壯遊 Jeff-tour: 綠建築大樓典範

近日看了許多綠建築的資料，也找了許多這方面的案例，幾乎每棟綠建築都各具備自己的特色，有些還會申請國家或國際認證，成為目前綠建築先鋒的典範。而這次找到的富邦福安紀念館的機電資料，有提供許多節能數據，看起來是目前較為務實的作法，可以讓大家參考一下。

富邦福安紀念館共計有地下二層、地上十一層，方位為南北向，公共服務區(電梯)位於東向，樓地板面積約4,600M2(地面層3,600M2)。

在綠建築的機電設計上，共分為七大類進行部署，包含：外殼耗能設計、變頻儲冰空調系統、回收廢熱的全熱交換器、晝光利用的高效率照明燈具、節水器具及水資源循環利用、太陽能光電系統、能源監測設計。

外殼耗能(減少熱能傳導)設計

Jeff 這種外行人第一次看到節能大樓要多做一個外殼時，通常不知道是有甚麼作用，尤其有些外殼透光性不佳，冬天感覺還會有點陰森。不過探究原因後，才知道是太陽照進大樓內部後，會造成大樓內部的熱能囤積，夏天空調系統為了保持舒爽的溫度，就會大幅耗電，所以若能夠把陽光直射的方位利用外殼減少陽光的熱能傳導，自然就可以省下不少用電。當然，有些透光性不足、過濾熱能又不佳的產品，就必須再去做足功課才能慎選了。

這次看到富邦大樓的設計，建築方位是坐北朝南，南向設計外部遮陽結構，採用可過濾熱能的強化 8mm 網點玻璃帷幕，這與一般玻璃的可減少一半左右的熱能傳導，詳細數據如下：

8mm 網點玻璃：熱傳導率 2.98W/M².K、日射透過率 0.33 (LOW-E玻璃可過濾45%熱能)
8mm清玻璃：熱傳導率 6.07 98W/M².K、日射透過率 0.81

西向減少開窗率之外，結構體熱傳導率也有最佳化：

東西向外牆0.9 W/M².K(一般RC3.5)
屋頂0.8 W/M².K(一般RC1.5)

所以計算結果 ENVLOAD=62kWH/m².yr，查到法規是 80kWH/m².yr ，所以這樣設計是優於法規的，整體外殼的節能效果如下

3,600m²x(80-62) kWH/m² yr × 860 kCAL/kWH ÷ 2. 57 kCAL/w.h (EER)÷ 1000WH/kWH ＝ 21,680 kWH/yr

這些數字的計算，如果有興趣的人還是得去詢問有綠建築經驗的建築師，因為 Jeff 在這些有限的公開數據中，因為不知道這一層外殼成本，所以無法換算可以省下多少空調電力以及幾年後還本，而且除了材料外，建築的方位、開窗多寡、法規的限制...還有很多因素會影響最後的結果，光是綠建築外牆真的就是一門學問了。

變頻儲冰空調系統

如何保持良好中央空調品質的同時，也可以進行節能的效果? 所以再了解富邦大樓變頻儲冰空調系統前，我們先對中央空調來一個簡單了解。

中央空調系統可以說是一連串驅動流體流動的動件(如泵、風扇及壓縮機)、各種型式的熱交換器(如冷卻除濕盤管、蒸發器、冷凝器及散熱材)及連接各種裝置的「通道」(如風管、水管及冷媒管)所組合而成的。中央空調系統可分為下列5個迴圈：室內空氣迴圈、冰水迴圈、冷媒迴圈、冷卻水迴圈、室外空氣迴圈。

中央空調系統是由這5個迴圈相扣所形成的，就如連環炮般一環連著一環，而省略其中1個或1個以上迴圈，就變化成其他形式空調系統。例如少了冰水迴圈就是水冷式箱型機；少了冷卻水側就變成氣冷式冰水主機；同時少了冰水及冷水系統就變成一般家庭常見的窗型機或分離式冷氣機。不管有多少迴圈，冰水在中央空調的環節中，佔有十分重要的地位。

既然要製造冰水，用電是免不了的事情，所以有人就想在電費比較便宜的離峰時間先把冰水做好，等上班的用電巔峰期就可以使用，這樣就會有價差出現，省下一筆不小的電費。所以儲冰系統是利用電力需求非高峰期的低廉電力來製冰，然後在電力需求高峰期將冰融化，釋放冷能以提供冷凍水，以達到轉移尖峰電力、節省電費及降低電力容量、設備容量之目的。富邦福安紀念館採用可變頻的儲冰空調系統，所以對於不同負載量時，會有不同的運轉方式。

部分負載時高E.E.R值(COOLING/65.5kW)
額定負載時 2.57 kCAL/kW
80%負載時 2.70 kCAL/kW
70%負載時 2.98 kCAL/kW
60%負載時 3.22 kCAL/kW
50%負載時 3.44 kCAL/Kw

