提升建築節能力的關鍵竟是──氣象資訊？

從座向方位、空間規劃、開口率、甚至是否該裝設太陽能和風力發電等自主能源，一棟建築可以從Green BIM身上獲得許許多多的節能設計與分析建議，讓綠建築不再是憑空想像的空中樓閣，而是接近真實狀態的可行方案。

　度過驚心膽跳的2017年，2018年剛開始沒多久，台灣竟冒出史上第一顆二月份的「橘燈」（指當日備轉容量低於6％），瞬間敲響了今年可能再度缺電的警鐘和恐慌情緒。

　由於連續多日的冷冽低溫，二月五日傍晚的尖峰用電量衝上2905萬瓩，不僅締造二月份有史以來第一顆象徵供電告急的橘燈（當日備轉容量率僅5.08％），台電公司立馬申請讓停機近兩年的核二廠二號機重新運轉，隨即引發環保團體與反核人士批評，成為這波寒冬季節衍生的熱門新聞，不少人擔心，去年令人餘悸猶存的「815大停電」是不是又要來了？

　如何避免「缺電之夏」戲碼在2018年上演續集？目前各派說法不一，挺核派強調核電火力全開便萬事OK，台灣的可用電力還多得很。反核派則懷疑台電長年捏造缺電訊息，事實上我們根本不缺電。有些其他聲音則認為，只要相關單位別故意「卡關」再生能源就好，憑著台灣充沛的綠能資源（日照、風力、地熱），綠電一定足夠撐起一片天。

　可惜，在這麼多的討論（或口水）聲浪中，大家似乎只顧著找出新能源，卻忘了「節能」的重要性。

　根據台大風險社會與政策研究中心發表的〈2017臺灣用電地圖〉，台灣去年耗電量約較前年成長2.32％，漲幅不但高於前年的2.15％，更高於過往五年的平均值（1.4％），顯示歷來推動的節能政策成效未如預期。不過仔細觀察六大用電部門變化，「住宅」是增長率最低的，總算聊為告慰。

　老實說，第一時間看到連年飆升的住宅用電量在2017年只剩不到1%漲幅，令長年推廣綠建築和節能觀念的我們頗感振奮。可是過沒多久就有同事猜測，會不會是因為815跳電那五小時產生的「貢獻」（沒電可用）？或大家都怕缺電乾脆出國旅遊了？也或許是加班太兇，把上班族的耗能行為都留在企業端（結果去年「工業」部門用電大增3.14％）了。

　其實，就台灣這種地狹人稠、76.6％人口集中在都會區的先天條件來說，減少建築耗能絕對是不得不為的重中之重。根據中央氣象局統計，過去100年來全台平均溫度上升攝氏0.7度，但都市均溫上升幅度卻是兩倍（攝氏1.4度）。每到炎炎夏日，由密集的建物、擁擠的車流、缺少植物遮蔽的都市空間、加上無法散熱的路面，彼此交錯產生恐怖的「熱島效應」。為躲避熱浪侵襲，民眾不是躲在家頭猛吹冷氣，就是湧入有冷氣的室內空間（諸如便利商店、百貨公司、圖書館等），因而造就連年上揚的建築（包括住宅、機關、服務業）耗電成長曲線。

　在此趨勢下，訴求節能減碳的綠建築概念應運而生，強調讓每棟建築從最早的設計階段，就開始考慮基地的環境特色、並順應當地氣候條件，運用增加通風、自然採光、打造周圍綠帶等「被動式」設計手法，從源頭減少建築日後的能源消耗量和碳足跡。

　可是，長年致力推廣綠建築，本身也參與建造、並且親自使用的台達電子文教基金會卻發現，台灣過去能取得的氣象統計及小尺度的區域微氣候資訊，和建築師的實際需求存有落差。於是去年起攜手中央氣象局、財團法人台灣建築中心兩大專業機構，由台灣大學前副校長暨大氣系終身特聘教授陳泰然擔任計畫主持人，經過一年的努力整合，於三月初發表了台灣第一個「Green BIM建築微氣候資料平台」，並將資料開放給外界使用。

　所謂的BIM，是近年被全球建築工程界廣泛應用的「Building Information Modeling」（建築資訊模型），提供從業人員由設計、施工、營建、乃至後續維護管理需要的建築大數據和量化分析系統，不僅方便使用者提前體驗、感受未來的空間樣貌，能在實際動工前推測建物的實際性能和環保績效，減少建造過程可能發生的設計錯誤和資源浪費。這概念從1970年代中期開始萌芽，由喬治亞理工大學教授Chuck Eastman提出，爾後受到許多環境危機的推波助瀾，加上近年數據運算能力提升，大幅催化BIM的使用風氣。2002年，業界慣用的專業繪圖公司Autodesk還發表《BIM白皮書》，2008更出現「Green BIM」的倡議，呼籲以BIM減少對環境帶來的衝擊，讓更多建築發揮可量化、可預測的節能減碳績效。

