零耗能建築國際案例介紹

▓撰文：李浩銓、張文奎、張育瑞 ▓刊頭來源：http://www.nrel.gov/sustainable_nrel/rsf.html

隨著能源費用急速飆漲和地球環境日益惡化，節能環保成為當前最重要的課題之一。根據國際能源總署（IEA）估計，2050年之前若要防止全球升溫2°C，則需將年度溫室氣體排放量減量40億噸，由140億噸減至100億噸，其中建築部門耗能約占人類耗能的30％，屬具最大節能潛力之終端使用者，預估可減量約15億噸二氧化碳。

零耗能建築定義

近年來歐盟、美國等先進國家紛紛發表零耗能建築（或零碳排放建築）的規劃設計或建造案例，而且都已放入政策目標，顯示零耗能建築是未來的主流，例如，2010年歐盟發出建築能源效率指令，訂定2018年前所有公共建物及2020年前所有新建物，皆需達到近（Nearly）零耗能的標準。美國柏克萊國家實驗室（LBNL）則提出在2020年達到淨（Net）零耗能屋的規劃，以節省70％耗能、再生能源產生30％來達到零耗能。美國能源部並訂出2030年前商業新建築需達到淨零耗能、2040年前50％商業建築需達到淨零耗能，並於2050年前全面達到淨零耗能的目標。

依照建築物相關人員關注點不同，對零耗能建築（Zero-energy Building）的定義可能會有差異，本文採用美國淨零耗能的定義，高能效建築，並且能生產基地內或基地外的再生能源，其使用與生產的能源可達到淨零耗能。美國柏克萊國家實驗室（LBNL）則認為，以技術觀點而言，零耗能建築應依再生能源的來源而有不同層次的定義（詳表1），最基本的層次第0類為導入使用新節能技術的低能耗建築，城市中心高人員密度的大樓或許裝置再生能源的空間不足，則可購買基地外的再生能源電廠之電源，定義上屬於第4類零耗能建築；在美國綠建築LEED評估中，也採用相同的定義。

本文將依照這樣的層次分別介紹國際上低耗能及零耗能建築案例，包括：一、美國國家再生能源實驗室中的研究支援中心（Research Support Facility），目前屬於第0類低耗能建築，未來將裝設太陽能發電系統成為第4類零耗能建築。二、馬來西亞能源中心總部大樓（HQ, Malaysia Energy Centre），屬於第2類零耗能建築。

國際案例介紹

◎美國國家再生能源實驗室中的研究支援中心

該中心於2010年10月正式啟用，是一棟相當節能的建築。該棟建築的總面積大約為23萬平方英呎，員工人數約為800人，建築耗能密度（EUI）為每年34kBtu╱ft2yr（約105kWh╱m2yr），其建築性能評比與美國冷凍空調協會（American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, ASHRAE）之90.1 2004之標準相較約高出50％，並通過美國LEED的白金級建築認證，由於該建築的總花費約為6,400萬美元，換算成單位面積造價為259美元，與鄰近地區大樓建造費用相比屬中間偏高。未來此中心屋頂將裝設1.6MW的PV太陽能發電系統，並加入當地購電電網，也將輸入由相鄰停車場屋頂產生之太陽能電力，以補足不夠的電能，將成為美國第1棟生活中（非展示示範）的大型辦公建築且能達到淨零耗能。

由該棟建築的節能技術應用來看，包括：大樓屋頂鋪設太陽能發電、利用太陽能熱水的供應、採用自然通風以及自然導光技術、地板空調系統、建築外殼隔熱技術及地底冷熱能儲存系統。除此之外，也運用高效率製冷╱製熱系統、照明系統及智慧監控系統等。其中再生能源的應用部分，主要的發電來源來自於太陽能發電，該建築及停車場的屋頂全面鋪設太陽能板來進行發電，而鋪設在主建築的太陽能板約可提供787kW的發電量，設置在停車場的太陽能板約可提供540kW的發電量，另外少部分發電來源則是應用風能及生質能來發電。

