建筑节能新法宝! 全台首见“微气候数据库”上线

2018/04

文|高宜凡 / 台达电子文教基金会计划主任

建筑节能新法宝! 全台首见“微气候数据库”上线

三月上旬,台达电子文教基金会举办了一场别开生面的记者会,吸引超过30位媒体记者来到现场,加上来自气象、建筑、环保等领域的贵宾,把阳光讲堂挤得水泄不通,一起见证台湾首见的“建筑微气候数据库”诞生。

建筑微气候,这个名词听来似乎有些艰涩难懂,为何会如此受到瞩目?因为,这两个议题跟台湾近年遭遇的困境很有关系。

缺电新闻频传,建筑节能得加把劲

台湾近年“缺电”已经不是新闻了,度过惊心胆跳的2017年,2018年刚开始没多久,台湾就冒出史上第一颗二月份的“橘灯”(指当日备转容量低于6%),敲响了今年可能缺电的警钟。

由于连续多日的冷冽低温,二月五日傍晚的尖峰用电量冲上2905万瓩,不仅缔造二月份有史以来第一颗象征供电告急的橘灯(当日备转容量率仅5.08%),台电公司还立马申请让停机近两年的核二厂二号机重新运转,随即引发环保团体与反核人士批评,不少人担心“815大停电〞是不是又要来了?

2017年全台耗电量增加2.2%,唯有“住宅”和“机关”部门呈现下滑(图片来源:台大风险社会与政策研究中心)

如何避免“缺电之夏”在2018年上演续集?目前各派说法不一,挺核派强调核电火力全开便万事OK,反核派则怀疑台电长年捏造缺电讯息,事实上台湾根本不缺电。可惜,在这么多的讨论(或口水)声浪中,大家似乎只顾着找出新能源,却忘了“节能〞的重要性。

根据台大风险社会与政策研究中心发表的〈2017全台用电情势回顾〉,台湾去年耗电量约较前年成长2.2%,涨幅不但胜于前年(2.1%),更高于过往五年的平均值(1.4%)。但仔细观察六大用电部门变化,“住宅”与“机关”是唯二不增反减的,总算聊为告慰。

其实,以台湾这种地狭人稠、3/4人口集中在都会区的状况来说,减少建筑耗能绝对是不得不为的必要措施。据中央气象局统计,过去100年来全台平均温度上升摄氏0.7度,都市均温上升幅度却是
两倍(摄氏1.4度)。每到炎炎夏日,由密集建物、拥挤车流、缺少植物遮蔽的都市空间、无法散热的路面,常彼此交错产生“热岛效应”。为躲避热浪,民众不是躲在家吹冷气,就是涌入有空调的室内空间(如便利商店、百货公司、图书馆),因而造就连年上扬的建筑(包括住宅、机关、服务业)耗电成长曲线。

摊开政府统计信息,和建筑相关的“服务业”和“住宅”部门耗电量连年上升(数据源:中华民国105年能源统计手册)

气象信息加持,强化建筑节能实力

在此趋势下,要求节能减碳的绿建筑概念应运而生。但长年推广绿建筑,本身也参与建造、并亲自使用的台达发现,台湾过去能取得的气象统计信息,和实际需求之间存有落差。于是去年起携手中央气象局、财团法人台湾建筑中心两大专业机构,委托台湾大学前副校长暨大气系终身特聘教授陈泰然担任计划主持人,经过一年努力,发表了台湾第一个“建筑微气候数据库”,并将数据开放给外界使用。

台灣第一個建築微氣候資訊平台,集結了全台13個氣象站近20年的歷史資訊

假如每栋建筑从设计时间,就考虑到基地周遭的环境特色、懂得顺应当地气候条件,运用增加通风、自然采光、打造周围绿带等“被动式”设计手法,再结合近年全球建筑界广泛应用的“Building Information Modeling”(建筑信息模型),提供从业人员由设计、施工、营建、乃至后续维护管理所需的建筑大数据和量化分析系统,不但可减少建造过程可能发生的设计错误和资源浪费,更能从源头减少建筑日后的能源消耗量和碳足迹。

亦即,若能掌握建筑基地的日照、风速、温度、湿度、雨量等历史数据,透过BIM的仿真与分析,更有利于建筑师打造节能减碳、也兼具居住舒适度的环保绿建筑。让绿建筑不再是凭空想象的空中楼阁,而是逼近真实状态的可行方案。

应对极端气候,下一步开发更精确信息

甫公开的建筑微气候数据库,统整了概括全台多数人口的13个示范站点资料,往后打算再开发更小尺度的地理网格信息,并链接实时气象预报信息,提供更实用的微气候信息。

这样的动作有其必要,现阶段政府虽有提供官方统计资料,却得花费额外人力整理,才能让气象数据融入建筑业的绘图软件和能耗分析系统。比方,美国Autodesk网站有提供台湾的气象资料,一来历史年份不够接近、二来侦测站点不够广,常发生南部建案模拟日后能源消耗时,用的却是北部气象站资料。殊不知,台湾是座四面环海的岛屿,夹在全球最大陆地(欧亚大陆)和最大海洋(太平洋)之间,加上中央山脉耸立其中,造成各地气候差异极大,加上近来极端气候的影响,理当提供更精确及贴近本土的信息,才能帮助建筑师打造顺应气候的韧性建筑。

九典建筑师事务所执行长林章炼指出,大家认为台湾冬天吹东北风、夏天吹西南风,事实上,在山上、海边、每个区域的气候都有差异。一旦有了更详细的微气象资料,才能让建筑师知道开窗该朝哪个方位,还可精密算出开窗率,设计风廊,更加放大建筑的节能效果。

检视政府统计信息,2016年台湾住商部门(住宅+服务业)合计耗电965亿度,只要节能区区5%(约48亿度),省下用电量就几乎双倍于同一年度的太阳能+风力发电量(25亿度)。换句话说,只要善用气象信息、落实建筑节能,解除2018年缺电危机绝非“不可能的任务”!

当天建筑微气候库发表会吸引大批媒体到场,且会后提问相当踊跃

绿建筑要再提升节能实力,搭配气象信息将是不可或缺的方法

参考数据 /
1.台大风险社会与政策研究中心〈2017全台用电情势回顾〉
2.Green BIM建筑微气候信息平台 (www.weatherservice.org.tw)
3.台达电子文教基金会委托项目计划《气候服务在绿建筑之应用:绿色建筑信息模型微气候数据库建置》(主持人:台大大气系终身特聘教授陈泰然,协同主持人:财团法人台湾建筑中心经理李明澔、国际气候发展智库执行长赵恭岳,团队成员:刘怡葶、林炜郁‧黄郅尧建筑师事务所)

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