高宜凡 台達電子文教基金會計畫主任
沿著鐵路一路南下, 來到位於台南火車站後方的成功大學力行校區, 遠遠地就能看到一棟外型搶眼、仿佛船艦的有趣建築, 它就是開啟臺灣建築碳足跡驗證風潮的“成功大學孫運璿綠建築研究大樓”。
位於成功大學力行校區的孫運璿綠建築研究大樓, 開啟了臺灣建築碳足跡的實測驗證風潮。
催生這棟話題建築的人,
是1999年引領制定臺灣綠建築評估系統(EEWH)的成功大學建築系教授林憲德,
他喜歡稱它為“綠色魔法學校”,
因為裡頭不但搭載了臺灣廠商熱情贊助的30多種環保材料,
更活用了學術界累積的研發能量(合計動員四名教授及12名碩博士生),
簡直像是一艘熱愛地球的“傻瓜兵團”們合力拼湊出來的現代“諾亞方舟”!
設計初期, 林憲德原本估計孫運璿綠建築研究大樓的節能績效會有40%的水準, 結果2014年便達到節能70%(相較低層同類型建築)的耀眼成果,
孫運璿綠建築研究大樓落成近六年來, 每年吸引上萬人次參訪, 一路獲頒內政部EEWH認證“鑽石級”標章、美國綠建築協會LEED認證“白金級”標章--更是亞洲地區第一個奪得LEED白金級的教育建築。 無怪乎在美國有“綠建築教父”封號的尤戴爾松(Jerry Yudelson)2014年來此參觀過後, 隨即在《衛報》(Guardian)發表評論、讚揚孫運璿綠建築研究大樓是全世界最綠的綠建築!
被動式設計, 替建築防曬、降低能耗2013年, 林憲德教授攜手及台達基金會, 並聯合其他民間組織與學者合組了“低碳建築聯盟”(Low Carbon Building Alliance), 當時便以孫運璿綠建築研究大樓作為“建築碳足跡認證制度”首波評估標的。
究竟孫運璿綠建築研究大樓是如何降低碳足跡的呢?主要不出三種方法。 首先是運用“被動式”節能設計手法, 施工前事先就幫建築做好防曬工作, 減少不必要的能源消耗。
呈現粗曠風格的階梯狀屋頂花園, 不僅能在炎熱夏季替建築降溫, 更減少了許多空調耗能。
與之搭配的還有呈階梯狀的綠屋頂, 比起一般建築頂樓多表現整齊一致的植被樣貌, 孫運璿綠建築研究大樓頭上那片五顏六色的“野生花園”, 顯得十分粗獷。 這是成功大學研究團隊經過兩年的戶外實驗, 最後篩選出九種耐瘠、耐風、耐鹽、耐污染的多年生本土草灌木, 可有效減少屋頂花園的人工養護成本, 同時兼具省水、不仰賴施肥與農藥、生態系可以自然演替的特性。
這片看似雜亂的野生花園, 不但成為綠色魔法學校獨樹一格的綠屋頂, 甚至還獲得2011年“世界立體綠化零碳建築傑出設計獎”肯定。 經過熱流實驗證實, 當室外氣溫變動在攝氏7~10 度的條件下, 屋頂花園可讓頂層樓板表面溫度變動維持在3度以內。 每當一般建築物在南臺灣盛夏的強烈太陽曝曬下, 屋頂表面溫度經常飆破70度, 但孫運璿綠建築研究大樓的室內頂層樓板卻能維持在32度以下, 因此減少了許多空調耗能。
善用浮力通風,一年有五個月免冷氣空間佈局方面也有巧思,在訪客常停留或較要求燈光照度的區域,如大廳、公共廊道、樓梯間、地下停車場,均以外部自然光線作為主要光源,減少開燈需求和照明耗電量。而一般習慣配置在深處的廁所,孫運璿綠建築研究大樓則改配置在外側轉角,並以毛玻璃和空心磚作為外牆,一方面增加透光性、二來也保持空氣的流通。
其次是替建築營造良好的通風環境,降低最耗能、也最容易產生溫室氣體的冷氣啟動頻率。位於孫運璿綠建築研究大樓二樓的“崇華廳”,就是最好的示範!
