2015年台灣重要產業技術發展藍圖II-永續建築技術發展藍圖

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基於聯合國以「永續發展(Sustainable Development)」作為人類共同未來之期許,也順應前期研究-「2015年台灣產業發展願景與策略」對台灣產業發展願景-「生活形態先驅者」的目標設定。「永續建築」技術群組的發展策略,不但在「環境永續」的命題上,被賦予了提升國人生活品質、乃至確保後世子孫環境資產的使命,同時在「經濟成長」與「社會公義」方面,也必須亟思兼容並蓄的可能性。

相較於半導體或光電顯示等高科技產業強調技術優先的線性發展模式,欠缺量產規模但內涵卻又包羅萬象的建築產業-特別是對講究生態平衡、反璞歸真的永續建築而言-更是難以單純藉由技術藍圖的評價或分析,來獲取完善的發展策略。

藉由各方賢達與專家的指導與討論,本研究嘗試著以跳脫既有科技產業思惟之方式,藉由跨國個案之探討與評鑑指標之分析,來逐步歸納當前永續建築的發展潮流與關鍵技術。此外,為因應國內外複雜的外力衝擊與影響,本研究亦導入情境分析之手法,並佐以微笑曲線之架構,來建構包含技術研發到全球運籌的全盤策略體系。

有關本研究之主要觀點,可歸納如下︰

一、永續建築之關鍵技術效益評估

在迴避能源短缺威脅並抑制溫室氣體排放的大前提下,本研究針對節能與減廢等兩個項目,分別進行效益評估的探討後發現︰
(1)依照能源局與環保署的統計分析可知,歸屬住商部門的建築體,不論是在台灣的電力消費結構、抑或是CO2的排放結構,均佔有了將近三成的份額,且都是僅次於工業部門的關鍵項目。
(2)若將永續建築的產品生命週期予以開展為「再生、處理」、「原料、材料、零件」、「規劃、設計、建設」、「使用、維護」以及「搬移、解體」等五階段,並分別探究其CO2排放量可知,平均壽命四十年的建築物,其主要排放項目,是在「使用、維護」階段(75.15%)。
(3)此外,在耗能方面,住商部門共計有下列八項主要手段︰「節能建材」、「外殼節能設計」、「空調照明節能設計」、「耗能器具能源效率」、「建築節能改善服務」、「舊建築節能改善服務」、「再生能源利用」、「日常節能教育宣導」與「調整累進電價差別費率」。但試算各手段至2025年之累計節約量可知,耗能器具(如瓦斯爐、熱水器)與節能服務(BEMS與ESCO)兩項的節能效益最大(共計49%),其他手段(除明顯衝擊經濟發展之電價外)的總貢獻度則僅有17%。
(4)或有謂施政部門應積極促進高科技與建築進行融合,以促進經濟發展,並作為達成永續建築願景之主要手段。但在森羅萬象的建築技術體系中,以Low-e玻璃(即低輻射玻璃,能有效阻絕熱輻射)與太陽能發電等新興技術為例,在相同標準的節能條件中,雖然都有實力達成目標,但在成本﹑乃至生產、運輸過程的污染排放考量下,則均遠遜於「降低外牆開口率」或「開窗通風」等基礎設計手法。

基於上述推論可知,對強調生活實踐的永續發展前提而言,與其一味促進「新建」、「回收」,其效益尚不如施以局部的建築採光或通風的改善;此外,在「利用先端科技來達成開源」的構想,也不如「日常生活節能」來得具備經濟與效益性。

二、永續建築之關鍵技術定位分析

在眾多的技術手法中,如何區隔相關技術的屬性與需求之對應,俾供後續策略規劃之參考,也是本研究的重要過程。

首先是技術項目與群組之分類,根據我國綠建築指標所論及之技術項目,加以各國指標、先進國實例與當前永續節能等相關技術藍圖之應用技術與概念,共計可以彙整出如圖4-1與圖4-3所列之技術藍圖趨勢與六十種主要技術類別及其群組關係。

此外,在考察日本與北歐地區個案,並佐以學術研究成果之彙總,本研究獲致了依「長效期、高韌性導向」、「高回收、輕構造導向」、「社會文化導向」與「技術發展導向」等四種面向,完成技術類別之歸納與定位。

