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建築研究簡訊第115期

  • 日期:111-04-29
主題報導劉青峰
張政務委員景森率本所及相關單位參訪預鑄混凝土工廠

       張政務委員景森率本所及相關單位於111年1月11日先後參訪亞利預鑄工業股份有限公司與潤弘精密工程事業股份有限公司等兩家預鑄混凝土工廠,瞭解國內預鑄混凝土工法(以下簡稱預鑄工法)應用於建築工程之技術發展現況,並進行意見交流。
一、 緣起目的
(一)、 預鑄工法簡介

  傳統鋼筋混凝土建築物興建方法,必須先把鋼筋、水泥運到工地,再由大量工人現場施行鋼筋綑紮、灌漿等程序,容易受到天氣、環境及人力等因素影響。而所謂的預鑄工法就是將柱、梁、板、樓梯、外牆等構件,預先在工廠內鑄造完成,並經適當的養護下,達到設計要求之規定強度後,載運至施工現場,交由吊裝設備將預鑄構件按照規劃的位置編號安裝定位、續接鋼筋,再以乾式或濕式組立接合的一種工程方法。因此能降低工地現場的時間、人力需求,同時確保品質,減少現場廢棄物、噪音。

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圖 1  預鑄工法示意圖

(二)、 國內近況
  預鑄工法在國外發展已久,如鄰近的日本與新加坡均大量應用於高層建築工程。國內營建產業引進預鑄工法已有多年,惟早期技術尚未成熟,造成品質不佳的刻板印象。然而在國內部分廠商持續專注於預鑄工法的研發下,目前預鑄工法在品質與時程上均有顯著的改善與提升,並成為國內高科技廠房採用的主要工法之一。
  隨著少子化趨勢、勞動人口減少、環保意識高漲等,造成國內營建產業面臨缺工現象,同時建築工程品質與工期要求亦日益嚴謹,導致傳統場鑄混凝土工法日漸受到挑戰,亦可能影響政府社會住宅、危險老舊建築進行重建以及都市更新等相關政策的推動。因此採用高品質、高效率之預鑄工法理念再次受到重視。整體而言,為促進國內建築產業技術進一步發展,建築工程導入預鑄技術是可行的、重要的路徑之一。
  本次參訪即在於實地瞭解國內預鑄工法技術發展現況、應用案例與實際產能,並與業界進行意見交流,以作為後續推動國內建築產業技術發展之參考。
二、 參訪過程
(一)、 亞利預鑄工業股份有限公司

  由鄭燦鋒董事長率相關人員接洽,林湫湟經理向張政務委員簡介該公司概況,並介紹該公司目前可生產建築預鑄結構體、PC帷幕牆、潛盾隧道環片、體育場看台版等相關預鑄構件。另外亦針對位於新北市板橋區臺北遠東通訊園區內採用該公司產品的辦公室、停車場與集合住宅工程案,做了詳盡的介紹。其中「遠揚T-Park專二B區集合住宅大樓」為遠揚營造與該公司合作,結合日商「中鹿營造」,引進日本「雙蓮根預鑄工法」。隨後參觀該公司的工廠,了解預鑄構件生產作業流程與環境,並透過實際構件解說預鑄構件結合方法。

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圖 2  張政務員委員與亞利預鑄公司人員交流意見

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圖 3  張政務員委員聆聽亞利預鑄公司人員解說預鑄構件接合方法

(二)、 潤弘精密工程事業股份有限公司
  由預鑄事業處詹耀裕總經理率相關人員接洽,並向張政務委員簡介該公司概況,以及該公司目前可生產預鑄結構體、外牆、樓板、格子梁板等全方位預鑄構件,除預鑄廠外,該公司亦為營造廠、機電公司,實績包含「淡水藍海高層住宅工程」、「921教育園區」等建築工程案。該公司亦針對地震開發「螺旋箍筋與主鋼筋組合結構」專利,提高多螺箍預鑄柱的抗壓能力,以及為了實現多螺箍結構形式的快速生產,所發展出機械化、半自動化的鋼筋加工工藝。另外,該公司亦開發預鑄與鋼構複合化、半預鑄格子板與改良之預鑄夾心保溫外牆板等各項工法與產品。隨後參觀該公司的工廠,了解預鑄構件生產作業流程與環境,並透過實際構件解說預鑄構件結合方法。
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圖 4  張政務員委員聆聽潤弘精密公司人員解說預鑄構件製造方法

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圖 5  張政務員委員與潤弘精密公司人員交流意見

三、 交流重點
  本次參訪兩家預鑄廠進行意見交流,就國內應如何推廣預鑄工法的建議作法,綜整如下:
(一)、 公共工程帶頭採用預鑄工法
  鼓勵建築類公共工程採用預鑄工法,形成穩定成長的市場需求,以便業界能放心投資,擴大產能。預鑄工廠投資金額較高且需要較大土地,若無可預見的市場規模,將無法吸引有意願的廠商投入。
(二)、 提高民間建築採用意願
  因目前預鑄工法之單價仍高於傳統場鑄工法,在推動初期,政府可以提供誘因,提高民間工程採用預鑄工法的意願,進一步擴大市場需求。待有更多的建築工程採用預鑄工法後,將能進一步降低單價,吸引更多建案採用。
(三)、 提供技術支援
  研擬預鑄工法設計施工規範,以便引導更多建築師、營造廠採用預鑄工法,同時為建築產業界透過採用預鑄工法,促進技術升級,儲備更多、更有品質保障的產能。
四、 未來展望
  總統蔡英文在110年12月23日出席國家住宅與都市更新中心之萬華.安居社會住宅開工動土典禮時指出,本案是中央第一個採用預鑄工法的社宅,未來社會住宅將逐漸導入預鑄工法,除能引導民間營造業技術升級、邁向科技化,減少工程對當地民眾的影響,也能夠精簡人力和縮短工期,因應缺工問題。
  在社會住宅的帶動下,預鑄工法將成為未來國內建築產業發展中不可或缺的一環。本次參訪活動業界所提建言,除將作為本所未來研究規劃之重要參考,亦將提供給公共工程委員會、本部等建築產業相關單位作為研擬相關推動措施之參考。
 

大事紀要陳麒任
本部發布修正綠建築標章申請審核認可及使用作業要點

        依行政院2050淨零排放目標,本部配合辦理淨零建築路徑規劃,業增訂綠建築評估手冊之建築能效評估系統,並考量整合再生能源使建築用電量碳中和至零排放,增訂淨零建築定義;另依據立法院審議110年度中央政府總預算案審查總報告,為提升我國占比甚高之高屋齡既有建築物之節能成效,鼓勵既有建築物申請綠建築標章認證,也配合增訂綠建築評估手冊之既有建築類,以擴大綠建築政策成效。為納入前揭相關規定,爰本部併於110年12月2日以台內建研字第1107638144號令修正綠建築標章申請審核認可及使用作業要點部分規定,自111年1月1日起生效,以利後續執行建築能效評估及標示。

 

 

 

 

大事紀要蔡綽芳、白櫻芳
建置大震災後高齡福祉避難場所可行性探討

  面對高齡社會發展,防災業務之發展重點與方向亦須重新省思規劃,參酌日本歷次災害經驗,高齡者災後關聯死比例相當高(中越及熊本地震之災害直接衝擊與災後關聯死比例約20%:80%),且與短期避難場所之關係密切,因此大震災後高齡者福祉避難所之規劃建置是建構高齡災害韌性社會之關鍵性課題。根據本所初步研究結果,未來福祉避難所可與一般避難所一起開設,有重大慢性病或行動障礙的高齡者,可依長照CMS 失能評估標準進行輕、中、重度分流,輕中度者可由家人照顧前往以降低照顧人力需求;而需專業照顧者則與長照機構簽訂契約直接後送。本所也應用大數據銀髮安居資料進行高齡弱勢人口估算與避難分流,未來可配合地區災害防救計畫規劃適合高齡者的福祉避難所。另外,在空間改造方面,可借用中小學一樓教室擺設簡易床鋪,資源籌備以簡易、機動為原則,俾利易於推動執行。
  由於本案在我國應是先驅性議題,需要社政、消防、衛福等部門跨部會合作,因此配合於本部110年8月24日召開之中央災害防救業務計畫檢討精進會議進行簡報,同時也以此重點議題參加本部110年內政大數據議題實作工作坊發表,望能匯聚共識,協助我國完善高齡社會防災應變工作。
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圖1高齡者高比例關聯死之時間、原因與短期避難所之關聯性(黃色表直接罹難、紅色表關聯死)

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圖2 高齡福祉避難場所收容分流機制建議

大事紀要王天志
公告鋼筋混凝土非破壞檢測技術授權移轉

  本所「鋼筋混凝土建築火害聲學非破壞輔助判識技術」研發成果,為本所發明專利「水泥基質結構物聲學的火害判別方法」之技術應用,本成果特點為可於火害現場以非破壞檢測判識混凝土殘餘強度,提高火害後建築耐震性能評估效能;並可推估火場溫度分布,輔佐火場鑑定,相較傳統鑽心取樣的鑑定方式,具有即時、簡單、大量檢測的優勢。
  本項技術可供相關單位火害調查之參考運用,為推廣本項成果,已於110年12 月30日登載於本所官網最新消息項下公告本項成果的技術授權移轉訊息及相關申請資料,歡迎有興趣或適用本項技術之專業公會、團體洽詢申請。

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大事紀要厲娓娓
公告填充型鋼管混凝土梁柱的接頭結構專利技術授權移轉

  填充型鋼管混凝土柱有高強度高韌性之特性,可降低其防火被覆需求,加上鋼管材料易於回收,具有環保優勢。鑑於圓形鋼管混凝土柱與H型鋼梁於梁柱接頭交會區施工不易,本所已於101年度研究案「圓形鋼管混凝土柱之梁接頭區細部設計與耐震行為研究」中,研發填充型鋼管混凝土梁柱的接頭結構專利技術,並經實驗顯示,本項技術具有安全、經濟便利、美觀、受力行為較單純等特性,且對接頭之剪力強度有顯著提升。
  本項授權移轉針對單一工程案使用,授權期限至該工程案竣工日,技術授權金為每工程案新臺幣11萬元整,歡迎國內工程案之起造人、承造人、業主、營造廠、鋼構廠多加使用。對於授權內容若有疑問,可洽本所工程技術組黃國倫先生(02-29310686轉1322);所需申請表格及授權契約資料均登載於本所及材料實驗中心網站,亦歡迎各界查詢。

