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地球環境危機時代國家永續居住環境之設計基準與策略研究---子計畫VI:地球環境危機時代建立綠建築材料計劃體系之研究(II)

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Academic year: 2021

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全文

(1)

地 球 環 境 危 機 時 代 國 家 永 續 居 住 環 境 之 設 計 基 準 與 策 略 研 究

子計劃六

地球環境危機時代建立 綠建築材料計劃體系之研究

建築構材再生循環潛力之評估方法研究

Research on Evaluation of Recycling Potential for Building Construction and Materials

建築構材循環指標系統之建構

Establishment of an index system to estimate recyclability of building construction and materials

計畫編號:NSC 90-2621-Z-011-003

執行期限:90 年 08 月 01 日至 91 年 07 月 31 日 主持人: 魏浩揚 台灣科技大學建築研究所

計畫參與人員:楊淳淳 台灣科技大學建築研究所 黃國峰 台灣科技大學建築研究所

一、中文摘要

有鑑於建築廢棄構材之再生利用是為 減少環境衝擊的當務之急,本研究擬建立 一套評估建材再生利用潛勢之方法,以改 善建築構材物流計劃,進而作為日後擬定 相關基準之參考。

本研究所發展以設計從業人員為使用 對象之定性評估方法,係首先選取影響構 材生命週期物流循環之重要因子作為評估 之要項,進而針對此每一種因子探討其相 關要素,訂定評價等級之標準分值,並依 其影響之程度設定權重值,以加權評分法 計算並累加每一種要素之得分。為便於綜 觀性比較不同方案於各個物流循環相關因 子之優劣性,並迅速掌握設計修正的方 向,各因子之評估結果乃以靶心圖表現之。

為將定性評估之結果以定量方式表 示,吾人再以加權評分法訂定各因子之影

響權重,並累加其權重後的得分而為該物 流循環方案再生循環性能的總分。

最後,本研究乃以輕鋼鐵皮屋架之構 法開發為例,以所建立之再生循環性能評 估方法比較「傳統」以及「改良型鐵皮屋 構法」再生利用潛勢之差異性。結果証明 該法除可迅速清楚辨別不同構法方案之再 生循環性之優劣外,更有助於構法開發過 程中檢查各種再生利用方法之可能性,進 而提升所開發構法之循環性。

關 鍵 字: 再生循環性,評估法,權重評分 法,靶心圖

ABSTRACT

Recycling and reuse of building waste is one of the important ways to reduce

environmental impact. In order to estimate

(2)

recycling potential of building construction, an evaluation method was developed in this study.

This evaluation method was conceived for designers and is based on qualitative analysis. Initially, the eight most important factors were examined. Afterward, the fundamental elements of each factor were further examined individually.

A weighted scoring method was applied to rank each factor and its fundamental elements according to their value. The total index of the recyclability is then derived from the sum of multiplying the score of every factor by its weighted score. The result of the qualitative analysis is hence

quantitatively expressed.

To represent the result of the evaluation, a graphic method, namely a target plot, was introduced to distinguish the recyclability of one construction case from another.

By means of comparing two

construction proposals for a light weight steel shelter, it shows that the developed method is not only able to evaluate, but is also helpful to improve the recyclability of a construction materials during its development process.

Keywords: recyclability, evaluation method, weighted scoring method, target plot 一、前言

(一)動機與目標

在環境品質日益惡劣的今天,珍惜地 球資源與減少建築廢棄物產生已是台灣推 動綠建築運動中重要的課題。目前建研所 所頒佈的綠建築七大指標中,便有「CO2減 量指標」、「廢棄物減量指標」等多項指標

與前述之資源、廢棄物管理息息相關。

然而,減少地球資源之浪費與建築廢 棄物之環境衝擊,單靠資源耗用與廢棄物 之減量是不夠的。若要收事半功倍之效,

尚須加強構材再生回收的觀念,將廢棄構 材再利用、減少資源耗用以及廢棄物減量 等課題共冶一爐,進而於「建築生命週期 物流體系」的架構下,對「建材物流」加 以全面有效地控管。

雖然加強廢棄構材之再生利用是為減 少環境衝擊的當務之急,但當吾人想要進 一步比較建物、構材或構法的再生循環性 時,卻苦於目前並無適當的工具或量化標 準足資採用,遂興草探「建築構材再生循 環性評估方法」之念,希望能藉此研究,

提供建築構材再生利用潛勢之評估模型,

進而能於日後擬定相關基準,以作為改善 建築構材物流環保性能之依據。

據 Graedel 氏之研究,建築工程所造 成的環境負荷中約八成的比例,早在建築 設計階段即已決定 [Graedel, p.87]。因 此,若能在建物構思初期即能對其構材的 再生循環可能性預作完善的規劃,將可大 幅減少日後該建物物流所造成之環境衝 擊。

有鑑於此,本文擬藉由整理影響建物 再生循環性之因子,探討再生循環構法之 各個面向,並發展一套構造及用材之再生 循環性的定性評估方法以及評估指標。是 故本文所建構的評估方法,旨在提供設計 者於規劃過程初期或構法及用料計劃進行 時,檢核與比較諸替選方案再生循環性能 之基礎,以作為最終方案選擇決策以及計 劃修正之參考。藉此,建築設計與規劃從 業人員將能早在建物設計階段,迅速掌握 各個替選方案之物流循環性之盲點所在,

並進行改善,進而在建築生命週期的物流 計劃上達到珍惜建築資源、減少各類廢棄

(3)

物造成環境衝擊的目標。

除此之外,根據本評估方法也可針對 已建好之既有建物,評估其構法再生性能 之優劣,並將其評估結果,回饋到構法與 用料之改良上,以利發展有利再生循環之 本土構法。一旦此評估方法經過長年驗證 並發展成熟後,其評估指標將可提供相關 法規、投標標準(Specification)等擬定之 參考,以利從法律、政策面向上,全面推 動有利再生循環構法之發展。

(二)定義

在進入正文之前,茲先定義本研究所 採用的幾種循環概念:

本研究所謂之構材的再生循環乃採取 廣義之解釋,係包含建築材料、構件乃至 系統等之使用與否及其再生利用之比例與 位階。若不討論現實狀況下再利用之限制 性,本文所討論的循環種類,可依對自然 資源之珍惜程度分為如下六種等級(見圖 1):

1. 不入循環: 以降低空間及 使用需求或標準等原則,

藉不興建或不使用建材的 方式,減少資源進入建材 循環及棄置體系。`

2. 全屋循環: 藉既有建物原 地更新再使用或拆解後另 地再建的方式,使舊建物 資源得以全面充分再利用 之循環模式。

3. 系統循環: 部分堪用的既 有建築系統在經適度修整 維護後,繼續應用於原建 物或新建物之上的循環模 式。

4. 構件循環: 部分堪用的既 有建築構件在經適度修整 維護後,繼續應用於原建 物或新建物之上的循環模 式。

圖 1、建物生命週期六個階段與六種循環之關聯性

開採拮取 製造生產 營造施工 維護更動 拆除卸解 最終棄置

系統/

構件 循環 材料

循環 不入

循環

全屋/

系統/

構件 循環

終止 循環

(4)

5. 材料循環: 部分堪用的 既有建築材料在經適度 修整維護後,繼續應用於 原建物或新建物之上的 循環模式。

6. 終止循環: 係指構材之 生命週期終了,無任何再 生利用之可能而以對自 然界衝擊最小的方式棄 置於自然界或最終處置 場。

(三)範圍

本文有關建築構材生命週期物流評估 之探討,乃定義在下列的範疇中。

1.探討廣義之循環性:本文所探討之 構法的再生循環,並非僅包括建材本身之 循環,舉凡不入循環、全屋循環、系統循 環、構件循環、終止循環等等與物流有關 之循環狀態等,均在本文之探討範圍內。

2.包含建築生命週期所有期程之物 流狀況: 本文探討之物流循環範圍包括建 物生命週期中諸如擷取、生產、營建組裝、

更新維護、拆除、循環再生等等各期程;

旨在檢討如何以設計之方法,減少各期程 之資源消耗以及環境衝擊,進而從各替選 方案中評比出最佳物流循環品質之設計方 案。

3.以 建 築 生 命 週 期 中 如 資 源 、 廢 棄 物 等物流解析為重點: 本文所謂再生循環指 標之探討乃以物流循環為主要對象。然而 由於質能在某些情況下可以互換,如燃燒 燃料(物質)產生能量以製造建材等,是故 探討建材物流循環時不可能完全避談能量 消耗。是故本文將以建材物流循環為探討 重點,僅在質能有交互作用之必要情況下 加入能量消耗之討論,但並不企圖包括能 量流之全盤分析,不詳細涉及能量流之耗 用。