藉由上述分析與歸納,施政部門可以視各地的需求狀況(陽光、空氣…)、施政內容(新案開發、舊案改建)、建築類型(廠辦、住宅)與技術取得(英國、德國、日本等)等條件之差異,施以不同的技術手段。此外,在施政的順位上,也可利用四大面向的順時針循環(私部門主導/日本零光熱住宅模式)或是逆時針循環(公部門主導/北歐永續城市模式)之概念,來設定永續目標之達成路徑。

三、永續建築之技術發展與策略建議

盱衡當前的海內外環境局勢與科技創新之走勢,本研究試做了一套具備廿四種狀況的情境體系,並與微笑曲線的價值環節進行對照設定如下:
(1)「資源與環境的安逸或動盪」主導「設計導向」或「產品導向」的技術智財佈局。
(2)「環保情勢的寬鬆或嚴峻」主導施政配套應著重「教育疏導」抑或「法規強制」。
(3)「科技創新的快速或遲滯」主導「智財佈局」或「整合創新」的研發取向設定。
(4)「海外市場擴張處於順境或是逆境」主導「設計服務」或「全球運籌」等外銷市場的佈局策略。
(5)「內政方針傾向除舊或是佈新」主導「前瞻規劃」或「改造補強」與「節能導向」等技術議題之取向。

在情境策略組合的展開方面,本研究以最極端的兩種情境為例,分別發展包含技術策略在內的全般策略路徑。有關兩種情境的前提設定如下:
(1)情境一「大業徐圖」︰係由「資源環境安逸」、「環保情勢寬鬆」、「科技創新遲緩」、「內政方針(佈新或除舊)」與「海外市場順勢」等環境前提所組成。對施政部門而言,是一個有利於長期佈局,進而創造永續環境與經濟成長雙贏的格局。
(2)情境二「一刻千金」︰係由「資源環境動盪」、「環保情勢嚴峻」、「科技創新快速」、「內政方針(佈新或除舊)」與「海外市場逆境」等環境前提所組成。對施政部門而言,是一個刻不容緩,必須即時採取各種應急措施,方能確保永續門檻(溫室氣體管制的底線)的過渡與經濟衝擊(碳交易、非關稅障礙)之迴避的險局。

對照微笑曲線的相關設定,有關情境一與情境二的技術策略建議,可分別彙整如下︰

(一)情境一「大業徐圖」︰

在資源行情寬鬆,且科技進展緩慢的外在局勢下,國內外市場對以設備解決環境課題的應急需求不致激增,企業部門可以有充裕的時間投入整合創新與產品導向的研發;相對地,施政部門則可效法北歐國家之模式,專注於理念教育與基礎建設導向的相關技術-包括因應制震需求在內之永續安全規劃(SB5)、設計導向之節約能源技術與廢棄物管理與回收(SB11、SB14)、水資源之管理與維護(SB9)、以及包含Eco-city概念在內之風土文化與生活形態之相關技術(SB17)等,以因應永續建築之上的「永續社區」與「永續都市」等更高層次的擘畫需求,及早打造「永續台灣」的國際形象,落實「生活形態先驅者」的整體產業發展願景,並在國內建設陸續統合後,獲取各地菁英近悅遠來的龐大商機。

至於配套措施方面,為因應永續建築必須符合「就地取材」的國際潮流,施政部門宜促進我國電子與材料等周邊產業與有志進軍國際市場的建築業者展開聯盟合作,並利用順遂的國際政經局勢,鼓勵業者及早前往與台灣地區擁有近似環境的亞熱帶區域,進行各種產、學交流與通路、運籌等佈局。俾使藉由國際經驗的吸收與成果的展現,奠立我國永續建築產業的國際品牌與信譽,早日實現「亞熱帶國家永續建築規劃的領航者」的產業願景。

(二)情境二「一刻千金」︰

在外在環境極度嚴峻,且科技進展快速,競爭對手林立的局勢下,溫室氣體管制成效平平,人均排放量卻名列前茅而備受關注的台灣,極可能遭受歐盟與日本等地業者,以不符永續發展之名義而施以非關稅貿易壁壘之封鎖。在技術優勢相對不足,關鍵材料又受制於人的處境下,施政部門必須在內外交迫的窘境中,考慮依循日本模式,以「設備導向」與「整合創新」等應急措施-包括制震系統所需之WSN(Wireless Sensor Network)與壓電感應元件(SB5)、設備導向之LED照明模組與所需之照明元件(SB12)、開發再生能源之集中式發電廠(SB14)、BIPV模組與太陽能面板、熱交換系統(SB13)、維護水資源之防水材料與節水設備、符合永續概念之建材與其預鑄模組(SB1~4)、以及跨領域整合應用之ESCO、xEMS與綠景建置等手段,以求緊急抑制國內工業與住商部門的溫室氣體排放問題。