大事紀要張乃修
本所110年度研發成果收入繳交情形

  本所110年度研發成果收入累計新臺幣114萬426元,其中包含「煙層簡易二層驗證法」智慧財產權之技術移轉、「熱煙測試可控煙流率與密度造煙系統量化測試技術」專利之技術移轉,以及綠建築及智慧建築評估手冊等政府出版品銷售等。所得收入全數繳交「行政院國家科學技術發展基金」,年度繳交達成率達132%,協助開闢政府科技研發經費來源。

大事紀要郭建源
風雨風洞實驗室應用造風機執行太陽能光電系統結構受風螺栓扭力試驗

  本所風雨風洞實驗室改造原執行帷幕牆風雨試驗用造風機,將風速由13級風(40m/s)提高至17級風(60m/s),改造工作業於110年7月底完成。嗣實驗室接獲廠商委託執行實尺寸太陽光電系統於長時間受風振動下,螺栓扭力損失情形試驗,經實驗室評估可由新改造之造風機執行此試驗。
  本試驗主要由4片太陽能板及支架組成一試體單元,試驗前以電子式扭力板手量測指定螺栓(6個)扭力並加以紀錄。其試驗過程,係以造風機提供風速,於10分鐘內風速由20m/s到42.5 m/s間,,依此執行兩次循環後歸零,停止5分鐘後,再依前述執行10分鐘循環風速,第3次試驗則於風速42.5 m/s維持10分鐘。此3次風速吹試後,量測螺栓扭力值並加以記錄,比較受風前後之扭力值差異,並檢查試體是否有任何破壞情形。
  本次係造風機改造後首次執行實尺寸構造耐風試驗,協助廠商確認螺栓長時間受風下之扭力損失情形,未來可逐漸累積執行實尺寸構造物耐風試驗能量,以於擴展實驗室檢測業務。

大事紀要郭建源
風雨風洞實驗室辦理空拍機抗風試驗

  由於科技進步,空拍機已被廣泛應用於各領域,惟其飛行過程易受風影響,空拍機廠商為瞭解空拍機飛行中,受6級風 (10.8~13.8 m/s)吹試下的穩定情形,特委託本所風雨風洞實驗室進行耐風風洞試驗。因目前無空拍機抗風試驗標準,且廠商亦未指定任何試驗方法或測試規範,實驗室即依據學理及經驗,採取可行的測試方法。
  試體由廠商自行送達實驗室,於低風速下由委託單位操控起飛,待空拍機升空穩定後,將風速提升至10.8m/s,穩定10秒後再將風速提升至13.9m/s,以目視觀察空拍機單次起降中之受風情形,過程中輔以相片及文字紀錄空拍機之受風情形。另為免試驗時空拍機受風後與風洞本體發生碰撞損壞,在不影響空拍機正常運作下,以安全索將空拍機與風洞地板迴轉盤連結。本案在國內屬先驅性試驗,有助於累積自身多元化試驗能力,以及未來開展協助廠商進行空拍機耐風試驗之新興試驗驗證項目。
 

大事紀要蔡銘儒
本所防火實驗中心通過TAF延展認證

  本所防火實驗中心首次於85年6月15日取得財團法人全國認證基金會(TAF)認證,並每3年接受該會延展認證,110年為第8個3年延展認證。110年3月接獲該會證書效期到期(110年10月13日)前7個月前通知,經文件整備後於5月10提出申請,嗣於準備安排評鑑時日,適逢新型冠狀病毒 COVID-19疫情升級,配合「因應嚴重特殊傳染性肺炎之防疫政策」,實驗室無法進行現場評鑑,爰先行於7月1日申請並通過暫緩延展認證,原證書效期、認證資格與範圍延長至111年2月14日。在疫情趨緩後,TAF於9月6日至9日及14日安排2位評審員進行評鑑,評鑑項目為建築用防火門等19類項、商品檢驗指定試驗室認證服務計畫1項、34項試驗法標準,於11月18日通過評鑑,12月8日取得評鑑認可證書,於111年1月3日取得經濟標準檢驗局指定認可實驗室,再次完成TAF延展認證,認證有效期間自111年2月14日起至113年10月13日止。
 

大事紀要蔡宜中
本所風雨風洞實驗室通過TAF延展認證評鑑

  本所風雨風洞實驗室經財團法人全國認證基金會(TAF)認證項目計有帷幕牆、門窗風雨試驗相關測試項目及風洞試驗之建築結構風載重與建築外表披覆物風壓試驗共10項,原認證有效期間為108年1月25日至111年1月24日止。為續用TAF認證標誌,實驗室於110年6月23日備妥完整文件向TAF提出延展認證申請,嗣因新型冠狀病毒 COVID-19疫情升級,配合「因應嚴重特殊傳染性肺炎之防疫政策」,實驗室無法進行現場評鑑。在疫情趨緩後,TAF於9月11、23、30日及10月6日安排2位評審員進行現場延展認證評鑑,於10月30日核發新證書,認證有效期間自111年1月25日起至114年1月24日止。
 

大事紀要林霧霆
本所性能實驗中心通過TAF延展認證

  本所性能實驗中心為強化實驗檢測品質,積極參與財團法人全國認證基金會(TAF)各項認證,原認證有效期間為107年12月14日至110年12月13日止。為續用TAF標誌,已於12月9日獲得認證並公告於TAF網站。本次認證有效期間為110年12月14日至113年12月13日止。延展認證內容包含「聲壓法隔音材隔音性能試驗」等11 項現有認可項目,可使本所性能實驗中心技術服務更具公信力。另配合本所實驗研究及檢測需求,新增申請認證試驗項目包:「塗料相關產品-可視光反射率」等10項,可提供業界更完整與驗證服務,精進本所性能實驗中心之研究實驗與檢測業務,本次認證合計取得21項認證。
 

大事紀要張乃修
本所鄭前主任秘書元良榮退

  本所鄭前主任秘書元良已於111年1月16日自公職退休,其為國立成功大學建築研究所博士,歷任營建署建築管理組組長、本所環境控制組組長及簡任研究員,並於100年升任主任秘書。
  鄭前主任秘書於本所服務期間,憑藉著他個人豐富的學識及實務經驗,除對營建法規、綠建築及智慧建築等領域有深入研究外,更重視國內推動建築節能減碳、建築智慧防災與性能評定,以及無障礙環境等政策,並積極與產、官、學界合作,推廣本所研究成果。另督導推動各項建築研究發展業務,使本所在學術研究績效、法令研修、政策擬定及技術宣導推廣等部分,皆有顯著之成效,廣獲各界肯定。
 

大事紀要雷明遠
舉辦「住宿式長照機構防火安全輔導說明會暨防火及避難安全講習會」

   在國內高齡化社會發展趨勢下,老人居住於長照機構之比率愈來愈高,從以往案例顯示長照機構之環境安全應首重防火安全。本所長期關注此議題,研編「住宿式長照服務機構防火及避難安全改善參考手冊」,並補助台灣建築中心辦理機構防火安全輔導改善工作。
  為推廣歷來工作成果及分享最新研究成果,爰於110年11月24日辦理「住宿式長照機構防火安全輔導說明會暨防火及避難安全講習會(線上會議)」,並由王所長榮進親自致詞,各機構、政府衛生、社政單位、建築、土木、機電、消防等專業人士計約112人共同與會,參加者十分踴躍。規劃之主題包括機構防火管理人分享防火性能提升和防火安全管理的經驗,台灣建築中心說明辦理過程發現的問題及可精進改善之處,另本所研究人員亦就本所近年在長照機構的研究發展方向及成果進行說明,共同推動提昇住宿式長照機構的防火安全及管理機制。
 

大事紀要林元智
辦理建築工程風洞試驗技術與報告評定機制說明會

  考量目前國內在評估超過100公尺之建築或其受風力效應明顯時,常依照建築物耐風設計規範與解說之建議,採風洞試驗方式進行評估。本所於110年度協同研究計畫「建築工程風洞試驗技術與報告評定機制研究」項下,辦理2場次「建築工程風洞試驗技術與報告評定機制說明會」,宣導推廣本所近年風洞試驗技術與報告評定機制成果。由於建築結構物之檢測案件形式差異甚大,若要規定出風洞試驗檢測之明確規定並不適當,目前在國際間及國內均無試驗細項規定,取而代之的是最低限度之試驗要求。本說明會參照國內外相關研究,提出適用於本國之風洞試驗建議要求與相關說明,並提供示範例,除供國內相關研究或檢測單位參考外,亦提供建築結構設計單位作為風洞試驗報告書應具有之基本內容參考。
  本次說明會內容包括「建築風工程研究方向與成果說明」、「建築風洞試驗之技術原則簡介」及「建築風洞試驗檢測示範例與評定機制討論」課程,藉由本說明會可讓更多相關從業人員吸取建築工程風洞試驗技術與報告評定機制之新知識、新觀念,並將其推廣靈活運用於日常業務中,使本所努力研究之成果能夠發揮更實用價值。說明會於110年11月30日採視訊會議辦理完成,報名參加人數踴躍,且於研討會中與講師亦多有良好之問答交流互動,研討會圓滿成功。

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 圖1說明會進行風洞試驗規劃與數據使用解說

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圖2風洞試驗架設照片

大事紀要周楷峻
舉辦鋼結構設計技術規範修正草案說明會

  本所委託中華民國鋼結構協會辦理「鋼構造建築物鋼結構設計技術規範之修正研擬」委託研究案,已分別於110年10月15日(星期五)及110年10月27日辦理「鋼結構設計技術規範修草案」說明會。說明會特別邀請具有鋼結構設計專業領域之陳煥煒副總經理、鍾興陽教授、陳中和技師、陳垂欣教授、栗正暐董事長擔任各課程主講人。
  本說明會參加對象為建築師公會、結構技師公會、營造廠、鋼構廠及學界共同參與。說明會內容特別針對包括鋼結構設計準則、受拉構材、受壓構材及撓曲構材、耐震設計基本要求、普通與特殊懸臂柱系統、挫屈束制斜撐構架、特殊鋼板剪力牆,以及預先驗證與反覆載重驗證試驗規定等修訂部分加以解說。另因應防疫考量,本次改採線上視訊會議方式召開,2場參與人數分別有203人及180人,合計共383人與會,各界參與踴躍並給予肯定。

