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淨零建築的實踐方法 — 能效評估與能源模擬
2025-04-25
從降低耗能到淨零轉型
隨著全球氣候變遷和環境污染問題日益嚴重，許多國家積極推動節能減碳，希望打造更健康的居住環境。根據國際能源署(IEA)2022年的報告，全球約37%的溫室氣體排放來自建築領域，其中日常使用階段占28%，建築施工與拆除過程則占9%。因此降低建築物的能耗與碳排放，成為實現「淨零排放(Net Zero)」的關鍵。
我國政府在2022年公布「臺灣2050淨零排放路徑與策略」，其中建築業被列為高碳排產業之一，目前正積極推動「淨零建築」的轉型。所謂淨零建築，主要是透過提升建築外殼設計、提高設備節能效率來降低能源需求，再輔以太陽能等再生能源進行碳中和，最終實現淨零排放。具體手法可以透過優化建築構造、使用高效能設備、建立能源管理系統及監測室內外環境，來降低建築能耗。
我國政府在2022年公布「臺灣2050淨零排放路徑與策略」，其中建築業被列為高碳排產業之一，目前正積極推動「淨零建築」的轉型。所謂淨零建築，主要是透過提升建築外殼設計、提高設備節能效率來降低能源需求，再輔以太陽能等再生能源進行碳中和，最終實現淨零排放。具體手法可以透過優化建築構造、使用高效能設備、建立能源管理系統及監測室內外環境，來降低建築能耗。
以建築能效評估預估能耗
在建築設計階段，我們可以利用「能源效率評估」和「耗能模擬分析」來預估建築的節能效益。這些方法能幫助建築設計師、業主及使用者了解不同方案的節能效果，進而選擇最適合的設計。
政府在2022年開始推動建築能效的標示制度，類似一般家電的節能標章，讓建築也有能源效率等級。內政部參考歐盟的「建築能源效率指令(EPBD)」，依照台灣的氣候條件制定了「建築能效評估系統(BERS)」，並與現有的綠建築標章(EEWH)結合，建立簡單易用的耗能估算方式。這個系統將建築物的能源效率由高而低分為1到7級，最高級別是「近零碳建築（1+級）」，節能率可達50%以上。根據政府的規劃，2030年前所有公有新建建築需達1級或近零碳建築標準，並在2050年讓所有新建建築與80%以上的既有建築達到近零碳標準。
政府在2022年開始推動建築能效的標示制度，類似一般家電的節能標章，讓建築也有能源效率等級。內政部參考歐盟的「建築能源效率指令(EPBD)」，依照台灣的氣候條件制定了「建築能效評估系統(BERS)」，並與現有的綠建築標章(EEWH)結合，建立簡單易用的耗能估算方式。這個系統將建築物的能源效率由高而低分為1到7級，最高級別是「近零碳建築（1+級）」，節能率可達50%以上。根據政府的規劃，2030年前所有公有新建建築需達1級或近零碳建築標準，並在2050年讓所有新建建築與80%以上的既有建築達到近零碳標準。
以建築能源模擬優化設計
在建築能效評估系統推出前，許多研究機構和顧問公司就已經使用建築能源模擬軟體來預測耗能情況。模擬軟體考量建築的地理位置、建材、設備及使用情境，提供較精確的能耗數據，幫助設計團隊優化建築方案。
「建築能源模擬(Energy Modeling)」是利用電腦模型計算建築的能源消耗，分析不同設計條件對能耗的影響。例如在設計階段，我們可以設定建築物的環境條件、建材種類、設備能耗及使用時序等，預測建築的總電量。相較於BERS只能估算全年耗電量，能源模擬能細分到每一個月份或季節，並參照電價轉換成營運成本，讓建築設計更符合經濟效益。