活用自然界存在已久的浮力通風原理,偌大的崇華聽,每年可以有五個月不用開啟空調。
來到這座可容納超過300人的國際會議廳,即便沒有任何專業背景的人,也能明顯感受到什麼是“浮力通風”的原理。過去,家家戶戶幾乎都有一個“灶窯”,是古代燃燒效率最好的家庭烹飪設備,通常由磚泥塑成保溫灶台,加上一根長長的煙囪一起構成,氧氣由底部薪柴入口進去,廢氣再從頂部煙囪排出。
孫運璿綠建築研究大樓一口氣設計了三座浮力通風塔,一座位於中庭正上方,另一座位于一樓“亞熱帶綠建築博物館”,最後一座就在就在崇華廳後方,為加強室內通風效果,前方主席臺挖了一排開口引進外部涼風,座位區最高處還做了一個壁爐式煙囪,替整個崇華廳創造出一個由低往高的流場,讓風可暢行無阻地橫掃逾300人的觀眾席。座位區除採用材質輕巧、風阻較小的金屬座椅,讓四周留出許多間隙,減少氣流通行的阻礙。
透過從傳統建築萃取的“灶窯通風”節能智慧,每年11月隔年到3月這段期間,崇華廳可以在不開空調的狀況下,使風速維持在0.1~0.6 m/s,新鮮外氣的換氣次數也有5~8次的水準,無須消耗能源就能維持室內環境的舒適,大量地減少碳足跡。
在基地上保留植栽面積,提高該區域的生物多樣性。
本土綠建材助減碳,更縮短運輸距離最後一個減碳秘訣,是整棟建築搭載了臺灣廠商熱情贊助的綠色創意。舉凡從煉鋼廢棄物轉制的高爐水泥、用水庫淤泥燒制而成的陶粒、不使用含鹵素塑膠的環保電線、取自回收尼龍的地毯、由回收塑膠瓶抽紗製成的窗簾等,孫運璿綠建築研究大樓洋洋灑灑集結了34種產自臺灣、合計價值超過2000萬元的綠色建材,整棟建築宛如一棟展示本土環保建材的立體應用中心,更是一本環境教育的活教材。
除了凸顯臺灣廠商優異的減碳績效之外,低碳建築聯盟曾統計,本土生產的水泥、玻璃、木材等建築材料要送到使用者手中,平均得經過52.7公里、74.1公里、122.9公里的公路運輸距離,假使從外國進口建材,運輸過程排放的溫室氣體將增加數百倍,這也是孫運璿綠建築研究大樓盡可能使用在地建材的考量點。
此外,戶外路面以JW工法打造透水鋪面,這是一種臺灣本土研製,利用豎立塑膠管格框,加上水泥強化的創意手法,讓路面具備載重能力之餘,還擁有絕佳的通風與透水效果,能在雨天時快速吸納降水,延遲暴雨湧入下水道的時間,減少市區淹水風險,更能提高建築面對極端氣候事件的韌性。而且晴天時也能幫助清淨空氣污染物,維持底下土壤的生態健康。
向大自然學習,謙卑面對環境萬物事實上,除了看得見的綠色建材和環保工法降低碳足跡,在這棟層次豐富的綠建築裡,還蘊含了許多呼籲人們“尊重自然”的建築哲學。
透過一系列發揮古老智慧及尊重自然的節能設計概念,孫運璿綠建築研究 大樓希望讓每位參訪者開始關心周遭環
比方說,整棟建築最搶眼的藝術裝置,即是常令小朋友看得不亦樂乎、攀附在屋頂太陽能板邊緣的紅色瓢蟲。林憲德教授笑說,當初就是故意讓它懸掛在太陽能光電板邊緣,一副上不去又下不來的吃力狀態,暗喻人類的環保革命尚未成功,必須戒慎恐懼地努力進行。而裝置容量17.6 kW的太陽能光電板,形狀也刻意做成葉子造型,因植物吸收太陽能可達近100%的能量轉換效果,功效遠比今日太陽能發電效率(還不到25%)更高,提醒人類追求節能科技應謙卑地向大自然智慧學習。
很多人不曉得,當初孫運璿綠建築研究大樓動土時,為了讓基地上的百年老金龜樹獲得足夠伸展空間,設計團隊還自動將建築面積往後退縮,不因施工而損害原有的植被和生命。如今,搖曳的樹影呼應波浪狀的建築立面,風起時,落葉常伴隨著大自然氣息一起吹入室內。連同屋頂上的階梯花園,與建築周圍的林地,這些環繞在綠色魔法學校四周的生態綠帶,皆可透過蒸散作用協助降低室內氣溫,大幅降低都市熱島效應。
從見證環保建材的實地應用、宛如諾亞方舟的船體外觀、到周圍生態與綠帶散發的生命意境,每位來到孫運璿綠建築研究大樓的參訪者,不但能從中瞭解降低建築碳足跡與環境衝擊的綠色工法,也能開始對周遭環保問題產生關注。或許,這才是這棟綠建築最巧妙的綠色魔法吧!
※ 本文圖片提供:台達電子文教基金會
因此減少了許多空調耗能。善用浮力通風,一年有五個月免冷氣空間佈局方面也有巧思,在訪客常停留或較要求燈光照度的區域,如大廳、公共廊道、樓梯間、地下停車場,均以外部自然光線作為主要光源,減少開燈需求和照明耗電量。而一般習慣配置在深處的廁所,孫運璿綠建築研究大樓則改配置在外側轉角,並以毛玻璃和空心磚作為外牆,一方面增加透光性、二來也保持空氣的流通。
其次是替建築營造良好的通風環境,降低最耗能、也最容易產生溫室氣體的冷氣啟動頻率。位於孫運璿綠建築研究大樓二樓的“崇華廳”,就是最好的示範!
