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太陽房子:德國能源建築的實踐

2014年04月04日
作者:胡湘玲(汗得學社社長)

※編按:為迎接4/22世界地球日到來,即日起地球日專欄將在每週五登場,為大家提供環保生活的更多想像。地球的事,就是我們的事,請大家一起來關心地球。

太陽房子熱能散失。在油電雙漲的現況中,各界推廣節能減碳的行動都十分積極,再生能源的發展也因此逐步上了軌道,他山之石是許多專家學者提供給國人參考的方向,像是「太陽房子」的概念,就是與環境共存,充分運用能源的好方法。

正當全球面臨能源危機的同時,也是開發再生能源的最好時機,太陽房子將房子比喻為人的身體,透過與環境共存調節,可以發展出節能的建築。

在再生能源與節能的脈絡中,建築與營造扮演重要的角色。

「蓋一棟房子」是一個挑戰。不僅要在法規與設計中取得協調,還要在經費的控管下,就不同的建造階段導入不同的技術,來完成生活舒適的基本要求。如果從經濟的考量出發,房子蓋得好不好、聰不聰明,只有在未來真正使用的50到100年間,才能由每個月支出的水電營運經費來證明。每一棟房子都是一個可能,藉由建築設計與科技設備,可以在使用極少能源的情況下,達到讓居住者感到舒適的目的。

從房子的主體設計與空間規劃開始,一直到整合裝置設備來生產熱水或電力,主動與被動使用太陽能的房子,被稱為「太陽房子」。在積極的使用上,太陽房子使用太陽能來產電與集熱;在被動的概念上,結合建築設計,節能的太陽房子所需要的空調能源只有一般房子的1/10。

經歷了1970年代的兩度全球石油危機後,德國從1977年開始規範住宅最基本的節能要求,而後經過幾次修訂,在2002年通過了最新的「節能法規」,並在2009年完成最新一次的修訂。節能法規的內容主要在整體規範建築物完成之後營運與空調的能源需求量,強調氣密、避免熱橋與不同能源載體之間互換所造成的能源損失,讓使用者與居住者可以掌握建築物完整的能源損益表。同時,節能法規也針對建築本身、建材與空調設備規範了最新的節能標準。

有了節能法規的各種標準,建築師與業主可以據以決定要採用那些建材、選擇什麼樣的窗戶、隔熱方式與空調設備,來建造具不同節能效果的房子。所以,節能的房子所強調的是一種「能源綠」;以一幢獨棟住宅而言,能源的使用規範為每年每平方公尺用在空調與熱水的耗能量必須低於70千瓦小時(70kWh/m2a),連棟的房子則要低於65千瓦小時(65kWh/m2a)。許多大樓、工廠與住宅營建,目前都早已經超越節能法規對房子的節能要求;節能房子不僅在研究或政府補助案中列為重點計畫,同時也成為房地產市場上的新寵。

目前在德國大約有1,700萬棟住宅建築,其中有3/4是在1977年之前,也就是在德國通過第一次節能法規,限制新建築每平方公尺每年空調耗能量不得超過200千瓦小時(20公升重油)之前所興建的。這些房子為了提供讓生活舒適的空調,每年每平方公尺就要喝掉30或35或40、甚至更多的重油。以今天的能源觀點來看,在1977年之後所蓋的房子同樣也需要大修。而在最近幾年的發展中,每年每平方公尺耗能量低於15千瓦小時,也就是1.5公升重油的「被動式房子」,可算是太陽房子中的翹楚。

「被動式房子」是不需要主動產能的技術,單純被動使用太陽能就能從太陽的能量獲得舒適的生活。在歐洲的冬天,低角度的太陽穿過朝南的窗戶將陽光灑進室內,讓屋子裡溢滿暖暖的冬陽。這樣一來,房子本身就是一個太陽能收集器,這就是一種被動使用太陽能的方法。

簡單的說,被動使用太陽能並不算是一種科技,但卻牽繫著建築物整體的能源需求——只要用一點點能源,就可以在「被動式房子」裡享受舒適。