4.所探討之物流不包括與建材再生 循環環關之營運耗用:本研究所探討者,

僅與影響構材物流循環控制之設計良窳者 有關,凡與使用者習慣相關而與構材設計 無關之耗材(如使用階段之水、電等)則不 在本文探討之範圍內。

(四)方法

考量設計者需求,本研究所開發的評 估方法必須滿足設計者於計劃草案初期,

快速評估用料計劃的再生循環性,進而迅 速將評估結果回饋至設計方案的改善需 求。設計初期由於諸多設計因素不確定性 甚高,用料之量化資料往往取得不易或不 足,是故質化評估方式,較能快速掌握用 料之環保性能而又具操作簡單的優點。

有鑑於此,本研究乃發展一套定性評 估方法,用以評價設計案進行時各種替選 方案物流循環性的優劣。此種評估法本質 上乃為一種評分法(Scoring method),係 首先選取影響構材生命週期物流循環之重 要因子作為評估之要項,進而針對此每一 種因子探討其相關要素,訂定評價等級之 標準分值(Ranking),並依其影響之程度訂 定權重值(係數),以加權評分法(weighted scoring method)計算並累加每一種要素 之得分。經過此種數值化之評分方式,可 將定性評估之結果定量表示之。

為便於綜觀性閱讀評估方案在物流循 環相關面向之評等,各因子之評估結果乃 以屬於圖形法(Graphic method)之靶心圖 (Target Plot)表現之。藉此,吾人可進而 比較不同方案在各個因子面向之優劣性,

迅速掌握設計修正的方向。

以下茲就影響建築構材物流再生性之 八組重要因子,進一步說明本研究所發展 之再生循環性評估方法。

(5)

二、再生循環性能評估方法

建築構材物流再生性可分為以下八組性能 加以討論(見圖 2):

1.既有建材再使用性 2.不使用性

3.新材再利用性 4.結點可分離性 5. 維修性

6. 耐久性 7. 可循環性 8. 環境衝擊性

為詳細說明各組性能之內容,此八組 性能之下,尚各定義有三至四個相關子性 能,並根據其程度上之不同予以三等分 級,各程度之差異均有清楚之規則定義 之。由於各組子性能對於生命週期物流循 環性之影響有多寡之不同,為實際反映其 影響潛勢之差異性,乃將子性能依其對影 響之重要性再加以權重分等,以便在各子

系統得分加總後,將各子性能之影響匯集 成一組性能的總指標。

(一)評估法

若訂某方案再生循環性第 i 項性能中 第 j 項子性能之得分為 Sij,則 Sij 之值 為該項子性能的「程度得分」Lij 與其「預 設權重」Wij 之積。其計算公式為:

Sij=Lij ×Wij

而該方案第 i 項性能的總得分 Si 為各 項子性能得分之總合:

Si =

= m

j

LijWi

j 1

各方案第 i 項性能的總得分 Si,依最 高分與最低分之差距盡量等分為五分,以 便將其均分為五個等級以評等之。最後,

該方案在第 i 項性能上有一等級之指標分 數 Sik,其中 k∈N,且 1≦Sik≦5。

圖 2、影響建物再生循環性的八組因子及其相關子性能 2 . 不( 少) 使用性

2.1 設計簡單化

2.2 節省資源用料計劃 2.3 節省用材營建計劃

1 . 既有材再使用 1.1既有系統再使用 1.2既有構件再使用 1.3既有材料再使用

3 . 再利用性

3.1 整體系統再利用 3.2 子體系統再利用 3.3 既有構件再利用 3.4 既有材料再利用

4.結點可分離性 4.1 結點數量與種類 4.2 結點可及性 4.3 結點適應性 4.4 接合方式與可分性

6 . 耐久性 6.1 耐久差異分離構法 6.2 構材本身耐久性 6.3 物理與化學性保護

5 . 維修性 5.1 維護頻率 5.2 修復更換性 5.3 修復施作性

7 . 可循環性 7.1 使用循環材 7.2 循環資訊提供 7.3 循環效率 7.4 循環技術可及性

8 . 環境衝擊性 8.1 開採營造運輸衝擊 8.2 營造施工衝擊 8.3 維護更修衝擊性 8.4 拆除循環棄置衝擊

(6)

圖 3、靶心圖

計算出各項性能的等級指標分數後,

可依該分數繪製成靶心圖(Target

Plot)(參見圖 3) [Graedel, p. 102],以 便對該方案各性能之長短有一目了然之綜 觀性評估,幫助決策者迅速掌握修正設計 的方向。該靶心圖之繪製法,乃以五個半 徑不同之同心八角型為圖案,將每種性能 之評等狀況,藉靶心至角偶之五個等分刻 劃格位表示之。評估之點若愈靠內座落者 等級愈高;由內而外依序為一、二、三、

四及五等,凡個案之性能評估狀況愈近靶 心者愈佳。

由於每個單項性能指標 Sik 對再生循 環性之影響也有多寡之別,為忠實反映各 性能之影響程度,吾人尚可對每一種性能 指標之重要性以加權方式加以區別。

當然,此權重評估之基準可透過下列 兩種途徑訂出: 1.以大規模的統計調查量 化分析多組性能因數之影響性而得,或 2.

透過專家意見之 AHP 評估法加以客觀化擬 定。前者因牽聯之變數甚多,且於在本研 究現階段之研究條件下難以執行,後者則 因國內建材再生循環觀念及產業尚在萌芽

階段,專家之經驗與素質良宥不齊,權重 因子之 AHP 調查統計結果之參考性堪虞。

另則因本法本質上定位為應用於設計 初期階段之定性評估法,由於不確定因素 極多,故無須以精確量化數據提供各性能 權重決策參考,也無法對各因子之影響程 度做進一步之量化敏感度分析,是故本研 究擬嘗試依各因子影響之潛勢作合理之權 重假設,待日後量化比較資料齊備後,再 行權重值之修正,以提高預測之準確性。

一般而言,各再生循環影響因子對環 境衝擊之優劣性可依

no-use>reduce>reuse>recycle>dispose 之邏輯表之。亦即「不使用」優於「減用」

優於「再使用」優於「循環再生」優於「棄 置處理」。依此影響大小之排序,本研究可 將各權重因子之影響程度相近者分為如下 三級:

第一級: 凡與 No Use、Reduce 有關 者,亦即與老建物再用,不用、減用建材 相關之單項性能者,如「既有建材再使 用」、「不使用」等性能給予第一等三分之 加權。

可循環性

1

5

2

3 7

8

4 6

環境衝擊性

耐久性

維修性

結點再利用性 再利 用性 不使用性 既有建材

再使用性

(7)

表格 1、各種再生循環影響因子之環境衝擊性的加權值

性能 加權Φi 性能 加權Φi

1.既有建材

再使用 X3 5.維修性

X2

2.不使用 X3 6.耐久性 X2

3.新材再利用 X2 7.可循環性 X1 4.結點可分離性 X2 8.環境衝擊性 X1

第二級: 凡與 Reuse 有關者,亦即與 新建物產品之再使用性、維護、耐久等相 關之單項性能者,如「新材再利用」、「結 點可分離性」、「維修性」、「耐久性」等性 能給予第二等二分之加權。

第三級: 凡與 Recycle、Impact、

Dispose 有關者,亦即與循環性、廢棄物 管理及衝擊性有關的單項性能因子則給予 第三等一分之加權。如「循環性」、「環境 衝擊性」等。

各因子之影響權重訂定情況因而可如 下表之(表格 1):

為將上述定性評估之結果以定量方式 綜合表示之,可將每一單項因子之得分

Sik 乘上前述之加權Φi,其所得積之總和 R 則為整體評估該案再生循環性之總分:

R =

= n

Φ

i

i Sik

1

以此法評估多種建築構法方案之再生 循環性,其所得之 R 值高下與得分成反 比,亦即 R 值愈高者,再生循環性愈差;

反之,R 值愈低者,再生循環性愈佳。以 下茲就此八組性能,做進一步之敘述:

(二)既有建材再使用性

既有材料再使用係指活化、利用現存 之建築構材,盡量在不蓋新建物或使用最 少的新構材的情況下,應用保留、改建、

增建、整修等方法滿足新的使用需求。既 有建材再使用性依其系統性構成,計分三

個層級:既有系統再使用、既有構件再使 用、既有材料再使用。

就再利用的效率與其環保特性而言,

系統性層級愈高者,因其組裝、運輸時所 需的耗材、耗能愈少,其再利用之效率較 高而環境衝擊性較小,因之其再利用性之 優劣次序應為: 既有系統再使用>既有構 件再使用>既有材料再使用。是故,各子性 能預設之權重分等依序為「既有系統再使 用」係第一級,「既有構件再使用」為第二 級,「既有材料再使用」乃設定成第三級。

在評分上,第一級者則給予預設權重一 分,第二級者給予預設權重兩分,第三級 者給予預設權重一分。

如前所述,各子性能之得分各有三等 分類,為便於加總計算並凸顯狀況之差 距,第一等程度者給予四分;第二等程度 者給予兩分;第三等程度者給予零分。

1.既有系統再使用

本文所指之既有系統的範圍大至建築 系統,小至構材系統。而此所謂既有系統 再利用係指再利用現存的建築系統或構材 系統,在盡量不蓋新建物、使用最少新構 材系統的前題下滿足新的建築需求。是故 舉凡老舊建物的活化再利用(圖 4、圖 5)、原屋拆卸另地重建、更動程度較小的 增建及改建工程、構材系統現地或他地再 利用、同用途或不同用途之轉用等均屬既 有系統再利用的範疇。

(8)

圖 4、德國柏林議會在原有的結構體基 礎之上做改建,為既有建物系統再利用 之佳例 [Powell, p. 234]

圖 5、保留原有屋架及牆體亦為既有建 物系統再利用的一種可能性 [Powell, p.158 ]

既有系統再利用之成敗,往往繫於既 有系統現況之掌握是否確實。因之,老舊 建物之環境評估、使用歷史調查(如火損、

變更使用之歷史等)、系統建材之毒性分 析、強度或其他物理或化學性能以及材質 等調查,是為既有系統再利用之先決條件。

既有系統再使用之程度可分成以下三 等:

第一等:1. 經完善現況調查後,對可 再利用之既有系統僅作必要 補強、修繕,進而全面保留與 活化再生,使其充分滿足新的 建築機能,並與新建物完全整 合者。2. 經完整之調查,部 分或全部堪用之系統,在無法 適用於現案的情況下,進入既 有之二手貨循環體系者。

第二等: 1. 僅對部分系統施行現況 調查,以致在部分構材、系統 狀況未能充分明瞭之情況 下,僅能再利用部分堪用之系 統者。2.完全未經充分調查,

逕對勘用系統進行再利用之

處置者。3. 經完整之調查,

而僅能部分採用堪用之系統 者。

第三等: 完全未經現況調查,對於可 再利用之既有系統也全面未 加以利用,而以拆除、棄置等 方法處理之。

2.既有構件再使用

既有構件乃為系統層級以下之建築部 材。既有構件再使用係指在系統無法整體 再使用的情況下,化整為零,選擇堪用的 構件,經過拆卸、整修、維護、更動、裝 設等處理,使其滿足新的使用需求。因之,

諸如堪用之門、窗、臉盆、隔間等建築部 材之再利用在此均屬構件再使用之範疇 (圖 6、圖 7)。

既有構件的現況也需經過充分的調 查、評估與適當的拆卸方法,方能詳細計 劃其再利用之可能性。既有構件再使用之 程度亦可分成如下三等:

(9)

圖 6、新建物使用老建物原有的藝術花 窗 [Bredenbals, p.107]

圖 7、以原有木結構框架為材所新建之 住宅 [Bredenbals, p.111]

第一等: 1. 經完善現況調查後,對可 再利用之既有構件僅作必要 補強、修繕,進而全面活化再 生,使其充分滿足新的建築需 求者。2. 經完整之調查,部 分或全部堪用之構件,在無法 適用於現案的情況下,進入二 手貨循環之體系者。

第二等: 1. 僅對部分構件施行現況 調查,以致在部分構件性能等 現況不明之情況下,僅能再利 用部分堪用之構件者。2.完全 未經充分調查,逕對勘用構件 進行再利用之處置者。3. 經 完整之調查,而僅能部分採用 堪用之構件者。

第三等: 完全未經現況調查,對於可 再利用之既有構件也全面未 加以利用,而以拆除、棄置等 方法處理之。

3.既有材料再使用

既有材料乃為構件層級以下之建築用 材。既有材料再使用係指在構件無法整體 再使用的情況下,化整為零,選擇堪用的 材料,經過拆解、整修、維護、更動、裝

設等處理,使其滿足新的使用需求。因之,

諸如原有磚、石之重新壘砌 (圖 8)、堪用 玻璃重新鑲嵌、拆卸所得之型鋼組構再 用...等等,在此均屬既有建築材料再使用 之範疇。

既有材料的現況也需經過充分的調 查、評估與適當的拆卸方法,方能詳細計 劃其再利用之可能性。既有材料再使用之 程度亦可分成如下三等:

第一等: 1. 經完善現況調查後,對可 再利用之既有材料全面活化 再生,使其充分滿足新的建築 需求者。2. 經完整之調查,

部分或全部堪用之材料,在無 法適用於現案的情況下,進入 二手貨循環之體系者。

第二等: 1. 僅對部分構材施行現況 調查,以致在部分構材性能等 現況不明之情況下,僅能再利 用部分堪用之構材者。2.完全 未經充分調查,逕對勘用構材 進行再利用之處置者。3. 經 完整之調查,而僅能部分採用 堪用之構材者。

(10)

圖 8、柯比意之廊香教堂為舊磚再利用之實例 [B o e s i g e r , p.82]

第三等: 完全未經現況調查,對於可 再利用之既有構材也全面未 加以利用,而以拆除、棄置等 方法處理之。

(三)不使用性

不使用性乃以簡單化設計、節省資源 用料計劃、節省用材營造計劃等方法,盡 量不使物料進入循環體系,以達節省資源 耗用之目的。

依對節省資源耗用的成效而言,設計 階段的決策,往往節省資源耗用的影響最 為深遠;而建物生命週期每個期程之省料 計劃的效果,愈早期者常較愈晚期者愈 佳。是故,各子性能預設之權重分等依序 為「簡單化設計」係第一級,「結省資源用 料計劃」為第二級,「結省用材營造計劃」

乃設定成第三級。在評分上,第一級者則 給予預設權重三分,第二級者給予預設權 重兩分,第三級者給予預設權重一分。

各子性能之得分亦各有三等分類,為 便於加總計算並凸顯狀況之差距,第一等 程度者給予四分;第二等程度者給予兩 分;第三等程度者給予零分。

以下,茲就「簡單化設計」、「結省資 源用料計劃」、「結省用材營造計劃」等三 個面向探討構造物的不使用性:

1.簡單化設計

簡單化設計乃強調以需求量最小化、

合理化、輕量化、形狀單純化、標準化等 方式設計構件,進而以最少材料獲致最大 效果,達到節省自然資源的目的(圖 9)。

所謂需求量最小化係以嚴格檢討使用需求 規模之方式,達到最小使用需求之精簡計 劃。而合理化旨在根據空間需要以及構件 之力學、物理等機能需求,避免使用裝飾 材及贅物,以提高用材之效率。輕量化則 藉輕質材料之選取以及經濟之用材,全面 減少構造物之重量,進而減輕基礎荷載並 節省整體建築用料。形狀單純化係盡量以 幾何、均勻、對稱等簡單的構成型式設計 構件,避免多角、凹凸等特殊造型(圖 10),以簡化製造流程,節省製作時開模及 輔助等材料之耗用。構件標準化可藉部品 化與規格化的方式進行工業化量產,一方 面可有效減少構件種類,以減少如模板等

(11)

圖 9、少凹凸之簡單幾何形設計,配合基 地涵構特質並詳細考慮遮陽、通風、隔熱 等等物理性能之要求者,有助於節省建築 資源耗用。[Wang, p.37]

圖 10、凹凸多角且裝飾性構件過多、複 雜而未詳細考慮性能需求的造型,有礙 於建築資源之節省。

[http://www.dm.ncyu.edu.tw/content /con07/con07-04-4.htm]

輔助建材及開模之耗材,另一方面能提升 性能品質,增進構材使用壽命。除此之外,

標準化的構材也有利日後更換。

標準化設計之程度可概分為下列三 等:

第一等:根據最低限之使用與各類機 能需求,設計最輕薄短小而又 形狀簡單、規整之標準化構 材,進而創造最為精簡且無裝 飾構材之高效率空間。

第二等: 1. 使用與各類機能需求雖 有縮減,但仍有精簡之可能性 者,2. 建物形體及構材設計 雖有秩序,但在合理化、輕量 化、形狀單純化、標準化等方 面仍有改善空間者。

第三等: 1. 使用與各類機能需求可 大幅精簡但未縮減者,2. 建 物形體及構材設計凹凸多 角、極端不規則,系統複雜而 又缺乏致序,以致生產或營造 過程繁複而極端耗材者。

2.節省資源用料計劃

節省資源之用料計劃乃以不用或少用 稀有材、原生材、製程複雜且耗材耗能較 高之材、二次裝修材、包裝材…等方式,

盡量避免或減少原生資源進入建築用材體 系之計劃。所謂稀有材泛指在地球上存量 不多而供給有其限制性之材質如(銻、鈹、

硼、鈷、鉻、金、汞、鉑金屬[Pt、Ir、Os、

Pa、Rh、Ru]、銀、釷、鈾…等)。製程複 雜且耗材耗能較高之材乃為需經繁複化 學、物理等處理程序而大量耗用材料與能 量之材質。而少用原生材,係盡量以自然 生長、二手或循環再生之材興築房舍(圖 11、圖 12),旨在減少自然資源之拮取。

少用二次裝修材,則強調盡量以最少的材 種或用量滿足使用需求,以達到節省資源 之目的。

包裝材之減用或避免可分為四個層次 加以說明:1. 構材可無包裝或使用最少包 裝以滿足保護、裝載、運輸等必要性的基 本需求。2. 包裝材應盡量少用原生材。

(12)

圖 11、以廢棄磚石混凝土回收再製之 空心磚 [http://www.brv.at/buhl/]

圖 12、以自然生長之茅草板築而成牆之 填充材 [Haefele, p. 118]

3.包裝材質本身須盡量能多用途或能多次 使 用 [Bredenbals Abfallvermeidung, S.41],而最終易於再生循環者1。4.包裝 再生回收機制必須健全。

節省資源用料計劃之程度可概分為下 列三等:

第一等: 極少或完全不使用稀有材、

原生材、製程複雜且耗材耗能 較高之材、二次裝修材、包裝 材,全面採用自然生長、二手 或循環再生之材興築房舍。

第二等:部分採用自然生長、二手或循 環再生之材,部分使用稀有 材、原生材、製程複雜且耗材 耗能較高之材、二次裝修材、

包裝材等。

第三等:有機會但完全未採用自然生 長、二手或循環再生之材,大 量使用稀有材、原生材、製程 複雜且耗材耗能較高之材、二 次裝修材、包裝材等。

1為提高包裝之循環性,包裝應盡量使用單純可循

環之材種,避免使用三種以上之結合材。

3 . 節省用材營造計劃

節省用材營造計劃係指以週密的營建 計劃,提高構材於施工、組裝、拆卸時之 效率。此類營造計劃特別著重省料構法、

省料工法之開發,以及工地之物料管理。

省料構法旨在以最經濟的構造作法,

滿足構造性能之需求,並兼顧工法計劃之 可行性。而省料工法則藉由如預鑄、半預 鑄、系統模板、鋼筋預綁、積層工法等自 動化工法完成構法計劃之施作,以節省輔 助材料2之使用,並能減少工時,增進工地 效率,減輕如噪音、震動、粉塵等之污染。

自力造屋強調以手工或簡單器械自力 興建房舍,除了經濟性之優點外,其以人 力為主的築造特性,一方面大大減少營造 時機械能之使用,另一方面也可避免特殊 工具與施工設施開發之資能耗費。因之,

此種營造方法雖與自動化工法恰為反向之 操作模式,但只要審慎規劃,在小規模之 工程中,一樣能達到省料工法之目的。

2所謂輔助材料,在此係指輔助系統、構件或材料

製造或營建過程所使用之質材,其本身並不構成構 材本體,而於製程完畢後須拆除移走者,如: 脫模 劑、模板、鷹架、施工雨庇等。

(13)

工地物料管理則強調工地現場有關進 料、存放、出料之系統化控制流程,減少 構材損害以及殘餘賸料之不當處置,以提 高材料運用之效率。除此之外,良好的工 地物料管理,更須嚴格施行營建廢棄物之 分類,以提供廢棄物再生循環最佳之條件 (圖 13、圖 14)。

節省用材營造計劃之程度可概分為下 列三等:

第一等: 完善之省料構法,並採行自 動化工法以及工地物料管理 或以自力造屋之方法籌劃興 建。

第二等: 部分使用省料構法、省料工 法,工地進料、存放、出料之 物料管理僅作粗略規劃者。

第三等:完全不採用省料構法,也未思 索自動化工法或自力造屋之 搭配;使用傳統費工、費料、

費模板以及高污染之濕式工 法,完全無工地管理之考量。

(四)再利用性

所謂再利用,係指建物構材生命週期 終了或變動更迭時,依舊堪用的既有系 統、構件或材料再使用於新的築造任務之 可能性。

構材再利用性之高下,可依構材之大 小分成整體系統、子系統、構件、材料四 個不同階層。凡能作系統性再使用的構造 物,在本研究中乃視為比構件性再利用者 具較高之再利用等級。而能作構件性再使 用的構造物之再利用等級則較材料性再利 用者為高。因之,在評等權重之分級上,

能作整體系統再利用者,給予 4 分之加 權;能作子系統再利用者,給予 3 分之加 權;能作構件再利用者,給予 2 分之加權;

僅能作材料再利用者,給予 1 分之加權。

各子性能之得分亦分三等,第一等程 度者給予四分;第二等程度者給予兩分;

第三等程度者給予零分。

以下,茲就整體系統、子系統、構件、

材料等四個不同階層探討構造物的再利用 性:

1.整體系統再利用性

整體系統之開放性涉及系統之變更與 再使用性,其與模矩計劃、構造系統多層 級供給、以及空間涵容性等因子息息相關。

模矩計劃有助於統合建築各部材尺 寸,除作為標準化、工業化製作部材之基 本條件外,更提供了系統及構件相互之間 的相容性。構造物若能引入模矩設計之

圖 13、有營造廢棄物分類管理之工地 [Gewiese p.75]

圖 14、無營造廢棄物分類管理之工地 [Gewiese p.76]

(14)

構造物若能引入模矩設計之考量,將有助 於日後更換、改修之施作,促進構材之再 利用,進而減少廢棄物之產生。

所謂構造系統多層級之供給,係指依 據構造系統中各子系統之變異頻度,建立 多種層級之組構模式(如支架體、填充體之 二階論者)[Crowther, p.7 ff.],使子系 統層級得以在不影響母系統層級的情況下 作成長、縮減、更動、調整、拆卸等等變 異性之操作,以降低變更構造系統時不必 要地拆除施作及其廢棄物之產生(圖 15、

圖 16)。

上述可變性構造的考量尚需規劃完善 的空間涵容性加以配合,方能收最大效 果。所謂空間涵容性即主空間允許子空間 系統成長、縮減及變更規劃之彈性。

有關整體系統的再利用性評量之三等 分類如下:

第一等: 建物具完整的模矩規劃,且 空間及構造系統依各子系統 之變異頻度訂定層級區劃,允 許子系統在不影響母系統層 級的情況下作成長、縮減、更 動、調整等等變異性之操作,

以降低變更構造系統時不必

要地拆除施作及其廢棄物之 產生,並能提供整體系統乃至 構材再利用之良好條件。

第二等: 建物具部分模矩計劃,或構 造系統無完整的使用頻度之 層級區劃,造成日後成長、縮 減、更動、調整等等變異性需 求之困難者。

第三等: 建物完全不具模矩規劃,且 構造系統無使用頻度之層級 區劃,使整體系統無法滿足日 後成長、縮減、更動、調整等 等變異性之需求者。

2.子系統再利用性

子系統之開放性與子系統的變更及再 使用性有關。變更性佳的子系統容易順應 不同的機能需求作成長、縮減、變更之調 整,並與其它子系統之相容性高、相依性 小。系統之相容性高者表新舊系統接合時 整合良好無機能或界面位相上之衝突者。

相依性小者表系統變更時,相互之干擾程 度最小者。

圖 15、可全面拆卸重組之建築系統 (拆卸前) [Expo 2000, p.39]

圖 16、可全面拆卸重組之建築系統(拆卸 組裝後) [Detail 2001/8, p.1542]

