指數分解法 2017 年住宅部門之電力消費 為 476.12 億度，占全國總電 力消費量的 18.21%；此外， 住宅部門為近五年來用電成 長率最高的主要部門。 髙橋 彰 高橋祥直 2016 依據建築物節能法 積極標示節能性能 義務的概要和未來 在不動產市場上的 意義 建 築 節 能 法 的 概 要、建築物能耗性 能標準、BELS 制度 的修訂和普及情況 符合節能標準認定標章、建 築物節能法標示制度、業者 問卷調查、節能性能標示制 度相關補助制度、未來住宅 和建築物節能性能與不動產 市場上的含意，同時也希望 能探討研究對未來政策的方 向性和不動產市場的影響。 （資料來源：本研究整理）一、住宅耗電實測解析與評估系統之研究（郭柏巖，2005） 該研究針對台灣地區公寓式與透天式住宅進行耗電量解析，透過實地調查統 計住宅規模、家庭人口、家電普及率以及生活模式等住宅因子，並對各項家電設 備進行電力監測。解析住戶的使用行為、家電使用時間、家電耗電量等資料，作 為未來開發專家診斷系統的依據。上述住宅因子與耗電量交叉分析後發現並無明 顯相關性，但與民眾的使用行為有關。透過電力的監測及詳細的問卷調查，分別 從「照明、空調、家電」三種主要的住宅耗電構成著手分析。在全年用電比例方 面，無論是公寓或透天類型的家電類用電比例約佔 50％左右，依次為照明用電 與空調用電。在空調季節，公寓類型家電耗電比例佔 41％、空調比例佔 41％、 照明與其他比例佔 18％（圖 2- 7）；而透天類型家電比例佔 36％、空調比例佔 32％、照明與其他比例佔 32％（圖 2- 8），也就是在空調季節裡平均每月增加了 將近 300 度/月的空調用電。透過逐時耗電量的統計獲得民眾使用行為與住宅耗 電特性間的關係，發現住宅尖峰耗電時間明顯集中在晚上 6：00 至隔日凌晨 2： 00 間，這期間消耗的電力約佔全日耗電量的 48.7%。在全年耗電結構方面，以家 電設備的耗電量佔全戶耗電的 50.7%為最高；且廚房擁高瓦數烹飪調理設備，平 均密度高達 201.00[w/m2 ]是住宅中最耗能的房間。此外在家電設備監測中發現， 舊型冰箱的用電量為新型用電量 2.0 倍，而在相同使用時間內的舊型冷氣機為新 型用電量 1.6 倍，反應出使用過度老舊的家電器具也是住宅用電偏高的主因，鼓 勵高效率的家電設備與良好使用行為，是住宅節約能源的重要對策。該研究透過 問卷與數位式電表量測等方式，掌握當時台灣住宅耗電與家電使用特性，雖然未 採用電腦程式執行動態耗能模擬，但在當時的時空背景下仍有重要的參考價值， 也是國內後續許多住宅相關研究的重要參考資料。 圖 2- 7 公寓夏季月(內圈)與非夏季月(外圈)用電比例（左圖） 圖 2- 8 透天夏季月(內圈)與非夏季月(外圈)用電比例（右圖） 主要家電 41% 空調 41% 照明+其他 18% 主要家電 59% 空調 6% 照明+其他 35% 主要家電 空調 照明+其他 主要家電 36% 空調 32% 照明+其他 32% 主要家電 57% 空調 7% 照明+其他 36% 主要家電 空調 照明+其他
二、以電腦模擬公寓住宅空調負荷與外牆隔熱效益研究（林清裕，2011） 該研究利用問卷調查統計的數據設定出標準公寓住宅模型，再利用電腦動態能 源解析軟體 POWER-DOE 進行公寓大樓建築全年熱負荷與空調耗能的模擬，探討 不同方位、不同氣候分區、不同樓層的熱負荷與耗能狀況。當外殼隔熱值設定 以 4[W/(m2 .k)]為起始每降低 0.5[W/(m2 .k)]，台北、台中、高雄就會降低 3%的 全年熱負荷量，並下降 2%空調用電量。