至於配套措施方面,鑑於海外局勢不利出口擴張,且國內經濟的成長又備受貿易封鎖之影響而難有突破,施政部門宜考慮各種積極的獎助措施,導引材料、光電、資訊與營建產業,進行跨領域合作,共商各種產品整合與創新服務的可能性並擴大內需。另一方面,則須同步利用法規、電價、乃至鼓勵再生能源使用等措施,刺激消費者主動消費相關產品與技術服務,俾收藉助民間力量來過渡嚴峻國際局勢之效益。

此外,在技術策略的發展藍圖方面,兩種情境也須藉由相對的技術組合設定來因應。若以當前環保署在「溫室氣體排放法」所設定之「減緩溫室氣體排放成長率至OECD國家水準,並進一步努力使我國溫室氣體人均排放量能達OECD國家相同水準。」作為技術策略之具體發展目標(GHG Target),則依「第四章 永續建築技術策略之開展原則」所做之分類,我們可將「大業徐圖」與「一刻千金」的技術發展藍圖,以圖5-6與圖5-7之概念來予以呈現。

在代表「大業徐圖」的圖5-6中,我們以2025年之溫室氣體排放目標達OECD水準作為檢驗「生活形態先驅者」之基礎-雖然2025年時OECD之具體排放目標,仍須視後京都議定書之協商結果方能確認,但對人均排放量長期受到國際壓力的台灣而論,距離『生活形態先驅者』之目標,顯然尚有極大的努力空間。但即便如此,「大業徐圖」的情境,本就意味著一個時空條件有利於台灣深耕相關技術的景況,在此景況下,循序實現Sustainable Building、Sustainable Community與Sustainable City的時空壓力並不致過於緊迫。是以在技術策略的發展藍圖上,政府應考慮扮演永續城市之規劃角色,藉由前瞻而完備的都市規劃,及早導入基礎建設、公共設施及集中式再生能源網路體系,並搭配設計導向優先的永續建築相關技術,循北歐模式,讓政府主導的都市規劃與基礎建設,扮演實現GHG目標之主要力量。

在此前提下,鑑於政府主導之區域性規劃有助於統一設計以節約不必要的資源重複投資(或剩餘資源之平準運用),是以藉由圖4-3的技術發展路徑可知,在後續建築層級之上的社區層級與都市層級的永續化方面,自然可以在較低的整合成本中獲得事半功倍之效。

至於在代表「一刻千金」的圖5-7中,代表溫室氣體排放目標的GHG因與OECD之後續因應態度連動,是以在目標的相對位置上,將可能因「資源環境動盪」與「環保情勢嚴峻」之影響,導致實現願景的執行難度高於「大業徐圖」之設定。

即便排除上述影響,「一刻千金」的情境,本就意味著一個時空條件不利於台灣深耕相關技術的景況。在此景況下,循序實現Sustainable Building、Sustainable Community與Sustainable City的時空壓力將十分緊迫,是以在技術策略的發展藍圖上,政府應考慮扮演優先促進產業發展之角色,藉由催生產品導向之相關技術,協助產業界開發各式低碳技術與商品,獎勵異業合作之整合與創新,循日本模式,以家戶與社區之永續化,扮演實現GHG目標之主要力量。

相較於「大業徐圖」之情境,此種模式固然也可能在應急的手段下達成危機處理的目標,甚或可能因為產政學研的積極動員與國內經驗的累積,讓台灣在國際市場上,獲致前述低碳產業所創造的龐大商機。但相對地,對於「永續台灣」等長期目標的發展,則可能因為欠缺全盤與前瞻的規劃,以致增添跨社區整合乃至永續城市規劃的困難度。是以在後續技術的觀測(Signpost)方面,建議應及早佈局如圖4-4所列之燃料電池、次世代xEMS與City Energy Network等次世代多元能源網路之整合技術,以減少日後整合永續城市時所產生之事倍功半之風險。

