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每塊磚、每吋管線 都要計較節能效率

未來建築趨勢〉台灣綠建築權威 林憲德

王一芝
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王一芝

2010-07-05

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每塊磚、每吋管線 都要計較節能效率
 

本文出自 2010 / 7月號雜誌 第289期遠見雜誌

未來建築將會是什麼樣貌?答案是又美又綠。

美,指的是建築設計要優雅美麗、要酷,又得引人注意;至於綠,就是不管建造過程或使用當下,對地球都是最友善的綠建築。

10月底即將峻工、坐落在台南市小東路上成功大學校區的「綠色魔法學校」,就是未來建築最好的示範之一。

6月初的綠色魔法學校,鷹架還沒拆,罩著一層防護網,只見工人們頂著南台灣的烈日,揮汗如雨地趕工。

很難想像,這棟灰矇矇的三層樓高水泥建築,早在去年就取得台灣綠建築最高階鑽石級的認證,今年初的模擬實驗也已確定達成節能65%,取得台灣綠建築最高等級的鑽石認證,現在更積極申美國綠建築協會「白金級」標章。

「這應該是目前世界上節能度最高的綠建築,每平方公尺只耗電43度,比傳統省65%,」一手催生綠色魔法學校的成大建築系教授,也是台灣綠建築權威林憲德自信地預測,正式啟用之後,節能效果可能會更高。

站在工地旁臨時搭建的鐵皮屋辦公室,林憲德指著牆上的完工圖,眼神充滿期待地說,「我想證明,綠建築不是昂貴的高科技,而是經濟實惠,且簡單有效的。」

為環境贖罪,運用13節能技術於建築

認識林憲德的人都知道,身為台灣最早推動綠建築的他,其實是一個悲觀到不行的環境贖罪主義者。

他常告訴學生,石油只剩40年,天然氣也只剩65年,人類的科技文明不過才300年,卻把46億年的地球天然資源消耗殆盡,人類實在虧欠地球太多了。所以他多年前就和老婆商量好,不生孩子,因為未來連呼吸的空氣、飲用的水都可能出問題。

他認為,無論是做資源回收、買省電產品或隨手關燈,都只是湊熱鬧的環保行動,必須如同《生活簡單就是享受》(Simplify Your Life)一書所說,衣櫥不要太大、關掉電視、在家度假等等,減少物欲徹底過簡單生活,「這本書很暢銷,但大家總是看過就忘,因為那會刺痛人心。」

林憲德念茲在茲的是《四倍數》一書裡作者魏茲賽克(Ernst Ulrich von Weizsacker)所說的話,「用一半資源,產生兩倍效益。」於是他汲取過去祖先的智慧,網羅建築物理學領域的研究,匯集成13種節能技術,為亞熱帶第一座綠建築教育中心施展魔法。

善用玻璃設計,綠建築自然涼又節能

近代綠建築的理念,起源於歐美,但歐美溫寒帶地方的綠建築技術,卻不一定適用於熱帶或亞熱帶國家,「歐美最大的功課在保溫,而亞熱帶國家著重在通風,」林憲德分析。

從一開始,林憲德就為魔法學校訂出「節能40%、節水50%及CO2減量40%」的超高目標。 跟在一身黑襯衫、牛仔褲,又繫著軍綠色領巾輕鬆裝扮的林憲德,走入最後趕工中的魔法學校。才踏進入口,訪客便明顯感到格外涼爽,甚至還覺得風在流動,剎那間,南台灣悶熱的暑氣立刻全消散。

「建築的底子要打好,」林憲德笑著說,台灣建築至少有一半的能源,耗費在保持涼爽,但他從結構設計下手,就能讓5000平方公尺大的建築「自然涼」。

首先是自然開窗的通風設計。在林憲德的設計草圖上,建築平面是細長且利於雙向通風的,「這不是我的創意,而是過去幾百年來建築設計的常識,只不過因現代建築造型,被建築師們遺忘。」 玻璃的使用也很關鍵。根據林憲德研究,近年來流行的落地玻璃設計,相當耗電,陽光照進來,溫度上升,非開空調不可,根本就是能源殺手,而且窗戶開的愈大、愈多,空調耗電量也就愈大。 所以,

在綠色魔法學校的外牆,只有1∕4是窗戶,而且不用全開窗的帷幕玻璃,就連廠商希望捐贈玻璃反射薄膜,他都婉拒,寧可裝設普通玻璃,或電動遮陽百葉窗,「謹慎地使用玻璃,可以節省11%的總用電量。」