「建築能源模擬(Energy Modeling)」是利用電腦模型計算建築的能源消耗，分析不同設計條件對能耗的影響。例如在設計階段，我們可以設定建築物的環境條件、建材種類、設備能耗及使用時序等，預測建築的總電量。相較於BERS只能估算全年耗電量，能源模擬能細分到每一個月份或季節，並參照電價轉換成營運成本，讓建築設計更符合經濟效益。
節能典範：臺南崇賢青銀共居住宅
由台糖公司推動、九典事務所設計的「崇賢青銀共居住宅」，是國營企業首座青銀共居循環住宅，目標是打造符合高齡社會需求的友善住宅，並展現企業對環境的責任。這棟七層樓的出租住宅位於台南市新都心，鄰近公園、學校及醫療機構，為高齡者提供便利的居住環境。
本案結合建築設計、環境實測、環境模擬與設備規劃，找出節能關鍵因素，並利用主動及被動式設計降低建築能耗，主要做法包括：
能源模擬方面，本案採用了美國能源部開發的EnergyPlus軟體，搭配內政部的標準氣象數據(TMY3)，根據當地的氣候條件，預測整棟建築的全年耗能。根據模擬結果顯示，該建築可達能效1級，相較2000年相同類型的建築節能約43%，每年可節省約150萬元的電費。此外，這些數據還能整合到「建築能源管理系統(BEMS)」，讓管理單位在營運期間對照實際用電量與模擬數據，持續優化能源使用。
本案結合建築設計、環境實測、環境模擬與設備規劃，找出節能關鍵因素，並利用主動及被動式設計降低建築能耗，主要做法包括：
- 在基地周圍安裝儀器，連續一年測量溫度和濕度，了解當地的氣候特性。這些數據可以用來分析能源使用情況，並評估戶外空間的舒適度。
- 透過屋頂綠化降低熱傳導，並利用格柵、沖孔板和深遮陽設計，減少陽光直接照射外牆，使室內更加涼爽。此外，增加窗戶的開口面積與調整開窗型式，能提升公共區域的通風效果。
- 戶外公共空間能夠藉由量體遮陽和擋風，使其成為生活場域的一部分。住戶得以經常在戶外活動，減少室內用電的需求。
- 收集建築的用電量、水位高度及氣候數據，並匯入能源管理系統(EMS)。透過智慧電錶與情境控制設備，調整用電策略並降低住宅第二用電高峰。
- 能源管理系統能隨時監測各種設備的耗電狀況，並與台電的契約容量比較。一旦用電超過上限，系統會發出警示，避免不必要的能源浪費。
能源模擬方面，本案採用了美國能源部開發的EnergyPlus軟體，搭配內政部的標準氣象數據(TMY3)，根據當地的氣候條件，預測整棟建築的全年耗能。根據模擬結果顯示，該建築可達能效1級，相較2000年相同類型的建築節能約43%，每年可節省約150萬元的電費。此外，這些數據還能整合到「建築能源管理系統(BEMS)」，讓管理單位在營運期間對照實際用電量與模擬數據，持續優化能源使用。
打造淨零建築，邁向永續未來
自政府推行建築能效標示制度以來，便要求今後所有新建的公有建築都需同時申請綠建築標章與建築能效標示，以確保能耗符合標準。作為建築性能驗證方法，能源效率評估與耗能模擬分析變得越來越重要。
我們可以在設計階段就導入能源模擬，幫助計算整體用電量、營運成本及投資回收期，並讓建築設計更具節能效果。營運階段則可透過BEMS監測設備耗能狀況，並與模擬數據對比，根據實際用電數據調整運作策略。
未來，建築業應建立本土化的能源模擬標準與數據庫，使設計師能以統一的方式進行分析，提高建築的節能效益。當能源評估工具能廣泛應用於建築設計與營運管理，將有助於台灣建築產業邁向2050年淨零排放的願景。
我們可以在設計階段就導入能源模擬，幫助計算整體用電量、營運成本及投資回收期，並讓建築設計更具節能效果。營運階段則可透過BEMS監測設備耗能狀況，並與模擬數據對比，根據實際用電數據調整運作策略。
未來，建築業應建立本土化的能源模擬標準與數據庫，使設計師能以統一的方式進行分析，提高建築的節能效益。當能源評估工具能廣泛應用於建築設計與營運管理，將有助於台灣建築產業邁向2050年淨零排放的願景。