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所內長官視訊致詞畫面

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計畫主持人演講

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第1場次說明會參與情形

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鍾興陽教授說明規範修訂內容

大事紀要林招焯
舉辦住宅樓板衝擊音隔音設計及技術應用推廣講習會

  建築技術規則建築設計施工編第46條之6,有關住宅分戶樓板衝擊音隔音規定業於110年1月1日施行,為因應建築防音法規之推動,並配合新修正之2021年版建築防音法規解說指引及相關研究成果,本所辦理住宅樓板衝擊音隔音設計及技術應用推廣講習會。另為配合中央流行疫情指揮中心疫情警戒措施相關規定,爰於110年10月05日以採線上視訊會議方式召開。本次講習會配合新修正之2021年版建築防音法規解說指引及相關研究成果,邀請評定機構(財團法人台灣建築中心)、試驗機構、社團法人台灣永續綠營建聯盟及業界專家參與,針對樓板衝擊音隔音基準、管理機制、性能評定及設計技術應用等內容進行講習,活動圓滿成功。進以協助樓板隔音技術之實務應用推廣,提升國內營建產業防音技術。

大事紀要施惠茹
舉辦再生綠建材推廣說明會

  為推廣宣導再生綠建材優異之性能,以鼓勵消費者樂於使用再生綠建材,本所委託財團法人環境與發展基金會於110年10月21辦理「再生綠建材推廣說明會」,參與人員涵蓋政府部門採購人員、學術界專家學者、建材廠商、建設公司及營造廠人員及一般消費者等。會議安排5場專題演講,包括: 「再生綠建材之優質特性及推廣策略」、「再生綠建材之節能減碳與循環經濟效益」、「桃園市公共工程使用再生粒料及再生綠建材經驗分享」、「循環建材研發經驗分享」、「預拌混凝土汙水再利用」,並安排主講人與參與人員綜合討論及交流互動,期盼藉由推廣說明會使消費端更清楚了解再生綠建材的品質及用途,進而擴大使用層面,以開創再生綠建材的市場通路,並達到循環經濟之目標。
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圖1 王副所長致詞

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圖2 主辦單位及主講人合照

大事紀要張怡文
舉辦建築物昇降設備遠端監控技術手冊應用推廣講習會

  因應物聯網及智慧科技等創新技術發展,國內、外建築物昇降設備(電梯)產業,也開始發展應用ICT及AIoT等技術,輔助人力進行昇?設備的使用及維護管理,解決產業保養人力不足等問題。本所前於109年辦理「建築物昇降設備導入遠端監控技術可行性及推廣計畫」,已完成蒐集分析國內、外建築物昇降設備遠端監控技術發展資料、建築物昇降設備導入遠端監控技術應用需求分析及可行性評估工作,並與建築師等相關公協會合作,辦理專家諮詢座談會議及推廣活動,將新技術介紹給專業從業人員,獲得相關產業熱烈支持與參與。
  有鑑於此,110年度接續辦理建築物昇?設備導入遠端監控技術手冊研訂及應用推廣講習工作,期盼藉由編寫技術手冊,使昇降機設備業者、建築師、建築投資業者更能了解技術的具體內容及標準化,並易於自主使用新技術輔助。因應COVID-19防疫需要,本次講習會採線上會議方式於110年10月20日舉辦,共計103人次參加,透過將建築物昇降設備遠端監控、設備故障預測等新技術介紹給建築物昇降設備等相關專業從業人員,並彙整與會人員提供之意見及建議,調整修正遠端監控技術手冊草案,使內容更為妥適周延,更符合業界需求。
 

大事紀要林谷陶
舉辦智慧化居住空間AIoT產業創新技術研討會

  建築營造結合人工智慧物聯網技術(AIoT)已是國內智慧建築的發展趨勢,運用物聯網技術蒐集分析建築物、居住者、社區、甚至城市的多元數據,逐步將既有的建築自動化落實提升到智慧化的層次。本所經由每年舉辦「創意狂想、巢向未來」創意競賽,陸續發掘出許多既有建築智慧化的精彩案例。同時關注國內建築產業AIoT技術的應用趨勢,對於國內廠家進行初步的建築人工智慧物聯網的技術與案例整理後,選出開始使用機器學習分析眾多的數據資料、發展出特定用途的人工智慧,應用在空調節能的能耗預測與最佳化、物業管理狀況排除建議與處理報修等應用實績,應用面向涵蓋節能、建物安全與人身照護及物業管理等,研討會邀請國內廠商之計畫主持人分享發想過程與實務經驗,提供業界相關專業從業人員參考,俾有利於我國智慧綠建築產業的加速發展。本次研討會已於110年10月13、18、20日舉辦三場次線上視訊會議,活動當天由本所王所長榮進線上致詞,計267人參加,達到推廣宣導之效益,活動圓滿成功。

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本所王所長榮進線上致詞

業務報導張乃修
本所111年度研究投稿國內外期刊成果

  本所積極鼓勵研究團隊及同仁投稿國內外期刊、研討會及專業雜誌,截至111年1月底,本所110年度研究成果投稿至國內外期刊共計13篇,已通過獲刊登計8篇,已接受待刊登計1篇,尚在審查論文計4篇。茲就本所投稿國內外期刊論文說明如后。
一、國內期刊部分
  投稿之論文8篇,已有3篇通過獲刊登,尚有1篇已接受待刊登及4篇稿件審查中。其中,投稿建築學報(含英文版)論文7篇,3篇已刊登,為「臺灣建築物騎樓整平計畫之研究:內政部及臺北市政府騎樓整平計畫法令及執行之分析」、「公有建築物繳交建築資訊建模(BIM)竣工模型之建材與設備交付資訊內容研究」及「新建非住宅能效評估與標示系統之研究」;1篇已接受待刊登,為「利用氣象資料及風洞試驗探討具本土化特性之局部構材或外部被覆物設計風壓」;3篇稿件審查中,為「2018年2月6日花蓮地震住宅空間家具家電震損與人員傷亡問卷調查分析」、「防火捲門試驗爐體尺寸對捲門變形量之影響分析」及「營業使用建築物施工中防火避難與消防安全對策及管理措施之研究」。
  投稿至中國工程學刊1篇稿件審查中,為「停車空間以自動滅火設備替代泡沫滅火設備之可行性研究」。
二、國外期刊部分
  投稿至Sensors and Materials論文1篇,已通過獲刊登,為「Development of Smart Home Gesture-based Control System (智慧住宅手勢控制系統之開發)」;投稿至Steel and Composite Structures論文1篇,已通過獲刊登,為「Experimental Investigation on the Seismic Performance of Cored Moment Resisting Stub Columns (核心抗彎短柱抗震性能試驗研究」投稿至The 22nd Japan-Korea-Taiwan Joint Seminar on Earthquake Engineering for Building Structures論文1篇,已通過獲刊登,為「Experimental development of cored moment resisting stub-column dampers (核心抗彎減振器試驗開發」;投稿至Water論文1篇,已通過獲刊登,為「Study on the Bathroom Space and the Application of Same-Floor Drainage in Congregate Housing (集合住宅衛浴空間同層排水應用研究)」;投稿至Interciencia Journal論文1篇,已通過獲刊登,為「The Effect of Vent Size of Natural Smoke System on Smoke Exhaust Performance Analysis (自然排煙系統通風口尺寸對排煙性能之影響分析)」。

業務報導陳麒任
出版建築能效評估系統手冊

一、緣起
  因應氣候變遷及地球暖化問題日益嚴重,聯合國於2021年召開之第26屆氣候變化大會(COP26),呼籲各國應採取更為積極之措施,努力減少溫室氣體排放量,目前全球已有130多國宣示或規劃在2050年達到溫室氣體碳中和或淨零排放之倡議。
  我國為呼應國際淨零排放趨勢並尋求解決對策,蔡總統於110年10月宣示台灣2050淨零排放目標,國發會於111年3月30日公布臺灣「2050淨零排放路徑及策略」,依行政院部會分工,本部主政辦理淨零建築路徑評估,需先建構建築能效評估及標示制度,以作為評定建築能效等級之方法,了解建築物之節能程度。如建築物節能設計符合近零碳建築,並整合再生能源使建築用電量碳中和至零排放,則可達淨零建築。
二、本手冊內容簡介
  綠建築評估手冊為本部辦理綠建築標章暨候選綠建築證書之評定基準,本所於110年12月24日函頒「綠建築評估手冊-建築能效評估系統(EEWH-BERS)」(如圖1),並自111年1月1日起實施,為繼目前的基本型、住宿類、社區類、廠房類、舊建築改善類、境外版及既有建築類等7類綠建築評估手冊,所出版之嶄新手冊,將供基本型(EEWH-BC)及既有建築類(EEWH-EB)於評估建築能效時共同引用,於申請綠建築標章評定時,自願併同辦理建築能效評估。
  本手冊係適用低於海拔八百公尺地區,供公眾使用之空調型非住宅類建築物,進行建築能源使用效率計算、評分及標示之方法,概要說明如下:
(一)、 新建建築能效評估系統BERSn
  依2019年版綠建築評估手冊基本型,計算日常節能指標之建築外殼節能效率EEV、空調系統節能效率EAC、照明系統節能效率EL,並採用簡易查表方式之「動態分區EUI法」,進行本土化的建築能效評估計算,以評定建築能效等級,對複雜多樣之複合建築,具有高信賴度的耗能推估能力。本系統適用於6類12組建築類型範圍,如表1所示。

表1 BERSn適用之建築類組
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(二)、 既有建築能效評估系統BERSe
  本系統分為下列三個次系統:
1. 通用型既有建築能效評估系統BERSe
        需為取得合法使用執照三年以上的既有建築物,依據最近四年內連續24個月之電費單的實測耗電數據,進行建築能效等級評估。本系統適用之建築類型範圍,如表2所示。

表2 BERSe適用之建築類組

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2. 機構建築專用的既有能效評估系統BERSi
        係專為機構組織、品牌企業所轄之既有建築物母體量身打造,目前僅限用於辦公、旅館、百貨商場、醫院等四類建築群,需有全建築母體樣本二分之一以上、且有10樣本以上之實測用電密度EUI資料,方可進行評估。
3. 便利商店專用的既有能效評估系統BERSc
        適用於大型連鎖超商對旗下分店的建築能效評估,需有品牌便利商店全母體樣本二分之一以上、且有30以上樣本之實際EUI統計資料,方可進行評估。

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圖1 綠建築評估手冊-建築能效評估系統封面

(三)、 建築能效評估分級
  建築能效標示等級之級距,由高至低依序分為第1至7級,其中建築能效分級屬第1級之建築物,且能效評分尺度為前百分之五十者,稱為近零碳建築(Nearly Zero-Carbon Buildings),以第1+級標示,如圖2所示。取得近零碳建築等級之建築物,約節能50%,其餘用電量需靠再生能源碳中和至零排放,稱為淨零建築(Net Zero Buildings)。