林憲德又利用外遮陽設計,擋掉大部分進入室內的直接日照,「光這些就可節省14%的總用電量。」

善用電風扇,增設灶窯通風系統

站在一樓成大研究發展基金會預定辦公室,林憲德指著頭頂上布滿電線的圓孔神祕兮兮地說,「這裡裝設的是節省空調耗電的重要功臣之一,」答案就是冷氣發明後,現代人早已棄之如敝屣的吊扇。 林憲德設定,未來魔法學校在攝氏31度以下,室內空調系統無法開啟,只能使用電風扇,這樣一來使全年的空調時間降至一個月,省下的空調耗電量更高達76%。

綠色魔法學校中最經典的節能技術,非國際會議廳的灶窯通風系統莫屬。在濕熱的台灣,一般大型會議廳根本不可能一天不開空調,在成大建築系使用150人用階梯教室上課20多年的林憲德,感受最深刻。

「這種地方沒辦法自然通風,毫無氣流通過,幾乎令人窒息,冬天開空調,又讓人冷得發抖,全穿著外套上課,」這種浪費讓林憲德深痛惡絕。

他靈機一動,想到古時候家家戶戶廚房的灶窯,就仿造這個原理,在綠色魔法學校能容納300人的國際會議廳主席台後,挖了一排開口,引進涼風,同時在坐位最後一排後牆上,設計了一個壁爐式的煙囪。

知識與美味同行,遠見請客西堤

也就是說,當室外溫度低於攝氏29度時,冷空氣會被吸進風道,從座位和舞台下方送進會議廳。至於煙囪內經陽光加熱形成的上升氣流,則會把空氣抽出會議廳,送到戶外。

「冬天的四個月內,將可自然通風,不用開空調,預計減少全年空調耗電量20%,」林憲德興奮地說,這是亞熱帶地區史無前例的綠色成就,再次證明最簡單的智慧,就是最有效的節能技術。

屋頂花園當隔熱板,綠色建材取自本土

為了讓國際會議廳隔壁的辦公室能夠不受烈日曝曬,則拿屋頂花園當作最天然的隔熱板。

早在2007年,林憲德就指定他一位台大園藝系出身的博士班學生,到海邊找來九種耐旱植物,在學校屋頂試種。 林憲德看到坊間的屋頂花園都太過人工化,既耗水又有農藥污染,於是興起野生花園的概念,希望能達成節水、低維護、不用施肥、無農藥等看似不可能的境界。

特別是找到以阿公店水庫淤泥所燒製的陶粒當土壤,孔隙率高達30%,只要一下雨,淤泥陶粒就會像嬰兒的尿布般吸滿水,就算兩個星期不澆水也沒問題。

除了種種節能設計外,這棟建築內所看到的一磚一瓦,也幾乎全是本土的綠色建材。

《四倍數》一書中提及,德國人最愛吃的草莓優格原料,必須經過3500公里的運輸,才能送到德國人的餐桌。同樣的,經過林憲德調查,在台灣本土生產的水泥、玻璃、木材等,平均必須花費52.7、74.1、122.9公里的公路運輸,如果是國外進口的建材,運輸過程排放的二氧化碳,將是本土建材的數百倍,因此除了極少數產品,從玻璃、油漆到光電板,幾乎都是「Made in Taiwan」。

20家廠商共襄盛舉,成就魔法學院

林憲德也透過成大新聞中心發布消息,徵求綠色科技伙伴,募集國內最有效益的綠色產品或綠色科技。消息一出,全國各地的援助蜂擁而至,包括不使用鹵性塑膠的電線、回收尼龍做的地毯、回收保特瓶抽紗製成的窗廉、會呼吸的人工透水鋪面、無毒不含甲苯的油漆等等,一共有20幾家綠色廠商共襄盛舉。

辦公室裡擺滿大小不一的親手雕塑品,學生時期還是同學們口中畫設計圖快手的林憲德,當然不可能容忍他的超級綠建築「只綠不美」。

林憲德靈機一動,想到《世界又熱、又平、又擠》作者佛里曼說過,「我們需要100萬個諾亞,100萬艘方舟,才能拯救這時代的全部物種。」於是他把綠色魔法學校當成拯救人類的諾亞方舟,船的造型就這樣被大量用在設計上。 從外觀開始,就像一艘星際大戰的飛船,屋頂上葉狀的太陽能光電板是飛船的舵,通風塔是附有煙囪的輪機指揮艙,欄杆、扶手、陽台也都被做成像是艦艇般的樣子。