標準公寓住宅的屋頂層全年熱負荷量是 中間層全年熱負荷量的 1.2 倍（表 2-4）。該篇論文僅透過電腦模擬建築物的空 調負荷，並無設定冷氣機械效率，同時 POWER-DOE 模擬工具與使用的氣象資料 （TMY2 格式）在國際間已不再使用（現在以 eQUEST 為主流模擬軟體），但該研 究所調查的住宅空間大小、家庭成員的使用行為等資料仍具參考價值。 表 2- 4 不同外殼隔熱值全年熱負荷量與全年空調用電比較 台北中間層 台北屋頂層 台中中間層 台中屋頂層 高雄中間層 高雄屋頂層 外殼隔熱 熱負荷倍率 熱負荷倍率 熱負荷倍率 熱負荷倍率 熱負荷倍率 熱負荷倍率 4.0 1.03 1.23 1.12 1.36 1.28 1.54 3.5 1.00 1.20 1.09 1.33 1.25 1.50 3.0 0.97 1.17 1.07 1.30 1.21 1.46 2.5 0.94 1.14 1.03 1.26 1.17 1.42 2.0 0.91 1.10 1.00 1.22 1.13 1.37 1.5 0.87 1.06 0.96 1.17 1.08 1.32 三、住宅耗能標示制度之研究(內政部建築研究所，2009) 該研究以郭柏巖於 2004 年之博士論文「住宅耗電實測解析與評估系統之研 究」為基礎，引用部分問卷調查、住宅空間、耗電密度等統計資料，製作住宅耗 能解析模型，透過用電調查制定標準化的家電設備、照明設備水準，探討分析國 內目前的 Req 指標對空調耗電的影響。將住宅使用人員數量、生活模式標準化， 依照台灣北中南三地區氣溫篩選後，訂定「住宅標準空調時數」，進行住宅耗能 模擬後再回歸比對住宅耗能值，用以確認所訂定的模式與住宅現況相符。最後利 用上述的生活模式與時程進行「住宅耗能標示制度」，並將住宅內耗能設備分為 四個類別，分別為家電設備、照明設備、空調設備、瓦斯及熱水器，並建立各項 耗能計算式，預測住宅未來成員進駐後的耗能多寡。
（圖 2- 9）所示，但與本年度執行之「住宅類綠建築能源計算基準與標示」無論 在目的性與研究方法具有很大的不同。舉例來說：該研究僅模擬一戶標準集合住 宅之標準耗電量，並未針對透天住宅再行模擬與調查。加上現今的家電空調設備 與數量已存在很大的差異，例如當年空調冷氣仍以定頻窗型機種為主，但目前台 灣的家庭幾乎已改用變頻分離式冷氣機；再以客廳的電視機為例，當年仍是傳統 映像管電視，但現在家庭幾乎已全面更換為液晶大尺寸電視機。因此本年度執行 的研究內容將依照國內最新家電設備調查數據、最新版的氣象資料 TMY3，並將 住宅細分為集合住宅與透天住宅兩大類進行模擬研究，導入住宅空間動態 EUI 概 念，更仔細的模擬住宅各房間的耗電最大值、中位值、最小值，方能制訂出不同 住宅規模的耗能評分標準。 圖 2- 9 住宅耗能標示制度的耗電構成 四、我國住宅部門電力使用研究（林素琴，2017） 該研究在 2014 年完成 2604 份、2015 年 2015 份，以及 2016 年 1502 份，總 有效問卷數為 6121 份之調查，為近年來我國對住宅家電設備調查最為完整的研 究，本計畫也參考了該研究在台灣家庭主要家電設備之數量，作為設定主要住宅 家電耗電量的重要數據來源（表 2- 5）。該研究也提出以下幾點重點：(1)熱水 器具耗電量大，後續應持續觀察其使用情況，若能夠效仿日本使用快煮壺搭配包 溫壺使用，則可以減少二者在保溫，以及大容量電力無謂損失、(2)觀察每日家 用電器設備，找出我國住宅部門增加潛力之家電，例如洗碗機擁有率比例提高， 直接取代烘碗機功能、(3)建築案規劃冷氣、浴室暖房、廚房設備逐漸成為標配， 為我國住宅未來能耗變化埋下伏筆、(4)住宅用電使用單位確切掌握，討論總戶 數時需將空屋問題扣除，使數值更加準確。