　也就是說，若能掌握建築基地的日照、風速、溫度、濕度、雨量等歷史資料，透過BIM資訊平台的預先模擬與管理功能，更有利於建築師打造節能減碳、也兼具居住舒適度的環保綠建築。從座向方位、空間規劃、開口率、外殼構造和材料選擇、屋頂和外遮陽的形式、空調與冷卻系統的設計、光源導引和氣流路徑、甚至是否該裝設太陽能和風力發電等自主能源，一棟建築可以從Green BIM身上獲得許許多多的節能設計與分析建議，讓綠建築不再是憑空想像的空中樓閣，而是接近真實狀態的可行方案。

　甫公開的Green BIM建築微氣候資訊平台，整合了國內13個選樣示範站點的歷史資料，往後打算進一步發展更小尺度的五公里網格，還打算連結即時氣象預報資訊，提供建築師及物管業者更精確、實用的微氣候資訊。

　這樣的修正動作有其必要性。現階段政府雖有提供官方統計資料，卻須經過申請行政手續、並花費額外人力整理，才能讓氣象資料融入業界慣用的繪圖軟體和運算系統。即便美國Autodesk網站有提供台灣的氣象資料，一來歷史年份不夠接近、二來偵測站點也不夠廣，常發生南部建案在模擬日後能源消耗狀況時，用的是淡水氣象站的歷史資料，兩地氣候差異可想而知。

　殊不知，台灣是座四面環海的島嶼，夾在全球最大陸地（歐亞大陸）和最大海洋（太平洋）之間，加上中央山脈聳立其中，造成各地的氣候差異極大，從竹風、蘭雨、屏東落山風、到台北盆地的悶熱感，說明島嶼雖小、各地氣候卻各具獨特性，即便淡水觀測站也無法概括北台灣的氣候特色，加上近來極端氣候的影響，今後理當提供更精確及貼近本土的資訊，才能幫助建築師打造順應氣候的節能綠建築。

　舉例來說，目前模擬建築能耗的專業軟體中，以美國能源部開發的EnergyPlus最為普及，供從業人員估算建物的供熱、冷卻、通風、照明、用水等需求。可是，EnergyPlus官網上找得到的臺灣氣象資訊只有「松山」一站。至於模擬建築基地歷史氣候型態的慣用作法，以美國再生能源實驗室(NREL)制定的「標準氣象年」(Typical Meteorological Year)為主流，把過去15年的歷史氣象數據經過加權和參數換算，得出不同年月組合的一整年8760小時數據，代表一地的長期平均氣候狀態。可是，目前國內找得到的最新版本，是內政部建築研究所在2013年公布的TMY3氣象標準年，該資料其計算年份為1990～2012年，卻只列入8個（臺北、新竹、臺中、嘉義、臺南、高雄、花蓮及臺東）氣象站資料。

　有鑑於此，Green BIM建築微氣候資訊平台所發表的標準氣象年資料，不但把氣象偵測站涵蓋廣度增加到全台13站（新增淡水、板橋、新屋、永康、梧棲等5站），更將資料年份一舉翻新到2016年。待運作成熟後，還可開發更小尺度的微氣候地理網格資訊，甚至讓系統連結即時的官方氣象預報，讓建築一起跟著氣候呼吸、演變，找出最因地制宜的節能手法與防災之道。

　當然，我們必須承認，直到現在仍有人覺得，節能是要人命的苦差事，或者會讓生活水平倒退回古早年代，甚至覺得就是要用電量不斷飆高，才是經濟有在持續成長的正面訊息。

　可是，根據聯合國IPCC（政府間氣候變化專門委員會）的專業報告發表指出，既有建築經改造後的節能濳力高達50～90％。而台達多年來在各地累積捐建的25棟綠建築，其中經認證的16棟，在2016年節電量就超過1500萬度，每棟節能績效從30～70％不等，有些配合自主能源還可逼近「淨零能耗」（Net Zero），不但是綠建築節能本領的最佳見證者。更重要的是，上述綠建築一樣有開冷氣跟燈光，電梯也會動，而且平常還有一大堆人在裡頭上班、活動，絕非整天唱空城的蚊子館。

　檢視政府統計資訊，2016年台灣住商部門（住宅+服務業）合計耗電965億度，只要節能區區5％（約48億度），省下用電量就幾乎雙倍於同一年度的太陽能+風力發電量（25億度）。對照上述國際報告提及的綠建築節能潛力，加上Green BIM建築微氣候資料庫這樣的新科技加持，你還覺得落實建築節能、逃過2018年缺電危機，是完全不可能的任務嗎？

（本文原刊載於綠建築雜誌52期） 

【參考資料】

1. 台大風險社會與政策研究中心〈2017臺灣用電地圖〉
2. Green BIM建築微氣候資訊平台網站
3. 台達電子文教基金會委託專案計畫《氣候服務在綠建築之應用：綠色建築資訊模型微氣候資料庫建置》（主持人：台大大氣系終身特聘教授陳泰然，協同主持人：財團法人台灣建築中心經理李明澔、國際氣候發展智庫執行長趙恭岳）
4. 內政部建築研究所偕同報告《臺灣Green BIM綠建築資訊建模應用架構研究》（陳建忠、陳上元、蘇瑛敏、李軒豪、劉青峰、沈楊庭、陳正晏）
5. 台大BIM中心〈綠建築結合BIM 開創可能性〉（謝尚賢）

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