2018年9月28日 星期五

碳棄世代十:不用常開冷氣,也能維持最佳室溫:被動式房屋為住戶省下 7 成空調電力

"被動式建築強調在不犧牲舒適的狀況下,以極少的能源與簡單的系統,維持建築物的能源服務,不僅門檻較低,更能讓消費者有感。"
Photo Credit: Green Energy Futures - David Dodge (CC BY-NC-SA 2.0)

文/社企流-黃思敏 核稿編輯/李沂霖、郭潔鈴

 聯合國環境規劃署(UNEP)指出,全球最耗能的 3 大產業分別為:建築、交通及工業。在已開發國家當中,建築產業就消耗了 35% 以上的能源,而其中有 60% 以上的能耗來自空調用電。

 然而,近年來面對逐漸加劇的氣候變遷,當全球能源的技術及產業,都快速地朝向綠色環保、永續發展的趨勢改變時,建築產業卻沒有太大的變動,普遍維持著耗能的現狀。

 空調系統的出現,使建築物邁入耗能的時代。「18、19 世紀時期的傳統房屋,其實很在乎建築的物理環境,因為那個年代沒有空調系統,房子的冷與熱會直接反應到使用者身上。

 21 世紀的建築節能技術理當已經提升許多,偏偏這時候發明了空調系統,所以當一棟建築物因設計不良而導致過熱或過冷,人們會把責任轉嫁到空調機制上,而加裝更多、更大的空調。」台灣被動式房屋論壇主持人葉士傑表示。

 葉士傑本身為建築領域背景,他進一步分享台灣建築教育現況,以及建物常見的不良設計:「在歐美,建築物理與節能被視為最基本的訓練;反觀台灣,甚至是日本,多半還是專注於造型美學或文化設計。我們會去模仿歐美建築物的外觀,歐洲建物立面上會希望能將陽光引進室內,然而台灣應該要先做好遮陽,否則將導致非常高的空調能耗;又或者台灣經常為了爭取更大的室內使用面積,而把外牆的斷熱材料拿掉,導致使用者必須開空調降溫,而在室內外溫差大的情況下,就會產生不舒適的感覺。」


(建築物的能耗有 6 成來自於空調系統。來源:Tinou Bao (CC BY 2.0))(建築物的能耗有 6 成來自於空調系統。來源:Tinou Bao(CC BY 2.0)

讓住戶不用犧牲舒適,也能享受節能好處


 近年來全球暖化的議題,使建築界開始出現反思產業耗能的問題,談到節能建築,多數人會先想到綠建築,葉士傑於碩士期間赴英國取得了 BREEAM 綠建築認證,後來進一步至建築節能技術獨步全球的德國,取得被動式房屋設計師執照。

 「許多消費者會搞混,被動式建築不一定是綠建築。」葉士傑分析,綠建築的指標所包含面向很廣,台灣本土的綠建築認證「EEWH」就有 9 大指標,除了節能外更包含了綠化量、基地保水等多元指標,替建築物進行綜合評估。

 「反過來看,綠建築也不一定是節能建築。」葉士傑指出,即使一棟綠建築的節電分數相對低落,仍能透過其他指標的得分,拉高建築整體評估的分數。

 「被動式建築很簡單,它對消費者而言就是節能與舒適,住戶能從每個月收到的電費帳單,明顯感受節電效益。」

 國際被動式建築標準,則簡單分為「節能」及「舒適」兩個面向,其中包含:建築物每年每平方公尺能耗低於 120 度;室內溫度於夏天維持在 25°C 以下,冬天在 20°C 以上;濕度在 33% 至 55% 間;二氧化碳濃度則須在 1000ppm 以下。

換句話說,被動式建築(以下簡稱為被動房)強調在不犧牲舒適的狀況下,以極少的能源與簡單的系統,維持建築物的能源服務,不僅門檻較低,更能讓消費者有感。
葉士傑(左一)解說被動式建築的設計。(葉士傑(左一)解說被動式建築的設計。來源:台灣被動式房屋論壇)

