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綠色兵團拼湊諾亞方舟 締造超低建築碳足跡
作者：高宜凡（台達電子文教基金會計畫主任）
沿著鐵路一路南下，來到位於台南火車站後方的成功大學力行校區，遠遠地就能看到一棟外型搶眼、彷彿船艦的有趣建築，它就是開啟台灣建築碳足跡驗證風潮的「成功大學孫運璿綠建築研究大樓」。
（本文圖片提供：台達電子文教基金會）
催生這棟話題建築的人，是1999年引領制定台灣綠建築評估系統（EEWH）的成功大學建築系教授林憲德，他喜歡稱它為「綠色魔法學校」，因為裡頭不但搭載了台灣廠商熱情贊助的30多種環保材料，更活用了學術界累積的研發能量（合計動員四名教授及12名碩博士生），簡直像是一艘熱愛地球的「傻瓜兵團」們合力拼湊出來的現代「諾亞方舟」！
設計初期，林憲德原本估計孫運璿綠建築研究大樓的節能績效會有40%的水準，結果2014年便達到節能70%（相較低層同類型建築）的耀眼成果，每平方公尺單位年耗電量僅40度出頭。更可貴的是每坪8.7萬元的平實造價，幾乎是尋常老百姓都負擔得起的「平價綠建築」。
孫運璿綠建築研究大樓落成近六年來，每年吸引上萬人次參訪，一路獲頒內政部EEWH認證「鑽石級」標章、美國綠建築協會LEED認證「白金級」標章－－更是亞洲地區第一個奪得LEED白金級的教育建築。無怪乎在美國有「綠建築教父」封號的尤戴爾松（Jerry Yudelson）2014年來此參觀過後，隨即在《衛報》（Guardian）發表評論、讚揚孫運璿綠建築研究大樓是全世界最綠的綠建築！
被動式設計，替建築防曬、降低能耗
2013年，林憲德教授攜手及台達基金會，並聯合其他民間組織與學者合組了「低碳建築聯盟」（Low Carbon Building Alliance），當時便以孫運璿綠建築研究大樓作為「建築碳足跡認證制度」首波評估標的。實地驗證後發現，孫運璿綠建築研究大樓60年的建築生命週期裡，總碳足跡為1437萬4633 kgCO2e，每年每平方公尺碳足跡僅49.9 kgCO2e，不但較同規模建築低37.6%，表現甚至比低碳建築聯盟制訂的鑽石級綠建築減碳標準（25%）還好。
究竟孫運璿綠建築研究大樓是如何降低碳足跡的呢？主要不出三種方法。首先是運用「被動式」節能設計手法，施工前事先就幫建築做好防曬工作，減少不必要的能源消耗。
（本文圖片提供：台達電子文教基金會）
與之搭配的還有呈階梯狀的綠屋頂，比起一般建築頂樓多表現整齊一致的植被樣貌，孫運璿綠建築研究大樓頭上那片五顏六色的「野生花園」，顯得十分粗獷。這是成功大學研究團隊經過兩年的戶外實驗，最後篩選出九種耐瘠、耐風、耐鹽、耐汙染的多年生本土草灌木，可有效減少屋頂花園的人工養護成本，同時兼具省水、不仰賴施肥與農藥、生態系可以自然演替的特性。在炎熱高溫的南台灣，如何替建築「防曬」是門大學問。孫運璿綠建築研究大樓頂層設計了一個彷如「拿破崙軍帽」的大屋頂，做為整棟建物的深遮簷，讓屋面擁有深邃的遮陽面積。從外頭看，好像替建物戴上一頂遮陽帽，藉此擋掉許多直接日曬和陽光熱度。
這片看似雜亂的野生花園，不但成為綠色魔法學校獨樹一格的綠屋頂，甚至還獲得2011年「世界立體綠化零碳建築傑出設計獎」肯定。經過熱流實驗證實，當室外氣溫變動在攝氏7～10 度的條件下，屋頂花園可讓頂層樓板表面溫度變動維持在3度以內。每當一般建築物在南台灣盛夏的強烈太陽曝曬下，屋頂表面溫度經常飆破70度，但孫運璿綠建築研究大樓的室內頂層樓板卻能維持在32度以下，因此減少了許多空調耗能。
善用浮力通風，一年有五個月免冷氣
空間布局方面也有巧思，在訪客常停留或較要求燈光照度的區域，如大廳、公共廊道、樓梯間、地下停車場，均以外部自然光線作為主要光源，減少開燈需求和照明耗電量。而一般習慣配置在深處的廁所，孫運璿綠建築研究大樓則改配置在外側轉角，並以毛玻璃和空心磚作為外牆，一方面增加透光性、二來也保持空氣的流通。
其次是替建築營造良好的通風環境，降低最耗能、也最容易產生溫室氣體的冷氣啟動頻率。位於孫運璿綠建築研究大樓二樓的「崇華廳」，就是最好的示範！
（本文圖片提供：台達電子文教基金會）
來到這座可容納超過300人的國際會議廳，即便沒有任何專業背景的人，也能明顯感受到什麼是「浮力通風」的原理。過去，家家戶戶幾乎都有一個「灶窯」，是古代燃燒效率最好的家庭烹飪設備，通常由磚泥塑成保溫灶台，加上一根長長的煙囪一起構成，氧氣由底部薪柴入口進去，廢氣再從頂部煙囪排出。