(15)

圖 17、牆前配管是為開放性極高的建築子系統

[http://www.viega.de/produkte/vorwand/viegaswift/viegaswift.pdf]

再使用性高的子系統易於以非破壞性 的方法迅速拆除,且可滿足如現地轉用、

他地轉用、不同用途轉用等類轉用之需 求,進而減少製造新系統的能源以及材料 等資源之消耗。目前常見的高再使用性構 造系統有: 牆前配管系統(圖 17)、可變內 牆系統、高架地板系統…等。

子系統再使用性的三等分類如下:

第一等: 大量使用開放性極高之支架 體、填充體等等子系統,該類 子系統容易順應不同的機能 需求作成長、縮減之變更,且 在其狀況良好之情況下,易於 重複再用者。各子系統間相容 性、整合性高而相依性小,可 自由擴充、刪減,互不受影 響。

第二等: 子系統之變更性、相容性較 低,相依性較高且拆除後再使 用有困難者。

第三等: 子系統之變更性極差,各系 統間之相容性極低、相依性極 高,且拆除後完全無法再使用 者。

3.構件再利用性

構材之開放性與構材之變更性、再使 用性與市售性息息相關。

變更性佳的構件容易順應不同的機能 需求作成長、縮減、變更之調整,並與其 構件系統之相容性高、相依性小。構件之 相容性高者表新舊構件接合時整合良好無 機能或位相上之衝突者。相依性小者表構 件變更時,干擾其他構件之程度最小者。

再使用性高的構件拆除容易,且可滿 足如現地轉用、他地轉用、不同用途轉用 等各類轉用之需求,進而減少製造新構件 的能源以及材料等資源之消耗。構件再使 用(尤其是他地轉用類),特別需要二手店 市場(圖 18)、資訊網路等等操作機制之配 合方能克盡全功。

(16)

圖 18、門、窗等構件若妥善規劃、小心拆卸,其再利用性可大為提高。照片所 示為柏林一間二手建材店倉庫實景 [Bilitewski, p.32]

市售性高的構件,多屬工業化大量生 產的標準構材或半成品,損壞時易於市面 上購得,並進行補充更換,不須額外製作,

以節省材料製造的耗能與耗材。

構件再使用性之三等分類如下:

第一等: 構件之變更性、再使用性與 市售性極高者。

第二等: 構件之變更性、再使用性與 市售性普通者。

第三等: 構件之變更性、再使用性與 市售性極低者。

4.材料再使用性

材料再使用性係指所欲採用之構築材 料,在建物生命終了拆除後,可經循環、

再製之過程,或直接於必要的修補、維護 後,用作現地、他地或不同用途再使用者。

而循環、再製及修護所需之耗材與耗能愈 少之建材,其環保性能愈佳。由此觀點視 之,無膠結材壘砌之砌體造及黏土建築之 再使用性優於鋼材。而鋼材之再使用性則 優於混凝土(圖 19、圖 20)。

材料再使用性的三等分類如下:

第一等:材料在建物生命終了拆除 後,可經循環、再製之過程,

或直接於必要的修補、維護 後,用作現地、他地或不同用 途再使用者之再使用性極高 者。

第二等: 材料在建物生命終了拆除 後,可經循環、再製之過程,

或直接於必要的修補、維護 後,用作現地、他地或不同用 途之再使用性普通者。

第三等: 材料在建物生命終了拆除後 完全無法再使用或再使用性 極低者。

(五)結點可分離性

結點可分離性之良窳,關係構材更 換、拆解之容易度,因而影響其再使用與 再利用可能性之高下。左右結點可分離性 的因素計有:1. 結點數量與種類,2. 結點 可及性, 3. 結點適應性, 4. 結點接合 方式與再使用性。此四因素中,以結點接 合方式與再使用性對於結點可分離性的影 響具決定性之關鍵。因之,在評等權重之 分級上,此因素乃給予 4 分之加權;為拉 大此因素與其他三者之影響差距,其餘三 個難分軒輊的因素之加權計點均為兩分。

(17)

圖 19、 土 坏 拱 洞 之 黏 土

磚 材 可 不斷

重複使用,且轉用再製之耗能極低 [王其鈞, p.67]

圖 20、鋼鐵材料雖容易循環再製,但仍 需耗用可觀能源及物料[Behnisch, p.42]

左右結點可分離性諸因素的得分亦分 三等,第一等程度者給予三分;第二等程 度者給予兩分;第三等程度者給予一分。

1.結點數量與種類

不同系統間界面多寡、結點的數量與 種類除了影響結點組裝或分離之難易性 外,也與構件尺寸大小有相關性。

建築構造中不同系統間的界面以及結 點的種類愈少,有利結點標準化與大量生 產,因而可減少結點製造時開模、能源之 耗用以及廢棄物之產生,且易於控管品 質,提高其耐久性。

結點數量的多寡,應與構件大小取得 平衡。結點量過多,則構件尺寸勢必縮小,

雖有助於人力手工之操作,但組裝或拆卸 的工作量也因而增加(圖 21)。結點量過 少,則構件尺寸將極大,組裝或拆卸動作 雖能單純化,但往往需要重型吊裝機械配 合。

結點數量與種類優劣程度之三等分類 如下:

第一等:結點數量適中、系統介面及結 點種類單純,使得構件尺寸得

宜,便利以最簡單的操作方式 組裝、拆卸,並耗用最少之資 能,產生最少的廢棄物。

第二等:結點數量稍多或稍少,系統介 面及結點種類略為複雜,造成 組裝、拆卸之不便及較多之資 能耗用與廢棄物。

第三等: 結點數量過多或過少,系統 介面及結點種類繁複,造成構 件尺寸過大或過小,嚴重影響 組裝、拆卸之效率,並耗用大 量資能,產生大量廢棄物。

2.結點可及性

容易辨識且可及性高的結點,有利於 建物或構材維護、拆除或修理時迅速找 到,並容易進行維修或更換,有助於構材 再利用與循環再生(圖 22)。

(18)

圖 21、結點多、構件多、構件尺寸小之設計有礙於施工組裝或拆卸之便利性 [Schulitz, p.121]

圖 22、可及性高之結點有助日後維修、更換或拆除 [Schittich, p.303]

結點的可及性之三等分類如下:

第一等: 結點明顯而開放,可迅速辨 識並進行拆卸、組裝或維修。

第二等: 結點雖明顯,但可及性不 高,結點不易辨識,但可及性 尚可者。

第三等: 1. 結點埋設或隱藏於構造 物中,無法迅速辨識,或需仰 賴特殊工具尋找。2. 結點難 以到達,造成拆卸、維修之困 難者。

3.結點適應性

可變性及適應性高之結點設計,可依 構材間不同的接角、高差、長寬、凹凸等 界面狀況做一定程度的彈性調整,除便利 施工誤差、溫度及力學變位等之吸收外,

更有提高結點本身及構材拆卸後之再利用 性之優點(圖 23)。

結點的可及性之三等分類如下:

第一等:結點設計可適應不同的接 角、高差、長寬、凹凸等構材 界面狀況做靈活的彈性調 整,結點本身及構材拆卸後之 再利用性極高。

(19)

圖 23、調整可能性高之結點設計不但可大幅吸收施工、溫變等誤差,也有利構 件再利用時適應不同之環境 [Bacher, p.25 ff]

第二等: 結點構成可依不同的接角、

高差、長寬、凹凸等構材界面 狀況做部分調整。

第三等: 結點無法適應不同的構材界 面狀況,造成結點本身及構材 拆卸後再利用之困難。

4.結點接合方式與可分離性

結點接合方式直接影響構材再生利用

的可能性。化學性或焊接等材料接合方式 (圖 24),導致日後難以非破壞性的方式拆 卸構材,不但降低構材與結點的轉用性,

也造成日後不同種類材質分離回收以及再 生循環之困擾。機械性的接合方式,諸如 螺栓、榫卯、插銷箝夾等,由於拆解可能 性高、再組裝便利,較能滿足構材再用及 再生循環之需求(圖 25)。

圖 24、不易拆解之結點型式(焊接接 點)[齊藤幸男, p.61]

圖 25、可拆式結點 [Ackermann, p.62]

(20)

接合方式的三等分類如下:

第一等: 構材完全以螺栓、榫卯、插 銷箝夾等機械性方式進行接 合,因其可非破壞性拆卸,有 利結點本身及構材再利用以 及再生循環。

第二等: 構材部分以材料性方式、部 分以機械方式接合,部分材質 有再生使用之可能性。

第三等: 構材完全以黏接、澆灌等化 學性或用焊接等材料接合方 式連結,使構材非破壞不能拆 解或拆解困難,降低結點與構 材再生使用的可行性,也造成 材料循環時分離回收之困擾。

(六)維修性

所謂維修性關係維護頻率、修復更換 容易度、維修施作難易度等。由於各因素

影響建築廢棄物或資源耗用上之重要性難 分軒輊。因之,在評等權重之分級上,各 因子之權重計分均為兩分。而各子性能之 得分亦分三等,第一等程度者給予四分;

第二等程度者給予兩分;第三等程度者給 予零分。

1.維護頻率

在確保構材使用性能之前題下,其所 需維護、翻修頻率低者,通常具自潔式特 性(圖 26、圖 27),或不易髒汙、毀損,

且在其使用階段中幾乎不需或極少需要維 護,故清潔、維修之資能耗損以及環境衝 擊均小。反之,維護頻率高者,易髒污、

老化、毀損且經常需要清潔、保養與翻修,

故其使用期間耗能耗材量均較可觀。

圖 26、自潔式陶板飾面材

[http://www.cerabo.com.tw/home.asp]

圖 27、沙烏地阿拉伯杜拜之 Arabian Tower Hotel 具 PTFE 鐵氟龍自潔式塗膜之薄膜構造 [http://www.gra-pa.at/projects

/NeueBaustoffe/membranen/textile_kap02 /textile-bilder04.html]

(21)

圖 28、更換損壞之造型特殊的構件或 結點,除須特別訂製外,尚因其組裝 拆卸之特定順序,造成修復更換之不 便 [Schulitz p.304]。

圖 29、使用大量生產之型材以螺栓方式 接合,除無貨源取得之困難性之外,也 便利修復更換工程之進行 [Schulitz p.269]

清潔維護頻率之三等分類如下:

第一等:構材具自潔式構造或材質,可 避免髒污而不需常清洗者,且 使用過程中完全不需或極少 需要維護者。

第二等:構材維護頻率中等,清潔、維 修所耗材、能普通者。

第三等:構材極易髒污、毀損,常需清 洗,且重新油漆、塗裝或化學 保養等之維護頻率極高,因而 大量耗能耗材者。

2.耗材供應性

構材之耗材供應性一方面涉及清 潔、維護材料之資源消耗程度,另一 方面則關係維修構材之取得容易程 度。清潔維護工程之資源消耗程度佳 者,清潔、維護時幾乎不需或極少需 要消耗品,而所用之耗材亦應盡量考 慮不使用自然資源,而以再生材替代 之。取得容易之維修構材,大部分為 市售性極高之非特製構件,其損壞後 的替換零件之供應貨源不虞匱乏,隨 時隨地均容易購得,以進行修理更換 (圖 28、圖 29)。

耗材供應性之三等分類如下:

第一等: 構材清潔、維護時完全不需 耗材,或其需求量極小,並使 用再生材維修,且其修補更換 性構件均屬市售性開放構 材,極易取得與更換者。

第二等: 構材清潔、維護時耗材需求 量普通,部分耗材並使用再生 材,且修補更換性構件之取得 需經特殊管道,因而取得與更 換稍困難者。

第三等: 構材清潔、維護之耗材需求 量極高,並大量使用原生材,

且修補更換性構件須特別訂 製者。

3 . 維修施作性

維護施作性牽涉構材維護之可及性、

維護時人力與設備之需求以及維護修理之 容易程度(Easy of recovery)。維護可及 性佳者,乃於構材設計時事先考慮清潔、

維護之可能途徑與空間,使構件易於維護 及更新。維護設備與人工之計劃旨在以不 需特殊訓練之人力與最簡單的設備進行清 潔、維護,並注重維護時之人身安全。易 於維護修理之構材平常可以簡單之清潔方 式保持乾淨,有損壞時則容易獨立修復

(22)

圖 30、雙層立面構法除基於建築物理與設備之考量外尚可提供立面維修及清潔 之便利性 [Schittich, p 277]

或更換,不影響其他構件之機能或運作,

並有充分的維修技術支援系統及替換零件 存在(Recovery infrastructure),以便進 行永續之維護工作(圖 30)。

維護施作性之三等分類:

第一等: 構材維護之可及性佳、維護 時人力與設備之需求少,工作 環境安全妥適,且維修技術支 援及零件供應體系完整,構材 維修、更換極為容易者。

第二等: 構材維護之可及性普通,維 護時須技藝熟練之人力或較 特別的設備,維修稍具複雜 性、危險性者。

第三等: 1. 構法計劃未考慮構材維 護之可及性以致清潔、維護工 程進行困難,或需使用特別器 械及雇用受過特殊訓練之專 業人力,方能徹底清潔與維護 者。2. 維修技術支援系統的 可及性及零件替換之可能極 小,以致無法充分維修者。

(七)耐久性

所謂構件之耐久性係指構件能夠正常 行使其功能之使用年限。而耐久性之提升 係以耐久性分離構法、提高材質本身耐久

性以及施加構造與化學性保護等方法,延 長構材之使用壽命,進而達到減少廢棄物 產生以及珍惜自然資源之目的。構材本身 耐久性不佳者通常可以構造或化學措施增 強其耐久性。而耐久差異性構法則可使不 同耐久性的構造物不必同時循環,進而提 高所有建築部材之壽命至最大限度。在評 等權重之分級上,本研究乃給予構材本身 耐久性、耐久差異性分離構法、構造及化 學性之保護等三種因子同等兩分之加權。

而各子性能之得分亦分三等,第一等程度 者給予四分;第二等程度者給予兩分;第 三等程度者給予零分。

1.耐久差異性分離構法

構材之壽命有「理論使用年限」與「平 均更換年限」之差別。理論使用年限者乃 為該構材用至損毀時所預期之壽命,各種 構材因其本身耐久性之差別,理論使用年 限各有不同。而平均更換年限,則為構材 因破損與非破損因素而遭更換之實際使用 年限的平均值。非破損更換因素包含樣式 老舊、性能不符新式法規、使用者更新之 心理需求…等。然而,無論「理論使用年 限」與「平均更換年限」均只是統計或期 望之構材壽命參考值。

(23)

圖 31、next 21 係依材料耐久性做構法規劃之開放建築 [http://arch.hku.hk/~cmhui/japan/next21]

若要增進構材再生循環之潛能,除應 要求提高構材的耐久性以及循環性之外,

還須顧及各種破損或非破損因素所造成的 不同構材汰換頻率。因之,使用年限有明 顯差異之構材其選材用料及構法之分離乃 有其必要性。亦即,吾人應在選材上,將 有較長使用年限需求之長壽性構件以耐久 性佳之材質施作。而在構法計劃上,則使 長壽性與短壽性構件之構造易於分離,以 利日後之獨立修復、替換(圖 31)。有科技 更新前瞻性的構件,更應使其能以非破壞 性之方法進行更換或加裝新構件

[Bredenbals Abfallvermeidung, p.122]。凡短壽性構件或因時尚樣式潮 流,汰舊換新頻率極高者,應使其易於拆 卸更新,並使用可回收之材質以利再生循 環。

構材耐久性分離構法之三等分類如 下:

第一等: 長壽性構件以耐久性較佳之 材質施作;短壽性構材使其易 於更換;長壽、永久性構件與 短壽、汰換頻率高之構件接合 採易於分離的構法,以利修 復、替換。

第二等: 長壽性構件之耐久性中等;

短壽性構材更換拆卸施作稍 繁複;長壽、永久性構件與短 壽、汰換頻率高之構件之分離 性尚可。

第三等: 長壽性構件以耐久性較差之 材質施作;長壽、永久性構件 與短壽、汰換頻率高之構件以 難以分離的構法接合,造成日 後修復、替換、拆除之困擾。

2.構材本身耐久性

構材本身的耐久性,係指構材之材質 本身對各種老化因素之抵抗或防止能力,

因之諸如抗凍融、抗紫外線、防虫、防腐、

防銹性、防磨蝕、防衝撞…等影響構材正 常行使其功能的特性均會左右構材之壽命 (圖 32、圖 33)。耐久性高之構件,除有 助於延長建物之生命週期,在建物拆除 後,尚可配合界面接頭之設計,進行各種 轉用方式之構件再利用3

3參見 3. 構件再利用性

(24)

圖 32、磚造建築耐久性佳 [Herzog p.111]

