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2015.03.17

亞洲地區的零碳建築

近年來,幾乎人人對於永續、低碳或零碳都有一番見解,是一股潮流也是一套工具。根據UKGBC(英國綠建築協會)定義,零碳建築可以分為五種類型:
1.建築物100%自給自足,所需能源由基地內再生能源提供
2.建築物連接公共電網,基地內所產再生能源足以100%抵銷從公共電網所取用量
3.建築物連接在地再生能源供應系統(100%採用基地外再生能源)
4.建築物連接遠處再生能源供應系統(100%採用基地外再生能源)
5.採用碳補償的方式,抵銷建築物碳排放量

零碳建築的類型;圖片提供/Arup

 



亞洲地區氣候普遍較潮濕炎熱,零碳建築必須面對其特有的濕熱氣候,通風與隔熱即是最大的挑戰。這幾年來由於設計觀念及設備系統的快速發展,陸續也完成了幾件具代表性的零碳或零耗能建築:
1.韓國三星Green Tomorrow (2009)
2.新加坡Zero Energy Building (2010)
3.臺灣綠色魔法學校 (The Magic School of Green Technologies) (2011)
4.日本Life Cycle Carbon Minus Demonstration House (2011)
5.香港零碳天地 (ZCB) (2012)
雖然每一件作品的零碳定義不同,但是,基本上都具備友善環境的設計意圖。

 

 

 

 

 

建築除了要達到低碳或零碳,同時必須考慮舒適度及適合的用途,不應該與高成本或低舒適性的特殊建築劃上等號。基本的設計思考可以分為四個階段:
1.建立基準線:根據既有節能規範所完成的基本設計
2.降低能源需求:模擬分析後所採用的被動式設計策略
3.提升能源效益:根據使用需求而採用的高效設備系統
4.創造潔淨能源:可行的再生能源系統及其他創意設備

 

 

 

 

第一及第二階段都是屬於設計層面的作業,並不會帶來額外成本,僅是藉由外在輔助來調整慣常的設計方法,待設計做對了,再來談論能源議題;第三及第四階段則是藉由適當的設備提升能源效益或創造潔淨能源,這部分則是主要額外成本來源,至於需要增加多少設備成本來抵銷碳排放量,則端看第一及第二階段的成效有多高。由此可知,設計才是零碳建築的重點。
亞洲地區慣常的低碳設計手法因應濕熱的氣候特性,主要有三項:
1.自然通風
有效的通風設計可以降低溫度並帶走濕度,提升舒適性,對於減低空調使用有相當大的幫助。重點在於怎樣的設計才可以達到預期的通風效果,以及需考慮帶進來的風是否乾淨、溫度與濕度是否恰當。
2.自然採光
充足、穩定的採光有助於空間情緒的營造,實質上更可降低人工照明需求,但是如果建築物長期受到陽光直射,空內溫度也會上升,影響舒適度;因此自然採光與太陽輻射兩者間的關係是設計中必須謹慎衡量的重點。
3.建築隔熱
建築隔熱著重在屋頂、牆面及玻璃三者,藉由高性能材料的開發,設計者已經可以因應需求挑選適當的隔熱材,以降低太陽輻射熱對室內空間的影響,進而降低空調能耗。由於太陽軌跡變化及亞洲擠迫的城市紋理(例如香港及臺北),建築隔熱設計變得相當複雜且需動態處理,不再是以立面為單位,而是因應太陽輻射熱的動態分佈,提出針對性的對策。

建築環境模擬;圖片提供/Arup

 



 

自然通風模擬;圖片提供/Arup

 



 

遮陽模擬;圖片提供/Arup

 



 

本文列舉的五件零碳建築案例都是以傳統的設計手法藉由先進技術的輔助,例如多項模擬軟體及高性能材料,即有可能達到零碳設計目標。因此,低碳或零碳建築絕非曲高和寡,這樣的設計觀點也非自命清高,透過正確的觀念及手法,我們認為低碳不再是口號或工具,而是真正有機會於我們生活的現代都市之中實踐。


圖文提供/ Arup 鄭長芳
josh.cheng@arup.com
 

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