表 2- 5 2014～2016 年我國住宅家戶電器平均擁有量 （資料來源：工業技術研究院產業經濟與趨勢研究中心，2017） 五、我國住宅部門電力消費關鍵影響因素分析（黃韻勳，2018） 此研究為國內第一篇將電力消費量之變動因素拆解出氣候效果、家電擁有率 效果、使用時間效果等更多元之因素。分析結果顯示，2014 至 2017 年間我國電 力消費共增加了 24.38 億度，最主要的增量效果為氣候效果，造成電力消費增加 20.26 億度；另一個主要的增量效果則為戶數變化效果，於此期間內增加 13.25 億度的電力耗用。另外兩個次要的增量效果分別為家電設備擁有效果及使用時間 效果，造成住宅部門用電量分別上升 3.69 及 8.18 億度，顯示造成住宅部門電力 消費增加的關鍵因素來自於氣候趨於炎熱、家戶數持續上升、生活型態變化（如： 家電設備擁有數量變化、使用時間變化）。 六、我國住宅部門用電量以及電力分配之研究（林素琴、李浩銓，2013） 該研究藉由住宅大規模調查提出我國住宅部門之平均用電量為 1,440[度/ 年]、平均 EUI(Energy Use Intensity)為 48.1[kWh/m²/年]。我國住宅全年度
佔 7.7%（含 CRT 及 LCD TV），其它家庭電器包括：電扇/通風扇、電鍋、飲水機、 電熱水瓶、 洗衣機、電腦、監視器等合計佔 39.2%，如（圖 2- 10）。 即便是住 宅部門，因為建築物類型的不同，能源消耗也有極大的差異，依所調查之資料， 傳統式農村住宅，EUI 以及年度耗電量均較整體住宅平均值低，尤其在冷氣耗電 上佔比明顯低於其它類型之住宅;再者雙併式以及公寓/大廈住宅，為各建築物類 型中能源消耗量較大的。影響建築物能源消耗的因素，除了建築物類型之不同外， 居住的人口數、使用的家電數、家電效率等級、建築物隔熱設計等均會造成影響。 圖 2- 10 我國住宅部門全年電力耗用比例 七、經濟部能源局「節能標章」與「能源標示制度」資料庫 為使國內使用能源之設備及器具能源效率能達到國際標準，依「能源管理法」 規定訂定國家能源效率標準逐年汰換老舊設備器具外，對於高效率省能產品實有 必要建立進一步推廣應用機制。自 2001 年起推動「自願性節能標章」，由廠商提 出申請通過後便在產品貼上認證圖樣，代表能源效率比國家認證標準高 10～50%。 在此制度推行近 10 年後，經濟部能源局更進一步在 2010 年 7 月起陸續將多項高 耗電家電強制性納入「能源效率分級標示制度」，在家電產品展示上需張貼能源 效率分級標示圖，讓消費者能輕鬆辨認節能家電產品，也可鼓勵民眾購買高能源 效率產品（圖 2- 11）。至 2020 年已納入 14 項產品規範，包括：無風管空氣調 節機、電冰箱、除濕機、安定器內藏式螢光燈泡、電熱水瓶、瓦斯熱水器、瓦斯 爐、貯備型電熱水器、溫熱型開飲機、冰溫熱型開飲機、冰溫熱型飲水機、溫熱 型飲水機等產品。更將通過之產品依照能效等級清楚列出年耗電量或運轉效率公 告在能源局網站上，過往研究是透過數位式電表並長時間監測紀錄方能求得一部 家電設備的耗電，曠日廢時且成本高昂。因此本研究改以國家公告之耗電資料為 依據，進行家電類設備的耗能統計，在資料的公信力與資料量都具信賴度。