圖 33、耐久石造建築耐久性亦優良 [Detail 2002 1/2 p.59]

構材耐久性之三等分類如下:

第一等: 構材之抗凍融、抗紫外線、

防虫、防腐、防銹性等特性均 佳者,使用年限極長者。

第二等: 構材之抗凍融、抗紫外線、

防虫、防腐、防銹性等特性部 分良好、部分不佳者,使用年 限較短者。

第三等: 構材之抗凍融、抗紫外線、

防虫、防腐、防銹性等特性均 極差者,使用年限極短者。

3 . 構造、化學性保護

所謂構造性保護,乃以構造措施,提 供構材諸如防濕防潮、耐候、防曬、防結 露、通風、防虫、絕熱、防火、防凍融…

等之保護(圖 34),以提高構材之耐久性。

由於此類保護方式,可逆性較高且不牽涉 化學藥品之使用,故其所造成之環境衝 擊,一般較化學性保護措施為小。

圖 34、以出簷、抬高等構造性保護 措施避免木構長期遭紫外線、潮濕 等劣化因素傷害 [Sell, p. 6]

圖 35、油漆類的化學性保護措施 [Sell, p.7]

(25)

所謂化學性保護,乃施加化學物質於 構材表面或內部(圖 35),以提供構材諸如 防濕防潮、耐候、防曬、防結露、防虫、

絕熱、防火、防凍融…等之保護,進而提 高構材之耐久性。由於此類保護方式一般 而言,可逆性較差,且使用化學藥品,一 方面需要耗用額外之資能,另一方面由於 再生循環時常易造成構材分離回收或棄置 之困擾。且部分化學藥品具有毒性,環境 衝擊不容忽視;是故此種保護方式僅建議 於構造性措施無法完成保護任務之情況下 使用之。

構造、化學性保護之三等分類:

第一等: 具完善之構法保護措施,使 構材之不暴露於凍融交替之 環境,免除日曬雨淋等天候影 響,提供絕佳之防虫、防腐、

防火、防銹、防衝撞、磨損...

等環境,使構材之使用年限,

在不需化學性保護措施的前 題下,得以大幅提升者。

第二等: 抗凍融、抗紫外線、耐候、

防虫、防腐、防銹、防火性等 等構法保護措施部分未能考 慮週全,致使構材之使用年限 受到影響,而須藉助化學性保 護措施,而達預期之構材使用 年限者。此外,此種化學保護 劑必須盡量不使用原生材鍊 製而成,且為可再生循環之無 毒材,以盡量減少環境之衝 擊。

第三等: 完全不具構法或化學保護措施,

使構材之暴露於凍融交替、火害等不利因 子之下,飽受日曬雨淋等天候影響,極端 潮濕、不通風,以致提供絕佳之虫蝕、生 苔蕈霉、腐朽、銹蝕之環境,使構材之使 用年限大幅縮短者。或無構造保護但有化 學保護,唯此化學性保護劑乃由稀有材製

造而成,或含毒性、無法回收以致造成對 環境極大之

(八)可循環性

所謂可循環性係指構材至其生命週期 終了而必須進行材料性循環時,其材料回 收再製之可能性。建材之可循環性與是否 使用再生材、循環資訊之有無、循環效率 之高低及循環技術之可及性息息相關。由 於循環效率僅影響可循環建材回收再製之 容易度,並不影響其最終之可循環性。故 在評等權重之分級上,本研究乃給予循環 效率 1 分之較少加權,其餘三個影響可循 環性較大之因素,如循環資訊之提供、循 環效率、循環技術可及性等,則給予三分 之加權。而各子性能之得分亦分三等,第 一等程度者給予三分;第二等程度者給予 兩分;第三等程度者給予一分。

1.循環材使用

若要提高建築用材之循環性,在用材 計劃方面,嚴禁使用有毒及有害建材,以 免造成使用、拆除、循環、再生及棄置時 之困擾。宜盡量使用可全面循環(Global recycling)之材料,如木材、稻草、黏土、

石材等質材,可自然生長、腐化分解,或 最終以無害之方式進入大自然循環者(表 格 2)。若因故為法使用前述材質者,則也 要盡量採用再生材或日後可再生之材質。

並盡量少用可能導致「低檔循環」(Down recycling)之質材(如建築結構性混凝土 材,在再生之後僅能用作填方路基者),以 利提高循環之品等、節省製材之耗能。

循環材使用之三等分類如下:

第一等: 構材完全無毒,且為可全面 循環之材料或再生材,循環後 並可作高檔使用者。

第二等: 構材雖無毒無害,但僅可部 分循環,而部分構材需做棄置 處理者。

(26)

表格 2 、建築製品之全面再生循環性評估: [Bredenbals, p.88]

範疇 說明 案例

1 可全面再生循環之材料:

自然生長之原料或(和)礦物質 材,其可棄置於自然界不生變 化或僅產生物理變化者

木、木板材、木綿、蘆葦管、砂、大 麻、蘆葦、稻草、軟木、羊毛、自然 石材、黏土

2 有條件全面再生循環之材料:

自然生長之原料或(和) 礦物 質材,其棄置於自然界時會產 生物理和化學變化者

燒結黏土磚、水泥磚、石灰砂磚、金 屬、木加工材、自然顏料(無第三類之 添加物者)

3 無法全面再生循環之材料:

有機但無法自然生長之原料

石油、煤礦、天然氣產品,如:塑膠、

合成顏料、漆、合成膠等

第三等: 構材為原生材,或具有害材 質乃至完全無法循環者。

2.構材循環資訊提供

由於建物之壽命較一般工業產品為 長,故如何保存構材種類、成分及含量大 小、尺寸之證明(表格 3),提供供應維修

商、建造年代、荷載歷史、火害、震害補 強、維修過程等等變更之相關資料等,並 對此資訊做永續之登錄,將大大影響建物 生命週期終了時拆除、構件與材料再用、

循環乃至棄置操作之環保效率。

表格 3、建物構材尺寸、重量、材料、物理及化學性能等基本資料檔案(節錄) [Schultmann, p.77]

(27)

表格 4、影響建築廢棄礦物質材再生回收再製之添加物[Gewiese, p. 113]

種類 材料例

1. 影響處理程序之材料 木梁、木料、塑膠容器、膠膜、鋼筋、金屬...等 2. 降低再生製品品質之異

質材

石膏、氣泡混凝土、隔熱材、耐候材、塑膠材、橡 膠材...等

構材循環資訊之永續提供之三等分類如 下:

第一等:構材具生產者、製造年代、構 材種類、尺寸、成分及含量大 小之證明,並存在機制,足以 永續登錄並提供關於荷載歷 史、火害、震害補強、維修過 程等等變更之相關資料,以利 日後拆除、構件與材料再用、

循環乃至棄置操作之環保效 率者。

第二等: 構材之基本資料有所殘缺,

且雖有永續登錄、查詢相關資 訊之機制,但功能不彰者。

第三等:構材完全不具基本資料,且不 存在永續登錄、查詢相關資訊 之機制,乃至造成拆除、再 用、循環、棄置之困擾者。

3.循環效率

為便利構材之再生循環,宜於材料 中盡量少用可能減損日後循環製造之添 加物(如水溶性氯及妨礙硬化材、硫化物 等材質之添加將妨礙礦物質材之循 環)(表格 4),同時應盡量減少構材中不 同材料類型之數目,以便利循環時之單 純性,進而確保再生材料之品質。

循環效率之三等分級如下:

第一等:構材種類單純,易於拆解分 離,且無任何可能減損日後循 環製造之添加物存在。

第二等: 構材種類不單純,且僅能部 分分離拆解,或含有少量有礙

日後循環製造之添加物存在 者。

第三等:構材種類繁多,且無法分離拆 解,或含有大量有礙日後循環 製造之添加物存在者。

4.循環技術之可及性

構材之使用除考慮其可循環性外,尚 須考慮該構材之循環技術、及最終處置法 之可及性及其污染性。

循環技術之可及性評定係指檢討該構 材之再生循環技術是否易於取得,並具完 整之回收機制且有可接受之經濟性。同 時,需調查該再生循環之設施是否存在於 一定的運輸範圍(圖 36),使構材拆除後,

不需長途運送,以免造成額外之環境衝擊 與能量損耗。而循環技術之污染性,則須 檢討該類循環技術或工廠設施是否達到足 夠的環境評估標準,以免構材循環所造成 不良之環境負荷。

循環技術之三等分類如下:

第一等: 構材之循環、最終處置之可 及性極高,且其環境衝擊、污 染性極小者。

第二等: 構材之循環、最終處置之可 及性尚可,或且其一定程度之 環境衝擊、污染性者。

第三等: 構材之循環、最終處置之可 及性極低,或其環境衝擊、污 染性極大者。

(28)

圖 36、在德國的運費與廢棄物處理成本結構之下,建築廢棄物產生地與再生循 環處理工廠之間距以小於 15km 為宜,最大不得超過 25km,否則將不符經濟需求 [Penzel, p.328]

(九)環境衝擊性

建物之環境衝擊性一般常用生命週期 評估法(LCA)加以仔細評量,然而,為提高 環境衝擊解析之效率,本研究並未詳細盤 查每種替選方案於生命週期各個期程水 生、固體、氣體廢棄物之排放量,而只以 定性方式粗略估計各替選方案構材用法的 之環境衝擊。

由於需要盤查的環境衝擊因子項目繁 多,本研究挑選物流循環範圍中影響空間 較廣、時間較長以及程度較為嚴重者,進 行簡明式評估(streamlined

evaluation)。因之,所考慮的環境衝擊項 目計有: 1. 危險性、2. GWP、3. 酸化等、

4. 水生、固體、氣體廢棄物排放概況等四 項(表格 5)。

所謂危險性:在此泛指具放射性或含 如水銀、石棉、鎘等重金屬、溴化物、PCBs、

PCTs 等對人體或動物有害之具毒性或危 險性之材。如使用塑膠為材時,主要的塑 膠用材不使用溴化物防燃劑或重金屬基添 加物(著色劑、導體、穩定劑) 等。

所謂 GWP 為全球暖化指標,在此,本 研究將檢討各類用材替選方案的溫室效應 氣體排放情況(諸如 CO2 、CH4、CFC、VOC 等),盡量少使用製造或使用過程易生溫室 效應之材質(如鋁、鉻、銅、鐵、鉛、鎳、

鋅、紙及合金產品、混凝土等)。

酸化程度則為檢討各類用材替選方案 之酸化潛勢(Acidification

Potential),亦即酸性物如 NOx、SOx 等之 排放。

(29)

表格 5、 建材生命週期各期程環境衝擊檢查要項及所參考之代理資料:

環境衝擊項目 檢查細項 依據代理資料 1. 危險性 水銀、石棉、鎘等重金屬、溴化物、

PCBs、PCTs 等毒性或危險材。

[Demkin]、[Watien]、

[Spielgel]

2. GWP CO2 、CH4、CFC、VOC 之排放情況及 鋁、鉻、銅、鐵、鉛、鎳、鋅、紙 及合金產品、混凝土建材等使用多 寡

[Demkin]、[Watien]、

[林憲德]

3. 酸化程度 NOx、Sox 排放多寡 [Demkin]、[Watien]

4. 廢棄物排放 水生、固體、氣體廢棄物排放情況 [Demkin]、[Watien]

詳實之水生、固體、氣體廢棄物排放 盤查為瞭解各替選方案整個生命週期產生 的廢棄物造成之環境衝擊最直接的方法。

然而,相關盤查通常耗時費錢,也非本研 究所探討之重點;另一方面由於目前各種 材質廢棄物排放的本土性相關資料在此並 不健全,在無充分資料支援的情況下僅能 依據代理資料 [Demkin][Watien]

[Spielgel][林憲德],做各種廢棄物排放 情況之粗略評估。以下,列出本研究所考 慮之建材生命週期各期程環境衝擊檢查要 項:

由於建物生命週期各期程之環境衝擊 影響程度視材質之不同而有異,本研究只 能將各期程之權重視為均等,故各階段影 響之加權計點均為兩分。而各子性能之得 分亦分三等,第一等程度者給予四分;第 二等程度者給予兩分;第三等程度者給予 零分。

為便於統一本研究八個性能中各子性 能之項目數量,本研究乃將建物生命週期 分為 1. 開採、製造、運輸;2. 營建施工;

3.維護、更修;4.拆除、循環、棄置等四 個階段,接下來,茲就此四個階段,探討 生命週期各期程之環境衝擊。

1.開採、製造、運輸之環境衝擊

此階段環境衝擊之評估乃檢討所選用 材是否於開採、製造、運輸等過程產生衝 擊量與質最小之固體、氣體、液體廢棄物,

並特別評析這些排放物之危險性、GWP、酸 化程度。要滿足此評估要項,建築用材應 盡量選用開採、製造時環境衝擊最小之綠 色建材,並盡可能就地取材,或使用可於 當地再生循環之材,以減少運輸之衝擊 性。除此之外,建材運輸、儲藏時須有一 定包裝或容器存放固、液、氣體廢棄物,

而該包裝或容器易於清潔且可回收再用,

其清洗所得之廢棄物亦易於循環再生者。

開採、製造運輸階段環境衝擊之三等 分類如下:

第一等: 就地取材,或使用再生循環 之材,使運輸之耗材、耗能減 至最少。使用無放射性、無毒 性、無危險性且於其開採、製 造等過程所產生溫室效應氣 體、酸性物以及其他固體、氣 體、液體廢棄物之量最少之材 料。各種包裝或容器亦考慮回 收再用者。

(30)

第二等: 所用之材其於開採、製造、

運輸時所生固體、氣體、液體 廢棄物之量中等,而其毒性、

酸性、危險性及溫室效應產生 程度,雖未斟理想,但稍能接 受者。

第三等:使用原生材,而其於開採、製 造、運輸時,產生大量固體、

氣體、液體廢棄物或有毒、酸 性物,或該原生材易產生溫室 效應、各種包裝或容器完全不 考慮回收再用,而適合的較佳 替選方案仍存在者。

2.營造施工之環境衝擊

為減少建造時所造成之環境衝擊,吾 人除在噪音、震動與粉塵方面需要妥善控 制之外,在物流管理上尚需注意:1. 應用 產生最少固體、液體、氣體廢棄物之減廢 構法、工法計劃(如藉系統整合施工計劃減 少剩料與廢料量...等)。2.施工物料管理 (如進料控管、保存維護、設施管理...

等)、3. 營造廢棄物管理(如運輸、垃圾、

剩料及包裝分類回收計劃、容器置放空間 規劃、各類工種垃圾權屬、清除職責劃分、

廢棄物管理組織...等)。

開採、製造運輸階段環境衝擊之三等分 類如下:

第一等: 使用低工害及減廢構法及工 法,注意建築工地之施工物料 管理並有完善之工地廢棄物 管理者。

第二等: 構法與工法之減廢性尚有改 善空間,建築之工地管理與施 工物料管理仍有改進之需要 者。

第三等: 雖存在使用低工害及減廢構 法與工法之可能性,但卻未採 行;或工地計劃中缺乏完善之 施工物料及廢棄物管理者。

3.維護更修之環境衝擊

欲降低構材在使用、維護階段之環境 衝擊,使用與維護之耗材(如油漆、清潔 劑、塗裝材、防腐劑...等)應盡量採用無 放射性、無毒、無害、製造時酸化潛勢及 溫室效應氣體排放量最低之材料。此外,

使用與維護過程中所產生固、液、氣體廢 棄物應使其降至最低,並考慮其回收再利 用之可能性。

開採、製造、運輸階段環境衝擊之三等 分類如下:

第一等: 維護之耗材本身及其所生之 廢棄物無毒、無害,酸化潛勢 及溫室效應氣體排放量極 低,且其所生之固、液、氣體 廢棄物量極微,或可全面回 收、再生利用者。

第二等: 維護、使用之耗材及其所生 之固、液、氣體廢棄物之量或 有害程度雖有限,但仍有改進 之空間者,或僅部分廢棄物可 再生循環者。

第三等: 維護、使用之耗材或廢棄物 會釋放有害之固、液、氣體物 質,且該等廢棄物難以回收或 無法再生循環,而較佳之替選 方案存在卻不採用者。

4.拆除、循環、棄置之環境衝擊

欲降低建物拆除、循環乃至棄置之環境 衝擊,除應有適當之材料計劃外,尚須配 合週詳之構法與拆除計劃。

在構法計劃方面,除應具易拆式構法 之考量外,對於無法拆解或拆除時無法分 離之材料應盡量使用同一種材料,以利構 材日後拆除循環作業的方便性,進而提高 再生材循環之效率。為減少拆械、回收時 機械之耗能與損害,凡需破壞性拆解之

參考文獻

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