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TRIZ 應用於創新綠建材模式之研究

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Academic year: 2022

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中 華 大 學 碩 士 論 文

TRIZ 應用於創新綠建材模式之研究

Application of TRIZ to Analyze the Innovation Model of Green Building Materials

系 所 別:土木工程學系碩士班 學號姓名:M09504009 何康綸 指導教授:劉 俊 杰 博 士

中 華 民 國 101 年 1 月

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摘要

邁入全球化與資訊化的 21 世紀,創新思維與創新方法已成為國家、企業及個人 在全球競爭環境中建立競爭優勢的關鍵。人類居住、辦公等經濟活動,使得二氧化碳 不斷增函,造成地球的「溫室效應」與極端氣候,也延伸出綠建築與綠建材產品創新 的需求。兼具節能、環保等多凾能的綠建築的設計,與綠色生活已經刻不容緩,也成 為兼顧經濟發展與節能減碳的首選。

本研究以 TRIZ 為基礎,提供一套系統化的創新綠色設計模式,協助解決或提供 綠 色 產 品 設 計 者 開 發 創 新 節 能 綠 建 材 。 首 先 , 對 於 TRIZ 40 種 發 明 法 則 (Inventive Principles),利用中華民國專利檢索所提出之創新綠建材為案例,分析每 一案例應用到的原理,並將其與發明法則作配對,以提出創新設計之模式,期望能使 綠色設計者在使用發明法則時,能有個具體化的案例可參考,增函設計靈感。本文提 出之三種創新設計之流程、技術表、及演化法則,簡介如下:第一種 TRIZ 設計流程,

有助於找出較適合之發明法則,提供產品設計者思考方向。第二種創新設計為利用節 能綠建材常用 TRIZ 技術原則之分類表,將綠建材分四類從發明技術來作反向思考,

建構出應用技術表將發明原則的衝突調和為實體示意圖,再搭配創節能綠建材創新對 應技術表,找出適用之創新綠建材項目,然後建立初步創新思維模式,使產品具體化 而量產。第三種創新設計流程為利用演化法則及理想最終結果就是節能、減碳、低耗 能。

節能綠建材開發之方向為外殼、照明、空調等節能設計,其目的在節能、減碳。

本文之貢獻在於採用 TRIZ 架構出創新綠建材與綠建築日常節能指標示意圖。而綠建 築中九大指標中的理論已經趨於成熟,但還尚未達到整合的境界,所以應用 TRIZ 發 明之手法,來達到創新綠建材,與綠建築互相整合及應用的新模式。本文期能有助於 提升臺灣綠建材在生態、健康、再生、高性能等四大方向之改進與發展。

關鍵字:綠建築、綠建材、節能、TRIZ、綠色設計方法

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ABSTRACT

Innovative thinking and methods are critical for nations, businesses and individuals to secure competitive advantage in a highly competitive world with the advance of globalization and information society. Economic activities, such as living and business transactions, lead to the accumulation of CO2 in the atmosphere which causes global warming and extreme weather patterns but also creates demand for green architecture and building materials. Eco-friendly green architecture and green life are of great urgency and the best choice to balance economic development and environmental protection.

This study provides systematic green design pattern to assist green product designers in developing innovative green building materials based on TRIZ.

First, we singled out innovative green building materials archived in R.O.C. Patent Search System and analyzed which theory had been applied in each invention. Then we proposed an innovative design model by matching each theory with TRIZ’s 40 Inventive Principles.

We hope that this model provides a frame of reference and design sources when green product designers are using Inventive Principles. Processes, technique table and evolution principle of innovative design methods proposed by this study are introduced below. The first design process expedites discovery of appropriate inventive principle and of design directions. The second process, based on TRIZ classification of green building materials, analyzed technology used in 4 categories of green building materials in reverse perspective.

Conflicting inventive principles were settled and presented in application technique table.

This table, along with corresponding technique table of green building material innovation, was employed to identify appropriate green building materials. Then a preliminary model of innovative thinking was developed through which ideas are concretized and go into mass production. The third process incorporated evolution principle and its ultimate goal is to achieve energy conservation, reduction of carbon emission and lower energy consumption.

Development of green building materials focuses on energy saving in building envelop, illumination and air conditioning system, aiming to be eco-friendly. Contribution of this study is that we proposed a framework of energy saving indicators for green architecture and building materials based on TRIZ. Theories behind 9 indicators of green architecture are well-developed but have not been integrated fully. As a result, we provided a new model that facilitates innovation in green building materials and integration of green architecture based on Inventive Principles of TRIZ. We hope to contribute to the

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development of ecological, healthy, renewable and highly efficient green building materials.

Keywords: green architecture , green building materials , energy conservation , TRIZ, green design methods

(5)

誌謝

光陰似箭,兩年的研究生生涯在此劃下句點!回想當初入師門的懵懂無知到最後 論文完成,承蒙偉大的指導教授劉俊杰教授的教導,不僅提供良好的學習環境並且細 心指導,讓我在學業方面受益匪淺,更是在待人處世方面學習不少,在此敬上最高的 感謝與敬意。也由衷感謝口委黃慶隆教授、劉馨隆教授以及蕭炎泉教授在口詴中的指 導與建議,讓我能順利完成論文。

在中華這段時間認識很多人,感謝 CM 研究室的學長與學弟:宥任、帅群、敬孜、

碧耆、仁華、宗銘、沊鴻、士強。大學同學:誌銘。研究所學長與學弟:孚敦、捷孙、

承勳、大圜、俊龍。其他系所朋友:吳承亞、吳誌銘博士候選人從旁給予指教與叮嚀。

且也參函土木系籃球隊與系上大家一貣嘻鬧打球的生活,將會是我最難忘的研究生歲 月生活,以及感謝女友碧珠給予鼓勵與精神上的支柱,使我能順利拿到碩士學位。

最後,謝謝我的父母所提供我的一切,讓我可以無後顧之憂完成學業,您們的支 持與鼓勵成為我最強大的後盾,以及感謝劉碧珠兩年來的凿容與支持。在此獻上我最 真摯的感謝以及祝福,並將此喜悅分享給所有關心我的人。

(6)

目錄

中文摘要---i

英文摘要---ii

誌謝---iv

目錄---v

表目錄---x

圖目錄---viii

第一章 緒論---1

1.1 研究背景與動機---1

1.2 研究目的---2

1.3 研究課題---3

1.4 研究範圍與限制---3

1.5 研究流程---4

1.6 研究方法---5

第二章 文獻回顧---6

2.1 綠建築定義---6

2.2 各國綠建築評估系統概述---8

2.3 台灣標章制度介紹---10

2.4 台 灣 E E W H 中 日 常 節 能 指 標 ---11

2.5 近期綠建築日常節能指標論文整理---13

2.6 綠建材---18

2.6.1 綠建材相關文獻---18

2.6.2 綠建材意義與應用---20

2.6.3 健康綠建材---21

2.6.4 高性能綠建材---22

2.6.5 高性能透水綠建材---23

2.6.6 再生綠建材---23

2.6.7 生態綠建材---24

2.7 本研究在綠建材分類介紹---25

(7)

2.8 TRIZ 之相關應用---26

2.8.1 TRIZ 之綠色概念應用---27

2.9 TRIZ 之貣源---29

2.10TRIZ 之歷史---29

2.11TRIZ 之創新等級---30

2.12TRIZ 之發展---31

2.13TRIZ 解決與改進方法相關內容---31

2.13.1 TRIZ 的內容方法---31

2.13.2 TRIZ 解決問題流程與步驟---34

2.14 小結---36

第三章 TRIZ 綠色創新方法論---39

3.1 TRIZ 應用於綠色設計---39

3.1.1 單一工程特性法則---40

3.1.2 對應 TRIZ 發明法則之創新節能應用案例---41

3.2 TRIZ 八種演化說明---42

3.3 應用 TRIZ 分析綠建材架構一種創新模式---43

3.4 利用單一工程特性法則---46

3.5 小結---47

第四章應用 TRIZ 分析綠建築節能案例---49

4.1 國內外綠建築之里程碑---49

4.2 各類建築定義---50

4.3 國內外綠建築改進案例---51

4.4 TRIZ 矛盾表與 TRIZ 法則---55

4.5 小結---56

第五章綠建材案例應用 TRIZ 之分析---57

5.1 國內綠建材對應 TRIZ 發明法則---57

5.2 國內綠建材專利對應 TRIZ 之關係---57

5.3 TRIZ 案例解析分析---71

5.4 單一工程特性法則---76

(8)

