歐文生:“彈性城市”2012年度論壇

　　歐文生/Wensheng OU
　　[臺灣國立勤益科技大學景觀系主任、副教授、博士]

　　演講主題：
　　教育與實踐—綠色建筑的科學研究與應用 -----臺灣第一座零碳建筑?成功大學綠色魔法學校 


　　大家好，我的簡報主要鎖定臺灣的第一棟零碳綠色建筑來講解，它位于國立成功大學臺南的一個校區。PPT中首先展示的是我們在設計階段畫的效果圖。我們都知道，建筑產業及其相關產業是高污染的產業，其中全球建筑相關產業消耗了地球能源和水資源的50%，排放了50%的空氣污染。所以臺灣當初在推動綠建筑的時候，我們考慮的是如何減少能源的使用，以及減少廢棄物的排放。我們知道臺灣的城市規劃是一個密集的高度城市化的城市規劃，在這個進程當中水泥產業可謂一枝獨秀，全世界RC（reinforced concrete的簡稱，鋼筋混凝土）建筑密度最高的區域就在臺灣。我們在協助政府推動整個臺灣的綠色建筑的發展過程當中，有幾個重要的里程碑：其中1995年在我們的技術規則里面，就制定了相關的節能法令； 1999年，我們開始出版教導設計單位從業人員如何來評估綠色建筑的標準；2001年政府開始大力推動，變成了重點項目；尤其是自2002年起，政府強制規定所有公有建筑物，只要是政府出資的建筑物，規模超過5000萬的新臺幣的案子，就一定要經過綠色建筑標準的計算；2005年，臺灣的建筑技術規則（這個是在臺灣蓋建筑物所有設計者必須熟悉的一個技術規則）里面有了一個獨立的專門章程，來介紹綠色建筑的所有指標的計算方法(圖1)。

圖１

　　成功大學的這一棟建筑物，是結合了四位教授，其中包括我的博士班導師，以及我們12個師兄弟一起打造出來的一個低碳建筑(圖2)。首先，這個建筑物考慮了一些再生能源的利用，不過這部分在節能減碳的貢獻上不大，主要體現在風力跟太陽能的利用。那么其他方面比如雨水的回收，我們在建筑屋頂設計了一個薄層綠化，它是一個低維護的公共花園，甚至這一棟建筑物里面所有的生活污水全部都可以實現回收再利用。歡迎各位同行以及同學們有機會來臺灣參觀這棟建筑，可以指明由我來導覽。這個建筑物的規模每一個樓地板大概是1200平方米，總共是地下一層，地上三層，其中比較重要的是二樓，這是二樓的平面圖，其中在二樓的右側有一個演講廳，大概可以收納250人，這個演講廳幾乎不用空調。臺灣是很炎熱的，在炎熱的夏季，大概三個月左右的時間里，只有外氣超過31度的時候，才會使用空調。建筑里也有幾個研討室、小型會議室，作為成功大學對外開一些中小規模的研討會的會場。這棟建筑在水泥的部分采用了高鋁水泥，根據臺灣的經驗和我們的調查數據顯示，每生產一噸水泥，大概排放了410公斤的二氧化碳。如果我們在水泥部分采用高鋁水泥，用它取代一部分水泥，添加爐石粉，那么它在整體上跟傳統的水泥相比，大概節約了10%的二氧化碳排放量。

