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建築研究簡訊第101期 《專題報導》

內政部頒106年度自辦研究優等獎– 推動既有建築節能改善策略與效益之研究

一、研究緣起與目的

       既有建築物約占全國總量97%,數量龐大。這些早期興建之建築物,當時並無建築節能法規,普遍存在耗能問題,如能進行綠建築改善,將可提升建築物使用成效,促進生態、節能、減廢、健康之綠建築目標。內政部建築研究所(以下簡稱本所)作為引領我國綠建築發展政策之角色,長期以來持續推動既有建築節能改善之示範與推廣。本研究針對本所歷年完成既有建築節能改善之358個實際示範案例,建置各種建築節能改善技術之成本與改善成效資料庫,透過大數據概念進行回歸統計分析,找出最有效益之節能改善項目;並就執行面及政策面等面向,提出我國推動建築節能改善之策略,以作為政府推動既有建築節能改善之施政參考,期能讓有限之預算,用於最有效益之項目,除落實政府節能減碳之政策,對減緩都市熱島效應及降低夏季尖峰用電負載,亦有莫大幫助。

二、建築耗能設備節能改善技術之效益分析

       為了解各種不同建築節能改善技術之回收效益排序,本研究針對建置之改善效益資料庫,挑選使用率較高之前16項改善技術作為迴歸分析之影響變數,並以每年之節能效益比(年節省電費/總經費)為目標值,該值越高表示效益越好(該值之倒數即回收年限),如表1所示,假設採用線性迴歸分析,方程式如下:

Y=C0+ΣCi*Xi  ----------------------------------------------------------------------(1)

上式中

Y為每年之節能效益比(年節省電費/總經費)

C0為迴歸分析式之截距,為固定常數,此處假設為0

Ci為各影響變數之對應係數,為固定常數

Xi為各影響變數,亦即採用之改善項目,若採用則X值為1,未採用則為0

i為項次,其值為1~16

       本研究經蒐集整理358個耗能設備節能改善實際案例之相關成果,應用統計學原理,將本所實際改善效益資料庫整理為表1格式後,即可藉由迴歸分析方法獲知各種改善項目節能效益之顯著程度,以判斷哪些改善項目之節能效益最好、最值得優先辦理改善。

       經以表1利用公式(1)進行迴歸分析後,並將係數Ci依大小排序可得表2,其中Ci值越大者,表示效益比Y(即改善效益)越顯著,可發現改善效益最顯著之項目,依序為熱泵、照明、冰水泵浦導入變頻控制、冰水主機等4項,其次才是全熱交換器、CO2控制外氣引入、空調箱等。

三、推動既有建築節能改善之執行面策略

       我國既有建築物多屬早期老舊建築,建築外殼隔熱性能不佳,導致空調耗電增加浪費能源。若要使既有建築全面落實節能目標,勢必需從各類建築物之耗能基準著手管制,若高於同類建築之耗能基準,則應進行節能改善。研擬之執行面策略如下:

1、建立各類型建築物之能耗基準

       考量我國建築內部空間用途複合化之趨勢,本所於2015年版的綠建築評估手冊中,以所謂動態耗能密度EUI理論,完成了各類建築物類型空間的動態耗能密度標準。係以各類用途樓地板之營運時間,依該空間所對應之耗能特性,依加權方式組合成動態的耗能基準,可符合建築複合及多樣化之特性,準確地預測建築物耗能總量標準。

2、計算使用階段建築實際耗能EUI

(1)簡易計算法:適用能源消耗以電力為主且使用性質單純之既有建築物,可依過去實際用電資料(例如電費單),統計各年總耗電度數,再除以建築物使用面積(例如可用使用執照所載面積)及總年數,即可求出建築物年平均之耗能EUI值。

(2)實測法:需透過耗能設備之實測,包括量測空調、照明、動力設備(包括電器設備、給排水污水設備、升降設備)等系統之用電量,需事先各別安裝獨立之用電迴路以利實測判讀。再依據建築物實際使用面積(例如可用使用執照所載面積),加總計算其實際耗能EUI值。

3、優先就耗能佔比較大之設備進行節能改善

       以辦公類建築為例,因主要耗能為空調設備,其次是照明及插座,故應優先以空調設備作為節能改善標的,再依序改善照明及其他插座耗能設備,惟建築外殼隔熱性能影響主要為空調耗能,故空調型建築如能同時進行建築外殼隔熱改善如外遮陽、屋頂隔熱等,其節能效益會較大。

       以住宅類建築為例,因主要耗能設備為家電設備,建議應優先汰換為節能效率較佳之產品。建議仍以推動節能電器及照明燈具為主,並以建築技術規則及綠建築標章制度「日常節能」之規定,以及「住宅性能評估實施辦法」為輔,應可落實於提高住宅類新建及既有建築之能源效率,達到節能之目的。

四、推動既有建築節能改善之政策面策略

       若能由政府部門制定配套政策,將能收到更廣泛之成效。建議如下:

1、分階段推行策略:建議由政府部門管理之建築物先進行示範改善,再以自願性參與方式推廣至民間大型建築物,再逐步推廣至中、小型建築物。最後才將建築物耗能基準值納入法規管控。

2、設立專責機構:建議可仿效德國成立(或指定)跨部會之專責機構,負責統合執行既有建築節能之推廣宣導、制度研發修訂、貸款及獎補助、培訓及選拔建築能源專業人員、建築能源查核管控及揭露等業務,將更有效率。

3、導入電價優惠獎勵:針對建築實際能耗低於基準值之建築物給予適度之電價優惠獎勵,可增加民眾自願參與建築節能改善之意願,更有助於降低我國夏季尖峰用電之需求,權衡之下具有推動之價值。

4、修訂能源相關法規:建議可在「能源管理法」第17條中優先增列建築物空調及照明設備之合理設計基準值,有法源依據才能要求各地方政府配合執行。

5、導入建築節能改善之獎補助:建議經濟部能源局除了現行推動之節能家電補助外,可依「能源管理法」第5條第2項第2款,研擬由現有之能源研究發展基金或其他相關預算,作為提供補助既有建築節能改善財源之可行性。

五、結論與建議

       本研究所研擬之我國既有建築節能改善相關推動策略,及以大數據概念進行迴歸分析找出最有效益之節能改善項目,可供政府作為規劃後續推動既有建築節能改善之施政參考。提出之建議如下:

1、優先補助節能改善效益最顯著之項目:目前經濟部能源局辦理多項之建築節能(含耗能設備)之相關獎補助專案計畫,建議可優先就熱泵、照明、冰水泵浦導入變頻控制、冰水主機等項目進行補助改善,將可獲得最佳之節能效益。

2、由公有建築物優先辦理節能診斷及改善示範:我國民間的建築物自有比例高,在法令以及制度設計未周延下貿然推動,必然引發相當大的反彈力道。相形之下我國公共建築也具有一定數量,可以由公部門所管理以及擁有之建築物做為優先推動節能診斷及改善之示範。藉由公部門所擁有之建築物優先試行,除了可以累積推動經驗,減少未來推動障礙外,也可以藉此宣傳建築節能所能帶來的好處,做為未來全面推動之準備。

表1. 改善效益資料庫及迴歸分析設定之影響變數Xi

資料來源:本研究整理

表2. 個別迴歸參數分析表

資料來源:本研究整理