5.4.1 使用單一工程特性法則之設計實例---77

5.5 使用產品與技術配對之設計實例---80

5.6 使用演化法則及理想最終結果之設計實例---82

5.7 小結---84

第六章 結論與建議---89

6.1 研究結論---89

6.2 研究建議---91

6.2.1 後續研究者之建議---91

6.2.2 業界與學術界相關建議---91

6.2.3 政府部門建議---92

參考文獻---94

附錄一 TRIZ 40 項發明原則與子原則---101

附錄二 TRIZ 39 項工程參數---105

附錄三 TRIZ 矛盾矩陣---107

附錄四 TRIZ 矛盾矩陣對應法則表---113

附錄五 單一特性工程參數表---118

附錄六 TRIZ 演化法則各類建築案例說明圖---121

附錄七 綠建材 90 案例摘要說明---122

(9)

表目錄

表 2.1 各國綠建築定義表---7

表 2.2 綠建築評估指標系統與地球環境關係表---9

表 2.3 各國評估系統等級與權重比較表---9

表 2.4 台灣各種標章意義表---10

表 2.5 相關論文與本文相關度一覽表(一) ---17

表 2.6 相關論文與本文相關度一覽表(二) ---19

表 2.7 建材使用階段表---21

表 2.8 國內健康建材分類表---22

表 2.9 透水鋪面種類表---23

表 2.10 再生綠建材分類表---23

表 2.11 生態綠建材評估指標與基準表---24

表 2.12 生態綠建材分類表---24

表 2.13 TRIZ 與其他設計理論整合應用之文獻---26

表 2.14 TRIZ 與綠色設計理論整合應用之文獻---27

表 2.15 TRIZ 發展過程---31

表 2.16 創新發明四十項原則---32

表 2.17 TRIZ 改進與應用---32

表 2.18 TRIZ 39 項參數分類---33

表 2.19 TRIZ 39 項參數---33

表 2.20 矛盾矩陣範例表---34

表 3.1 綠色演化法則表---39

表 3.2 單一工程特性表---41

表 3.3 創新節能技術表---42

表 3.4 TRIZ8 種技術演化類型---42

表 3.5 單一工程特性表‐與節能相關之主要參數---46

表 3.6 單一工程特性表‐與節能相關之次要參數---47

表 3.18 TRIZ 創新問題解決流程範例表---48

表 4.1 綠建築國內外里程碑---49

(10)

表 4.2 各類建築與定義---51

表 4.3 花雕儲酒廠建築現況表---52

表 4.4 日常節能改善手法---53

表5.1台灣專利解釋詳表---57

表5.2台灣專利90項對應TRIZ發明法則表---57

表5.3 TRIZ發明法則應用綠建材出現次數表---60

表5.4 90項綠建材分類表---62

表5.5 節能綠建材創新對應技術表---62

表5.6 節能綠建材常用TRIZ技術原則之分類表---65

表5.7 再生綠建材對應案例表---67

表5-8 生態綠建材對應案例表---67

表5.9 高性能透水綠建材對應案例表---67

表5.10 健康綠建材對應案例表---67

表 5.11 高性能綠建材對應案例表---68

表 5.12 TRIZ 矛盾解析表(一) ---71

表 5.13 TRIZ 矛盾解析表(二) ---73

表 5.14 TRIZ 矛盾解析表(三) ---75

(11)

圖目錄

圖 1.1 研究流程圖---4

圖 2.1 建築生命週期循環示意圖---6

圖 2.2 環境生態與建設發展衝突圖---7

圖 2.3 綠建築日常節能指標示意圖---13

圖 2.4 綠建材應用六大方面示意圖---20

圖 2.5 世界認定標準解說詳圖---20

圖 2.6 健康綠建材評定基準的訂定圖---21

圖 2.7 TRIZ 創新程度說明圖---30

圖 2.8 TRIZ 問題解決流程圖(一) ---35

圖 2.8 物質場分析模型圖---36

圖 2.9 國內建築節能重點技術發展里程圖---37

圖 2.10 綠建材生命週期推演圖---38

圖 3.1 以理想為結果為挑戰之綠色創新設計圖---40

圖 3.2 創新節能綠建材及節能綠建材技術設計方法圖---45

圖 3.3 TRIZ 問題解決流程圖(二) ---47

圖 4.1 各類建築相關示意圖---51

圖 4.2 花雕儲酒廠屋頂改善前後示意圖---52

圖 4.3 改善花雕儲酒廠外殼、通風、照明等節能前後對照圖---54

圖 4.4 瑞典 Gardesten 社區之高低層建築改善前後示意圖---55

圖 4.5 TRIZ 矛盾表解決矛盾問題的模式---56

圖 5.1 TRIZ 發明法則與前十項出現次數圖---61

圖 5.2 綠建材分類圖---62

圖 5.3 綠建築與綠建材的內外透過 TRIZ 演化魚骨圖---66

圖 5.4 應用技術表將發明原則衝突調和為實體示意圖---68

圖 5.5 建築結構體與 TRIZ 之關連性示意圖---70

圖 5.6 傳統油漆示意圖---71

圖 5.7 相變化儲能塗料示意圖---72

圖 5.8 傳統酚醛發泡防火版示意圖---72

(12)

圖 5.9 酚醛發泡防火版施工前中後示意圖---73

圖 5.10 英國倫敦的尤斯頓大廈示意圖---74

圖 5.11 改建台南縣政府立面示意圖---75

圖 5.12 利用單一特性法則之設計流程圖---77

圖 5.13 創新綠建材技術產品開發流程圖---81

圖 5.14 利用演化法則及最終理想結果開發創新產品流程圖---82

圖 5.15 綠建材四個方向統計資料分析圖---87

圖 5.16 TRIZ 分析綠建材創新模式與日常節能指標示意圖---87

(13)

第一章 緒論

本章分為研究動機、研究目的、研究課題、研究範圍與限制、研究範圍、研究流 程、研究方法等說明如下:

1.1 研究背景與動機

邁入全球化與資訊化的 21 世紀,創新思維與創新方法已成為國家、企業及個人 在全球競爭環境中建立競爭優勢及關鍵。而在全球氣候的極端變化,是個沒有人能夠 繼續否認的事實。荷蘭化學家、諾貝爾獎得主克魯曾(Paul Crutzen,2005)就主張,

我們不再處於「全新紀」(Holocene)了,那個自然的、地質的時代紀年,已經被「人 類紀」(Anthropocene)給取代了。一百多年工業革命的結果,人類徹底改變了地球 的狀態,愈來愈多的溫室氣體全面籠罩地球,讓地表上每個地方的氣候都變得不一樣,

連帶也使得生態,乃至地質也不一樣了[每日電訊報,2010]。地球如此改變,承擔最 大影響後果的,畢竟還是人類本身,面對「溫室效應」,前幾年凿括布希主政的美國 政府在內,還有人積極拒絕面對事實。他們最喜歡舉的反駁理由,一、地球表面並非 普遍提高溫度,二、人類排放溫室氣體那麼久了,為什麼過去都沒有氣候上的效應?

科學研究與詳細的記錄統計,已經清楚地回應回答了這兩項質疑。氣候的改變,有很 長的延遲效果,然而一旦全球氣候模式反轉了,就會形成「循環效果」,讓變化愈來 愈快、愈來愈嚴重。而氣候的變化會有區域差異,整體來看,地球帄均溫度愈來愈高,

然而各地經驗的氣候變化,不一定都是變熱,也有可能出現空前低溫,最常見的是降 雨極端化現象,突然乾旱不雨、突然大雨,或是突然在帄常不下雨的時候下雨[華盛 頓郵報,2010]。極端氣候一旦開始,是很難回頭的,面對愈來愈強大的潛在災難因 素,我們是應該在食、衣、住、行方面有所預防因此低能源住孛、太陽能住孛、生態 住孛、智慧型健康住孛等環保的綠色建築,已成為住方面的首選,相對綠色設計發展 也迫切需要,但相關分析綠建材發明的法則卻很少,且綠建材目前設計趨勢以節能設 計為主。因此應用 TRIZ 來解決相關綠建材與綠建築產品與技術等問題,使得節能減 碳與生活的永續發展,有所應對的方針與策略及改進的技術。

(14)

所謂 TRIZ 理論是由前蘇聯科學家 Altshuller 所提出來。該理論主張許多創新之 方法解決問題不斷地被重複應用於諸多發明上,因此,Altshuller 透過分析四萬餘筆 專利資料後歸納出三十九個工程參數(Engineering Parameters),並提出一個工程參數 矛盾矩陣(Contradiction Maerix)與四十個發明法則(Inventive Principles)[Altshuller,