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圖2 近零碳建築(第1+級)能效等級圖例

三、未來展望
  本所積極建構建築能效評估及標示制度,以作為建築能源管理政策工具,未來可透過自主標示的建築能效等級,民眾可識別欲購買之建築物能源效率,進而達到節能減碳之成效。將是我國建築節能政策上的一大躍進,也是落實我國淨零建築政策的第一步。
  另本手冊已公告於本所官網出版品目錄(https://www.abri.gov.tw/News_Photo.aspx?n=862&sms=9511),並可於政府出版品展售門市:五南文化廣場及國家書店松江門市購買,歡迎有意願申請建築能效評估及標示之專業從業人員及一般大眾踴躍購買。

業務報導徐虎嘯
出版既有建築類綠建築評估手冊

  本所針對臺灣亞熱帶高溫高濕氣候特性,建立涵蓋生態(Ecology)、節能(Energy Saving)、減廢(Waste Reduction)及健康(Health)4大範疇,兼具節能環保與生態永續之綠建築標章評估(EEWH)系統,並依其建築類型訂立有基本型(EEWH-BC)、住宿類(EEWH-RS)、廠房類(EEWH-GF)、舊建築改善類(EEWH-RN)及社區類(EEWH-EC)5種版本評估手冊。另為因應臺商企業國際化之需求,協助提升其國際市場的競爭力及商機,完成境外版(EEWH-OS) 第6種版本之出版,使我國正式邁入綠建築分類評估時代。
  綠建築評估手冊為本部辦理綠建築標章暨候選綠建築證書之評定基準。為因應日新月異之綠建築科技技術進步,考量國內建築產業需要,提升既有建築物之節約能源實施成效,並擴大政府綠建築政策成效與國際同步,本所於110年新出版「綠建築評估手冊-既有建築類(EEWH-EB)」(如圖),為繼原有綠建築評估手冊系列的基本型、住宿類、社區類、廠房類、舊建築改善類及境外版等6冊,所出版之嶄新手冊,成為我國綠建築家族的第7類成員。
  為讓國內廣大的舊建築市場過去苦無環境改善依據而有失節能改造之良機,本所乃針對既有建築市場的節能減碳為目標,特出版此既有建築類(EEWH-EB)綠建築評估手冊,以鼓勵我國占比甚高之高屋齡既有建築物申請綠建築標章認證,藉由實際電費單的實測耗電數據,進行建築能效等級評估及標示,以有效提供既有建築物節能改造成效之評估依據,有效提昇我國建築環境品質。
  本次新出版的既有建築類(EEWH-EB)與原有的舊建築改善類(EEWH-RN)均屬舊建築市場相關之評估法,但兩者的對象與功能不同。原有的舊建築改善類(EEWH-RN)主要是針對舊建築物的永續環境改造工程來評估,無改造行為則不適用,其適用範圍較小。相對於此,本次新增的既有建築類(EEWH-EB)則不論增改建、改造或是現況,只針對其實質節能成效來評估,只要有電費單或實測耗電紀錄即可評估,其適用範圍相對較廣。
  過去其他6版本之綠建築評估手冊,其日常節能指標為對建築之外殼節能、空調節能及照明節能等3部分的分散式性能指標,並無法真實反映使用行為、營運管理及經濟模式等重大的耗能關鍵因子,因此其評估結果難免有相當誤差。而既有建築類(EEWH-EB)的電費單評估法正是彌補此缺憾的綠建築評估工具。換言之,相對於前6大版本乃是對建築設計的能效管制策略,而既有建築類(EEWH-EB)則是以最終耗能量來驗收的綠建築印證工具。
  目前既有建築類(EEWH-EB)手冊,係以空調型非住宿類公共建築物(Air Conditioning Nonresidential Public Buildings)為對象,且僅適用於取得合法使用執照三年以上且位於海拔八百公尺以下地區之下述七類既有建築類型之範圍:
        B-4旅館:供不特定人士休息住宿之場所。
        D-1健身休閒:供低密度使用人口運動休閒之場所。
        D-2文教設施:供參觀、閱覽、會議,且無舞臺設備之場所。
        F-1醫療照護:供醫療照護之場所。
        G-1金融證券:供商談、接洽、處理一般事務,且使用人替換頻率高之場所。
        G-2辦公場所:供商談、接洽、處理一般事務之場所(含研究實驗空間)。
        G-3之便利商店(不含便利商店以外之G3類組)。
  由於本手冊為國內首次實施建築能效評估之綠建築評估版本,而上述類型建築物因其高室內發熱、高耗能、高節能潛力及高公益性等特性,並同時具有官方能源統計驗證及具較高能效預測信賴性,故本所先行將其納入推行。手冊之實施日期本所已於110年12月28日函知相關機關、學(協)會及公會,自本(111)年1月1日實施。
  另手冊出版訊息已於本所官網出版品目錄(https://www.abri.gov.tw/News_Photo.aspx?n=862&sms=9511) 公告,並可於政府出版品展售門市:五南文化廣場及國家書店松江門市購買,歡迎有意願申請建築能效評估及標示之專業從業人員及一般大眾踴躍購買。

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圖 綠建築評估手冊-既有建築類封面

業務報導劉昱彤
本所技術移轉項目「煙層簡易二層驗證法」之精進

  煙層簡易二層驗證法可提供在小空間煙層溫度及下降速率之快速模擬試算及驗證,有效加速防火設計評估流程,自102年底獲專利授權並辦理技術移轉以來,已累計申請59件,總授權費用收入達343萬,為求精進作為,於110年度獲行政院科發基金優先補助計畫項目,並對軟體及其技術指引手冊進行改版更新。
  新版軟體將計算間隔由0.01秒改為0.1秒,可大幅減低計算量,顯著提昇煙層下降運算速率,過往需運算7分鐘之案例可縮短至42秒,同時仍能保持99.9%高精準確,且一般文書筆電即可執行處理,有效降低使用門檻,不受地域及設備限制,隨著晶片效能進步,未來可望進一步提昇運算速度或計算更為複雜之案件;此外,新版功能可同時運算多個居室單元,透過修改參數方式即可併行處理相同或相似隔間設計之結果,大幅加快效率並簡化流程,降低等待時間及人工作業操作失誤的可能性。
  本方法因有考量熱輻射因素,可更精準計算煙層溫度與下降時間,相較一般FDS法更為嚴苛而具參考價值,然而隨著建築設計追求美觀、空間開闊,使用情境及功能也更為複雜多變,為確保防火安全,將採取更為嚴苛保守之標準,特定情境下簡易二層法不建議使用,如樓地板面積大於300m2或防火區劃條件複雜(夾層挑空、非規則形、隔間開口),因受機械排煙、補風大小位置等分布情形影響會造成環境風險因素疑慮增加;另外如劇場、影廳等天花板及樓地板為階梯式非平面之場所,也因無法維持理想假設情境造成誤差擴大,皆建議回歸傳統理論基礎(即檢証法)方式進行。
  軟體目前已將已知技術問題修正完成,版本相容性也經測試通過,日後也將持續根據使用者建議進行介面改善以優化使用體驗。有關後續收費標準及授權方式考慮採納序號更新方式進行,現階段仍以讓軟體使用更具便利與精確性為優先目標,待未來新版軟體穩定測試通過並配合技術指引手冊改版更新,將一併商討相關配套措施,並由台灣建築中心、防火材料協會共同協助舉辦教育推廣說明,發揮煙層簡易二層驗證法之最大效益。

業務報導張志源
本所「高齡社會療癒性環境設計」數位課程上載於「e等公務員學習平臺」

  本所於109年參與本部自製數位教材競賽活動,教材主題為「高齡社會療癒性環境設計」,榮獲佳作,現已放置於「e等公務員學習平臺」,做為數位課程,頗獲得好評。
  該教材架構分成「療癒性環境定義」、「療癒性環境因子與要素」、「療癒性環境塑造」三個部分,希望透過文字、圖片、聲音及旁白解說,來提高學習者興趣。學習地圖包括「如何設計療癒性環境」、「療癒性環境有什麼特質」、「療癒性環境需要的因素為何」。
  療癒性環境是關照全人「身、心、靈」 之安適健康的空間。藉由療癒性環境規劃設計,可促進身、心、靈三者間的平衡,提升高齡者生活的品質。療癒性環境的理論出自於環境心理學(環境產生的心理-社會效應),心理神經免疫學(環境對人免疫系統之效應)及神經科學(人腦如何感知建築),是一種跨科技論述,包括醫學、公共衛生界、社會工作學、心理學、心理治療界,其中包括輔助性療法,音樂療法、藝術療法、園藝(農藝)療法、遊戲療法等。其中失智者「非藥物治療」特別包括光照治療、感官治療、認知療法、懷舊治療、行為治療、職能治療,強調由五感到認知、情感,再到行為的改變。近年「療癒性環境」的統整理念逐漸被關注。高齡者在療癒性空間,透過身、心、靈療癒元素,可感受到舒適、愉快與幸福感覺,可以在未來團體家屋、小規模多機能等設施空間應用。  
  有關「療癒性環境」實質層面,包括裝潢、擺設、傢俱、光線、通風、設備, 到各種設施、戶外庭園等日常生活環境及自然環境。這些實質環境元素能夠帶給人們健康正向的效應,人們也能賦予它正向的意義,就屬於療癒性環境實質範疇。
  美國建築師公會(AIA)曾提出提供給醫療及照顧老人之各種環境相關設計準則,包括四大項目:

  1. 減少或去除環境壓力源:例如實質環境應提供清楚的視覺線索給病患、家人方向感,引導他們到達目的地並返回。景觀、建築元素、日照、顏色、材料質地及圖案應提供線索,包括藝品及標誌。
  2. 提供正向散心機會:例如鄰近可及自然或療癒庭園、公共空間現場鋼琴演奏、寵物幫忙正向福祉感。
  3. 促成社會支持:例如提供妥適空間,讓病患可與家人及其他照顧者進行社交活動。
  4. 提供控制感:例如給病患控制近身的環境,如收音機、電視、閱讀燈,自行選擇藝品裝飾,提供私人物品之儲藏區。

  由於臺灣超高齡社會將到來,對於高齡者及身心障礙者之安養、養護、照顧需求,塑造健康療癒性環境越來越重要。本數位課程上載於「e等公務員學習平臺」後,透過教材的介紹,將有助於上課學員能思考如何改善居家及工作環境,塑造個人及家人身心靈能夠達成平衡。