最後,基於「無悔策略」(no-regret policy)之觀點可知,「一刻千金」之情境,雖然在所有24種可能的發展中,是對台灣最為不利且深具挑戰之景況,但相對地,若能及早因應,則也將是最有機會讓台灣在經濟發展、環境永續與社會公義之間,取得較高綜效的契機,值得當局及早因應並展開技術研發、產業推動與法規整備等相關規劃。
目 錄

摘 要
第一章 緒論
一、研究目的與架構
二、永續建築之定義與範疇
三、永續建築技術群組之研究背景
第二章 永續建築之國際局勢與個案分析
一、永續建築的國際局勢
二、各國永續建築指標之思潮與台灣相關指標之差異分析
第三章 永續建築產業願景之設定與挑戰
一、台灣永續建築產業願景之設定
二、台灣發展永續建築之挑戰
第四章 永續建築技術策略之開展原則
一、永續建築之技術項目與群組分類
二、台灣永續建築之關鍵技術需求分析
三、台灣永續建築技術策略的發展原則
第五章 結論-永續建築技術策略之發展建議
一、外在變因的複合歸納與情境的展開
二、複合情境下的策略體系建構
三、主要情境之技術策略與發展藍圖建議
附錄一 中英文對照
附錄二 專家團隊一覽
附錄三 永續建築個案之技術屬性分析


圖目錄

圖1-1 永續建築技術策略之流程規劃
圖1-2 永續建築之科技內涵與核心議題演進
圖1-3 永續建築在TPP(Technology Portfolio Planning)中之定位分析
圖1-4 科技群組之定位組合與發展策略
圖1-5 永續建築在TPP之評比內容分析
圖1-6 台灣產業願景的四種選擇
圖1-7 三階段式的願景發展進程
圖2-1 永續建築的國際局勢與政策思潮
圖2-2 各國永續/綠色建築評估指標之簡介
圖2-3 2000年日本家戶能源消費比重分析
圖2-4 日本「零光熱住宅」之商品概念
圖2-5 丹麥Aro島之位置
圖2-6 Aro島上之全球最大集中式太陽能供熱廠(19.043m2)
圖2-7 永續都市-瑞典Malmo
圖3-1 台灣永續建築之產業發展願景提案
圖3-2 經濟成長-業種繁雜、規模龐大
圖3-3 社會公義-低所得、高人口、高失業率
圖4-1 永續建築的技術群組分類
圖4-2 產品生命週期觀點-「使用階段」具備關鍵影響力
圖4-3 永續建築的關鍵技術與設計手法之定位
圖4-4 永續建築節能技術發展藍圖觀點-2020年為技術的匯流與交替的關鍵期
圖4-5 2030年永續城市之多元能源網路情境
圖4-6 個案發展模式觀點(日本vs.北歐)
圖5-1 外在變因的複合歸納
圖5-2 情境體系的展開
圖5-3 情境體系的因應對策設定
圖5-4 複合情境下的策略組合
圖5-5 情境一「大業徐圖」的技術策略建議
圖5-6 情境二「一刻千金」的技術策略建議
圖5-7 情境一「大業徐圖」的技術發展藍圖建議
圖5-8 情境二「一刻千金」的技術發展藍圖建議
圖C-1 永續建築個案之技術屬性分析


表目錄

表2-1 各國永續建築指標項目統計-生態
表2-2 各國永續建築指標項目統計-室內環境品質
表2-3 各國永續建築指標項目統計-廢棄物處理
表2-4 各國永續建築指標項目統計-節能
表2-5 各國永續建築指標項目統計-水資源
表2-6 各國永續建築指標項目統計-建材
表2-7 各國永續建築指標項目統計-智慧化
表2-8 各國永續建築指標項目統計-管理
表2-9 續建築指標之相關技術
表2-10 EEWH九大評估指標
表2-11 我國綠建築指標可再考量之指標參考
表2-12 「自立循環型住宅」之主要節能手段
表2-13 「自立循環型住宅」之設計綱領與技術應用
表3-1 台灣電力消費結構比重
表3-2 台灣CO2排放結構比重(含用電排放)
表3-3 台灣的建築耗費度
表3-4 台灣的水電耗費度
表4-1 永續建築的主要技術類別
表4-2 永續建築的主要技術類別
表4-3 節能技術投資報酬率觀點-「事前設計」與「日常習慣」遠勝「事後設備」
表4-4 國內政策需求與因應觀點-「節流」優於「開源」
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