活用自然界存在已久的浮力通風原理,偌大的崇華聽,每年可以有五個月不用開啟空調。
來到這座可容納超過300人的國際會議廳,即便沒有任何專業背景的人,也能明顯感受到什麼是“浮力通風”的原理。過去,家家戶戶幾乎都有一個“灶窯”,是古代燃燒效率最好的家庭烹飪設備,通常由磚泥塑成保溫灶台,加上一根長長的煙囪一起構成,氧氣由底部薪柴入口進去,廢氣再從頂部煙囪排出。
孫運璿綠建築研究大樓一口氣設計了三座浮力通風塔,一座位於中庭正上方,另一座位于一樓“亞熱帶綠建築博物館”,最後一座就在就在崇華廳後方,為加強室內通風效果,前方主席臺挖了一排開口引進外部涼風,座位區最高處還做了一個壁爐式煙囪,替整個崇華廳創造出一個由低往高的流場,讓風可暢行無阻地橫掃逾300人的觀眾席。座位區除採用材質輕巧、風阻較小的金屬座椅,讓四周留出許多間隙,減少氣流通行的阻礙。
透過從傳統建築萃取的“灶窯通風”節能智慧,每年11月隔年到3月這段期間,崇華廳可以在不開空調的狀況下,使風速維持在0.1~0.6 m/s,新鮮外氣的換氣次數也有5~8次的水準,無須消耗能源就能維持室內環境的舒適,大量地減少碳足跡。
在基地上保留植栽面積,提高該區域的生物多樣性。
本土綠建材助減碳,更縮短運輸距離最後一個減碳秘訣,是整棟建築搭載了臺灣廠商熱情贊助的綠色創意。舉凡從煉鋼廢棄物轉制的高爐水泥、用水庫淤泥燒制而成的陶粒、不使用含鹵素塑膠的環保電線、取自回收尼龍的地毯、由回收塑膠瓶抽紗製成的窗簾等,孫運璿綠建築研究大樓洋洋灑灑集結了34種產自臺灣、合計價值超過2000萬元的綠色建材,整棟建築宛如一棟展示本土環保建材的立體應用中心,更是一本環境教育的活教材。
除了凸顯臺灣廠商優異的減碳績效之外,低碳建築聯盟曾統計,本土生產的水泥、玻璃、木材等建築材料要送到使用者手中,平均得經過52.7公里、74.1公里、122.9公里的公路運輸距離,假使從外國進口建材,運輸過程排放的溫室氣體將增加數百倍,這也是孫運璿綠建築研究大樓盡可能使用在地建材的考量點。
此外,戶外路面以JW工法打造透水鋪面,這是一種臺灣本土研製,利用豎立塑膠管格框,加上水泥強化的創意手法,讓路面具備載重能力之餘,還擁有絕佳的通風與透水效果,能在雨天時快速吸納降水,延遲暴雨湧入下水道的時間,減少市區淹水風險,更能提高建築面對極端氣候事件的韌性。而且晴天時也能幫助清淨空氣污染物,維持底下土壤的生態健康。
向大自然學習,謙卑面對環境萬物事實上,除了看得見的綠色建材和環保工法降低碳足跡,在這棟層次豐富的綠建築裡,還蘊含了許多呼籲人們“尊重自然”的建築哲學。
透過一系列發揮古老智慧及尊重自然的節能設計概念,孫運璿綠建築研究 大樓希望讓每位參訪者開始關心周遭環
比方說,整棟建築最搶眼的藝術裝置,即是常令小朋友看得不亦樂乎、攀附在屋頂太陽能板邊緣的紅色瓢蟲。林憲德教授笑說,當初就是故意讓它懸掛在太陽能光電板邊緣,一副上不去又下不來的吃力狀態,暗喻人類的環保革命尚未成功,必須戒慎恐懼地努力進行。而裝置容量17.6 kW的太陽能光電板,形狀也刻意做成葉子造型,因植物吸收太陽能可達近100%的能量轉換效果,功效遠比今日太陽能發電效率(還不到25%)更高,提醒人類追求節能科技應謙卑地向大自然智慧學習。
很多人不曉得,當初孫運璿綠建築研究大樓動土時,為了讓基地上的百年老金龜樹獲得足夠伸展空間,設計團隊還自動將建築面積往後退縮,不因施工而損害原有的植被和生命。如今,搖曳的樹影呼應波浪狀的建築立面,風起時,落葉常伴隨著大自然氣息一起吹入室內。連同屋頂上的階梯花園,與建築周圍的林地,這些環繞在綠色魔法學校四周的生態綠帶,皆可透過蒸散作用協助降低室內氣溫,大幅降低都市熱島效應。
從見證環保建材的實地應用、宛如諾亞方舟的船體外觀、到周圍生態與綠帶散發的生命意境,每位來到孫運璿綠建築研究大樓的參訪者,不但能從中瞭解降低建築碳足跡與環境衝擊的綠色工法,也能開始對周遭環保問題產生關注。或許,這才是這棟綠建築最巧妙的綠色魔法吧!
※ 本文圖片提供:台達電子文教基金會