節能

節能設計:看老照片跟阿公阿嬤學節能生活!

節能設計:看老照片跟阿公阿嬤學節能生活! Energy Conservation Design: Learning Green building from last generation
國立臺灣大學土木工程研究所營管組博士 蔡明達

在看了很多又漂亮又摩登的綠建築後,不知道大家有沒有想過,綠建築可不是現代人的專利,在上一篇文章「綠建築的每一面 (http://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=63257)」中,我就想提醒大家,咱們的老祖宗就很很瞭要怎麼住的自然又低碳。

現代的建商蓋房子往往不太注意房屋的東南西北,也不太注意窗戶的大小,反正住進去的人覺得很熱,那就多開點冷氣吧。但如果你住的房子就是這樣,那要怎麼辦呢?或許外婆家的老照片(圖一)可以給我們一些靈感。

節能建築案例分析

節能建築案例分析 Energy Saving Building Case Analysis
國立臺灣大學土木工程學系 許育銓

一、前言

建築,自古以來就是讓人類可以和「外界」作分割的空間營造,而好的建築設計不能只是單純蓋一個功能性的盒子,再把人事物裝進去而已,就算將外觀設計的再美、再獨特,倘若沒有考量到落成後使用的狀況,就是一個失敗的設計。 

建築能源節約-開口與隔熱

齒式建築能源節約-開口與隔熱(Building energy conservation – the opening and insulation)
華夏科技大學室內設計系 張玉連

臺灣位處熱帶與溫帶氣候區,在地球環境氣候變遷下,氣象局臺北觀測站去年2014年到了11月還出現近32度高溫紀錄,可想而知,氣候變遷所造成的溫室效應,使得氣溫逐漸攀升,而氣溫攀升對我們生活會有甚麼影響呢?

幫建築穿綠衣

幫建築穿綠衣 (Green building)
華夏科技大學室內設計系 張玉連

綠牆面又稱植栽牆。在寸土寸金的都市中,可以透過「牆面綠化、室內綠化、屋頂綠化、陽台綠化」於建築物垂直面進行綠化,不僅可使建築物達到隔熱、降溫及和緩熱島效應,且可提升城市整體的綠美化、淨化空氣、降低噪音進而改善都市生態環境品質、促進市容景觀及豐富建築物意象之附加價值。

以往傳統牆面綠化工法主要採用攀枝或蔓藤植物,將植物種於建築物之地表面或陽台,讓植物的蔓性莖葉直接或間接攀附在外殼的方式,如圖一,此現象會產生根腐蝕牆面,經常讓人產生是否會破壞建築物的疑慮,經年累月之後,滿佈枝葉也成為建築物外牆檢修的困擾。此外,為了符合攀藤性質,可供選擇的植物種類也相當受限。傳統方式的綠化僅止於建物的外牆部分,室內就無法進行這樣的工程。這種方式的起始造價與維護管理費用雖較新式工法便宜許多,然而其缺點也顯而易見,難以滿足現代景觀美化之需求。

智慧綠建築 Green building

智慧綠建築 Green building
國立臺灣大學 環境工程學研究所 許桓瑜

綠建築,又稱為可持續性建築,指建築物的結構以及使用過程是環保且節約資源的。從選址、設計、建設、營運、維護等,皆包含於建築物的生命週期中。綠建築強調再生資源,無論是新建或改造,匯集了最新的技術並且具體實踐。綠色建築的作法或技術不斷進步,使用節能系統,減少環境負擔,是綠色建築永續設計的關鍵。

在美國Leed綠建築標章中有六大指標,分別為:永續基地、用水效率、能源與大氣、材料與資源、室內環境品質、創新設計。

永續基地中包含基地保水;用高輻射反射油漆作為屋頂的塗漆有助於降低建築物熱吸收、雨水花園與可透水鋪面的設計、生態庭園加上減少夜間戶外照明皆是永續基地的評比項目。

除了建築物本身的節水設備,在建築物內回收用過的水,搭配雨水蒐集系統,經基礎的污水處理後可做為沖廁或植物澆灌再利用。

相變材料與建築節能 (Phase-Change Material and Structural Energy Saving)

相變材料與建築節能(Phase-Change Material and Structural Energy Saving)
國立臺灣大學土木工程學研究所鄭凱翔

由於科技與工業發展日新月異,大量商品的生產、人類生活品質提高、物質需求增加,導致資源與能源快速消耗,使得各種資源日益枯竭。尤其建築物為世界上最大能源消耗者之一,其消耗的能源佔全世界總消耗能源的 $$25\%$$ 到 $$33\%$$。而一般建築的日常耗能,空調佔很大比例,以夏季的耗電量而言,空調用電比例約佔 $$40\%$$~$$50\%$$。

為了降低建築耗能,建築材料的選擇亦是關鍵。「相變材料」即是一種藉由潛熱的吸收、釋放來延緩溫度上升、下降的物質。相變材料與建築物外殼結合,當日間陽光照射使建築物溫度升高時,相變材料會吸收熱量進而從固態熔解成液態,延緩熱量進入室內的速度。如此溫度上升緩慢,降低空調的負荷,便能達到節約能源的效果。

