不只是綠建築 來看美國的淨零耗能建築

文／謝雯凱 (台達電子文教基金會氣候與能源計畫專員)

    一棟使用中的建築物，要讓它生產的能源，比每年使用的總能源還要多，成為淨零耗能建築 (Net Zero Energy Building, NET ZEB)，可能嗎？基本上，您要讓建築物考慮節能設計，其次是掌握使用者的能源耗用狀況，接下來，安裝足夠的太陽能、小型風力等再生能源設備。

    在美國，由於幾年前能源部大力推動，還以自己當作試驗基地，因此目前已經有很多淨零耗能建築的成功案例，值得分享給各位低碳生活部落格的網友。

【李奧帕德中心】

    阿爾多‧李奧帕德 (Aldo Leopold) 在1949 年出版《沙郡年記》，描寫威斯康辛州郊野的自然歲時，以他為名的基金會致力於保育生態教育的推廣，舉辦許多戶外活動與保育課程研習。他們的總部兼教育中心，是一棟淨零耗能建築，取得美國綠建築最高級的標章之外，它的能耗只有其他同類建築的30%。為了因應大湖區濕冷的天氣，暖氣來自地熱式泵浦輔以輻射地暖系統 (Radiant Floor Heating)，牆壁厚實，屋簷低垂也可避風，卻仍能引進溫和的自然照明。

    李奧帕德中心特別採用低階技術性的方式來放在建築設計中，來證明節能建築的可行性極高。屋頂上的太陽光電板，每年可生產6~7萬度電，夏季時超過本身所需，因此電力會賣到區域電網裡，但冬季仍必須向外採購能源。

Aldo Leopold Legacy Center  屋頂上鋪滿太陽能板 (圖片取自李奧帕德基金會臉書; Photo credit: The Kubala Washatko Architects, Inc./Mark F. Heffron)

【再生能源研究中心 NREL】

    美國能源部的國家再生能源研究中心 NREL，是個兼具有實驗室、辦公室的新商用大樓建築群，每天有800多位員工使用。為了以身作則，他們把整個園區打造成淨零耗能建築的標竿案例。由於園區基地面積廣大，在屋頂以外，NREL又在停車場上增設太陽能板，足以供應園區能源使用。

    除了應用各種節能建築設計之外，NREL 較特別之處，就是作為各種建築節能技術的試驗場，像是可變色節能玻璃，與低能耗電腦資訊中心。他們也透過能源監控系統來研究員工在辦公室的能耗行為，藉以增進節能設計，例如降低辦公室隔板，讓日光代替照明；類似遊覽車那樣，把冷暖氣出口設計在每個座位處，使用上更有效益。(參考簡報資料)

【Walgreens 超市芝加哥店】

     IKEA、Walmart 等著名連鎖大賣場，已經在全球許多分店的屋頂上裝設太陽能板了。但這間 Walgreens 超市的芝加哥分店，是美國第一棟淨零耗能量販店。

    這間分店除了屋頂太陽能板，另外在停車場安裝了兩座小型垂直風力發電機，這點蠻值得其他量販店學習的。而在一般量販店最耗能的照明與空調上，Walgreens 利用自然光與 LED燈照明，並與設備廠商合作研發高效率的二氧化碳壓縮機，可供冷凍冷藏與冷暖空調系統。

【Packard 基金會總部】

     David and Lucile Packard 基金會宗旨是追求環境永續，於是它們設計新總部時便考慮達到淨零耗能。此外，建築師將回收舊建物 95%的建材拿來再利用，雨水回收率高，並設置室內外環境監測系統。而令人不得不稱讚的是，整體的辦公環境塑造的十分宜人，視覺上通透且開放，在員工視線與走動的室內外空間遍植原生綠色植物，並設計社交空間與動線。

【DPR營造公司鳳凰城辦公室】

     DPR是美國著名的建築營造公司，它位於鳳凰城的區域辦公室，特地挑選一間廢棄的倉庫，以整修方式，打造成淨零耗能建築。而它們的主要目的，是以此彰顯該公司在永續設計上的能力。

    原本建築是1970年建成，在改建成新辦公室之前，這裡是情色用品商場，商場沒有窗戶，密不透風。DPR 將牆壁改成可開闔的成片窗戶與隔柵，並增設太陽熱能通風煙囪 (浮力通風塔)，利用空氣對流原理將熱空氣排出室外。照明上，另外安裝了 82 個採光的日光導管 (Solar Tube)，在不耗電的狀況下，透過反射原理，將建築物頂上的日光引入室內作為照明，又不至於引入熱氣。(更多參考資料)

【Richardsville 小學】

     肯塔基州的 Richardsville 小學，是美國第一所淨零耗能的公立學校，在2010年開始營運。與上述的方式類似，它利用建築節能設計、日光導管、再生能源，來達到目標。

↑此影片為建築(牆壁)隔熱材料公司所製作。

【西柏克萊圖書館分館】

    西柏克萊圖書館分館是由既有社區圖書館改建，並以節能設計打造成淨零耗能，於2013年底重新開幕。不僅是要強化圖書館的空間，這個改造案也是加州政府氣候行動計畫的其中一個示範計畫，未來將有許多公有的既有建築也要進行修繕。

    圖書館利用淺色屋頂、浮力通風、日光與白色牆面來節能，又利用永續森林木板牆面與桌椅、家居沙發椅，與柔和的照明設計，來營造溫馨感，吸引更多社區居民利用圖書館。值得注意的是，這個計畫在節能規劃的資金，來自於加州最大的電力能源公司PG&E的Savings by Design 計畫。這是因為能源公司有義務推廣節能，而投入公有建築節能，可獲得相當顯著的宣傳效益。

【國家標準技術研究所─淨零耗能住家試驗基地】

    美國的國家標準技術研究所 (National Institute of Standards and Technology, NIST) 則有一個試驗基地，打造成一般住家的樣子，這個淨零耗能住家計畫是模擬在一般四口之家的能源使用習慣之下，是否真的能達到淨零耗能？實驗最後成功了，不過付出的金額還是稍微多了點。這個計畫主要是查核各種建築節能建材、機電設備的表現，來推估淨零耗能住宅相關技術在未來的發展應用。

    其實在這個試驗計劃進行的同時，美國各地已經有許多淨零耗能住家了，並有許多設計公司專門接這類的案子，顯見得這類節能住宅的商機潛力不小。