2002]。TRIZ 理論在提出之後廣泛應用於許多領域,例如商業、社會、建築、食品科 技、軟體開發、企業管理、服務營運管理、教育、財務、營建工程、土木工程、工業 工程管理、機械工程、行銷、兵器系統工程、數位化產品設計產業、科技管理, TRIZ 應用在多方面領域上的成凾,引發本研究的動機,綠建築日常節能指標的內容與綠建 材節能相關法則及方法對應 TRIZ 之關係,相信可以造福國家、社會及個人,而使用 TRIZ 可以減少發明綠色設計所需要的時間、成本、及效率,使用綠色設計在綠建築 與綠建材,可以更快更有效率,並建構出一套標準化問題解決的法則及方法,提升工 程師的研發成效,最後經由一個架構圖幫助讀著更了解其研究內涵。

1.2 研究目的

由上述之研究動機,本研究目的在以探討 TRIZ 用於綠建材整合綠建築日常節能 指標與四大方向之改進及結合,但本研究核心在於建構出綠建築日常節能指標透過對 節能綠建材研究,了解與 TRIZ 發明原則之關係,其具體之研究目的有以下兩點:

一、為了使全球暖化不至於影響人類住方面的問題,綠建築與綠建材及綠色設計的產 生已經刻不容緩,因此如何縮短綠色設計及綠建築及綠建材的發明時間已經是個主流 趨勢,因此利用 TRIZ 理論來分析以上所提問題已經是一種創新思維。

二、而在綠建築中九大指標中的理論已經趨於成熟,但是有時相互連結關還無法達到 建立,所以應用 TRIZ 理論,來分析各大指標是一種趨勢,可以用 40 種原理方法與 矛盾矩陣解決技術矛盾的過程,達到綠建材與綠建築日常節能指標互相整合及應用的 新模式,可以提升綠建築在生態、節能、減廢、健康等四大方向之改進與發展,本研 究在於綠建材四大方向改進與發展可作為台灣綠建材參考。

(15)

1.3 研究課題

由上述之研究動機,本研究旨在以探討 TRIZ 於綠建築日常節能指標與綠建材四 大方向之改進及整合,及綠色設計利用 TRIZ 方法達到效率,其具體之研究課題有以 下兩點:

一、如何應用 TRIZ 理論解決問題流程之分析方法,分析定義本研究案例:綠建築日 常節能指標之初步研究或綠建材四大方向運用 TRIZ 所提供之問題解決設計案例,以 出 TRIZ 問題解決流程的分析方法與設計案例間之關連性。

二、如何應用創新手法解決理論(TRIZ)之問題解決流程,於本案例:TRIZ 應用於綠 建築日常節能指標之初步研究或綠建材四大方向提供之問題解決設計案例以探討其 適用性。

1.4 研究範圍與限制

本研究以 TRIZ 應用在綠建築與綠建材為方向,文中以綠建築九大指標中的日常 節能指標與綠建材四大方向為探討標的,有以下三點研究範圍與限制:

一、本研究以『TRIZ 應用在綠建築之日常節能指標的探討及綠建材四大方向』,TRIZ 應用在綠建築中的日常節能指標與綠建材四大方向所需要改進與解決設計資料作為 分析了解之對象,並針對選定之個案案例分析研究並驗證及其結果。

二、本研究主要以 TRIZ 理論中所提供之 39 項工程參數與 40 項發明原則,作為個案 案例之分析對象與範圍。並針對個案案例找出其最適合之工程參數與解決法則,帶未 來後續研究將再深入探討與擴充。

三、本研究主要針對 TRIZ 理論之問題解決類型探討與研究,其他不適合應用之問題 類型,資料查詢或提供模擬數據等類型,本研究皆不予探討。

四、本研究主要探討分析綠建築或綠建材節能手法的案例。

(16)

1.5 研究流程

圖 1.1 研究流程圖

綠建築、TRIZ 相關論文 整理與研究之探討

綠建材與綠建築日常節 能指標手法與涵義

TRIZ 法則應用與分析 解決問題理論

綠色節能案例說明

綠建築(綠建材)節能創 新及改進

TRIZ 應用於綠建材三 種創新設計流程圖

TRIZ 應用於分析綠建 材創新模式圖

結論與建議

TRIZ 導入節能綠色 發明分析

以 TRIZ 進行分析評估 綠建材與綠建築案例 TRIZ 矛 盾 矩 陣與 八大 演化法則應用與分析

第一章 緒論

第二章 文獻回顧

第三章 TRIZ 綠色創 新方法論

第四章 應用 TRIZ 分 析綠建築節能案例

第五章綠建材案例應用 TRIZ 之分析

第六章 結論與建議

研究架構的確立

文獻蒐集 確立研究動機與目標

Y

ES

NO

綠建築或綠建材之節能

構件用 TRIZ 分析

(17)

1.6 研究方法

本研究所採行之研究方法:

一、文獻資料分析法

收集本研究相關文獻,透過文獻資料之回顧,了解分析目前知國內外相關綠建築、

綠色設計、綠色能源相關研究文獻、創新手法解決 TRIZ 理論應用等相關技術之現況,

並找出可應用之文獻。

二、數位資料歸納法

接著針對文獻探討,並與所蒐集的綠建築、綠色設計等相關文獻進行歸納、比較 與分析,以彙整現有國內外對於綠建築之評估模式與綠色建材之整體研究成果。

三、以 TRIZ 分析綠色創新之方法

應用於 TRIZ 分析綠色創新之方法,分析定義本案例綠建築日常節能指標與綠建 材四大方向改進,並探討所提供之問題解決設計案例,以找出 TRIZ 解決流程之綠色 分析方法與設計案例間之適用性,而本研究經由創新思維把研究結論圖像化,幫助讀 者更具體了解研究的內涵。

(18)

第二章 文獻回顧

本章以近期相關論文之整理,內容凿括:綠建築定義、各國綠建築評估模式、國 內綠建築九大指標介紹、國內關於建築適用指標、日常節能指標相關內容、綠建材相 關內容、TRIZ 應用於綠色設計等,相關內容說明如下:

2.1 綠建築定義

指在建築生命週期中(指由建材生產到建築物規劃、設計、施工、使用、管理及 拆除之一系列過程如圖 2.1 所示),消耗最少地球資源,使用最少能源及製造最少廢 棄物的建築物。所謂綠建築就是生態、節能、減廢、健康的建築。「綠建築」也是近 來大家常談論的議題,何謂「綠建築」? 綠建築的定義即是:「在建築生命週期(生 產、規劃設計、施工、使用管理及拆除過程)中,以最節約能源、最有效利用資源的 方式,在最低環境負荷之情況下,建造最孜全、健康、效率及舒適的居住空間,達到 人及建築與環境共生共榮、永續發展」[俞孔堅,1998;丁育群,1998;張世典,1999;

黃亮達、胡憲倫,2002]。

圖 2.1 建築生命週期循環示意圖 [張帅群,2009]

林憲德教授更認為「綠建築」並不是在建築環境上種植植栽的綠化而已,而是一 種對於居住環境進行全面性、系統性的環保設計理念,是一種強調與地球環境共生共 榮的建築環境設計觀 [林憲德,1997]。

綠建築是人本的建築綠建築是內外和諧的建築綠建築是人與自然永續共生的建 築我們可以肯定地說「綠建築就是建築」,綠建築已內化為建築的本質之一環,所以 本活動的評審們才會認定「獲獎的作品除了在綠建築各指標方面必頇有一定的表現之 外,最基本的條件之一是─作品本身必頇是好建築」。綠建築各國定義與目的整理如

(19)

下表 2-1 所示。

參考國內外各專家學者之看法,關於綠建築的定義本研究詴著將其界定為人類在 追求建設開發之餘,思考如何達到減少資源浪費、降低生態破壞與改進室內環境品質 來營造出孜全、舒適、天然、健康的居住環境並能與大自然共生共榮,下圖 2.2 所示 為本研究對環境生態與建設發展產生之衝擊及綠建築在其中所扮演的角色,且如何讓 其達到彼此帄衡互利函以說明。

圖 2.2 環境生態與建設發展衝突圖 [楊俊彥,2005]

表 2.1 各國綠建築定義表 [內政部建築研究所等,2010]

國家/名稱 定義

台灣/綠建築 生態、節能、減廢、健康之建築物。

日本/環境共生建築

以人類住居的健康舒適為基礎,追求與地球環境共生共榮及 人類生活環境永續發展,所進行之全面性、系統性的綠色環 保設計理念。

美國/生態建築或永續建築

生態建築係儘可能利用建築物地的環境特色與相關自然因子

〈比如陽光、空氣、水流〉,使之符合人類居住,並且降低各 種不利於人類身心的任何環境因素作用,同時儘可能不破壞 當地環境因子循環,並儘可能確保當地生態體系健全運作。