圖 2- 11 國際耗能器具能源效率管理架構 （資料來源：工業技術研究院能源與環境研究所，2010） 八、綠建築評估手冊（住宿類）與 2019 年新版住宅外殼節能法規 為了順利政策的推動，必須在既有的綠建築指標計算下發展出一套可適合用 於住宅類建築的能效標示制度，減少政策疊床架屋的繁瑣計算。針對新建建築或 既有建築，只要申請過綠建築標章案件，必定計算過外殼節能 EEV（REQ）、空調 EAC 與照明節能 EL 等指標，可連結以計算之數據進行耗能換算。因此採用最新 版本的「綠建築評估手冊住宿類（EEWH-RS，2019 版）」與「建築外殼節能法令 （2019）」納入計算是有必要的。 (1)住宅類建築外殼節能設計 以外殼節能效率 EEV 為規範，透過等價開窗率 Req 之計算評斷建築物的外殼 性能設計，計算公式如（式 1）所示，意即住宅外殼節能設計必須考量立面開窗 的遮陽、方位、面積等問題，且新版法規已將窗戶的通風性能改以「自然通風空 調節能 Vac」係數計算，此部分相較於舊版法規為較大之變革。 ---（1）
(2)住宅類建築空調節能設計 綠建築中關於住宅類的空調評估可分為個別空調與中央空調兩類，中央空調 系統主要作為集合住宅公設空間的冷氣使用，而居家空間皆以個別空調系統為主 （窗型或分離式空調）。綠建築評估制度為了鼓勵節能效率高之空調設備，對於 採用具有能源效率分級標示之個別空調系統的建築物，其 EAC 值為一級、二級、 三級、四級能源效率標示之個別空調設備之面積比例來計算，並一樣進行「自然 通風空調節能 Vac」係數之修正，如（式 2）所示。 EAC：0.9-(0.25×一級能效空調面積比例+0.13×二級能效空調面積比例+0.06×三 級能效空調面積比例+0.03×四級能效空調面積比例)×(2-Vac)---(2) (3)住宅類建築照明節能設計 綠建築對於新建住宅建築若照明設計仍未確定時可免評估（毛胚屋或精裝 屋），但也不排除當私人住宿單元部分可提出燈具照明設計資料時，以（式 3）計 算 EL 值，住宅類 R-BERSn 制度的照明耗電計算與 BERS 方式相同，採用燈具效率 係數 IER 與照明功率係數 IDR 進行換算。 EL＝ IER×IDR×（1.0－β2－δ1－δ2）≦ 1.0 ---(3) 九、依據建築物節能法積極標示節能性能義務的概要和未來在不動產市場 上的意義(髙橋 彰、高橋 祥直 2016) 所謂 BEI 是用「標準初級能耗基準」除以「設計初級能耗基準」後所得的數 值。另一方面，分母的「標準初級能耗基準」則是以同於計算設計初級能耗基準 的建築條件和計算條件為基礎下，在外殼和設備上採用基於節能標準之標準規格 （相當於節能標準）時的初級能耗基準值。總之，若以相當於節能標準的標準規 格來設計某棟建物，那麼分母和分子的值就相同，BEI 的值則形成 1.0。接著， 若提高評估對象建築物的外皮性能和設備性能，就會縮小分子的值，而使 BEI 的 值變成小於 1.0 的值。BEI 若在 1.0 以下，即表示符合節能標準，數值越小，則 含意著評估對象建築物的節能性能及標示星級就越高。 在標示節能的標示面板且對於 BELS 評鑑也做了很多的修正到加入可以標示 ZEB(零耗能建築)等標示。在完成標示設計及相關的法規制定後發放問卷給很多 不同業者做調查，發現有意願接受 BELS 進行標示的的業者不管是非住宅的業者 或者是不動產證卷業者以及住宅業者都有意願為了拿到更好的節能標示星級作 努力。在 2016 年預算案標示相關預算補助制度，達到節能標準的業者可以到轄
