2014年11月3日 星期一

不只是綠建築 來看美國的淨零耗能建築

文/謝雯凱 (台達電子文教基金會氣候與能源計畫專員)

    一棟使用中的建築物,要讓它生產的能源,比每年使用的總能源還要多,成為淨零耗能建築 (Net Zero Energy Building, NET ZEB),可能嗎?基本上,您要讓建築物考慮節能設計,其次是掌握使用者的能源耗用狀況,接下來,安裝足夠的太陽能、小型風力等再生能源設備。

    在美國,由於幾年前能源部大力推動,還以自己當作試驗基地,因此目前已經有很多淨零耗能建築的成功案例,值得分享給各位低碳生活部落格的網友。

【李奧帕德中心】

    阿爾多‧李奧帕德 (Aldo Leopold) 在1949 年出版《沙郡年記》,描寫威斯康辛州郊野的自然歲時,以他為名的基金會致力於保育生態教育的推廣,舉辦許多戶外活動與保育課程研習。他們的總部兼教育中心,是一棟淨零耗能建築,取得美國綠建築最高級的標章之外,它的能耗只有其他同類建築的30%。為了因應大湖區濕冷的天氣,暖氣來自地熱式泵浦輔以輻射地暖系統 (Radiant Floor Heating),牆壁厚實,屋簷低垂也可避風,卻仍能引進溫和的自然照明。

    李奧帕德中心特別採用低階技術性的方式來放在建築設計中,來證明節能建築的可行性極高。屋頂上的太陽光電板,每年可生產6~7萬度電,夏季時超過本身所需,因此電力會賣到區域電網裡,但冬季仍必須向外採購能源

Aldo Leopold Legacy Center  屋頂上鋪滿太陽能板 (圖片取自李奧帕德基金會臉書;
Photo credit: The Kubala Washatko Architects, Inc./Mark F. Heffron)

【再生能源研究中心 NREL】

    美國能源部的國家再生能源研究中心 NREL,是個兼具有實驗室、辦公室的新商用大樓建築群,每天有800多位員工使用。為了以身作則,他們把整個園區打造成淨零耗能建築的標竿案例。由於園區基地面積廣大,在屋頂以外,NREL又在停車場上增設太陽能板,足以供應園區能源使用。

    除了應用各種節能建築設計之外,NREL 較特別之處,就是作為各種建築節能技術的試驗場,像是可變色節能玻璃,與低能耗電腦資訊中心。他們也透過能源監控系統來研究員工在辦公室的能耗行為,藉以增進節能設計,例如降低辦公室隔板,讓日光代替照明;類似遊覽車那樣,把冷暖氣出口設計在每個座位處,使用上更有效益。(參考簡報資料)




【Walgreens 超市芝加哥店】

     IKEA、Walmart 等著名連鎖大賣場,已經在全球許多分店的屋頂上裝設太陽能板了。但這間 Walgreens 超市的芝加哥分店,是美國第一棟淨零耗能量販店

    這間分店除了屋頂太陽能板,另外在停車場安裝了兩座小型垂直風力發電機,這點蠻值得其他量販店學習的。而在一般量販店最耗能的照明與空調上,Walgreens 利用自然光與 LED燈照明,並與設備廠商合作研發高效率的二氧化碳壓縮機,可供冷凍冷藏與冷暖空調系統。




【Packard 基金會總部】

     David and Lucile Packard 基金會宗旨是追求環境永續,於是它們設計新總部時便考慮達到淨零耗能。此外,建築師將回收舊建物 95%的建材拿來再利用,雨水回收率高,並設置室內外環境監測系統。而令人不得不稱讚的是,整體的辦公環境塑造的十分宜人,視覺上通透且開放,在員工視線與走動的室內外空間遍植原生綠色植物,並設計社交空間與動線。




【DPR營造公司鳳凰城辦公室】

     DPR是美國著名的建築營造公司,它位於鳳凰城的區域辦公室,特地挑選一間廢棄的倉庫,以整修方式,打造成淨零耗能建築。而它們的主要目的,是以此彰顯該公司在永續設計上的能力。

    原本建築是1970年建成,在改建成新辦公室之前,這裡是情色用品商場,商場沒有窗戶,密不透風。DPR 將牆壁改成可開闔的成片窗戶與隔柵,並增設太陽熱能通風煙囪 (浮力通風塔),利用空氣對流原理將熱空氣排出室外。照明上,另外安裝了 82 個採光的日光導管 (Solar Tube),在不耗電的狀況下,透過反射原理,將建築物頂上的日光引入室內作為照明,又不至於引入熱氣。(更多參考資料)




【Richardsville 小學】

     肯塔基州的 Richardsville 小學,是美國第一所淨零耗能的公立學校,在2010年開始營運。與上述的方式類似,它利用建築節能設計、日光導管、再生能源,來達到目標。




↑此影片為建築(牆壁)隔熱材料公司所製作。


【西柏克萊圖書館分館】

    西柏克萊圖書館分館是由既有社區圖書館改建,並以節能設計打造成淨零耗能,於2013年底重新開幕。不僅是要強化圖書館的空間,這個改造案也是加州政府氣候行動計畫的其中一個示範計畫,未來將有許多公有的既有建築也要進行修繕。

    圖書館利用淺色屋頂、浮力通風、日光與白色牆面來節能,又利用永續森林木板牆面與桌椅、家居沙發椅,與柔和的照明設計,來營造溫馨感,吸引更多社區居民利用圖書館。值得注意的是,這個計畫在節能規劃的資金,來自於加州最大的電力能源公司PG&E的Savings by Design 計畫。這是因為能源公司有義務推廣節能,而投入公有建築節能,可獲得相當顯著的宣傳效益。




【國家標準技術研究所─淨零耗能住家試驗基地】

    美國的國家標準技術研究所 (National Institute of Standards and Technology, NIST) 則有一個試驗基地,打造成一般住家的樣子,這個淨零耗能住家計畫是模擬在一般四口之家的能源使用習慣之下,是否真的能達到淨零耗能?實驗最後成功了,不過付出的金額還是稍微多了點。這個計畫主要是查核各種建築節能建材、機電設備的表現,來推估淨零耗能住宅相關技術在未來的發展應用。

    其實在這個試驗計劃進行的同時,美國各地已經有許多淨零耗能住家了,並有許多設計公司專門接這類的案子,顯見得這類節能住宅的商機潛力不小。



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