孫運璿綠建築研究大樓一口氣設計了三座浮力通風塔，一座位於中庭正上方，另一座位於一樓「亞熱帶綠建築博物館」，最後一座就在就在崇華廳後方，為加強室內通風效果，前方主席台挖了一排開口引進外部涼風，座位區最高處還做了一個壁爐式煙囪，替整個崇華廳創造出一個由低往高的流場，讓風可暢行無阻地橫掃逾300人的觀眾席。座位區除採用材質輕巧、風阻較小的金屬座椅，讓四周留出許多間隙，減少氣流通行的阻礙。
透過從傳統建築萃取的「灶窯通風」節能智慧，每年11月隔年到3月這段期間，崇華廳可以在不開空調的狀況下，使風速維持在0.1～0.6 m/s，新鮮外氣的換氣次數也有5～8次的水準，無須消耗能源就能維持室內環境的舒適，大量地減少碳足跡。
本土綠建材助減碳，更縮短運輸距離
最後一個減碳秘訣，是整棟建築搭載了台灣廠商熱情贊助的綠色創意。舉凡從煉鋼廢棄物轉製的高爐水泥、用水庫淤泥燒製而成的陶粒、不使用含鹵素塑膠的環保電線、取自回收尼龍的地毯、由回收寶特瓶抽紗製成的窗簾等，孫運璿綠建築研究大樓洋洋灑灑集結了34種產自台灣、合計價值超過2000萬元的綠色建材，整棟建築宛如一棟展示本土環保建材的立體應用中心，更是一本環境教育的活教材。
除了凸顯台灣廠商優異的減碳績效之外，低碳建築聯盟曾統計，本土生產的水泥、玻璃、木材等建築材料要送到使用者手中，平均得經過52.7公里、74.1公里、122.9公里的公路運輸距離，假使從外國進口建材，運輸過程排放的溫室氣體將增加數百倍，這也是孫運璿綠建築研究大樓盡可能使用在地建材的考量點。
此外，戶外路面以JW工法打造透水鋪面，這是一種台灣本土研製，利用豎立塑膠管格框，加上水泥強化的創意手法，讓路面具備載重能力之餘，還擁有絕佳的通風與透水效果，能在雨天時快速吸納降水，延遲暴雨湧入下水道的時間，減少市區淹水風險，更能提高建築面對極端氣候事件的韌性。而且晴天時也能幫助清淨空氣污染物，維持底下土壤的生態健康。
向大自然學習，謙卑面對環境萬物
事實上，除了看得見的綠色建材和環保工法降低碳足跡，在這棟層次豐富的綠建築裡，還蘊含了許多呼籲人們「尊重自然」的建築哲學。
比方說，整棟建築最搶眼的藝術裝置，即是常令小朋友看得不亦樂乎、攀附在屋頂太陽能板邊緣的紅色瓢蟲。林憲德教授笑說，當初就是故意讓它懸掛在太陽能光電板邊緣，一副上不去又下不來的吃力狀態，暗喻人類的環保革命尚未成功，必須戒慎恐懼地努力進行。而裝置容量17.6 kW的太陽能光電板，形狀也刻意做成葉子造型，因植物吸收太陽能可達近100%的能量轉換效果，功效遠比今日太陽能發電效率（還不到25%）更高，提醒人類追求節能科技應謙卑地向大自然智慧學習。
很多人不曉得，當初孫運璿綠建築研究大樓動土時，為了讓基地上的百年老金龜樹獲得足夠伸展空間，設計團隊還自動將建築面積往後退縮，不因施工而損害原有的植被和生命。如今，搖曳的樹影呼應波浪狀的建築立面，風起時，落葉常伴隨著大自然氣息一起吹入室內。連同屋頂上的階梯花園，與建築周圍的林地，這些環繞在綠色魔法學校四周的生態綠帶，皆可透過蒸散作用協助降低室內氣溫，大幅降低都市熱島效應。
從見證環保建材的實地應用、宛如諾亞方舟的船體外觀、到周圍生態與綠帶散發的生命意境，每位來到孫運璿綠建築研究大樓的參訪者，不但能從中瞭解降低建築碳足跡與環境衝擊的綠色工法，也能開始對周遭環保問題產生關注。或許，這才是這棟綠建築最巧妙的綠色魔法吧！
※本文轉載自低碳生活部落格
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參考資料
- 成功大學孫運璿綠建築研究大樓完工年份 ：2011年建築師：林憲德、石昭永樓地板面積：4800平方公尺節能效益：2014年節能70%（相較低層辦公建築）減碳成果：60年生命週期總碳足跡為1437萬4633 kgCO2e，每年每平方公尺碳足跡僅49.9 kgCO2e，較同規模建築低37.6%。相關認證：台灣EEWH鑽石級、美國LEED白金級、2011年世界立體綠化零碳建築傑出設計獎、2013年被收錄於《世界最綠建築》專刊（Routledge出版）
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