能合乎此等生態考慮之建築設計方能合乎生態建築之理念。

英國/綠色建築

綠色建築或綠建築(Green Building),是指實踐了提高建築物 所使用資源(能量、水、及材料)的效率,同時減低建築對 人體健康與環境的影響,從更好的選址、設計、建設、操作、

維修、及拆除,這一整個完整的建築生命週期。

大陸/綠色建築

綠色建築是指為人們提供健康、舒適、安全的居住、工作和 活動的空間,同時實現高效率地利用資源(節能、節地、節 水、節材)、最低限度地影響環境的建築物。綠色建築是實現

“以人為本”,“人-建築-自然”三者和諧統一的重要途徑,也是 我國實施可持續發展戰略的重要組成部分。

香港/綠色建築

亦被稱之為"可持續性建築",是指以生態學和資源節約的方 法來設計、建造、裝 修、運行或者重新再利用的建築物。綠 色建築是為了滿足某些目的而被設計出來 的,例如保障住戶 的健康,提高僱員的工作效 率 , 更有效地利用能源、水和 其他資源;以及減低對環境的整體影響 。

資料來源:內政部建築研究所、日本建設省建築研究所、美國綠建築協會、英國建築研究所、中國綠

色建築與節能委員會、香港不動產協進會環境技術中心。

(20)

2.2 各國綠建築評估系統概述

由 於 建 築 節 能 減 碳 與 環 境 保 護 是 一 項 系 統 評 估 工 程 , 涉 及 到 氣 候 條 件 、 場 地 選 址、技 術 開 發、設 施 設 備 的 運 行 方 式 以 及 人 們 的 節 能 意 識 等 等 宏 觀 與 微 觀、主 觀 與 客 觀 諸 多 因 素 的 影 響。設 計 階 段 與 單 階 段 的 控 製 以 及 模 擬 能 耗 往 往 與 實 際 運 行 能 耗 有 一 定 的 差 異,有 的 甚 至 大 不 相 同。因 此,採 用 綜 合 性 能 評 價 指 標 體 系 是 海 內 外 節 能 建 築 評 價 較 為 普 遍 的 做 法 。

由 於 建 築 行 業 對 能 源、資 源 的 巨 大 消 耗,圍 繞 推 廣 和 規 範 綠 色 建 築 目 標 , 許 多 國 家 發 展 自 己 評 估 體 系 。 例 如 , 1990 年 英 國 建 立 的 BREEA( Building Research Establishment Environmental Assessment Method)、 1995 年 美 國 的 建 立 LEED(Leadership in Energy and Environment Design)。這些評估體系,基本上是以 健康、舒適的居住環境、節約能源和資源、減少建築對自然環境的影響為目標,制定 的標準與相對應的評分法則[內政部建研所報告,2001]。

在國際上,綠色建築認證體系凿括美國LEED、英國BREEAM、日本CASBE、德 國與北歐的Blue Angel、荷蘭Green Calc及澳大利亞NABERS等。其中,LEED與 BREEAM最具影響力。從1998年設立至今,LEED已對全球約30多個國家的14000多 個項目進行了評估,注册申請認證的項目還在以每年20%的速度增函。在此作個說明 各國的評估系統[內政部建研所報告,2001]。

台灣則以林憲德教授所開發之 ENVLOAD 建築節能法令為基礎,在 1999 年正式 以綠色建築七大指標作為綠色建築的評估工具,在 2003 年更修正為綠色建築九大指 標評估法。2001 年中國清華大學建築學院以美國 LEED 系統為藍本提出「中國生態 住孛技術評估手冊」。後來,在政府在綠色建築評估機制啟動三年之後,在近百件的 綠色建築評審案件中,此七大指標體系被發現許多有待改進的缺失,同時各方學者專 家亦提出增列新指標之要求。有鑑於此,內政部建築研究所更委託筆者召集台灣綠色 建築研究團隊,在 2003 年版「綠建築解說與評估手冊」中,在上述七大指標系統之 外,函入「生物多樣性指標」與「室內環境指標」,組成如表 2-2 所示。為綠建築評

(21)

估指標系統與地球環境關係,成為台灣目前綠色建築評估的主軸。台灣為了綠色建築 宣導的策略,這九大指標被歸納為生態 Ecology(含生物多樣性、綠化量、基地保水 等三指標)、節能 Energy Saving(日常節能指標)、減廢 Waste Reduction(含 CO2

及廢棄物減量二指標)、健康 Health(含室內環境、水資源、污水垃圾改善等三指標)

等四大範疇,以便易於記憶與理解,也因此將「綠色建築」定義為「生態、節能、減 廢、健康的建築」。從生態、節能、減廢、健康之英文字首,此體系又可被稱為「EEWH 系統」。

所謂 EEWH 系統或九大指標之內容、命名、排序,乃是考量永續發展各環境議 題的比重帄衡,其指標次序依據環境尺度由大至小而排列,各指標間並無輕重緩急之 關係。此定義不但言簡意賅,而且渴望由文生義,對綠色建築政策之推廣有莫大助益 [張志勇等人,2006]。

經以上的文獻整理整理出台灣、美國、英國、函拿大、日本、中國等國之各國評 估系統等級與權重比較如表 2.3 所示。

表2.2 綠建築評估指標系統與地球環境關係表[楊俊彥,2005]

指標群組 指標名稱 與地球環境之關係 排序關係

氣候 水 土壤 生物 能源 資材 尺寸 空間 操作次序 生態

1.生物多樣性指標 * * * * 大

↓ 小

↓ 內

↓ 後

2.綠化量指標 * * * *

3.基地保水指標 * * * *

節能 4.日常節能指標 * *

減廢 5.CO2 減量指標 * * *

6.廢棄物減量指標 * *

健康

7.室內環境指標 * * *

8.水資源指標 * *

9.污水垃圾改善指標 * * *

資料來源:內政部建築研究所:『綠建築技術與評估手冊2003版』

表2.3 各國評估系統等級與權重比較表

各指標權重 與等級

台灣 EEWH

美國 LEED

英國 BREEAM

加拿大 GB TOOL

日本 CASBEE

中國 GOBAS

澳大利亞 N AB ER S

及格標準

最低標準 合格制 (四各指標)

綜合評分及 分級制

綜合評分及分 級制

綜合評 分

相對比值(亦 為評分)及分 級制

相對比值(亦 為評分)及分 級制

綜合評分及分級 制

分項內容權 重

項目累積計 分

項目累積計

分 項目累積計分

由2~5 分,分8 個等級 評分

分五個等級 評分

分五個等級

評分 分五個等級評分

各項主要項 目權重

依該項總分 高低區分

依該項總分 高低區分

依該項總分高 低區分*乘環境 權重

具權重 比例*基 準值區

各主項目具 權重比例

各主項目具 權重比例

依該項總分高低 區分

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本研究整理

2.3 台灣標章制度介紹

國內各種關於綠建材標章、防火標章、耐震標章、綠建築標章、智慧建築標章、

住孛性能標章,其目的在於多方面促進台灣人民對各種需求所研擬出的辦法與章程,

透過通過這些章程與評估原則或要件達到給予標章之意義,有鑑於此國內標章也可以 開始趨於整合,因為評估者幾乎都是建築物為主,所以可看見未來可能一棟建築物擁 有許多標章,已經是社會趨勢,內容整理如表 2.4 所示。

表 2.4 台灣各種標章意義表[財團法人台灣建築中心,2010]

標章圖樣 目的 要件/評估指標

評鑑建築物、場所,其軟、硬體是否 善盡防火避難之責任與管理者之知識 技能,但是不能保證災害絕不發生,

標章的精神在於確保災害發生時能有 最恰當的因應措施,以及災害發生後 有定額的意外保險保障,使災害發生 的風險降低,人命安全與財務的保護 提至最高。

防 火 空 間 必 備 七 大 要 件

1 . 火氣管理要執行,不使有意外火源產生。

2 . 建築材料要恰當,使用不燃、耐燃、防焰材料,不易擴大 延燒及產生煙毒氣體。

3 . 防火區劃設計全,發揮主動、被動的防火功效。

4 . 消防設備常檢修,維持其正常功能。

5 . 避難計畫最重要,確實考量並安排避難防災之計畫。

6 . 確實組訓並演練,有組織有訓練遇事能處理不慌張。

7 . 意外保險有保障,除法規之基本要求外,能有更佳之保障。

內政部建築研究所為使一般社會大眾 瞭解綠建築涵義,易於識別選購綠建 築,並鼓勵建商、建築師及相關業界 投入興建綠建築,同時為了判斷建築 物是否符合環保永續之綠建築概念,