行政機關或登錄節能判定機構，提出「節能標準符合性判定申請」以接受判定。 當登錄節能判定機構等判定為符合時，即核發「合格判定通知書」。由指定的檢 驗機構等，以作為確認程序的一部份，確認完成檢查時有依照符合性判定的內容 進行施工，才算完成檢驗。在施行新法時的既有住宅和建築物，BEI 值得以在 1.1 以下。因此要求水準低於新建建物。儘管如此，但幾乎所有建造達 20 年以上的 既有建築物，均處於不符合節能標準的情況，在這種狀態下，有不少建物的 BEI 值均超過 1.1。 因積極標示節能性能義務化的關係，在未來的不動產價值上，不符合節能標 準的大樓，很有可能大幅度的受到負面評估。未來住宅和建築物節能性能與不動 產市場上的含意，在往後住宅領域相關節能性能的方向性，關於提升住宅領域的 節能性能，從住宅的主體結構性能（隔熱性能和氣密性能）和健康關係性的觀點 來看，往後將從其他方面提高性能要求的可能性相當高。日本人口的死亡率會因 季節而變化而出現極大不同，其中以冬季死亡的人口比例最高。因素在於，大多 屬於隔熱性能低的住宅，而因室內溫差所引起的熱休克而造成死亡人數的攀升。 在 2015 年日本政府提供既有住宅的隔熱裝修補助，且對於申請補助民眾的調查 中，發現申請的居民健康有了緩解，在提高隔熱性能之下，也已明確呈現出過敏 和哮喘等症狀獲得緩解的趨勢。當隔熱性能低時，會發生結露，進而產生黴菌， 黴菌則成為塵蟎的食物，而增加塵蟎的繁殖。換言之，隔熱性能低的住宅，容易 產生形成過敏原的黴菌和塵蟎。
第三章
住宅使用模式與設備量說明
第一節
住宅空間使用模式設定
壹、住宅空間使用模式設定
為建立 R-BERSn 能效評估，使用動態能源解析程式 eQUEST 進行模擬解析與 驗證，國際間又以 DOE-2 為最具權威與知名度的建築能源模擬分析工具，至今已 發展將近 50 年，是由美國 Lawrence Berkeley National Laboratory、Hirsch & Associates、Consultants Computation、Los Alamos national laboratory、 Argonne National Laboratory and University of Paris 等單位所共同開發， 並受到美國能源部、加利福尼亞能源委員會，以及太平洋氣體和電力公司等單位 支持建立。然而此軟體對於模擬力求精準，在操作上較為繁瑣，如有大型建築物、 設備或結構較為複雜時，則會花費較多的時間，因此發展出 eQUEST 程式供專業 人士評估建築與設計空調時使用，eQUEST 為快速能量類比工具(The Quick Energy Simulation Tool)，它提供設計者進行多種建築類型的建築能耗模擬， 並可透過列表設定建築耗能經濟分析、空調系統模組、日照和照明系統的控制， 從建築外部模型建構到建築內部能耗參數輸入等，可詳實呈現模擬建築物全年、 逐月、逐日各空間的各項設備耗電與空調熱負荷狀況。由於 R-BERSn 使用 eQUEST 做為解析的重要工具，操作前需進行以下工作： (1)設定標準住宅的生活模式排程：收集過去相關研究資料彙整為標準排程。 (2)住宅設備數量調查：統整過去研究統計與當前設備趨勢。 (3)建構符合住宅節能法規的建築模型：挑選取得綠建築標章之案例。 eQUEST 若無詳實且仔細設定各項參數與排程，則模擬出來的結果將相差甚 大。由於住宅生活模式的複雜度高，舉例來說：以居住人口數而言，同樣的住宅 若 4 人居住時通常會比 2 人居住時耗電；若同樣為 2 人的家庭住在完全相同的住 宅裡，因為「退休生活家庭」待在家裡的時間長，使用設備相對拉長，正常情況 下會比「上班雙薪家庭」來的耗電。由於家庭生活模式的多樣化，若不統一標準 模式，則 R-BERSn 將難以制訂。本研究參考過去相關研究：(1)住宅耗電實測解 析與評估系統之研究(2)住宅類建築節能減碳標示法。均透過問卷方式調查一般 家庭在家裡各空間的使用模式，包括使用時間、家電、照明、空調等使用模式， 設定一套可代表一般家庭之「住宅標準使用模式」，使用排程整理如（附錄一、 表 A：耗能分區人員與設備營運排程情境）。