林憲德還親自去高雄的拆船古董店,買了一座商船大海錨,準備掛在船頭,旁邊的廣場,也將放置兩座從1931年建造「逸仙艦」上拆下來的絞纜器。

內裝當然也不馬虎。一樓的亞熱帶建築博物館,未來海盜船船艙將放置象徵深受地球暖化影響而絕跡的長毛象化石,還放置了16個內畫鼻煙壺,畫了森林破壞、臭氧層破洞、地球缺水、農藥污染等環境藝術教材。二、三樓的牆面,更請來排灣族藝術家拉夫拉斯,利用八八水災漂流木,創作出橫跨樓面的諾亞方舟大壁畫。

一路聽著林憲德口沫橫飛、手舞足蹈地導覽,眼前灰色的水泥牆上彷彿已看到獅子、老虎、長頸鹿、猴子等動物,排著隊準備登上諾亞方舟,渡過即將來臨的地球大洪水。

從一場演講,到設計魔法學院

其實綠色魔法學校的誕生,源起於2003年的一場演講。一向以環境保護為己任的台達電子董事長鄭崇華,當時透過崑山科技大學校長邀林憲德到公司演講綠建築。

30分鐘的演講,讓鄭崇華對林憲德主張的綠建築不貴,都是平凡生活中靈感的理念認同不已,一個星期後就決定請林憲德設計台達電子的南科廠。 林憲德不負眾望,沒有動用到昂貴的高科技設備,反而以最廉價、最簡單,卻最有效益的方法,像是浮力通風中庭、深遮陽開窗、風雨玄關和野放生態密林,建造了像是五星級觀光旅館的綠建築工廠。

這棟建築的土木造價每坪只花7萬,但2006年啟用時就可以節能34.5%,甚至到2009年還能維持40%的節能效益,從原本的黃金級綠建築獎章,晉升到鑽石級。

鄭崇華高興得不得了,馬上又決定以私人名義捐1億給母校成功大學,希望再請林憲德設計一座綠建築研究大樓,推廣綠建築教育。 為了怕被校方取名為「綠色科技大樓」或「高科技奈米中心」等八股的名字,林憲德主動向鄭崇華獻策,取材於暢銷小說《哈利波特》,叫綠色魔法學校。被喻為科技頑童的鄭崇華一聽,立刻開心地告訴林憲德,「Make sense!」就這樣拍板定案。

過程裡最辛苦的,莫過於繁瑣冗常的行政程序,因為所有的設計、施工、監造都必須依據採購法,以最低標來處理,這樣一來所有的建材和設備,都有買到低品質東西的風險。

「假如沒有這些綁手綁腳的公家行政手續,綠色魔法學校可能早在兩年前就已經完工,」林憲德看著大樓內散落的施工建材及工具,不禁感歎。

體貼使用者,還是裝電梯和空調

不久之後,鷹架就會拆掉,按照進度,7月底土木工程將完工,經過內裝階段,9月初應該會正式完工,等到後面0.5公頃的亞熱帶雨林復育完成,綠色魔法學校就算大功告成。 據說,鄭崇華已經計畫在綠色魔法學校召開一個大型研討會,展示亞洲、甚至世界絕無僅有的綠色成果。正如火如荼忙著製作導覽手冊,以及訓練導覽義工的林憲德,前幾天才接到台北一間小學打電話來,希望畢業旅行能夠到綠色魔法學校參觀。預估綠色魔法學校一年應該會有兩萬參觀人次,幾乎是台達電南科廠的四倍。

但這仍非林憲德的終極目標。他一直希望,能夠創造一個完全自然的綠建築,完全不使用空調、不用藉額外的再生能源,能源不但能自給,還能生生不息的循環下去。 不過,林憲德不敢把這個理想實踐在綠色魔法學校,因為怕使用者流一點汗、爬一點樓梯就罵人,所以還是裝了電梯和空調;怕長官想看高科技,還是裝了太陽能板和14個渦輪的風力發電。「這頂多只能稱作『有機農法』,不是『自然農法』,」林憲德巧妙比喻。他笑著說,「只要電費漲十倍,距離完全自然綠建築的理想就不遠了。」 綠色魔法學校將是熱帶與亞熱帶區走向綠色建築的最佳嘗試。《遠見》雜誌採訪當天,林憲德對著正在進行屋頂塗防水層工程的師傅們說,「你們要好好做,全世界都在看。」

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