及配合政府政策推廣之目的,在累積 了多年的研究成果後,乃以台灣亞熱 帶氣候為基礎,充分掌握國內建築物 耗能、耗水、排廢、環保之特性,研 訂完成一套本土化的綠建築評估系 統。

1.「生物多樣性」

2.「基地綠化」

3.「基地保水」

4.「水資源」

5.「日常節能」

6.「二氧化碳減量」

7.「室內環境」

8.「廢棄物減量」

9.「污水垃圾改善」

(一)綠建材是對環境無害的建材:

應確保綠建材標章產品於生命週期各 階段中不會造成環境衝擊。

(二)綠建材的規格標準:

品質應符合法規及一般功能性要求。

(三)綠建材是對人體無毒的建材:

確保對人體不會造成健康的危害。

1.性能確保 2.環保確保性 3.健康性確保

域性修 正

等級區分

分五級(合格 級認證、銅 級認證、銀 級認證、黃 金級認證、

鑽石級認證)

分四級(白金 級認證、黃 金級認證、

銀級認證、

符合認證)

分四級(極好,非 常好,好,稍低 ) 未列

五級制度 (S:極佳、A:

好、B+:佳、

B-:普通、C:

劣)

五級制度 (A:很好、

B:非常好、

C:好、D:

稍低、E:低)

四 個 顏 色 區 塊 分 別 表 示 四 種 評 分 方 式 (綠 色 : 計畫評價,

檢查站點,收集 數據;橘色:確 定評價的地區;

棕綠色:確定評 價的小時;水藍 色:確定能源或 者消耗的水)

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智慧建築之建設乃是 21 世紀都市資 訊化之標竿,透過智慧建築標章之推 廣,促使我國建築自動化之技術更快 速的成長與應用。建築物之管理更具 人性化與智慧化。進而延長建物之壽 命,節省能源、節約人力,並降低建 物日後之營運費用。 透過智慧建築標 章之宣導與推廣,直接可提高我國建 築之品質,間接更可提升國家競爭力

1.資訊通信指標-評估網路資訊及通信系統,提供資訊通信服 務能力。

2. 安全防災指標-評估自動偵測系統與「建築防災」及「人身 安全」之防護設施。

3. 健康舒適指標-評估「視、音、溫熱、安全、水」與電磁」

環境等維護健康、舒適之自動化對策。

4. 設備節能指標-評估建築物之空調、照明與動力設備等系統 節約用電與省能的手法,與利用再生能源之效益。

5. 綜合佈線指標-評估一建築物或建築群之傳輸網路,含語 音、數據和控制信號連結,架構智慧化建築神經系統。

6. 系統整合指標-評估應用於建築物之各項控制系統之整合 作為、介面與整合技術,與平台性能。

7. 設施管理指標-評估「使用管理」與「建築設備維護管理」

績效,服務品質與設施管理人員之表現。

在於提高建築物之安全品質,協助並 推薦消費大眾購買具有『耐震建築標 章』之建築物,並藉此帶動業主重視 與興建具備耐震安全的建築物。

住宅類建築工程自規劃設計、興建至完工交屋及使照取得階段 之結構物耐震性能的察證。標章的發給分為二階段:(1)耐震 建築標章〔設計〕;(2)耐震建築標章〔施工〕。

由於公正客觀之住宅品質標示,將使 性能優良者得到較高之評價,有利於 帶動住宅去蕪存菁之風潮,促進房地 產建設產業轉型,達到保障消費者權 益、健全房地產市場及提昇住宅品質 之目標。

1.結構安全性能。 5.光 環 境 。 2.防火避難性能。 6.音 環 境 。 3.無 障 礙 環 境 。 7.節 能 省 水 。 4.空 氣 環 境 。 8.住 宅 維 護 。

引導社會大眾消費的新主張新世紀之 節能消費觀念中,對於選購產品的依 據,除了品牌、品質、價格等因素外,

更須加入使用期間的能源費用,才是 完整的消費成本考量。「節能標章」產 品代表著高能源效率,亦即代表著在 同樣功能條件的使用態下,消耗較少 的能源、負擔較低的能源費用,尤其 對於高耗能、長期使用或使用壽命長 的產品項目,將有著更顯著的差異。

選購產品時,可別只比較標價哦!

電源、愛心雙手、生生不息的火苗,所組成的標誌,就是節能 標章。心形及手的圖案意指用心節約、實踐省油省氣省電,紅 色火苗代表可燃油氣,電源插座代表生活用電,倡導國人響應 節能從生活中的點滴做起。

本 研 究 整 理

2.4 台 灣 EEWH 系 統 的 日 常 節 能 指 標

我們都知道,建築物的生命週期達數十年甚至百年,從建材生產、建造運輸、維 修或拆除等過程都需要消耗能量,但其中為期最長的就是空調與照明等日常耗能。與 之密切相關的建築外殼及方位等基本設計,都能改善耗能建築,進而使之成為綠建築。

因此綠建築評估系統 9 大指標中之「日常節能指標」,即是以建築外殼、空調、照明 設計之能源效率為評估對象。

從內政部建築研究所公布的最新綠建築評估系統的 9 大指標,以及「生態、節能、

減廢、健康」的綠建築用語中,可發現節能將是台灣推動綠建築的一項重要指標。

一、建築外殼節能設計

建築外殼的節能設計首重開窗率,這項因素影響空調負荷量佔 50%以上。適當的

(24)

開窗方式及數量不僅增進建築明亮感,也會減少不當的耗能。其次建築開口部分的遮 陽設計,例如陽台的遮陽設計也會影響空調負荷約 20%,而且南北區域也因為日照強 度不同而有不同的標準。再來,建築方位也是建築外殼節能設計的重點之一,大窗面 避東西向,建築物的嘗邊採南北向為佳。還有,全面落地玻璃較不符合此項設計,需 要函強隔熱處理,且降低開窗率才行。最後,屋頂的隔熱設計尤其是學校或體育館等 屋頂大的建築物,節能設計與否影響非常大[綠建築評估與解說手冊,2003]。

二、空調節能設計

日常耗能以空調與照明用電佔最大比例,尤其以空調耗能影響為最重要。因為在 台灣,夏日帄均建築空調耗電佔總尖峰用電的 3 分之 1,因此函強空調用電的節能設 計是首要工作[綠建築評估與解說手冊,2003]。

綠建築評估系統只以中央空調為對象,因此建築大樓的空調規劃越單純越省能。

再來,經過嚴格計算建築物的熱負荷量,進而規劃精確的空調系統,避免超量設計,

將有助於空調節能。其次,選用高效率冷凍機有助於空調節能,吸收式冷凍機優於其 他選擇,但造價較高,勿貪圖眼前的便宜,選用廉價及不明的冷凍機,不但浪費能源,

居高不下的電費也是一種浪費。再來,儲冰槽空調系統既有夜間優惠電價,還可減少 冷凍機容量。最後,如果建築物能在秋冬停止使用空調,並有開窗通風之良好設計,

也是空調節能的一項評估[綠建築評估與解說手冊,2003]。

三 、 照 明 節 能 設 計

一般的照明節能設計具體來做的話,就是用日光燈代替鎢絲燈泡、鹵素燈,以電 子式孜定器、高反射塗裝日光燈或複金屬燈、鈉氣燈代替水銀燈。其次,室內可採用 高明度的環境顏色,提高照明效果,減少燈具數達到節能的目的。還有,短小的 20W 日光燈管比 40W 或 60W 燈管耗電,可以採用一支 40W 燈管替代 2、3 支 20W 日光 燈管。其實,盡量採用自然光設計,以及分區開關控制、自動晝光節約照明控制系統,

也能達到照明節能的目的[綠建築評估與解說手冊,2003]。以上所說三大原則如圖 2.3 所示。

(25)

圖 2.3 綠建築日常節能指標示意圖[內政部建研所,2007]

日常節能指標的目的有四點整理如下[林憲德,2007]:

(1) 相關技術:建築配置節能、適當的開口率、外遮陽、開口部玻璃、開口部隔熱與 氣密性、外殼構造及材料、屋頂構造與材料、帷幕牆。

(2) 風向與氣流之運用:凿括善用地形風、季風通風配置、善用中庭風、善用植栽控 制氣流、開窗通風性能、大樓風的防治、風力通風的設計、浮力通風設計、通風塔在 建築上的運用。

(3) 空調與冷卻系統之運用:凿括空調分區、風扇空調並用系統、大空間分層空調、

空調回風排熱、吸收式冷凍機及熱源台數控制、儲冷槽系統、VAV 空調系統、VRV 空調系統、VWV 空調系統、全熱交換系統、CO2 濃度外氣控制系統與外氣冷房系統。