業務報導李其忠
從複合性災害觀點探討火害後鋼筋混凝土構造之耐震行為

  火災與地震一直是建築物損壞與破壞的主要原因,近年巨大災害頻仍,多重、複合性災害對建築物的研究相形重要。本所已針對鋼筋混凝土造建築與鋼構造建築之構件與構架有系統地進行火害中的實驗與研究,並已獲致豐碩之成果,惟尚缺少探討受到火災高溫影響後的建築物,其火害後的結構耐震性能評估。
  基此,本所與國家地震中心台南實驗室合作,於110年進行實尺寸鋼筋混凝土構架屋於真實火害後的大型振動台實驗,藉以探討鋼筋混凝土建築物發生火災後之耐震能力。本研究製作兩座鋼筋混凝土單層單跨構架屋,如圖1所示,分別為無火害(NF),及受火害(F),混凝土設計抗壓強度為210 kgf/cm2,鋼筋設計降伏強度為SD 420 W,試體尺寸及配筋如表1所示。
  本次實驗火載量設計,參考本所研究成果「火載量評估技術研究-以辦公室為例」辦公室最大火載量1,279MJ/m2,開口尺度為10 cm × 210 cm,火害實驗過程,如圖2所示。火害實驗結果顯示868~887秒發生閃燃(室內天花板達600℃),最高溫約900~1,000 ℃,前3000秒內有兩次峰值產生,原因為不同時間點產生大量燃燒,並於二次燃燒後產生平台段且延時長,約14000秒後開始降溫,降溫速率約為2.4℃/min,直至20000秒空間平均溫度約降至100℃。梁表面、中心混凝土最高溫分別為478℃、106℃;鋼筋最高溫200℃。柱表面、中心混凝土最高溫分別為360~500℃、135℃;鋼筋最高溫191℃。
  RC造構架振動台實驗係以載重塊模擬3層樓建築,如圖3所示。本次實驗輸入震波為美國EL Centro地震及集集地震TCU063南北向地表加速度。實驗時先輸入30 gal白噪訊號進行系統識別,頻率為0.1至30 Hz,以識別結構物基本頻率。強震測試由最大地表加速度PGA 為 0.1 g開始,直到層間位移角達3 %時(90 mm)實驗終止。
  經比較兩者振動台實驗結果顯示,無火害試體受震前週期為0.48 sec,實驗終止時(TCU063組別,PGA = 0.185g)週期為1.06 sec。受火害試體受震前週期為0.80 sec,實驗終止時(TCU063組別,PGA = 0.125g)週期為1.11 sec。如將試體視為單自由度剪力屋架,受火害試體受震前初始側向勁度較無火害試體折減64%。另當EL Centro,PGA = 0.1g時,受火害與無火害試體之層間位移分別為16.24 mm、26.56 mm,放大1.63倍;當TCU063,PGA = 0.1g時,受火害與無火害試體層間位移分別為18.21 mm、47.11 mm,放大2.6倍。圖4及圖5分別顯示EL Centro震波與TCU063震波,火害前、後PGA與層間位移關係,發現火害後初始勁度有顯著折減。TCU063震波作用下,以層間位移角達3%(90mm)作為實驗終止條件,PGA由0.184 g降為0.134 g,耐震能力下降27%。
  本研究跨領域結合本所、成功大學與國家地震中心台南實驗室進行實驗,後續本所將持續發展火災後建築物之實驗技術方法與流程,並建立有系統的火害後建築物之結構耐震性能評估方法,且研究火災及地震之多重性災害對建築物之影響,以期能提升建築物耐震與防火性能。

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圖1鋼筋混凝土構架屋

表 1鋼筋混凝土構架屋構件尺寸表

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圖2鋼筋混凝土構架屋火害實驗

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圖3火害後振動台實驗

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圖4 EL Centro組別PGA與層間位移圖

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圖5 TCU063組別PGA與層間位移圖

業務報導白櫻芳
本所與台北市政府廣慈公共住宅合作進行雨水滯蓄設施智慧監測系統實證研究

  近年氣候變遷造成極端降雨事件增加,使得都市淹水事件頻繁,為減輕都市排水系統負擔,自民國102年頒訂「建築技術規則」規定都市計畫地區新建、增建或改建之建築物應設置雨水貯集滯洪設施,迄今已有大量建築物完成雨水滯蓄設施的設置。考量以往機械式抽排無法依據不同降雨事件型態進行針對性操作,使系統無法獲得更好的逕流抑制功效,且易使泵浦長時間運作而造成損壞。為提高建築物雨水滯蓄設施在都市雨洪控制的成效,本所精進雨水滯蓄設施智慧控制系統,透過智慧化決策操控來提高社區(建築)自主防災能力,提前針對豪大雨進行減災操作,減少都市淹水損失。
一、滯蓄設施簡介
  本所與臺北市政府都市發展局合作於廣慈博愛園區E標公共住宅滯蓄設施C池完成智慧管理系統之建置,滯蓄設施C池位於該公宅E標建築物的開放空間底下,其為方形的澆置混凝土構造,長約13.8 m,寬約6.2m,高約2.9 m,由Y03溢流井匯流雨水,並由IP06鑄鐵進水管路進入C池滯蓄設施中,設施內配置抽水機並銜接OP03不鏽鋼放流管進行抽排洪,其滯蓄設施C池之平面與剖面圖如圖1所示。

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圖1 台北市廣慈公共住宅興建案E標滯蓄設施C池平面與剖面圖

(資料來源:臺北市政府都市發展局,2017)


二、系統決策操控流程
  本案雨水滯蓄設施智慧管理系統採用Matlab應用軟體,藉由灰色理論將降雨量、入流量或水位的變化來預測下一時刻之入流量,再透過模式決策分析成果,判斷系統是否進行排洪程序,進而啟閉泵浦開關,使雨水滯蓄設施可在每場降雨前進行針對性降雨的滯洪空間預留操作,達到智慧雨水管理之目的。
三、系統架構
  系統架構分為監測現場、控制箱、社區控制中心與雲端平台四個部分。

  1. 監測現場-雨水滯蓄設施內既有設備包括水位計、液位控制器、入流管電磁閥及泵浦等;本計畫增設壓力式水位計、放流管流量計與開放空間高處所設置雨量計等。
  2. 控制箱-分為既有控制箱與本計畫增設的控制箱。既有控制箱內部包括ICT智慧建築設置的控制器,以及原計有操作機制的繼電器與電磁接觸器;本計畫增設的控制箱內包含各監測設備的數據接收控制器與I/O轉換器,以進行泵浦操控。
  3. 社區控制中心-主要為ICT智慧建築的機房,本計畫增設的工業電腦(IPC)建置於此,並連結ICT中控主機進行資料整合。
  4. 雲端平台-為該建案各標建築物ICT相關監測數據的整合平台。

  本系統監測資料將回傳社區監控中心整合,及時掌控入流情況並確實可實施智慧排水操作,提升蓄洪能力及逕流體積削減之目的。初步成果顯示,系統能有效減少降雨逕流體積與泵浦的操作時間,達到智慧雨水管理的預期成效。未來將持續針對該雨水滯蓄設施進行長期智慧監控,以強化系統技術整合與其穩定性,進一步探討研擬擴大落實區域性設置與智慧監控系統推廣之相關策略。

業務報導白櫻芳
氣候變遷下,以成長管理觀點研擬城鄉發展區空間規劃減洪調適韌性策略

  近年來,隨著都市快速發展及極端降雨事件的影響,洪災事件頻傳,都市防災以傳統工程手段做為因應策略已趨近極限,因此由流域整體治理觀點所提出的治水方式已成為重要之輔助作法。該方式係透過土地使用管制、減災策略等非工程措施進行滯洪及減洪,漸次提高都市的防災量能,強化都市減災與調適能力,並確保民眾生命財產安全。本研究選定鹽水溪流域為模擬演算範圍,運用成長管理的觀點(包括成長總量、區位及優先順序等),在考量水文環境與容受力的都市發展的規劃過程中,尋找適宜的開發區位和時機,並結合空間規劃之減洪調適韌性策略及透過逕流分擔措施的操作,以達到提升未來城鄉發展地區之災害調適韌性能力。鹽水溪流域各計畫區及特定區分布位置如圖1所示,演算範圍橫跨12個都市計畫區,包括既有都市計畫與新訂、擴大都市計畫區等。
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圖1 鹽水溪流域內都市計畫區及特定區地理位置分布圖

本研究發現說明如下:
一、定量降雨下都市計畫施行後之逕流體積增幅
  根據「鹽水溪水系逕流分擔評估規劃(1/2)」,依各子集水區內所涵蓋的都市計畫面積比例進行鹽水溪流域逕流分擔需求量之推估,並完成24小時定量降雨350mm及規劃設計降雨275mm/24hr之降雨條件模擬鹽水溪流域之淹水情形。各都市計畫施行前後逕流體積平均增幅分別為3%與2.4%,以臺南市安平港歷史風貌園區特定區計畫施行前後逕流體積增幅0.2%為最小,善化都市計施行前後逕流體積增幅15.8%、13%為最大。其中定量降雨350mm淹水範圍如圖2所示。
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圖2 定量降雨350mm淹水範圍套疊都市計畫區圖

二、都市計畫區內佈設逕流分擔措施之減洪成效
  參考逕流分擔技術手冊之逕流分擔方案,針對都市計畫範圍內之公共設施用地及私有建地實施逕流抑制措施及逕流暫存措施以擬訂調適策略。所謂「逕流抑制措施」是透過增加土地入滲保水能力等方式,以減少進入水道之逕流量;「逕流暫存措施」則是利用新增滯、蓄洪空間調節集水區出流量,進而降低洪峰流量及延滯洪峰到達時間。
  公共設施方面,主要分為開放型公共設施(如公園/兒童遊樂場用地、停車場用地)及非開放型公共設施(如學校用地、機關用地);私有建地方面則以住宅區、商業區及工業區為主,期望透過留設一定比例透水面積或是降挖蓄水之方式,藉由增加逕流暫存空間,達到延遲雨水逕流之目的。經佈設逕流設施於臺南科學工業園區特定區計畫、高速公路永康交流道附近特定區計畫,逕流分擔總體積分別為552.8萬立方公尺與268.6萬立方公尺,其中臺南科學工業園區特定區計畫逕流分擔措施位置分布如圖3所示。在重現期10年(275mm/24hr)降雨情境之逕流模擬下,逕流體積減幅分別為39.75%與24.19%;相較於大豪雨(350mm/24hr)降雨情境逕流體積減幅24.5%及19.32%,在低重現期成效均較佳。因臺南科學工業園區特定區計畫有較高速公路永康交流道附近特定區計畫2倍以上之逕流分擔措施總體積,故其逕流體積亦有較大之減幅。
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圖3 臺南科學工業園區特定區計畫佈設逕流分擔措施位置分布圖