根據估算，其整年的建築耗能密度對照ASHRAE 90.1標準提供的基準值來看，可大幅降低至約34kBtu╱ft2，其中暖房加熱與照明降低的幅度最為顯著。在暖房加熱的部分，由15.8kBtu╱ft2降低至5.8kBtu╱ft2，主要降低原因係運用了太陽熱能收集裝置（Solar Wall）及地底冷熱儲存系統，並採用太陽熱能提供室內的熱水及暖氣使用；而在照明的部分，則由9.2kBtu╱ft2降低至3.8kBtu╱ft2，主要降低原因是該棟建築充分利用將戶外自然光導入室內，因而減少電燈的使用量。

在其他技術應用方面，研究支援中心約有20％的建築材料來自於回收建材，例如採用廢棄天然氣接管做為建築的部分樑柱，1樓大廳全部採用廢棄橡木來建造，而大樓部分牆壁也是使用廢棄或再回收的木材，圍牆則採用廢棄石材。除此之外，該建築同時應用不需要高科技的方式來達到節能的目的，例如：增加公共空間的使用人數、將桌上型電腦代換成筆記型電腦、使用較高效率及可回收電能的電梯、使用高反射塗料增加室內光環境、隨手關燈、採用多功能事務機等相關節能措施。

◎馬來西亞能源中心

馬來西亞在建築節能推動的發展歷程相近於美國柏克萊國家實驗室（LBNL）所提出的零耗能之層級架構。由建築耗能密度（EUI）來看，它先做到低能耗辦公建築（LEO），再向零耗能辦公建築（ZEO）邁進。

馬來西亞能源中心位於班吉地區（Bangi），於2007年竣工啟用，是一棟直接以零耗能為目標的展示用建築。其總面積約為4,000m2，能源使用密度為每年34kWh╱m2.y（未計算PV發電），如果計算PV發電則為0kWh╱m2.y（ZEO），此建築的花費較一般建築建造費用高約21％（不含PV發電），或高45％（含PV發電）。

該大樓應用的節能技術包含：自然導光技術涵蓋了幾乎100％照明耗電，輔以高效率照明燈具，工作用照明，屋頂鋪設太陽能發電、空調系統採用地板板塊輻射冷卻、搭配相變物質（以相變化儲存冷╱熱能，物質再進行相變化時，可以儲存的能量遠大於溫度的變化。例如水，儲冰系統）儲冷槽、高效率通風系統、建築外殼採用保溫隔熱技術、雙層玻璃隔熱窗。除此之外，也配置了智慧節能監控系統等。值得一提的是相變儲冷系統技術，利用白天太陽能充足時間制冷，以相變物質儲存冷能，於太陽能較差的時段使用。

在再生能源的應用部分，主要的發電來源來自於太陽能發電，該大樓鋪設4個區域的太陽能板來進行發電，分別為A區47kW、B區6kW、C區11.7kW、D區27kW，當中鋪設在主建築的太陽能板約可提供91kW的發電量，所發的電加入當地的電網系統，並沒有設置儲電裝置。

至於其他技術的應用，大樓同時也採行不需要高科技的方式來達到節能目的，例如將桌上型電腦代換成筆記型電腦、使用高反射塗料增加室內光環境、隨手關燈、節能溫控等相關節能措施。根據估算，整棟建築整年的耗能密度可大幅降低至約34kWh╱m2yr，其中以照明耗能與插座設備耗能降低的幅度最為顯著。

結語

零耗能建築已成為國際上的趨勢，建築節能的發展歷程大多由低能耗建築進一步轉變為零耗能建築，國際間發展零耗能建築的技術正可做為我國發展的借鏡。以台灣而言，低能耗建築所導入的節能技術與節能建材等，在經濟部能源局的主導下，所發展之節約能源技術都已臻成熟，可應用於發展台灣零耗能建築。（作者任職於工研院綠能所）