2022年在埃及舉行的聯合國氣候變遷會議(COP27),聚焦在如何幫助經濟弱勢的非洲國家低碳轉型。台灣雖非COP締約國,依然以「2050年淨零排放」為目標,為達到淨零轉型路徑,在2030年、2040年、2050年三大時間節點訂定的階段里程碑,台灣知名企業更以「2030 年碳中和」的允諾來回應,將於2050年實現淨零目標。
然而,與知名企業相比,台灣多數企業乃產業資源相對弱勢的中小企業,在資金有限、輔導不足、缺乏專業人才⋯⋯等因素下,許多企業未能積極展開行動,隨著階段里程碑越來越近,實踐減碳路徑的行動依然流於口號,不知如何跨出減碳的第一步。
這場景,不禁令人想起影音串流平台上的知名電影《Don’t Look Up》,當科學家發現地球面臨不可避免的天災,苦口婆心不斷呼籲;普羅大眾卻覺得事件還離自己很遠,不願正視,「挽救地球」宛如一場大型鬧劇。直到災害終於無法挽回,心中雖悔恨不已,卻發現一切都為時已晚。
電影《Don’t Look Up》諷刺人類不願正視天災現實,最終導致地球毀滅。圖片來源:Netflix
電影中虛構的情節,其實跟當今地球暖化、海平面上升的問題類似。造成這些現象的主因,不外乎與人類活動產生的二氧化碳排放有關。建築師基於「減碳設計」的立場,應從專業角度有所覺醒;尤其,建築業產生的碳排放約佔全球總量40%,建築師更有責任在減碳課題上有所行動,做出改變。
然而,建築師在研擬「減碳設計」時,遇到第一個挑戰是便是缺乏「評量減碳成效」的方法。
與成大合作減碳建築數位模擬工具
現行「綠建築設計技術規範」涵蓋範疇相當廣泛,當談及近年成為趨勢的「減碳設計」,現有規範中,僅部分章節與建築碳足跡直接或間接有關。
2022年,內政部建築研究所雖已出版「建築能效評估系統」(EEWH-BERS),然而設計前期,當量體配置、樓地板面積、材料與設備皆仍處於浮動時,欲以規範中的算式判斷建築物碳排量,難度甚高。因此,在全球減碳趨勢下,建築業迫切需要針對專案前期的設計需求,找尋一套整合、即時的「建築碳足跡評估方法」。
節能減碳,始終是專業建築師的重大功課,只是因應不同時代的評估標準而不斷提升優化。2014年,JJP潘冀聯合建築師執行「上海商銀新總行大樓」設計案時,為了使全新的設計能回應當代建築低耗能、室內環境舒適度等議題,經建材開發評估考量,導入由瑞士SEFAR公司研發的網膜玻璃外牆系統;然而,設計團隊在過程中發現,若以現行計算方式,難有效驗證網膜玻璃在建築環境中的效能。
上海商銀新總行大樓的設計可藉著建築效能模擬軟體的科學量化及分析,以整合式設計模式提供更客觀的設計參考。
為了此案,JJP找尋全新建築技術來克服設計需求,本所JJP Lab以「智庫」角色出現,探索前端建築科技與數位工具,並首次與成大建築系SBED Lab合作,導入時下前端的建築效能模擬軟體,如Ladybug(檢測外殼熱輻射)、DIVA(室內採光分析)、EnergyPlus(建築耗能模擬)等工具,透過基準案與設計案比較,有效在設計階段測試,並比對不同立面材料的效能表現。在此科學量化分析下,以整合式設計模式,試圖在立面美學、自然採光量與室內熱舒適性間,找到平衡。
上海商業儲蓄銀行總行大樓的研究中,為檢視網膜玻璃對於建築節能的效益,團隊建製了以EnergyPlus為模擬引擎的建築能耗模型,並套用一般Low-E玻璃、55%透光網膜玻璃、30%透光網膜玻璃比較能耗。
以建築外牆的節能效果來說,相較於Low-E玻璃,55%及30%透光網膜玻璃分別可降低空調系統6.1%及8.2%的年耗電量,相當每年可減少二到三萬度用電。若以2021年電力碳排係數0.509(kgCO2e/kWh)換算,光網膜玻璃即可為上海商業儲蓄銀行總行大樓,每年減少運營階段二氧化碳排放約10到15噸。
除了節能、減碳的表現,此外牆也使建築外觀比一般Low-E玻璃更明亮剔透,對內採光良好,窗外也視覺通透。
除了設計前期數位工具模擬,團隊也在施工階段爭取業主支持,建製了小尺寸的實體視覺模型,提供設計端及業主方檢視網膜玻璃室內外,在日夜光影變化下的效果,以此補足數位軟體模擬欠缺的使用者體驗回饋。(延伸閱讀|桃園圖書館新總館,透露哪些圖書館演化方向?共享空間、高齡友善、減碳發電)