三、單一逕流分擔措施之減洪成效探討
  為探討設置單一措施之減洪成效,演算單獨佈設逕流抑制措施1(利用公共設施用地進行逕流抑制)與措施2(利用土地使用分區進行逕流抑制),以及單獨佈設逕流暫存措施3(利用公共設施用地進行逕流暫存)與措施4(利用土地使用分區進行逕流暫存)前後之逕流體積與面積減幅。在重現期10年(275mm/24hr)降雨情境之逕流模擬下,無論是單獨設置何種措施,逕流體積之減幅均比大豪雨(350mm/24hr)降雨情境大。單獨利用土地使用分區進行逕流暫存(措施4)具最佳減洪效果。
四、氣候變遷降雨情境下都市計畫上游地區實施逕流暫存措施之成效
  模擬氣候變遷降雨情境下,以成長管理觀點利用上游非都市土地實施減洪調適措施,亦即於「新市」及「永康新化」新訂擴大都市計畫子集水區上游分別劃設約300公頃之農牧用地,並透過農地降挖50公分之方式設置逕流暫存措施。經演算臺南科學工業園區特定區計畫與高速公路永康交流道附近特定區計畫,逕流減少體積分別為8.9萬立方公尺、0.66萬立方公尺,減少百分比分別為1.28%、0.67%。整體來說,在氣候變遷及新訂擴大都市計畫施行之影響下,逕流暫存措施在此兩區仍具有降低逕流百分比0.67%至1.28%之成效。因此,建議新訂擴大都市計畫施行後可考慮利用非都市計畫區之農業用地,降挖0.5公尺,提供補償等相關配套措施進行減洪。

業務報導王天志
結合「單材耐燃試驗(SBI)精進計畫」進行建材發煙量研究

  依消防署歷年統計資料顯示,國內火災案件以建築物火災造成死亡為首位,而建築物火災中死亡罹難因素以「判斷力及體力等條件不足」及「逃生障礙」為二大因素,其中「逃生障礙」的濃煙阻礙又為主要死亡原因。火災時人命的傷亡通常是先吸入含有一氧化碳和有毒氣體的濃煙,因一氧化碳和血紅素結合的親合力比氧高出200倍以上,血紅素與一氧化碳結合後可阻斷體內的氧氣運送及利用,直接造成組織缺氧而死亡。濃煙的毒性可分為兩種類型,第一類為窒息性或產生麻醉作用的有毒物質,可導致中樞神經系統抑制,意識喪失或最終死亡,影響取決於累積劑量。第二類是刺激物,感覺刺激主要是指眼睛和上呼吸道的刺激,如氯化氫(HCl)是由聚氯乙烯(PVC)的熱分解形成,是屬強烈的肺部刺激物。煙對人體的危害主要包含其本身的高溫、毒性及視覺遮蔽,其影響時間比火災更久,在火場中煙反而常為火災時人員傷亡的主要原因。在火災現場的頭號殺手不是火而是濃煙,因此,建築物火災中要解決的問題是材料的易燃性及熱釋放率,因為它是控制著火勢強度的主因,而材料只有在大量燃燒時才會產生大量煙霧,相關研究中認為煙毒與發熱具有正相關,故控制熱釋放率應也要同時控制煙毒生成。
  依我國建築技術規則建築設計施工編88條的規定,建築物依用途、層數、樓地板面積等條件其內部裝修材料應符合不同耐燃等級之要求,而原耐燃測試標準 CNS 6532(98年7月以前)判定基準包括發煙量,後來由 CNS 14705「建築物室內裝修材料之耐燃性試驗法」14705(98年7月之後)取代後,已無發煙量測試項目。但為保障民眾生命安全,標檢局於109年11月參考ISO 5660-1對CNS 14705-1進行修訂,再增加煙產生率測試方法,但尚未有發煙量判定基準之規定。因應國家標準之增修,本所業先進行「建築材料耐燃試驗納入發煙量實驗研究」參考歐洲(EN 13823,以SBI單材耐燃試驗儀測試)建築材料之發煙量分級制度,與我國之室內裝修材料耐燃試驗方法(CNS以CONE圓錐量熱儀測試)進行比較分析,初步以煙量測設備之體積流率與管徑比值作中尺度(SBI)推導至小尺度(CONE)之換算,提出耐燃材料分級發煙量之容許值建議,惟二者間的發煙量推導關係,仍需以實驗進行驗證,因此研提「單材耐燃試驗儀(SBI)精進計畫」計畫,其研究內容與方法分為二個部份,第一部份為單材耐燃試驗儀(SBI)設備的精進,包含排煙管道內之煙量測光學系統、主燃燒器與輔助燃燒器之點火控制系統、高壓線圈、熱質式流量計及火災測試房間整修等。第二部份針對常用之建材分別於單材耐燃試驗儀(SBI)(圖1)及圓錐量熱儀(CONE)(圖2)進行測試,其中單材耐燃試驗儀(SBI)依據歐盟標準進行分級,圓錐量熱儀測試依據CNS 14705-1進行,並對其結果比較分析,提供國內耐燃建材判定納入發煙量基準增修之參考,以彌補現行標準的不足,促進提升我國室內裝修材料防火安全性,降低火災中濃煙危害。

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圖1 單材耐燃試驗儀(SBI)整體試驗示意圖

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圖2 圓錐量熱儀(CONE)試驗設備示意圖

業務報導劉昱彤
多元樣態社區水患韌性推動策略與指引手冊之精進

  本所109年度已完成建立社區災前識災與減災、災時避災與災後適災與學習之韌性提升方法,並初步完成水患韌性社區推動的通用操作指引,為考量各社區之條件與受災背景不盡相同,並持續深化既有研究成果,110年以「洪水災後復原韌性強化策略與指引手冊之研究」為基礎建立「水患韌性社區操作策略參考指引」,透過專家諮詢會議討論社區民眾版的韌性社區手冊內容編撰以供後續社區演練執行參考,並將成果有效落實於應用層面。分別於5月12日及8月31日召開「多元樣態社區水患韌性推動策略與指引手冊之精進研究」專家諮詢會議,邀集成功大學、台北大學、中央警察大學、銘傳大學、長榮大學、防災研究中心等多位災防、水利、都市計畫學者共同參與。  
  相較於現行的社區自主防災偏重於災中應變演練,本手冊強調災前減災與災後復原作為,在前期計畫推動水患韌性社區專家參考手冊成果上,進一步針對海岸型與鄉村型韌性社區之不同發展脈絡與型態,分別選定及建立海岸型與鄉村型之易淹水地區水患韌性社區推動策略和參考指引,就其自然、人文環境特性,以及該地區特殊之水患狀況、面臨問題及需求等面向,提出兼顧建築與城鄉相關之空間、設施設備改善措施,並結合社區內外資源與產業面相從更全方位的角度充實建構韌性社區之策略,可提供消防署防災韌性社區及經濟部水利署自主防災社區領導人執行應用。
  本手冊從居民角度思考,提供從民眾輔導方面:包括環境災害風險辨識、住宅防洪準備(如:屋內及地下室進水防止、浴廁排水回流、家電傢俱防淹)、家中長者異地避難準備等;社區領導人方面:包括社區歷史災害經驗及災害來源辨識、災前(內外水對應策略、社區網絡建立、獨居老人弱勢者掌握、社區災前清理)、災中(警戒及組織動員、危險監視管制、物資發送、避難撤離)、災後復原(環境清潔衛生、損失清點、協助補償申請、災害紀錄及檢討)等作為,後續會請熱點社區的里長操作過後來協助修正,以提供更直覺的手冊內容。目前已於宜蘭縣農村社區應用,獲良好評價,後續將在台南七股頂山里及後壁新嘉里進行社區工作坊並就應用結果進行內容檢討修正,未來如能結合其他深耕團隊推動,所獲得的反饋也將納入手冊中,此外有關農漁產業防災因應作為則連結主關機關相關計畫併行。
  往後仍將持續歸納各方意見以精進防災作為,例如針對不同型態社區對洪災的策略進行調整、思考嘗試從不同社群平台(line、facebook…)建構社區自主防災意識、提供數位轉型使民眾在使用上更為方便。此外,老人問題、極限村落、農漁村孤島現象等因應對策,並將上述問題及該地歷史重要災害經驗作為工作坊討論及災害演練主題,提昇居民演練參與意願強化防減災成效,同時加強在地資源的應用(農漁村既有工、機具應用、在地企業共同參與等);工作坊可導入主題式桌遊或是桌上沙盤推演形式,讓民眾了解現地居住環境災害風險並自行討論解決對策,以活用居民累積之在地經驗知識並提高參與感。另推廣參與對象也考慮納入消防署推動之防災士制度,後續將邀請行政院災防辦、經濟部、消防署等相關單位及地方政府共同參與討論並協助本手冊推廣應用,並蒐集水患災害熱點社區實際操作情形作為實證研究供往後社區實行參考,同時徵詢專家學者意見並修正更新指引手冊,以求研究更臻落實與完善。