綠色化學(Green Chemistry) ― 拯救地球的未來

綠色化學(Green Chemistry) ― 拯救地球的未來
國立臺灣大學化學系名譽教授蔡蘊明

*藉本文向在臺灣推廣永續化學教育多年的尖兵劉廣定教授致敬

化學是最為貼近人類生活的學問,它雖是組成物質的基礎,其運作存在於各處卻不易發現,因此人們常忘記自身的存在靠得就是化學。理想上,人類若能夠完全掌握化學,就生命而言,化學將能解決疾病與老化的問題;就生存而言,化學將能解決飲水,糧食和能源的問題。隨著科技進步帶來的舒適,人類無盡的追求更高的享受,背後支撐著的有很大一塊來自於化學,但是我們必須清楚的瞭解,目前能量的主要來源,在於將化學能轉換成為電能。很不幸的,這導致了大量二氧化碳的排放,許多人認為這造成地球氣候型態的改變,因此近年巨大的天災頻傳,造成大量生命財產的損失。人類追求物質的享受,需要新的物質,提供新的功能,但是我們不能忘記,那些新的物質都是靠著化學方法來合成的,多少的大自然資源被消耗?多少的廢棄物質因此流入河川,埋進土壤,排放至大氣?人類追求食物的享受,為了速成,使用了各種藥劑和添加物,來幫助動植物的生長,和加速食物的製造與處理,在這裡化學品的運用也扮演了重要的角色,臺灣人近年來對此尤其是心有戚戚焉。每每當問題發生時,化學永遠是帶罪的羔羊,其實人類的無知和欲求才是罪惡之始。上述的誤解,甚至於被臺灣的一支著名廣告利用,在電視上宣稱某某工坊痛恨化學。筆者在課堂上則藉機告訴學生,如果你/妳痛恨化學,那就等同於痛恨生命,因為生命的根基就在於化學。

綠色化學的十二原則

化學固然是無辜的,但是要解決人類製造的危機,仍需要使用化學的方法。在進入二十一世紀之前,就有一批化學家開始鼓吹綠色化學的概念,其中最著名者為阿那斯特斯(Anastas)華納(Warner)所提出的綠色化學十二原則,受到化學界廣泛的重視。在臺灣大學化學系的劉廣定教授,最早在臺灣推廣綠色化學的概念,認為必須將此概念透過教育植入民心,可惜曲高和寡效果有限。為了呼應劉廣定教授的努力,特此為文,依照綠色化學的十二原則來看化學未來應依循的走向,希望臺灣中等科學教育的工作者共同努力。劉廣定教授認為「綠色」的用詞過於偏狹,他覺得「永續(sustainable)」較為恰當,但是因為「綠色」較為直接,本文仍採用綠色化學來說明。

由於綠色化學十二原則內容有些複雜,英國諾丁漢大學(The University of Nottingham)的Tang、Smith 和 Poliakoff提出了 ”PRODUCTIVELY” 這十二個英文字母組成的單字,來幫助我們記得這十二原則[註],此單字中每一個字母,代表一個原則,筆者也東施效顰,提出十二個中文字來代表:

廢物低    保降能    再簡化    可監危

與此十二字相對應的是

防廢、物盡、低毒、保安、降輔、節能、再生、簡潔、催化、可解、監測、思危

等十二個辭,以下針對這十二個原則做較詳細的說明。

防廢(P)

防範勝於治療,這個原則就是在設計化學製程的時候,或是有選擇的時候,要避免產生廢棄物,或採用產生最少廢棄物的方法。化學反應的產物,除了製造的標的物質之外,也常會有隨伴的副產物產生,如果副產物沒有利用價值,就成為廢棄物,也就產生後續處理廢棄物的問題。以圖1為例,讓我們來比較一個簡單的氧化反應:將1-苯基乙醇氧化成為苯乙酮。方法一運用具有毒性的鉻金屬化合物為氧化劑,此法需要用當量級的試劑,也就是說,要氧化三莫耳的1-苯基乙醇,需要用到兩莫耳的三氧化鉻,而且還需要用掉三莫耳的硫酸,除此之外產生了一莫耳的硫酸鉻,和六莫耳的水。當然水不被視為廢棄物,但是硫酸鉻是具有毒性的重金屬之鹽類化合物,不可隨意丟棄,增加了處理的費用。與方法二相比,用空氣裡的氧氣為試劑,藉著少量催化劑的幫助,亦可達到同樣的目的,但是沒有其它的廢棄物,二者的優劣非常明確。

g1

圖1 將1-苯基乙醇氧化成為苯乙酮的兩種方法:方法一運用兩當量具有毒性的三氧化鉻,以及三當量的硫酸為試劑,產生三分之一當量的硫酸鉻和六當量的水;方法二則是利用催化劑的幫助,以氧氣來進行氧化,除了苯乙酮只另產生水。

 

類似方法一這種型態的化學反應,早年製造了許多廢棄物,排放到環境中所造成的污染,導致日後需要花費大量人力物力去整治,得不償失。所幸先進國家現在很注重這個問題,制訂了許多的律法來防堵問題的出現,但是在落後或法治不彰的國家,仍然是嚴重的問題。

玻璃裡的節能知識

玻璃裡的節能知識
美國普渡大學(Purdue University) 博士候選人詹瀅潔

玻璃窗一直是建築設計很重要的一環,好的窗戶設計,除了裝飾功能,更提供人們舒適的自然採光,在寒冷氣候環境下,還能利用太陽光所帶來的熱,提高室內溫度。

然而相信許多人都有在玻璃大樓裡感到非常悶熱的經驗,到底傳統的玻璃設計(未經加工處理的單層或雙層清玻璃)有哪些缺點呢?