透過EnergyPlus為模擬引擎的建築能耗模型,上海商業儲蓄銀行總行大樓的外牆系統,使建築外觀看起來比採用一般Low-E玻璃的方案更加明亮且剔透;同時提供良好的採光品質,維持窗外的視覺通透性。
瑞士發表論文,與國際事務所切磋習藝
2021年JJP與成大SBED Lab共同發表論文,投稿第17屆瑞士Advanced Building Skins Conference&Expo大會,並在2022年底瑞士伯恩市研討會中,與在外牆設計具創新及突破成果的國際團隊一同發表。
上海商業儲蓄銀行總行大樓的成功案例,確定了JJP Lab在建築師事務所不可或缺的角色;並持續拓展其在JJP內「智庫」的影響力,研究主題涵蓋建築室內外物理環境、減碳設計、低碳材料及其他國際常見永續議題。
繼此經驗,JJP開始探索Lab在事務所內的角色定位。建築業界對「研發」導向的組織大致可歸納為三種型態:內部組織、外部顧問、混合模式。考量人力調度彈性、經濟性、研發人員對專案之黏著度等因素,JJP Lab採混合模式,在JJP所內輔助設計團隊;當有新研究議題或需要技術突破時,便以產學合作與學界共同研擬解決方案。
JJP Lab以「議題」參與設計專案,透過模擬分析的討論,激盪出更多新的想法與可能性。
JJP Lab參與設計專案時,皆與「議題」關係緊密。例如:如何以自然採光替代辦公空間的人工照明、如何利用氣流與風創造戶外舒適廣場,以及評估量體形塑與遮陽系統導入來降低碳排等。在過去經驗中,有時甚至能透過模擬分析,使設計團隊未發現的議題浮現,藉此激盪出更多想法與可能。
Lab整合式設計過程,會進行多個設計方案,經反覆測試比對與回饋討論,最終將分析結果回饋設計議題,並協助設計進一步深化。
2018成立至今,JJP Lab歸納出模擬分析為設計團隊帶來的四項好處:視覺化物理環境特性、量化方案在研究議題中的表現、建立方案比較基準機制,與輔助設計關鍵決策。
其中,「量化」與「建立比較基準機制」對於近年低碳設計,提供了重要幫助。在此機制建立前,往往僅能倚靠經驗提出減碳方案;當業主問及減碳成效時,缺少數據佐證,難具說服力。建立於量化數據之上,即可建立與基準值的比較機制,亦可輔助設計師對不同方案進行綜合性評估,在多面向需求目標中,找到最合適的方案與解決之道。
設計時,JJP Lab也在事務所內進行「碳盤查」,在減碳前先找到碳排放熱點,落實節能減碳。
首先統計通勤、空調、照明、設備等項目,並將碳排量為大宗的「通勤類」進行細項拆解,呼籲同事開汽車與搭乘大眾運輸工具的碳排量差異;針對「空調」「照明」兩個碳排量較高的項目,也分別從設備與管理制度改善。
事務所也不定期舉辦讀書會,同事以案例分析方式,探討近年國內外在「永續」「低碳」與「淨零」等層面表現傑出的建築作品,試圖找出在台灣落實的可能。(延伸閱讀|用科技降低用電成本!虛擬電廠如何幫企業調度綠電?)
JJP進行了全所內部的「碳盤查」,並拆解碳排量大宗的通勤類,呼籲同事搭乘大眾運輸工具;JJP也針對空調及照明等碳排量較高的項目,改善其設備與管理制度,實際落實節能減碳。
永續建築:以建築為核心的跨界協力
放眼國際知名建築師事務所,除致力建築設計,「融合科技與跨界應用」涉及的專才,從建築師與室內設計師,擴大到城市規劃師、護理師、醫師、人類學家、圖形設計師等協力合作,以跨學科的全球設計團隊,由各具專長的人才提供建築支援。
也就是說,建築理應被視為一個探索過程及思考方式,從中實驗並創造,讓設計有更多彈性與創造力,透過研究及跨領域研發,以建築為中心,進而呈現多向度發展,體現永續建築實踐的專業價值。
只是,現實總是殘酷的,正如電影《Don’t Look Up》中最後描繪的景況——當缺乏實際的覺醒與行動,災害便無法挽回。面對淨零轉型的時代挑戰,讓環境永續長存,台灣建築師也在改變;如同JJP Lab的研發團隊正持續增加建築師團隊成員多樣性,並拓展與學術界、專業顧問及材料開發商的交流,試圖在資材減碳、主/被動式設計、再生能源等範疇上創新及突破;透過跨領域合作,以建築議題為中心,來體現永續建築實踐的專業價值。
唯有如此,建築師才能達成減碳路徑的承諾,讓我們一起以實際行動加入全球化的零碳行列。(延伸閱讀|科技與永續,如何使舊廠房再戰30年?高科技廠改造三大趨勢|JJP專欄)