替建物保溫、斷熱,將舒適的溫度保留在室內


 葉士傑進一步補充,大眾經常以為被動房即是不主動使用任何能源和空調設備,其實不然。被動房主要透過特殊建材增進建物的「密閉效果」,有效為建物保溫、斷熱後,在不開空調的情況下就比一般房子涼爽或保暖;當遇到得開空調才能達到讓人舒適的情形時,便因被動房良好的「密閉」設計,能達成「冷暖氣不外洩」的功能,讓空調的運轉成本降低許多。

 然而,在密閉的空間中,空氣不會很不流通嗎?此時,就需搭配「新風熱交換機」,在保留室內溫度的同時,源源不絕的將新鮮空氣引進室內,並將混濁的空氣排至室外。

 許多人質疑為什麼不透過開窗取代機械通風?面對被動房主動用電的矛盾,葉士傑解釋:「傳統建築都有開窗的設計,但是隨著時空環境的不同,在颱風天、空氣汙染或紫爆等不利條件下,住戶都不能依賴開窗來達到換氣。而全熱交換機的耗電量非常低,只有一個家庭電風扇、甚至是電腦主機風扇的用電量而已。(註一)」

 簡言之,被動房不等於完全不使用電力,而是將耗電量降至最低。葉士傑進一步補充,建築物必須成為「近零能耗建築」(Nearly Zero Energy Building,NZEB),也就是被動房,未來才能更進一步搭配太陽能或風力發電等在地生產的綠電,抵銷建築物所消耗的能源,達到完全「零能耗」的境界。

 「德國有幾個零能耗社區的案例,做法是先打造近零能耗的建築,並在社區外圍搭配風力發電、太陽能板等,讓社區自產綠電滿足用電需求,進而成為零能耗,甚至是正能源的房子。」


(圖左為新風機,圖右為室內除濕及過濾器。來源:台灣被動式房屋論壇)(圖左為新風機,圖右為室內除濕及過濾器。來源:台灣被動式房屋論壇)


從乾冷的德國到濕熱的台灣,被動房為老宅減少近 7 成空調能耗


 目前,被動房的技術在德國已經發展 20 幾年,並且被廣泛使用,已被驗證為能落實在不同氣候環境當中的建築。

 「在歐洲我們強調建築物的保溫、加濕;對台灣而言就是斷熱、除濕,設計策略上會針對氣候,做不同的策略擬定,來符合現有的文化和環境。例如:歐洲為了防止室內濕度外流,而將氣密膜做在內層;而台灣則是為了隔絕室外的濕度,而將氣密膜做在外層。」葉士傑以保溫瓶作為比喻,雖保溫和保冷的說法不同,但解決的辦法是一樣的,就是降低外部不適宜的溫度和濕度來影響室內。

去年葉士傑與團隊成員將台北市臥龍街一棟 30 年老宅中的一戶住家,改造成全台第一個獲得國際認證的被動房,也證明了被動房的技術能從寒冷乾燥的德國,適應於高溫潮濕的台灣,成功讓案主房屋的冷暖器能耗從每年每平方公尺 133 度降到 43 度,減少了近 7 成的空調能耗。
 將單戶住宅改造為符合國際標準的被動房,不僅具有實驗與示範意義,更成為被動式建築在台灣發展的重要里程碑。「國際上在談被動式房屋時,不管是全新或翻修,都必須是整棟都做,不能只翻修公寓中的某一層。臥龍街這個項目比較特別,我們希望從小的示範項目開始做監測、糾正與示範,待明確的效果出來後,再擴及到整棟的翻修項目裡面。」

(臺北市臥龍街被動房屋內實景。來源:台灣被動式房屋論壇)(臺北市臥龍街被動房屋內實景。來源:台灣被動式房屋論壇)

 葉士傑進一步分析於台灣的氣候環境下,發展被動房的獨特優勢:「在歐洲的冬天可以降到 -10°C,為了維持 20°C 的室溫,他們要克服 30°C 的溫差;但是台灣在夏天最熱可能來到 38°C,要維持 25°C 的室溫,溫差只有 13°C,因此在用斷熱材的時候,就不需要做得這麼厚。」