而最重要的蓄冷能力相關效果如下

蓄冷利用-冷卻能力45kW vs. 耗電量12.1kW
無蓄冷利用-冷卻能力33.4kW vs. 耗電量12.1kW
一般機型-冷卻能力45kW vs. 耗電量16.9kW
因蓄冷增加之冷卻能力比： (45-33.4) / 33.4 x 100%=34.7%
因蓄冷減少之耗電比： (16.9-12.1) / 16.9 x 100%=28.4%

在這份公開資料中，變頻儲冰空調節能效益如下：

減少之電力需求：(16.9－12.1)×7組＋(25.5－21.85)×3組＝44.55kW
基本電費減少：45kW×(4月/年×228元/月＋8月/年×168元/月)＝101,520元/年
流動電費減少：
減少用電 45kW×10h/d×176day/year＝79,200kWH/year儲冰用電(44.7kWH/台x7台+61.8kWH/台x3台)x176day/year ＝87,700kWH/year
79,200x2.1- 87,700x0.8x0.75=113,700元/年
增加設備費用：2,000,000元
回收年限：2,000,000 / (101,520+113,700)=9.3年

建置費用並不便宜，中間還有可能發生維護的問題，但是把大樓營運的眼光放長到10年，長期省下的電費還是可觀的。

回收廢熱的全熱交換器

既然想到在用電相對便宜的離峰期間儲存"冰"來使用，那對於"熱氣"如何利用，當然也是有許多專家研究過。其中較常見的就是全熱交換器，全熱交換器是藉由室內外的換氣過程來維持溫度、濕度、空氣品質，將室溫改變降到最低，也可以節省空調所要花費的電力，所以許多開窗較少的家庭就會使用，而福安紀念館則是用大樓機型，所找到數據如下：

• 負荷之降低：7100M³/hx1.2kg/M³x(86-48)kJ/kg÷4.2kJ/kcalx0.7(eff.)x176day/yr=94,969,600kcal/yr

• 減少用電度數：94,969,600kcal/yr÷ 2.6 kcal/WH (EER)÷ 1000WH/kWH ＝36,520 kWH/yr

• 減少電費為：36,520kWH/yr×2.1元/kWH＝76,690元/yr

• 增加設備費用：490,000元

• 回收年限：490,000 / 76,690=6.4年

其中換氣運轉會建議夜間空調關閉時也要運作。原因是大樓內的辦公、電腦或機電設備會提高室內溫度，藉由換氣，可降低白天空調設備的負荷，減少夜晚累積的熱氣以及因熱氣導致的不適感。

節水器具及水資源循環利用

水是生活必需品，而且台灣是水資源十分貧乏的國家，只要梅雨、颱風沒有帶來足夠雨水，當年就要有限水的心理準備，不過十分有趣的是，台灣的水費是全世界最便宜的國家之一，真是奇怪的政策。所以這次找的的富邦福安紀念館有一大堆節水的機制，但是回收時間卻拉到23.7年，我們簡單來看一下這次的省水設備。

浴廁節水

二段式(3/6公升)水箱式馬桶
感應沖水小便器(用水量5公升/次)
檯面洗手盆自動感應龍頭(出水量4公升/分、水力發電型)

水資源循環利用：

雨水回收
空調冷凝水回收
飲水機逆滲透排水回收
洗手台排水回收
茶水間排水回收
經處理供應馬桶、小便器用水

水資源節能效益

用水量推估：10.68M³/day
回收水量推估：12.18M³/day
洗手台：240 l/d×18只×5/13 ＝1.66m³/d
茶水間洗槽：1200 l/d x 10只 x 5/13= 4.62m³/d
逆滲透排水量：50gal/d x 3.785 l/gal x 3.5 = 0.66m³/d
雨水回收量：【 160m²(屋頂) + 1400m²(牆面) x 0.5】x2500mm/m².yr x 0.8 = 1720m³/year = 4.71m³/day
冷凝水回收量：6680m³/h x 1.2 kg/m³ x (1.9-1.3)g/kg x 10 h/day x 11層 = 0.53 m³/d
水費減少：10.68x22dx12月x12元=33,800元
設備費用：800,000元
回收年限：800,000 / 33,800=23.7年

這些水的管理，大樓系統也有監測系統，隨時可以了解大樓水資源的運用，十分即時。

晝光利用的高效率照明燈具

再來的腦筋，動到"光"的身上，如何利用自然光，就可以減少照明設備的使用率，對於大樓動輒百盞千盞的燈具，自然可以省下可觀的電費。

富邦福安紀念館的做法，是大量採用電子安定器高效率照明燈具(82lm/W)，單位耗電量僅有13.5W/M2(綠建築基準20 W/M2)；完全二線式分區照明控制系統(監控整合)；周邊安裝光度感知器之晝光利用調光設計，可依晝光情形來自動調整燈具輸出，可調整初期照度而減少耗電。當然，在第一項外殼設計時，就考量大樓方位來規畫開窗率，就有儘量引進自然光源的規劃，而再搭配上述的相關配套作法，照明節能效益預估如下