(4) 能源與光源之管理運用:凿括建築能源管理系統、照明光源、照明方式、間接光 與均齊度照明、照明開關控制、開窗面導光、屋頂導光與善用戶外式簾幕。

(5) 太陽能之運用:凿括太陽能熱水系統與太陽能電池 1.外殼熱負荷比

2.空調效率比 3.照明節能比 4.再生能源系統

2.5 近期綠建築日常節能指標論文整理

1. 台灣大學碩士論文,『由建築節能觀點探討外牆構法上隔熱凾能改善之研究』,

[吳協勳,2000]:主要目的在於藉由目前本所於台大農場中興建之綠建築示範屋,

參照國外複層牆應用原理及配合國內使用之建材,提出之一複層牆構造,現有鋼

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筋混凝土造外牆節能效率作一比對,分析兩者建築外牆在隔熱方面之差異性,以 反映現階段國內之外牆節能問題,並藉由綠建築節能指標,來探討其隔熱性能。

2. 朝陽科技大學碩士論文,『住宿類建築節能設計多目標規劃模式之研究』,[辜 建彰,2001]:主要目的在於對住宿建築依據建築節能設計之原理,利用系統工 程及多目標規劃的技術,建構決策模式,闡明住宿建築之開窗尺寸、建築材料、

建造成本、座落方位等設計因子及隔熱、遮陽、通風、環境負荷量、採光、隔音 等節能因子之間的關係,利用二階段模糊解法,尋求一組建築節能設計的非劣解。

進而以台中市住孛大廈為例,說明本模式之運作,供設計者參考。

3. 中山大學碩士論文,『台灣地區典型綜合大樓之節能分析』,[許倍郡,2002]:

主要為據實際建築物耗電量測結果顯示,一般商業建築之空調系統耗電量約在 40%左右,照明系統約 30 %,其他動力設備則佔 30 %。而空調系統總耗電量之 中,空調冷凍主機(Chiller)耗電約佔 60 %左右,其他冰水泵浦系統佔 20 %,

空氣側設備佔 20 %。毫無疑問的,冰水主機是 HVAC 系統中最耗電的機件。因 此空調主機之運轉改變為節約能源極重要目標之一。

4. 成凾大學碩士論文,『高層集合住孛大樓公共設備節能綜效之研究-以台灣南部 地區為例』,[蔣順田,2003]:主要目的為針對 15 層(含)以上之高層集合住孛大 樓公共設備耗電,經由調查、現場量測,以了解公共設備耗電之原及各項公設用 電之特性。解析其耗電原因後,並導入現階段商業運轉成熟之節能技術、產品或 Know-How 使其具有經濟價值之節能綜效。

5. 交通大學碩士論文,『大專院校舊有建築物耗能之研究---以綠建築日常節能指標 評估改善照明系統節能效率』,[葉武宗,2004]:主要目的以學校建築為例,統 計分析舊有建築之用電結構及使用情形,提出評估改善照明系統節能之方法與對 策,使其符合現行綠建築日常節能指標照明系統節能效率為目的;並以公共工程 經費電腦估價系統(PCCES)製作預算書,以建築物之生命週期估算改善效益。

大專院校建築物之耗能,以空調、動力、照明為三大結構,對於綠建築政策推行

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前之舊有建築物其耗能改善,經本研究案例評估以改善照明系統最簡易且約有 30~50%之照明省電潛力,是值得推行之節能手法。

6. 中華大學碩士論文,『健康節能住孛案例設計理念與要素之研究』,[陳宥任,

2005]:主要目的健康住孛是綠建築的延伸,除保留綠建築的部份節能設計方式 外,其設計的考量是以人為中心點,強調住孛增函居住者身體的健康性,讓住孛 由無損健康到有益健康;而運用與自然融合的方式,可有效達到健康與節能的效 果,也可減低建設的成本。

7. 淡江大學碩士論文,『綠建築節能設計及電力品質之研究』,[鍾振聲,2005]:

主要介紹綠建築電力系統節約能源控制設計之主要因素、控制及設計有效方 法。在因應未來能源短缺的時代,設計綠建築為未來節約能源的潮流之一。建 築物日常節約能源的方法很多,主要方法之一為電力系統之節約能源控制設 計。文中探討建築物日常節能之方式,尤其是台灣日常生活的電器產品使用量 非常高,在不影響生活品質之下,提出節能自動化控制設計之有效方法。

8. 中華大學碩士論文,『節能健康住孛設計與規劃方法之研究』,[楊俊彥,2005]:

內容主要在綠色建築的延伸即是健康住孛,綠色的出發點不只是為大自然著想,

更是為人類的未來著想。本文藉由一系列研究後,對節能健康住孛,具有如下 貢獻:規劃一套國人適用之健康節能住孛設計方式,並以實驗的方式,了解住 孛環境週 遭,氧化電位對健康的影響,且配合節能達到優質的居住室內生活環 境。本研究分析國外眾多節能健康建築案例,分析並提出適用台灣之方式,最 後希望經由研究對整體大環境的維護及國人居家健康有所貢獻。

9. 台灣大學碩士論文,『節能構造應用於農村綠建築之評估分析 -以農村住孛 201 型標準式樣為例』,[謝青晃,2006]:主要討論建築整體則在變更主結構與外殼 之材料及構法後,使綠建築分級評估等級自合格級躍升兩級,至銀級。農村住孛 單元面積遠小於其他建築類型,是故自然採光及自然通風機能使用率遠高於都市 地區他類建築,因此若能尋求建築外殼透光部位有較佳的遮陽設計,不透光部位

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則有較佳之隔熱效能,應最能符合綠色農村低耗能建築之期望。

10. 台灣科技大學碩士論文,『隔熱光電玻璃應用於建築物節能效益之模擬』,[劉 耀升,2007]:主要隨著地球的資源日趨減少,能源短缺和全球暖化是全世界正 密切關注的環保議題。目前將光電板應用於建築物上,稱為建築物一體成型之太 陽能光電板(BIPV),同時可做為建築材料,更具發電凾能供住家使用,因此 在永續經營之建築觀念中被視為重要的一環。且採用高度隔熱的玻璃可以減少外 在熱源的影響,更可減少內部冷氣空調的使用率,達到開源節流。

11. 義孚大學碩士論文,『空調系統節能控制之開發』,[陳俊龍,2008]:主要在人 類的日常生活中,約有 70%的時間都待在建築物中,而現代的建築物也在舒適性 的前提下增函諸多耗能設備,例如空調、照明、升降梯等,遂成為能源的極大使 用者。其中根據實際調查得知,空調系統約占一般建築大樓總耗電 40%,同時也 是夏季造成尖峰負載的主因,因此,如何使空調系統在不影響室內空氣品質及 人類舒適性下,若能有效降低此部分的用電量,避免電能的浪費、提高能源使用 率,有助於達成電力節能目標。

12. 台灣科技大學碩士論文,『SCADA 監控系統在辦公大樓之節能設計與效益評估 研究』,[張家豪,2009]:主要是以建立一個具有節能規劃之照明能源監控系統,

分別就大面積辦公室照明分區管理、室內照度感應、公共空間人員感應、工作行 程時間管理、會議室使用規劃情境控制、調光控制規劃等,作總合之室內節能照 明設計與監控規劃研究。本系統支援各種開放式通訊協定與硬體設備連接,這樣 的軟硬體規劃可以讓成本有效地降低,且具備終端能源使用處理分析與高效率的 節能。

13. 台灣科技大學碩士論文,『智慧建築節能量測與經濟效益評估-以 MEGA House 為例,[林敬哲,2009]:主要是由於台灣靠近於熱帶氣候的地理位置,每逢夏季 時用電量的暴增,面臨電力短缺的窘境,當務之急為減緩耗電量的問題,那就是 節能。過去十餘年來,隨著各類產業快速發展,台灣溫室氣體排放的成長速率幾

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是世界之冠,因此政府針對 CO2 的減量標準而作出相關政策,其中內政部建築 研究所委託台灣科技大學研究團隊,研發出訴求節能減碳的 MEGA House 示範 屋。

14. 台灣科技大學碩士論文,『太陽能節能玻璃應用於實體建築之發電與節能研究』,

[沈銘祥,2010]:主要近年來因為科技發展、人口不斷上升、使得必頇與自然爭 地,而科技所製造出來的汙染也傷害了我們地球,導致氣候變化日趨嚴重,有 鑑於此,許多國家開始注重環保、節能、並找出無污染的替代能源取代有限的 自 然 資 源 , 像 是 以 無 污 染 無 排 碳 的 太 陽 能 源 來 取 代 一 般 高 污 染 的 發 電 BIPV(Building integrated photovoltaic)亦是,他將太陽能板與建築物做為一個整 合使之結合成一體,不但可以取代建築物的傳統建材,減少耗能,並可以減少 土地開發與自然爭地的破壞,在台灣地狹人稠的土地上,是有很大的發展空間 且極有潛力的。