 此外,台灣常見的集合住宅,如公寓和住商大樓等,也非常適合做成被動屋的設計,所達到的經濟效益比歐美常見的獨立單戶住宅更高。「在一棟獨立別墅的情況下,所有的天花板、地板及牆壁都要做斷熱;然而在集合住宅中,戶與戶之間背靠背的狀態下,只要把每一戶的外牆(與室外空氣接觸的部分)做斷熱就可以了。」

 然而被動房在台灣的發展仍處於起步階段,不論是專業人才的培育、供應商的投入,以及市場的開發等,仍有許多挑戰需要克服。以取得建材為例,葉士傑指出,被動房必備的斷熱窗框,目前仍仰賴進口,而導致成本有一定的門檻。

 「台灣現有的窗戶廠商 90% 以上都在做鋁框,而鋁框是導熱性很好、能耗非常高的材料。以台灣現有的 3C 產業、加工業,絕對做得出斷熱材料,但是台灣過去沒有這樣的市場需求,消費者還沒意識到這件事,導致廠商在市場考量上不願意供應。」

 葉士傑表示,希望未來能將被動房的增量成本降低,讓消費者不再對被動房保有昂貴、只服務有錢人的既定印象。「我們對外上課時,嘗試說服供應商去生產相關的產品,當產品的供應商很多時,價格自然會降低,讓更多消費者有意願把自己的房子變成被動房。」


被動房結合社會住宅,讓耗能豪宅相形失色


 未來國家可以透過多元的鼓勵機制,翻轉過去缺乏永續思維的建築產業,刺激建商及市場走向節能建築的趨勢。葉士傑以德國的「5 歐元社區」(5-Euro-Wohnbau)為例,德國政府直接將被動房的概念落實在社會住宅當中,不僅讓住戶用每月省下的電費投資孩子的教育、提升生活品質,更成功引起社會大眾及建商翻修節能建築的動機。

 「如果今天政府把所有的社會住宅都變成被動房,讓這些在社會當中比較邊緣的人,能夠花更少的錢、住得更好,那麼那些買很貴的豪宅、使用昂貴建材卻沒有兼顧節能與舒適的人,不是有點相形見絀?消費者就會反過來要求地產商做出節能的公寓或住宅。」


(葉士傑與團隊至德國參訪 5 歐元社區所攝。來源:台灣被動式房屋論壇)(葉士傑與團隊至德國參訪 5 歐元社區所攝。來源:台灣被動式房屋論壇)

此外,葉士傑亦分析國家在推動整體能源轉型的政策上,應先做好建築節能,再談再生能源。「台灣因為不要核電,所以必須開發很多再生能源,但我們不妨先靜下心來想,為何要增加這麼多能源,而不先做好建築節能?生產再生能源就像去外面賺錢,與其賺那麼多錢,還不如平常節省一點,這不是更有經濟效益嗎?」
 而推廣被動式建築除了具有節能上的經濟效益外,更有潛力創造出更多就業機會。根據歐盟的報告,建築業約佔歐洲 GDP 的 9%,而翻新工程和節能翻修所帶來的經濟價值是新建築物的兩倍。

 葉士傑與台灣被動式論壇的團隊希望能以訓練者的身份,培養更多年輕學生、學者,帶動被動房產業於台灣的發展。「台灣的技術和供應商其實都很好,希望未來整個建築產業的能耗可以降低,讓近零能耗、零能耗,甚至是正能源社區,在台灣遍地開花。」

註一:根據歐洲的規範,全熱交換機在僅供 1 人於 10 坪居住空間中的使用的狀況下,約僅需一個電腦主機風扇的用電。

(本專題委託社企流製作刊登)

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【參考資料】
台灣被動式房屋論壇
綠建築標章(智慧綠建築資訊網)
歐盟推動近零能耗建築:以德國被動房為例(葉士傑)
建築也可以零碳排(Green Power)
歐洲建築效能新制七月生效 重點在既有建築翻修、智慧化(環境資訊中心)

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