圖2

　　這棟建筑物在節能方面的設計在室內空間主要是采用空調風扇并用型的。我們來看這張圖片，在第二欄左上角的位置，是北京的數據，在通常室外氣溫低于27度時，可以依靠自然通風接近92%，也就是在一年8760個小時當中，自然通風的時間可以達到8031個小時。同樣，我們來看第四欄、第五欄臺北的數據，大概是6100小時，能夠看出北京在低溫條件下可以實現自然通風的效率的潛力比臺北更大。同理，如果室外氣溫大于31度，在臺灣我們開空調的時間會達到700個小時，所以相對來講，在亞熱帶地區，自然通風的利用率沒有那么高，要依賴空調的機會相當大。大家看中間這一列在室外氣溫介于27度至31度的情況之下，臺灣的誘因就比較大了，幾乎有1875個小時可以利用空調跟風扇并用的系統。我們通過查閱氣象局的一些氣象資料和常年的統計之后，可以得知這些基本的條件，但是我們在做設計當中，還要藉由事先的模擬，比如說通風路徑的模擬等來確認的確可能實現。這個就是我剛才提到約250個人的演講廳，這個演講廳除了在室外氣溫超過31度以上的情況下，才開空調，其他時候是不開的，完全是引用外氣的。建筑中，我們還設計了一個利用太陽能當動力的有點像熱灶的裝置，采用了通風塔的原理。我們也模擬了一下室內溫度的分布情況，例如當廳里面的人數是100個人或者200個人的時候，裝置熱浮力的效率分別是怎么樣的，這是完工之后的實際情況圖。這個廳的另一個特征是音響，因為成功大學建筑系在音響學上面也比較專業，所以廳里的音響效果包括聲音的部分也進行了一些模擬測算，希望達到好的質量。此外，還有一個特征就是里面大的照明是反射的、間接的照明，天花板上面沒有燈具，因為如果這個燈具壞掉要維修，在這樣的一個高度實在是不容易達成的。另外，這個建筑物的戶外我們用的是一些透水性的材料。關于這個薄層綠化的屋頂，我們根據測試的結果采用了一些景天科多肉型植物，采用的這些植物是能夠在臺灣亞熱帶氣候下，臺風多，暴雨多，太陽大這樣的區域條件下，也能適應的很好的植物。屋頂的土壤，則是用水庫回收的瘀泥所提煉出來制成的，含水性很好，也解決了去處污泥的問題 (圖3)。過去我們也曾經在我的母校中我自己的系所建了一處人工濕地，來處理整個建筑系300多師生每天生活污水的凈化，凈化過程當中，到了后期，植物是最大的受益者，凈化過程為植物提供了肥料，通常一個水池內水生植物在凈化的中后段就會生長的很漂亮。
 

圖３

　　整體來看,這一棟建筑物，通過了臺灣的綠色建筑評估，并被認定為最高等級——鉆石級，同時它也得到美國LEED白金級認證(圖4)，在節能方面跟一般同類型建筑物相比節能65%，節省了50%水資源，并100%采用綠色建材。最初我們模擬計算整個建筑物將節能61.5%，完工后經驗證效率更高，達到了67%。我展示這張圖的意義在于說明設計節能建筑、綠建筑，首先要從源頭、從設計端，把建筑物外殼的節能做好.比如這個建筑該部分約占整個建筑節能65%中的16.5%，浮力通風部分大概貢獻了10.9%，當你把建筑物的方位和浮力通風都做好，設備就可以大幅地減量，再采用好的效率高的節能設備，也會有貢獻，最后安裝太陽能跟風力。這點在臺灣地區事實上情況不是很好，我們在教育界特別是學大氣科學的人很清楚，長江流域從四川一路到廣州，翻過海峽到了臺灣，事實上差不多的，臺灣的日射量跟廣州相當。這個學校跟其他的建筑物的比較，請看這張圖的最右側，英國同類型建筑物單位樓地板的全年耗電量是404度，圖中中間靠右的是日本的數據，建筑物每平方米的全年耗電量是150度，中國內地大概是110度，臺灣目前我們做過的普查結果大概是125度，我們這個學校每平方米的全年耗電量大概只有43度，圖中右邊多了一個0度，是因為碳也有移轉的問題，我們在征得學校領導的同意后，劃定了校區其中一塊4.5公頃的地，保證永遠不蓋建筑物，而且種大喬木來固碳，所以經過這樣的換算，它的碳幾乎是降到零，所以才會號稱零碳建筑，實際上目前它的排放量相當于用電密度是43度。這個建筑的建造成本每平即3.33平方公尺的造價大概是7.5萬臺幣，相當于1.5萬人民幣。
 

圖４

　　我們在推動綠建筑的過程當中，最主要的一個觀念，與內地的觀念也是一致的，就是搞節能要從源頭管制，就像這張有趣的漫畫，從水龍頭這一端把它關掉，比在桶子外面拼命地去撈水，來的有意義。這就是我今天的簡報，謝謝！