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專家觀點

我們與「淨零」的距離

台達美洲總部於 2023 年獲得 LEED Zero Energy 零耗能認證。JJP 潘冀聯合建築師提供

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之前有部以社會事件為題材的台劇《我們與惡的距離》,其中一句經典台詞十分發人省思:「你連自己的真相都看不清,還想看清楚世界的全貌?」 從2040年開始,全世界的新進國家都發出了減碳路徑的承諾,台灣也不例外, 以「2050年淨零排放」為目標,但論到建築的節能減碳,就必須從建築本身的真相談起。

建築業製造了全球約38%的碳排放量,此數據不外乎是因為建築從興建、運營到拆除,依傳統「從搖籃到墳墓」的工業使用方式進行,其中每個階段皆與碳排放有關。建築的生命週期跨度動輒5、60年,甚至超過百年,因此,建築師在思考減碳建築的議題時,需要以長時間尺度的思維考量。

為了達到台灣淨零轉型路徑於2030年、2040年、2050年,三大時間節點所訂定的建築碳排目標,建築師須以「資材減碳」「主/被動式節能設計」等手法的「減」,盡可能降低建築自身碳排放量,再輔以再生能源的「加」來中和,才能達成淨零排放的目標。

台灣社會風氣普遍以興建當下的機能性、經濟價值來衡量建築設計的效益,然而,有時為了眼前的第一筆投資預算而選用了折衷的設計方案,可能不比以建築全生命週期長線考量的效益更佳,特別是針對碳排量占最大宗的「運營使用階段」更是如此。

以建築外殼舉例,高性能的帷幕玻璃也許在建築物興建當下需要投入較高的成本,但它的隔熱與保溫效益可以在完工後幾十年內不斷累加,替企業省下高額的運營電費,又可在此段時間內提供企業員工良好的室內採光品質及熱舒適性;價格相對低廉的普通方案,除了節省營建第一筆開銷以外,後續的效益也許就相對不顯著。

在淨零建築的路徑上,除了建築師須具備這埸的思維以外,其實投資建築的企業也影響了 「建築全生命週期」的實踐,時間與成本是考量的關鍵。在當今現實的運作中,最理想的情況是——建築師遇見了追求「減碳建築」理念的企業,一同尋求節能減碳的實踐對策與方法。

2023 年剛獲得 LEED Zero Energy 零耗能認證的台達美洲總部,可作為參考的範例。

從「Net Zero Energy 淨零耗能」到「LEED Zero Energy 零耗能認證」

由JJP設計、台達電子投資的台達美洲總部,以 Net Zero Energy 淨零耗能為目標,於2011年開始設計、2015年落成。本案 2016 年以僅有 21.6(kBtu/ft 2.yr)的能源密度(EUI,Energy Use Intensity),相較同規模的傳統商業大樓(平均 EUI:212)節能高達 90%,並於2017年榮獲美國加州大學伯克萊分校建築環境中心(CBE,Center for the Built Environment)年度宜居建築獎(Livable Buildings Award)之 Honorable Mention 獎項。

圖/台達美洲總部以「淨零耗能」為目標,呈現不同樣貌的綠建築型態。JJP潘冀聯合建築師提供

本案營運使用之後,透過設備持續優化,於2023年正式獲得 LEED Zero Energy 零耗能認證。此認證意味著本案於基地內再生能源產量大於建築消耗量,並在一年內保持淨零狀態,成為加州弗里蒙特市第一個、舊金山灣區第二個獲得 LEED 零耗能認證的建築。

目前世界上獲得 LEED Zero 零排放建築評估認證的專案不到百件。台達美洲總部在取得 LEED 白金級認證之後,再接再厲獲得 LEED Zero 認證,彰顯了企業對環境永續的重視,以及建築師透過設計實踐淨零建築的能力。

台達美洲總部位於加州 Fremont 地區,同時兼具行政及物流中心的功能,為了達到美國 LEED 標章最嚴謹的白金級規範,除了建築因地制宜的被動式設計以外,本案應用了許多在台灣本地相對罕見的主動式設計,如地熱泵和冷樑,讓建築能源使用量降到最低。另外,業主本身也替節能減碳貢獻良多,新大樓內全面導入台達所研發的高效能設備,包括 LED 照明、再生能源設備與電動車充電系統等。