貳、住宅全年標準上班日與休假日設定
家庭成員在「上班日」與「休假日」因為在家時間不同差異極大，若不釐清 則會影響耗電模擬正確性。因此，除了法定的週休二日(週六、週日)外，一年中 的所有國定假日也應一併納入「休假日」設定。參考我國自民國 90 年起至民國 98 年止每年放假天數約在 110～114 天間，而平均放假日數約為 112 天（住宅 類建築節能減碳標示法，2009）。因此本研究也根據行政院人事行政局所公告之 民國 109 年政府行政機關辦公日曆表，額外假日共有 28 天（表 3- 1）。統計後 109 年總上班天數為 249 天，總放假天數為 116 天，與歷年統計結果相近，代表 上班日與休假日的設定比例合理。 表 3- 1 民國 109 年國定假日一覽表 假期名稱 日期 假期說明 天數 農曆春節 1/23~1/29 春節年假，除夕前一天彈性(1/23)放假一天 (1/24)除夕放假一天(1/24)，春節放三天，放 七天(1/23~1/29)，2/15(六)補上班 7 二二八和平 紀念日 2/28~3/01 二 二 八 和 平 紀 念 日 逢 週 五 ， 放 三 天 連 假 (2/28~3/1) 3 兒童節、民 族掃墓節 4/2~4/5 兒童節與民族掃墓節同一天，兒童節(4/3)提 前一天放假一日，民族掃墓節(4/4)為週六， 前 一 個 工 作 日 補 假 一 天 (4/2) ， 放 四 天 (4/2~4/5) 4 勞動節 5/1~5/3 勞動節逢週五，放三日 5/1~5/3 3 端午節 6/25~6/28 端午節逢週四，週五(6/26)彈性放假一天，放 四天連假(6/25~6/28)，6/20(六)補上班 4 中秋節 10/01~10/04 中秋節逢週四，週五(10/2)彈性放假一天，放 四天連假(10/1~10/4)，9/26(六)補上班 4 國慶日 10/09~10/11 國慶日逢週六，週五補假(10/9)，放三天連假 (10/9~10/11) 3 （資料來源：本研究整理）參、空調啟動天數設定
住宅建築非全年長時間使用空調的建築類型，屬於間歇空調開機的使用特性， R-BERSn 與 BERS 評估法採用相同的邏輯設定，根據 TMY3 的氣象資料統計逐月 25℃以上時間比例 60%以上月份作為全月開機，50～60%月份由 50%起算，每增 1%，增三天空調日。住宿類建築空開機時程：北區 5 月 3 日~10 月 18 日(169 日)、 中區 4 月 5 日~10 月 31 日(210 日)、南區 4 月 1 日~11 月 13 日(227 日)，如（表 3- 2）所示。由於住宅中每個房間啟動空調的時間不一致，在此列出北中南住宅 啟動空調的天數，而非各個房間全年的空調時數。 表 3- 2 北中南區間歇空調啟動日期統計 北區 累積天數 空調狀況 空調日 非空調日 1 月 1 日～5 月 2 日 122 無空調 169 196 5 月 3 日～10 月 18 日 169 啟動空調 10 月 19 日～12 月 31 日 74 無空調 中區 累積天數 空調狀況 空調日 非空調日 1 月 1 日～4 月 4 日 94 無空調 210 155 4 月 5 日～10 月 31 日 210 啟動空調 11 月 1 日～12 月 31 日 61 無空調 南區 累積天數 空調狀況 空調日 非空調日 1 月 1 日～3 月 31 日 90 無空調 227 138 4 月 1 日～11 月 13 日 227 啟動空調 11 月 14 日～12 月 31 日 48 無空調 （資料來源：本研究整理）