業務報導陳士明
結合建築資訊建模(BIM)、辨識技術與人工智慧(AI)技術於建築物預鑄工法應用

  鑑於國內營造業缺工嚴重、技術工逐漸老年化、工安環保要求及施工品質日益提高,本所已於110年度研究案「結合建築資訊建模(BIM)、辨識技術與人工智慧(AI)技術於建築物預鑄工法應用」(以下簡稱本計畫)中,研發應用BIM、辨識技術與人工智慧等技術於建築物預鑄工程之管理技術,可顯著提升判斷預鑄構件是否正確安裝及判定預鑄工程進度之效率。
  近年來為照顧弱勢及青年族群的居住需求,政府預定於113年前直接興建12萬戶社會住宅,及包租代管8萬戶,致使社會住宅等建築物之興建數量大幅成長,然面對營造業缺工、技術工老年化及工安環保要求逐漸提高的問題,部份社會住宅等建築工程開始思考導入預鑄工法之可行性。預鑄工法先於預鑄廠完成構件預製,再於工地現場進行構件吊掛與組裝,不僅可大量減少工人需求、減少假設工程及施工廢料、工安事故發生機率、工期,亦可提高工程品質穩定度,採用預鑄工法興建社會住宅等建築物將為未來新建建築工程之推動重點。
  近年來,國內BIM的使用逐步提高,再加上人工智慧與辨視技術(如RFID無線射頻辨識、影像辨視、QRCode)應用已然成熟,因此本計畫以社會住宅等建築預鑄工程為標的,開發以工地現場影像重建成工地現況點雲模型技術,再開發及應用辨識技術與人工智慧等技術,藉由比對建築物BIM模型與工地現況點雲模型,協助判斷預鑄構件是否正確安裝及判定預鑄工程進度,可有效協助提升工程管理效率,並減緩目前建築工程耗時及人力密集之問題。
  本研究應用BIM模型從不同角度渲染(Rendering)影像並自動標記影像中之構件做為其地面真相(Ground Truth) ,並利用運動恢復結構(Structure from Motion, SfM)重建點雲模型,藉以獲得每張相片之攝影角度與空間資訊,再透過轉換矩陣(Transformation Matrix)將BIM模型與點雲模型進行對齊貼合,並從重建點雲所存取之相機角度與參數自動對齊BIM模型,再將對齊完整之模型及矯正後之相機角度匯入開源軟體Blender中,再利用Python及其軟體所擁有之函式庫將每個BIM構件根據不同種類部位自動分割並給予不同色彩,最後應用該軟體依據三維模型渲染不同角度二維影像之功能,模擬不同相機之角度與位置,及渲染模擬不同位置及角度之BIM模型二維圖片,此時每張渲染圖片中應能包含BIM構件,再利用簡單的線性迭代集群SLIC(Simple Linear Iterative Clustering)即能將影像中之構件進行自動切割,自動標記出所需之所有構件,即能做為地面真相給予深度學習模型利用。本研究針對SLIC自動分割BIM模型之渲染圖片,並利用演算法自動切割每張圖片為一百個區域,並且選定特定臨界點即能自動切割作為地面真實之構件。 
   本研究提出一套結合建築資訊模型、人工智慧辨識技術應用於預鑄工法之安裝進度分析系統,並由詳細討論各階段之技術開發細節,主要包括蒐集影像資料、BIM模型資料蒐集、資料標註、點雲模型演算法建立、4D BIM模型架構建立、結合模型、建立虛擬視覺模型、影像定位演算法、反投影演算法、場域測試及深度學習模型訓練。其中在蒐集影像資料中,建立360影像資料蒐集準則,並開發快速、穩定、有效資料蒐集之方法。在BIM模型資料蒐集中,應用人工智慧辨識方法分析預鑄工法之工程進度、BIM模型所應具備之條件及排程資訊等,並針對人工智慧所需之資料標註,提出一自動化標註方法以加強整體效率。在點雲模型演算中,透過已蒐集之影像資料建立點雲模型。在4D BIM模型架構建立中,提出透過應用IFC模型的輸出方式,由Synchro導入模型,最後再透過Blender呈現。在建立虛擬視覺模型中結合BIM及點雲模型,呈現整體進度。結合之虛擬視覺模型則可以開始進行影像定位及應用反投影演算法將各別BIM模型構件分離。最後解說深度學習模型如何透過由前述方法所擷取之深度、法向量等相關資訊作為輸入,分析各構件是否安裝並比對工程進度。
  綜上,本研究透過BIM及人工智慧辨識之應用,設計一預鑄工程管控流程,並開發相關技術,包括開發出不同演算法及分析架構,最後由深度學習模型判斷預鑄構件是否正確安裝及判定預鑄工程進度,經分析本研究分析成果可達99%準確度。本研究開發之技術可有效協助提升工程管理效率,減緩目前建築工程耗時及人力密集之問題。
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圖 經由超像素分割比對BIM模型渲染之虛擬影像及真實影像

業務報導蔡宜中
建築耐風設計規範之載重組合及簡易風力修正建議

一、前言
  我國屬多颱風地區,平均每年侵襲臺灣3至4次的颱風也常常造成巨大的經濟損失甚或發生傷亡事件。為防範未然減低風災引致之災損,可於建築設計階段進行風洞試驗以評估風力大小(圖1)。該試驗係建構於符合大氣紊流邊界層原理之縮尺模型試驗,於符合氣體動力與結構相似性為原則下,加以試驗計算實際建物所受風力。

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圖1 本所風洞試驗設置照片

  然而,風洞試驗收費較貴,一般建築物要求得風力,會根據「建築物耐風設計規範及解說」(2015年修訂公布實施)來計算。由於建築物風力特性受外型及結構振動特性影響甚鉅,因此規範內容不可能涵蓋所有種類的建築物型態,我國規範內容僅適用於近似矩形之建築物。其中,風力計算方法參照國外規範,以陣風反應因子法作為順風向風力的計算理論,橫風向及扭轉向風力的計算則採用經驗式,以擬合風洞試驗的結果獲得。目前依據規範所計算而得的風力仍舊有許多可改善的空間,其中,在依據規範公式計算獲得風力後,應該如何合理地組合這些風力,仍是一個急待解決的問題。根據規範2.12節目前作法,順、橫、扭轉向風力首先須分別獨立作用於結構模型上進行靜力分析,獲得了結構物的結構反應後再進行組合。接著取其組合後的最大反應者,對應此最大反應的來風方向的順、橫、扭轉向風力作為設計風力。實際上,目標結構物的結構反應可能因為結構系統之選擇而有所不同;而且三個方向的風力未必在同一時間發生最大值,故組合時理應存在機率問題。若能有效找到直接以風力進行組合的作法,能減少操作過程的繁複性。此外,為了簡化對於低矮建築物的繁複計算,我國規範參考他國規範建議,於規範2.13節提供了針對低矮建築物的簡易風力計算式,來取代第二章前幾節的一般風力計算式。然而,由於簡易風力計算式代表較為保守的設計風力值,因此必然在高寬比門檻臨界值發生較不連續的設計風力。此外,簡易風力計算式亦未考量組合,因此須一併進行探討。
  有鑑於此,為能解決風力規範中對於載重組合設計疑慮,需以建築風洞試驗方法執行風力或風壓數據量測,作為順風向、橫風向及扭轉向風力基礎,輔以建築物結構分析程式進行靜力、動力及機率分析等,以佐證所提針對耐風設計規範第2.12與2.13節修正條文內容之合理性。
二、運用風洞試驗及靜、動力分析程式進行探討
  在風洞試驗方面,由於本研究首要任務為探討高層建築物的載重組合,因此首先製作具代表性的高層建築物模型兩座作為風洞試驗模型(圖2),量取其表面風壓並分析其風壓及風力係數與各規範比較,確認此兩模型可用以作為後續分析使用。

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圖2 高層建築物模型(方柱)

  此兩模型係利用圓盤升降,分別為方柱與矩柱外型,進行高寬比不同的風洞試驗(表1),以充分提供順風向、橫風向及扭轉向風力。風洞試驗所得的結果,係作為規範及靜、動力分析程式之比對。


表1 高寬比不同的風洞試驗案例

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  在靜、動力分析程式方面,全程採用MATLAB程式語言來建立結構分析程式,且以該程式語言撰寫探討載重組合所需要的機率分析理論程式,並利用MIDAS商業軟體進行比對驗證,此靜、動力分析程式係採用外力直接進行組合,並可進行靜、動力分析。
三、載重組合及簡易風力修正建議
  由以上規範及靜、動力分析程式所得之結果與風洞試驗作比對,發現「採用外力直接進行組合」的方式較為快速,雖然相較於日本規範及ISO規範採用結構效應組合的方式來得稍偏保守,但仍有一定的準確度且執行效率變快。
  我國規範第一版(2007年)係承襲美國規範架構而來,定義了順風向風力計算方式,而後於第二版(2015年)中納入了日本規範的橫風向與扭轉向風力計算方式。如今最新版的美國規範實際上已經跟過去我國規範第一版所參考的版本內容相差甚多,架構也已完全不同。相互比較之下,反倒我國規範的架構與日本規範AIJ 2016或者歐洲國家多採用的國際標準規範ISO 4354 2009較為相近。
  建議規範2.12節載重組合及2.13節簡易風力均參考日本規範來作修正,如此執行起來既快速便利,也不會因原2.13節簡易風力計算式太保守,在高寬比門檻臨界值產生過大斷層的設計風力;詳細規範修正內容可參考本所110年度「建築耐風設計規範之載重組合及簡易風力修正研究」研究案之成果報告。

業務報導徐虎嘯
110年度綠建築標章認可辦理成果

一、前言
  世界各國為因應氣候變遷及溫室效應造成之全球暖化,均致力於發展具節能及對環境友善的「綠建築」或稱「環境共生建築」,因此綠建築評估系統必須依據氣候條件、國情等的不同,而有所調整,並不是一體適用的。本所於88年針對臺灣亞熱帶高溫高濕氣候特性,建立涵蓋生態(Ecology)、節能(Energy Saving)、減廢(Waste Reduction)及健康(Health)4大範疇之綠建築標章評估(EEWH)系統,不僅為僅次於英國、美國及加拿大之後,第4個實施具科學量化的綠建築評估系統,同時也是目前唯一獨立發展且適於熱帶及亞熱帶的評估系統,通過綠建築標章評定的建築物,在節水及節電方面至少約分別有30%與20%以上之效益。
  為提升國內綠建築技術,本所參酌美、日、英等國家之綠建築評估制度,現已完成基本型(EEWH-BC)、住宿類(EEWH-RS)、廠房類(EEWH-GF)、舊建築改善類(EEWH-RN)、社區類(EEWH-EC)、境外版(EEWH-OS)、既有建築類 (EEWH-EB) 及建築能效評估系統(EEWH-BERS)等不同建築類型專用綠建築評估手冊,使我國正式邁入綠建築分類評估時代。其中為因應國際化需求,擴大我國綠建築評估範疇,提升臺商企業於國際市場的競爭力及商機, 106年完成「綠建築評估手冊-境外版(EEWH-OS)」訂定,並自同年7月1日正式受理申請,將綠建築評估範疇從國內的住宅、舊建築改善、社區及廠房等民間建築物,進一步擴大延伸至境外地區,以拓展我國綠建築標章的民間版圖。另為強化取得綠建築標章建築物之建築能源效率,並提升國內既有建築綠建築之節能成效,本所新出版「綠建築評估手冊-建築能效評估系統(EEWH-BERS)」及「綠建築評估手冊-既有建築類(EEWH-EB)」,自本(111)年1月1日起實施。
二、綠建築標章評定屢創新高
  我國的綠建築標章採與國際間的綠建築標章相同,均為自願性質,非為法令規定事項,僅能宣導鼓勵申請,其評定審查作業,本部98年訂定發布「綠建築標章申請審核認可及使用作業要點」,自99年起改以行政技術分立方式,由指定評定專業機構辦理技術評定,再向本部申請標章核發,以擴大評定審查服務成效,有效落實政府節能減碳政策。在建築師與營建業界的支持配合下,通過案件數逐年增加,108及109年連續2年突破800件,而110年的通過件數又再度刷新紀錄,並首次突破千件來到1,041件,其相較109年度核發的848件約大幅增加23%,創歷史新高。而民間業界參與興建綠建築之案件數量,也逐年提升比例,從91年的6%﹙7案﹚,到109年已超過4成來達42%﹙358案﹚,而110年創新高,其比例高達47%﹙485案﹚,顯示民間綠建築案件數量已逐步成長。
  截至110年底評定通過之案件總數為10,296件(詳圖1),這些獲得標章及候選證書之建築物於使用階段可節省大量水電,累計每年約可省電23.51億度、省水1億1,490萬噸(相當於0.581座石門水庫的容量),其減少之CO2排放量約為132.57萬噸,這個量約等於8.9萬公頃人造林(相當於約3.27個臺北市面積)所吸收的CO2量,每年節省之水電費估計約達93.76億元。
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圖1  歷年綠建築標章暨候選綠建築證書通過件數統計圖