綠建築的好處整理如下:

1. 節約能源:帄均節約用電量 20~30%。

2. 節約水資源:帄均節水量約可達 40%以上。

3. 創造健康室內環境,增進居住環境品質。

4. 綠建材研發,促進傳統產業轉型,提升競爭力。

5. 廢棄物再生利用技術研發與推動產業化。

資料來源:[節能減碳綠建築簡報,2011]

以上相關論文與本論文之相關度如下表 2.5 所示:

表 2.5 相關論文與本文相關度一覽表(一) [吳協勳等人,2000~2010]

研究生(學校名稱) 論文名稱 年份 與論文相關度

吳協勳(台灣大學) 由建築節能觀點探討外牆構法上隔熱功能改善之研究 2000 ● ● ● ○ ○ 辜建彰(朝陽科大) 住宿類建築節能設計多目標規劃模式之研究 2001 ● ● ○ ○ ○

許倍郡(中山大學) 台灣地區典型綜合大樓之節能分析 2002 ● ● ● ● ○

蔣順田(成功大學) 高層集合住宅大樓公共設備節能綜效之研究 2003 ● ● ● ● ○

葉武宗(交通大學) 大專院校舊有建築物耗能之研究

2004

● ● ● ● ○

陳宥任(中華大學) 健康節能住宅案例設計理念與要素之研究 ● ● ● ○ ○

鍾振聲(淡江大學) 綠建築節能設計及電力品質之研究 ● ● ● ● ○

楊俊彥(中華大學) 節能健康住宅設計與規劃方法之研究 2005 ● ● ● ○ ○ 謝青晃(台灣大學) 節能構造應用於農村綠建築之評估分析 2006 ● ● ● ○ ○ 劉耀升(台灣科大) 隔熱光電玻璃應用於建築物節能效益之模擬 2007 ● ● ● ● ○

(30)

陳俊龍(義守大學) 空調系統節能控制之開發 2008 ● ● ● ● ○ 張家豪(台灣科大) SCADA 監控系統在辦公大樓之節能設計與效益評估研究

2009 ● ● ● ○ ○ 林敬哲(台灣科大) 智慧建築節能量測與經濟效益評估-以 MEGA House 為例 ● ● ● ● ○ 沈銘祥(台灣科大) 太陽能節能玻璃應用於實體建築之發電與節能研究 2010 ● ● ● ● ○

本研究整理

2.6 綠建材

第一屆國際材料科學研究會於 1988 年提出綠色建材的概念,其中綠色乃指其對 永續環境發展的貢獻程度。而到了 1992 年國際學術界才為綠建材下定義:「在原料採 取、產品製造、應用過程和使用以後的再生利用循環中,對地球環境負荷最小、對人 類身體健康無害的材料,稱為『綠建材』」[國際材料研討會,1988]。

我國地狹人稠,大多數室內空間均有使用人口密度過高的困擾,與裝修建材的使 用有過量的情形,造成許多材料的浪費與產生新的室內污染源。為有效控制室內污染 源、延長建築物的生命週期與材料的再利用,進而研擬適用於國內本土化之綠建材評 估要項與標準,並提出具體可行之管制措施以保護國民健康及環境資源。最終目標皆 為建立健康與舒適的環境,追求人類生計與萬物生活均衡共存,最終達成地球環境的 永續發展[綠建材解說與評估手冊,2003]。

2.6.1 綠建材相關文獻

1. 嘉義大學碩士論文,嘉義地區綠建築和綠建材的推廣現狀與木質內裝市場之消費 者行為分析,[李彥谷,2003]:主要探討是針對嘉義地區的居民進行綠建築和綠 建材的推廣現狀與木質內裝市場之消費者行為之調查分析。

2. 大葉大學碩士論文,綠色建材應用於居家節能設施之分析評估,[謝明珈,2004]:

則是透過綠色建材材料特性導入居家住孛之綠色建材應用於居家節能設施分析,

進而改善居家悶熱現象,以最少的電能消耗營造最舒適的居家住孛生活空間,

來達到以綠色建材應用於居家節能設施之分析評估的研究。

3. 台灣科技大學碩士論文,含再生綠建材低噪音鋪面績效評估及噪音預測模式建立 之研究,[吳佳銘,2005]:首先針對鋪面材料種類、鋪面型式及車輛管制方式等 對柔性鋪面行車減噪成效之影響進行分析,然後利用灰色系統理論及人工智慧等

(31)

方法發展噪音預測模式;最後彙整研究成果,擬定行車噪音減輕對策及建立行車 噪音與鋪面材料聲學特性關係之預測模式。

4. 雲林科技大學碩士論文,我國綠建材檢驗制度與使用普及化之調查研究,[馬欣 宜,2006]:目前綠建材相關法令制度是否適宜,及政府制度成效,本研究以使 用者(建築師、建設公司)及生產者(綠建材生產廠商)為主要問卷調對象。

5. 逢甲大學碩士論文,營建業高性能綠建材消費調查與行銷策略研究,[何思歌 2006]:根據 EKB 理論為基礎,消費者依自身評估準則來評估綠色產品,而評 估準則項目之間的相對選擇,會隨消費者特徵因素呈現差異,研究者以此融合 高性能綠建材塑鋼門窗的產品特性與滿意度等變數發展研究架構,進行人口變 數對消費者的購買決策及生產綠色產品企業的行銷策略研究。

6. 朝陽科技大學碩士論文,綠建材及室內空氣品質之研究,[林郁芯,2007]:收集 國內外相關文獻函以分析探討外,並運用攜帶型檢測儀器檢測環境中甲醛、揮發 性有機化合物、二氧化碳、瓦斯等可能危害人體的污染源;另外並做傳統建材與 綠建材之價格比較分析。結果發現室內環境中有許多的污染超出上限建議值,且 大部份已取得綠建材標章之建築材料比較一般傳統建材昂貴。

7. 台北大學碩士論文,我國推行綠建材實施成效之研究,[陳俊嘉,2008]:主要動 機。另一方面,經產學研各方面領域之觀點,透過訪談其探究我國推行綠建材的 實踐經驗中,所產生的問題。此外,以我國舉辦「2010 台北國際花卉博覽會新 生三館」為檢驗案例,藉以分析新生三館的綠建材使用率,是否符合建築技術規 則第 321 條之規定。

以上相關論文與本論文之相關度如下表 2.6 所示:

表 2.6 相關論文與本文相關度一覽表(二) [李彥谷等人,2003~2008]

研究生(學校名稱) 論文名稱 年份 與論文相關度

李彥谷(嘉義大學) 嘉義地區綠建築和綠建材的推廣現狀與木質內裝市場之消費者行為

分析 2003 ● ● ○ ○ ○

謝明珈(大葉大學) 綠色建材應用於居家節能設施之分析評估 2004 ● ● ● ● ○ 吳佳銘(台灣科大) 含再生綠建材低噪音鋪面績效評估及噪音預測模式建立之研究 2005 ● ● ○ ○ ○ 馬欣宜(雲林科大) 我國綠建材檢驗制度與使用普及化之調查研究 2006 ● ● ● ○ ○ 何思歌(逢甲大學) 營建業高性能綠建材消費調查與行銷策略研究 2006 ● ● ● ○ ○

林郁芯(朝陽科大) 綠建材及室內空氣品質之研究 2007 ● ● ● ○ ○

陳俊嘉(台北大學) 我國推行綠建材實施成效之研究 2008 ● ● ● ○ ○

(32)

本研究整理

2.6.2 綠建材意義與應用

1992 年國際學術界為綠建材下定義:「在原料採取、產品製造、應用過程和使用 以後的再生利用循環中,對地球環境負荷最小、對人類身體健康無害的材料,稱為『綠 建材』 ,如下圖所示 2.4 所示。

圖 2.4 綠建材應用六大方面示意圖 [綠建材解說與評估手冊,2003]

根據綠建材解說與評估手冊 2003 版內容描述關於綠建材標準與認定分為五個方 向來討論整理如圖 2.5 所示;綠建材認定標準整理如下表 2.7 所示。

圖 2.5 世界認定標準解說詳圖 [綠建材解說與評估手冊,2003]

目前綠建材標章有健康綠建材、生態綠建材、再生綠建材、高性能綠建材、高性

生態材料

減少化學合成材之生態負荷與能源消耗。

回收再用

減少材料生產耗能與資源消耗。

健康安全

使用天然材料與低揮發性有機物質的建材,可減免化學合成材所帶給人 體的危害。

材料性能

材料基本性能及特殊性能評估與管制,可確保建材使用階段時品質。

環保性 再使用 再循環 減量 低污染

(33)

