導論
全球暖化和氣候變遷是近年來熱門的議題,由於地球暖化造成冰山冰川融解、全球海平面上漲、生物失去棲地等地球生態環境的變遷,同時也造成全球氣候的不可預測性,降雨強度屢次突破歷史紀錄,造成嚴重的洪患水災,台灣的莫拉克風災正是我們感受最深切的災害之一。地球暖化及氣候變遷帶來的災害正在廣泛地影響我們的生態環境、居住環境、生命財產及社會安定及經濟發展,迫使我們必須認真的面對它,並且解緩或更積極的消彌這個問題。

科學證明二氧化碳是造成地球暖化最重要的因子之一,然而現今能源消耗的主要來源為煤炭、石油及瓦斯,這些石化原料含有大量的碳,原本它是以固態的形式存在地殼中,但是由於我們的能源及產品需求,這些石化原料被開採利用,經過燃燒後釋放了大量的二氧化碳到地球大氣層之中,造成地球溫室效應並造成全球暖化,這引發了減少使用石化原料的思考。除了燃燒及使用石化原料會排放二氧化碳至大氣層這項缺失以外,石油的全球存量也逐漸減少,價格在近年來也逐年增加,若此趨勢不變,未來石油價格將會達到昂貴而無法負擔的情形,因此不論石化產業在環境影響上及價格負擔能力上都得積極準備應對。

在面對全球暖化及二氧化碳減排的議題上,英國非常積極的應對,並企圖成為世界領導國家,它計畫以西元1990年的碳排放為標準,在西元2050年以前減少排放80%的溫室氣體,並且積極的非展的再生能源。為了達到這個目標,英國從製造業、服務業、公部門至私人住宅全方面檢討計畫減少碳排放,而且更積極的計畫提高去碳(de-cobonise)的能源供應。

根據英國的研究報告指出建築物使用的能源消耗佔了將近一半的碳排放份額,其中大約27%的二氧化碳排放來自於住宅的暖氣空調及照明設備使用,而非住宅類型的建築物佔超過17%,為了達到西元2050年碳減排的目標,建築的耗能改善便成為重要的標的之一。由於住宅耗能超過所有建築物耗能的一半以上,且英國推估至2016年以前,每年的新建住宅需求大約是二萬二千三百戶左右,因此認為消減住宅使用的二氧化碳排放是重要且急迫的議題。

為因應全球氣候變化及京都議定書的議題,英國政府非常積極的計畫消減住宅使用的碳排放標準,並於2006年推出新版的永續住宅技術規則(Code for Sustainable Homes),強制規定在西元2016年以後所有的新建住宅都必須達到零碳排放的標準,英國希望透過新的政策及法規,成為世界上第一個明訂時間表以落實零碳住宅的國家(DCLG,2006),而在2016年以前則鼓勵建築相關產業開始採行上述標準開始實踐,以確保在2016年以前可以確實落實上述政策。

零碳與碳中和(Zero Carbon vs. Carbon Neutral)
成大林憲德教授認為”零碳建築就是完全部不用地球資源、完全不排放二氧化碳的建築物”(林憲德,2010)。在此嚴格的學理定義下要達到零碳建築是完全不可能地,因為任何一棟建築物從建築生命週期來看,從建材開採、建材製造、運輸、工地現場施工至使用維護等階段都會排放二氧化碳,因此並無真正的零碳排放建築。美國AIA在針對零碳建築研究時更認為,建築物要達到零碳排放和節約能源的設計甚至有相違背的可能,比如說為了強化建築物的開口遮陽,就得增設遮陽版,而增設遮陽版本身就會增加材料碳含,同樣的為了增加建築物的保溫能力就勢必增加建材的使用,這也會造成建築物的碳含增加。

由於要達成零碳是不可能地,於時碳中和的概念被廣泛的接受和應用。所謂的碳中和是以一個開發案為基準,透過使用具有吸收固定二氧化碳的技術,在一個專案生命週期的時間內,使二氧化碳排放及固定達成平衡,這就是所謂的碳中和。目前世界上所謂的零碳建築一詞,基本上皆是指碳中和建築的意思。

要達成零碳建築可以從兩個面向來思考,其一係考慮建築物的碳含(embodied carbon),另一則需考慮營運階段的碳排(operational carbon emission)。建築物碳含的計算要從建築材料的產製、運輸至現場施工,以牆面貼瓷磚為例,必須從瓷磚的原料陶土開挖、整型、碬燒、出廠運輸至施工基地現場以及施工過程耗能至完工之所有消耗的石油及電能等所排放的二氧化碳,而從碳含的觀點來看,木構造建築物比鋼筋混凝土有更少的碳含,也因此相對的具有較少的地球暖化衝擊。除了碳含以外,建築物也須考慮營運碳排,這項碳排則是僅僅考慮建築物完工後之使用營運所消耗的電力及瓦斯等資源的碳排放。最嚴謹的零碳/碳中和建築必須係將碳含及使用碳排一起考慮,將建築物從材料產製施工至使用拆除的所有的碳排放全部累計,再利用碳中和技術將排放的二氧化碳平衡,理論上碳含(embodied carbon)可由建築材料選用到利用植栽綠化的方法來平衡,而碳排(operational carbon emission)則可以由能源的消耗來平衡控制。

英國零碳建築的定義
雖然完整的零碳建築必須考慮碳含及使用碳排,但是英國目前對建材碳含的計算尚未達成共識,比如說回收再利用的建材的碳含計算要從該材料建材開採開始計算還是從拆除回收開始計算,類似問題仍未有明確的共識和算法,因此英國的零碳建築主要考慮使用碳排(Operational Carbon)。而英國的零碳住宅定義就是能源消耗的觀點切入,簡單的說,就是不消耗石化材料為來源的電力、暖房及相關住宅使用的能源。也就是說它的法規規定首重限縮在電力及瓦斯能源消耗上,基本上只要以一年期間內,住戶從英國全國電力及瓦斯網系統(National Grid)中的能源消耗及回送補充可以達成平衡即可(Lambert,2007),或換言之,英國將使用階段的能源由完全依賴國家電網提供移轉到社區或住戶自身建築供給。

英國這種以能源消耗的觀點來定義零碳建築不僅僅使建築設計帶來改變,更重要的是對於能源依賴及能源來源結構帶來巨大的改變。因為透過零碳建築的落實,未來的建築能源消耗將不再依賴電力供應公司,而是每一個開發案必須達到能源生產與消耗必須自我滿足。若以台灣為例,就是新建的建築開發案不再依賴台灣電力公司供應電力,而是開發案內的電力生產要滿足自身開發案內的電力需求,而電力公司變成是電力供應調配的輔助角色。這改變讓能源供應由傳統的集中式電力供應系統改變為個案自我必須達到能源自給自足的分散式能源提供系統。

這也意味著新建的住宅除了要盡量減少能源消耗的可能性,還必須裝設太陽能或風力發電系統等再生能源系統與市電系統併聯,由住戶回送電力回國家電網系統以達成電力消耗及補充能達成平衡,並採用微型燃燒生質燃料或木質燃料的鍋爐等相關技術以減少瓦斯的使用。

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