或許有人會問:為何要發展綠建築?2009年八八風災、2010年4月25日北二高走山,恐怖的景象深深烙印在你我心中,人工建築對環境的巨大傷害,都肇因於現代的建築材料大多經過繁複加工,使得這些建築物成為高污染、高排碳、高耗能的元兇,這點讓人不得不正視綠建築的重要性。透過綠建築,不只能達到節能減碳效果,更能預防洪災、改善地球暖化。
據統計,台灣建築產業相關之二氧化碳排放比例,約佔全國總排放量的28.8%,其中建材生產能源佔9.31%,營建運輸佔1.49%,營建工地佔0.2%,住宅使用佔11.88%,商業部門佔5.49%,足見我們所居住的房子對二氧化碳排放量有很大的影響。
為了瞭解綠建築的發展,我們特地走訪榮獲鑽石級綠建築的台北市立圖書館北投分館,以及同樣是鑽石級綠建築的工研院南分院第二期員工宿舍,深入探討綠建築的九大指標:生物多樣化、綠化量、基地保水、日常節能、二氧化碳減量、廢棄物減量、水資源、污水與垃圾改善、室內健康與環境。簡單地說,選擇不西曬、可回收的建材,做好遮陽,採光好、通風佳,採用無毒、環保的綠建材做為室內裝潢和家具材料,加上室外的綠化環境,就可以朝綠建築邁進。其中,建築物中又以玻璃的應用居多,因為玻璃在建築中扮演照明與視覺景觀的角色,夏季戶外的能量會經由窗戶直接進入室內,室內熱量75%來自窗戶,造成室內溫度上升;冬季則由室內流失熱量至戶外,從窗戶損失的熱量可佔室內熱量總損耗的33%。玻璃的節能效果主要根源於玻璃的隔熱及遮陽能力,台灣地區室內外溫度差並非很大,而日射熱能卻是十分驚人,因此,在台灣的玻璃節能對策,首重玻璃的遮蔽隔熱性能,歸納相關技術如下:
技術1:高透光太陽能窗發電模組
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工研院南分院奈米粉體與薄膜科技中心光能轉換材料研發部黃贛麟表示,擴散基板是使用TiO2與SnO2複合奈米粒子,添加在塑膠PC基板中射出或壓出,除了可大面積生產外,由於玻璃與塑膠的折射率不同,可增加全反射的機率,使太陽光線更往四邊窗框進行反射,也就能提高太陽能晶片吸收陽光的機率與發電的效率。
目前經由「高透光太陽能窗發電模組」的擴散與導光,可將20%至50%的太陽光傳導至窗框的太陽能電池上,提供直流發電(例如3C產品),可避免直流電轉交流電的電能損失。此外,發電效率也依霧度的不同而有差別,霧度愈高代表透光率愈低,發電的效率也會更好,但相對地在視覺上的阻隔就愈大;因此可視實際使用的場所及需求,來選擇適當的霧度。
工研院南分院奈米粉體與薄膜科技研究員陳瑞堂表示,一平方公尺的太陽能窗,可同時供二支以上手機充電;如果是二十層玻璃帷幕大樓,可產生十三萬五千瓦電力,同時供應三千三百七十五台桌上型電腦使用。
技術2:晝光導光板
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晝光的照射方式大致分為直射光與漫射光,如何將這些光導入,並且均勻照亮室內,就必須使用導光板,而其功能就是儘可能的將各仰角的晝光折射至天花板。導光板如何導引陽光進室內,代替燈光照明,主要靠的就是改變陽光行進方向,機械所先進製造核心技術組副組長周大鑫說,「我們利用微結構將陽光折射與全反射至天花板,讓陽光可以均勻照亮室內,取代白天的燈具照明,而且可以減少眩光的不舒適感,營造舒適的視覺環境。」使用晝光導光板,能增加30%至40%的日光照明,省下可觀的電費。
導光板的材料是研發關鍵之一,工程師楊文賢說,導光板的材質是採用類玻璃,具有高硬度、高耐候,以及耐UV(紫外線)的功能。由於波段313 nanometer的紫外光,不論是對玻璃或高分子材料都具有強大的破壞力,會造成劣化與黃化,所以希望在材料上有所創新突破。
因此,為了符合導光板放置在戶外、對耐候條件的嚴格要求,不斷開發出有機、無機複合的材料。相較於台灣,國外在綠建築的發展的時間較為悠久,已研發出耐候的材料,但是價格相對高昂,楊文賢說,國外的塗料100克要價新台幣5萬元,大概可塗敷2平方公尺的範圍,經過500小時的耐候測試,推斷該產品的有效使用壽命為2.5至5年。