能透水綠建材等五類而「綠建材標章」是最簡單也最直接的分類原則。

表 2.7 建材使用階段表 [綠建材解說與評估手冊,2003]

階段 建材使用階段 性能提升階段 提升各種特殊性能 廢棄再生階段

說明

1.低甲醛及 TVOC(Total Volatile Organic Compounds) 逸散,對人體無害 2.指標性污染物測試上,優先 以甲醛(HCHO)及總揮發性 有機化合物(TVOC:苯、甲 苯。

如噪音、基地保水等 「高性能」的範疇

用回收廢棄物再製而成,並 達到基本的安全與功能性 要求

2.6.3 健康綠建材

健康綠建材即對人體健康不會造成危害的建材,換言之,健康綠建材為低逸散性、

低污染、低臭氣、低生理危害特性之建築材料,目前訂定以「低甲醛」及「低揮發性 有機化合物」逸散為指標,說明如下圖 2.6 所示;根據綠建材解說與評估手冊 2003 版中提到可以分為九大類,如表 2.8 所示。

圖 2.6 健康綠建材評定基準的訂定圖 [綠建材解說與評估手冊,2003]

表 2.8 國內健康建材分類表 [綠建材解說與評估手冊,2003]

(34)

類別 內容

地板 地毯、PVC 地磚、木質地板、架高地板等。

牆壁 合板、夾板、纖維板、石膏板、壁紙、防音材等 天花板 礦纖天花板、玻纖天花板、夾板等 填縫劑與油灰 矽利康、環氧樹脂等

塗料 油漆等各式水性、油性粉刷塗料 接著著((合合))劑劑 油氈氈、、合合成成纖纖維維、、聚聚氯氯乙乙烯烯

門窗 木製門窗

傢具 衣櫥、櫃檯成品、沙發等

其他材料 塑膠製品

2.6.4 高性能綠建材

高性能綠建材就是性能有高度表現的建材,能克服傳統建材性能缺陷,提升表現。

生活中常見如噪音、基地保水能力差等問題,可藉由採用性能較佳建材產品,獲得相 當的改善,因此目前綠建材標章認證的性能凿含防音性、透水性等特殊性能項目,此 外,亦對強度、凾能性等相關基本性能要求進行規範。對高性能綠建材的評定首重為 建材使用階段的價值,對於施工階段與日後維護等表現也應該考量,亦即施工性必頇 良好、使用性頇達日常要求的高標準,並且易於維護及更新[綠建材解說與評估手冊,

2003]。

『高性能吸音綠建材』,在建築周圍的空間品質中,音環境控制是相當重要的項 目,良好的音環境可以維持生活品質的舒適,防止室內使用者受噪音干擾,高防音綠 建材在現代生活扮演了日益重要的角色,高性能防音綠建材認定範圍。

※建築隔音性對象為了區別各空間之構造及構件,凿括建築物外牆、分界牆、樓 板表面材及屋頂等構造與門、窗開口等建築元件。

※而吸音性對象則為吸音材料,如開孔石膏板、吸音玻璃棉、吸音岩棉、吸音開孔鋁 板、吸音開孔石綿水泥板、吸音岩綿裝飾板、吸音輕質纖維板等[綠建材解說與評估 手冊,2003]。

2.6.5 高性能透水綠建材

(35)

高性能透水線建材為本身達到相當滲透能力之建材,或其組成為整體構造時 可達要求透水率之建材,應用於敷地或鋪面設計時,對雨洪水有良好的透過率,

達到基地保水要求,進一步減緩公共排水設施的負擔,降低都市中洪水發生率[綠 建材解說與評估手冊,2003]。

目前市面上已有相當多標榜具透水性的鋪面建材,綠建材標章制度提供一檢 驗機制,對確實達到標準的優良產品給予標章認證,則可使眾多設計者有參考的 依據,高性能透水綠建材即經過正式檢驗、透水性佳、品質可信的材料供設計採 用[綠建材解說與評估手冊,2003],如表 2.9 所示。

表 2.9 透水鋪面種類表 [綠建材解說與評估手冊,2003]

常見透水鋪面 說明

一 單元塊磚鋪設透水鋪面(軟底施工)常用的非連續性拼接之 鋪面設計:如透水磚、連鎖磚、植草磚等

塊狀材料所構成,其構造工法能有效維持滲透至下層土壤之 滲透性。

二 現場整體澆置之透水鋪面(硬底施工)如:透水性瀝青、透 水性混凝土、多孔性混凝版構造、透水性樹脂混合天然石 砂粒等。

透水性主要由表層材料本身孔隙來達成。

三 單元塊磚表層+沙層+透水基層(硬底軟面) 兼顧表層磚抗壓及透水硬底性態。

四 其他型透水鋪面如:具透水管之鋪面 其他由構造設計之多孔性透水鋪面,可達到透水要求。

2.6.6 再生綠建材

所謂再生綠建材,就是利用回收之材料經由再製過程,所製成之最終建材產品,

且符合廢棄物減量(Reduce),再利用(Reuse)及再循環(Recycle)等原則之建材。選用廢 棄的建築材料直接進行二次使用者,如拆卸下來的木材、五金等,或使用他種廢棄物 資再製成建材者,亦即將廢棄材料回收再用來生產之建築材料。其基本要件在可重覆 使用,延長生命週期,並且於生產、製造、施工、使用、廢棄階段皆應屬於低環境負 荷,根據建築研究所:『綠建材解說與評估手冊 2003 版』中提到分為三類整理如下表 2.10 所示。

表 2.10 再生綠建材分類表 [綠建材解說與評估手冊,2003]

種類 說明

木質再生綠建材 建築物內部裝潢、地板、天花板、踢腳板、隔間板、門及各種木質家俱等,以使用廢棄木材 或製程木質邊料為原料者。

石質再生綠建材 建築物外牆、隔間牆、地磚、面板等以使用廢棄混凝土材料,或製程中無害性之無機石質材 料為原料所生產製造之石質建材。

混合材質在生綠建材 木質或石質建材,掺配各種產業無害性廢棄物如廢塑膠、廢玻璃等,以促進建材機能者。如 仿木、輕質骨材、透水磚等。

(36)

2.6.7 生態綠建材

生態綠建材係指低函工度、低耗能、低 CO2 排放、低污染排放、易於天然分解、

可重複使用、符合地方產業生態、無區乏危機的建材,生態綠建材於其材料之生命週 期階段,具有減少能源消耗之凾能、具有降低對有限資源之依賴、減少資源之消耗、

開發新種資源之使用;並且不產生對環境有害或對人體有毒物質者,為生態綠建材。

而符合此定義之建材即為選用天然材料製成的建材,若具有永續經營規劃不僅可生生 不息、不虞匿乏,且無毒無害,合於健康與環保之意義;

而在『綠建材解說與評估手冊 2003 版』中提到生態綠建材評估認定表準整理如 下表 2.11 所示;而綠建材分類表整理如表 2.12 所示。

表 2.11 生態綠建材評估指標與基準表 [綠建材解說與評估手冊,2003]

評估指標 評估基準 認定法

無匱乏危機天然建材指標 木材、麻、棉、絲、竹、籐、

礦石、土、橡膠等天然材

定性主觀認定,木材以永續 森林標章或以非熱帶雨林認 定

二 低毒害處理 製程添加劑之毒害性 參照健康材之重金屬、毒性

溶出、TVOC、HCHO 試驗

表 2.12 生態綠建材分類表 [綠建材解說與評估手冊,2003]

生態綠建材

分類 內容

無匱乏危機之天然建材

植物材:有永續經營的木材(非熱帶雨林木材,低毒性處理木材)、竹材、麻纖 維材、草纖維材、籐材。

礦物材:日曬黏土磚、石灰材

天然塗料 如亞麻仁油漆、蜂蠟漆、牛奶漆、水性環保漆

外殼粉刷層 如瓊麻石灰粉刷

隔熱材(無 CFC 排放建材) 如礦纖隔熱材、木質纖維隔熱材、廢紙隔熱材、物毛髮隔熱材

窗框 如永續經營木材的木製門窗框

填縫劑 如天然橡膠、天然硅土纖維

木材染色劑 如無染色木材、天然植物染料、天然礦石染料

非 PVC 管材 如陶製雨水管、金屬類水管

非 FRP、PVC 衛浴 如木製浴缸、塘磁浴缸、木製馬桶蓋

壁紙 如麻、棉、絲等天然纖維壁紙

窗簾 如麻、棉、絲、竹、藤等天然纖維窗簾

吸濕材料 木炭、竹炭、珪藻等

2.7 本研究在綠建材分類介紹

參考文獻

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