圖/透過再生能源、節能照明等環保節能產品的設置,讓能源使用量降到最低,用 電強度(EUI)僅 21.6,節能 90%。JJP潘冀聯合建築師提供

台達美洲總部淨零耗能(Net Zero Energy)之節能設計包括:

1. 地下水源熱泵:基地位於北加州,冬季時,地下水水溫比室外氣溫來得高,而夏季時地下水水溫較室外溫度低,利用鋪設在土壤、地表水中的水管進行熱交換,水管連通到室內地板與開放天花板,上下樓層以熱交換來達到空調的效果,不僅減少空調耗電,水資源還可百分之百回收再利用。

2. 太陽能系統:採用台達自行研發、設計、生產的高效率太陽能轉換器,光電板鋪設於主建築正上方,成為壯觀的綠能系統。

3. 自然通風:Fremont 地區氣候宜人,此建築自動開窗引導新鮮的空氣進入建築物內,運用浮力通風中庭及煙囪效應,幾乎一年四季都不需要開空調,節省能源的使用量。

4. 主動式冷樑:運用於會議室的空調系統,以節能效益的系統配置,節省大量耗能,並提供良好的室內環境品質,達到舒適的效果。

5. 風力發電系統:採直立式風機,對鳥類友善的風機設計方式。

6. LED 照明:採用台達研發生產的 LED 照明系統,有效節省能源。

7. 遮陽設計:大樓中庭開窗,南邊立面採用水平遮陽板,東西向則以深開窗方式,讓光線穿透,室內均勻採光。

8. 光譜選擇玻璃:建築採用光譜選擇玻璃,將熱反射於建築外,降低耗能。

圖/淨零排放(Net Zero)之節能設計手法。JJP潘冀聯合建築師提供

然而,因應近年來電動車的興起與充電量的提高,造成建築本體的電量支出,只 好增加太陽能板的數量來獲得綠能發電,以期達到淨零耗能(Net Zero Energy)的目標。由此可見,淨零耗能(Net Zero Energy)除了需要事前的縝密規劃,並要隨著能源 使用的趨勢與改變,不斷調整優化。

LEED(Leadership in Energy and Environmental Design)是由美國綠建築協會 USGBC 制定,於 1998 年正式公佈的綠建築評估準則。LEED 認證鼓勵永續性建築的發展與實踐,為國際間使用最廣泛之綠建築評估認證系統,目前已在 182 個國家中,累計超過 11 萬件 LEED 認證實績案例。USGBC 在 2018 年底進一步推出了「LEED ZERO 零排放建築評估認證系統」。任何獲得 LEED 認證的建築,若它實現零碳、零能耗、零水耗與零廢棄物等目標,則可以進一步申請 LEED ZERO 認證。

不在乎規模大小,只在乎永續美好

「適者生存」的物競天擇道理,其意義並不是在於弱肉強食,讓弱者被淘汰,而是在於如何裝備自己,提供更多更好的貢獻,發揮我們對人類、對地球、對文化的影響力,減少後人需要面對的苦難。

我所相信的建築也是如此,透過世代傳承與永續實踐,彰顯建築的專業價值,站上更能發揮貢獻的高度與視野。 —— 潘冀建築師

對建築師而言,設計,就是在不斷來回的思考中,尋求最適切的解決方法,而不是強勢的以主觀意識來主導一切。減碳的建築實踐已是當今建築的潮流與共識,這無關建築作品呈現、規模大小,也無關個人對建築好惡,而在於建築的信仰與價值。

曾經有支廣告以「不在乎天長地久,只在乎曾經擁有」的用語深植人心,傳達人們只要活在當下、用心感受,曾經擁有的事物也能成為永恆的記憶。這句話對於生命有限的個人而言,具有激勵的作用。然而,一棟建築的生命週期早就超過個人的年歲,更何況我們賴以生存的環境與居住的地球。

減碳建築,不在乎規模大小,而在乎永續美好。台灣地小人稠、資源有限,建築師正嘗試透過整合式設計、產學合作開發、先進的技術支援,來尋求更多的減碳可能與創意發想,才能取得企業的支持與信賴,一步步縮短現實中與「淨零」的距離。

(文:JJP潘冀聯合建築師專欄反映作者意見,不代表《遠見》立場)

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