三、綠建築分級評估實施成效
  屬自願性質之綠建築標章,其歷年通過案件依其建築類別分析,依序為「住宿類」、「學校類」、「大型空間類」、「辦公廳類」、「其他類」、「醫院類」、「百貨商場類」及「旅館餐飲類」建築(圖2)。其中住宿類建築為25.68%,學校類占比達到24.78%,這兩類加起來已將近達到一半。另為逐步提昇國內綠建築水準,激發民間企業競相提升綠建築之設計,自96年起施行「綠建築分級評估制度」,透過分級評估鼓勵建築師追求較佳等級,設計更優良的綠建築,以提升企業的形象與榮耀。實施以來,顯示高等級數量及比例確有逐年提升之趨勢,如以鑽石級為例,從96年的2件到110年已增加至34件,其比例從0.6%提升至3.27%;另若就銀級以上來看,也從96年的14件增加到110年的580件,其比例則從4.4%提升至55.72%(圖3)。此外為進一步瞭解取得綠建築標章案件之申請情形,依綠建築普及率(即每年認可通過候選綠建築證書及綠建築標章建築物之總樓地板面積,占當年核發建造執照及使用執照總樓地板面積之比率)進行統計分析,其綠建築普及率已由101年的7.88%提升至110年的20.22%,充分顯示藉由綠建築標章制度之推動實施,確實達到「政府」、「民間」及「環境永續」三贏之局面。

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圖2  歷年通過案件建築類型分析圖

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圖3  歷年通過案件綠建築等級分析圖


四、未來展望
  近年來民間建築物取得綠建築標章案件比例顯著成長,顯示出綠建築觀念已日益普及,另政府為加強推動綠建築之發展,中央已於「都市更新條例」及「都市危險及老舊建築物加速重建條例」中,給予更新建案採綠建築設計並取得綠建築標章者相關容積獎勵;部分地方政府也於自治法規納入取得一定等級以上綠建築標章得給予容積獎勵的誘因,於此,對於推動公私部門之建築物取得綠建築標章將有實質助益。
  此外為進一步提升我國建築物節約能源實施成效,達到更優良的環境效益,本部參酌國際間推動建築節能策略之新趨勢,並依行政院2050淨零排放路徑之部會分工事項,於110年1月12日以台內建研字第1100850013號令修正發布「綠建築標章申請審核認可及使用作業要點」部分規定,新增建築能效評估及標示制度,以進一步強化取得綠建築標章建築物之建築能源效率,期透過實施成效良好之綠建築標章,進而帶動建築物自主標示建築能效等級,有效提昇我國建築環境品質。

業務報導張怡文
110年度智慧建築標章認可辦理成果

一、前言
  為為促進建築與資通訊科技的整合應用,本所於93年建立「智慧建築標章」制度並受理申請,「智慧建築標章」係提供消費者作為判斷建築物是否善用資通訊感知技術,使建築物於使用階段的日常營運更具智慧,實現人性化空間的理想。本部並於100年9月訂定發布「智慧建築標章申請認可評定及使用作業要點」,明定受理申請的依據。該要點第8點規定,評定基準應依本所出版的智慧建築評估手冊辦理。
  因應智慧科技日新月異,智慧建築評估手冊歷經3次增修訂,從一開始的2003年版評估手冊的7大指標,到2011年版的8大指標及分級制度,我國智慧建築正式邁入分級評估階段,讓消費者可進一步識別智慧建築,以維持智慧建築標章認證制度的公信力。現行智慧建築評估手冊2016年版,分為基本規定及鼓勵項目,符合基本規定之要求者,即可取得合格級的智慧建築標章或候選智慧建築證書,其他鼓勵項目則由申請人自行視需要決定是否申請,賦予申請人更多選擇智慧科技應用的自由,促使智慧建築科技能更加貼近使用者的需求。
二、執行成果
  有關智慧建築的評定審查作業,目前採技術評定與核發標章的行政認可分別辦理方式,鼓勵民間人才及資金投入智慧建築標章評定審查技術服務,向本部申請指定為智慧建築標章評定專業機構,以擴大我國智慧建築標章認證審查能量。智慧建築標章為自願性申請制度,非為法規強制規定事項,僅能宣導鼓勵申請,為擴大推動成效,從102年7月起依據智慧綠建築實施方針,於興建一定用途且造價達2億元以上的公有建築物時,將應取得智慧建築標章規定納入工程合約,管制政府部門公有新建建築物應進行智慧建築設計,要求於申報一樓樓版勘驗時,應同時檢附合格級以上候選智慧建築證書,於工程驗收合格並取得合格級以上智慧建築標章後,始得發給結算驗收證明書,故對公有建築物具一定強制性。
  截至110年底止,認可通過智慧建築標章808件(包括智慧建築標章215件及候選智慧建築證書593件),歷年案件數量呈現逐年增加之趨勢(詳圖1)。

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圖1 歷年智慧建築標章暨候選智慧建築證書通過件數統計圖

三、智慧建築分級評估實施成效
  由上述通過案件資料進一步分析,自101年起施行「智慧建築分級評估制度」,讓消費者可進一步識別智慧建築,以維持智慧建築標章認證制度的公信力。實施以來,採分級評估之智慧建築標章或候選智慧建築證書通過件數共計755件,其比例約占歷年核發智慧建築標章及候選智慧建築證書數量之93%;其中,鑽石級已有45件,其比例約6%;銀級以上共計218件,其比例約27%;合格級者共計427件,其比例約53%,占比最多(圖2)。

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圖2 歷年智慧建築標章暨候選智慧建築證書通過件數等級統計

  此外,為進一步瞭解取得智慧建築標章案件之申請情形,依智慧建築普及率(即每年認可通過候選智慧建築證書及智慧建築標章建築物之總樓地板面積,占當年核發建造執照及使用執照總樓地板面積之比率)進行統計分析,110年底智慧建築普及率為4.63%,近8(102-109)年智慧建築普及率則為0.83%、2.72%、2.65%、2.04%、3.37%、4.22%、7.08%及6.96%,大致呈現逐年增加之發展趨勢。
四、未來展望
  近年來取得智慧建築標章的整體案件數,呈現顯著成長,案件數由102年11件成長至110年184件,為鼓勵申請續用,本部已於109年10月6日修正前揭作業要點,修正候選智慧建築證書有效期限屆滿,改採展期方式辦理。另針對智慧建築標章評定書之紙本內容予以簡化,以達簡政便民之目的外,後續將再簡化延續認可的評定審查規定,期望後續延續認可案件數將持續增加。

業務報導姚志廷
110年度綠建材標章評定辦理成果

一、前言
  建築材料的品質不僅攸關居住環境的舒適美觀,對居住者的健康更有不可忽視之影響,故為提升國人居住環境品質、降低建材製造或使用階段對環境造成之衝擊,本所於民國93年建立綠建材標章制度,期能透過相關檢測與評定程序,對於建材品質與性能予以鑑別及標示,以利於國人選購優質建材,進而提升室內環境品質,帶動產業發展。綠建材係指在原料採取、產品製造、使用過程和再生利用循環中,對地球環境負荷最小、對人體健康無害之建材。綠建材標章制度即依此意涵,訂定四大範疇進行評定,包括:以無匱乏危機之天然材料且經低人工處理製成之「生態綠建材」、對人體健康無害之「健康綠建材」、在防音、透水、節能等性能上有高度表現之「高性能綠建材」及廢棄物再利用製成之「再生綠建材」。
  在制度面部分,本部公布修正「建築技術規則」建築設計施工編中有關綠建材之規定,自110年1月1日施行,其規定內容為:「建築物室內裝修材料、樓地板面材料及窗,其綠建材使用率應達總面積百分之六十以上。但窗未使用綠建材者,得不計入總面積檢討」及「建築物戶外地面扣除車道、汽車出入緩衝空間、消防車輛救災活動空間、依其他法令規定不得鋪設地面材料之範圍及地面結構上無須再鋪設地面材料之範圍,其餘地面部分之綠建材使用率應達百分之二十以上」,透過相關法規的規定及宣導講習,綠建材標章目前已成為國內最重要的優良建材識別標章之一。
二、110年度執行成果
  本所110年度持續在標章核發、提升評定作業品質及強化後市場管理等面向上精進相關作業。相關執行成果如下:
(一)110年度核發綠建材標章254件
  綠建材標章自93年7月起受理,截至110年12月底止,歷年已累計核發2,922件標章(2,222件健康、447件高性能、241件再生及12件生態綠建材),產品包括塗料、天花板、地板、隔間牆材料、吸音材、磁磚、透水磚、接著劑、節能玻璃、隔音門窗等共20,788種系列產品。110年度共計審核認可254件綠建材標章(181件健康、48件高性能、22件再生及3件生態綠建材),歷年核發件數詳圖1。隨著綠建材標章數量的累積,不但消費者有更多樣化的選擇,而且透過良性競爭和健全的市場機制,將綠建材價格漸趨平穩,品質也持續提升,綠建材成了「高貴不貴」的材料。
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圖1、歷年核發綠建材標章件數

(二)組成查核小組針對評定機構進行查核
  為確保本部指定之評定專業機構客觀公正執行評定業務,依「綠建材標章評定專業機構申請指定作業要點」第11點規定:「本部對評定專業機構之評定業務,得視實際需要不定期實施抽查及勘查,必要時並得邀集專家學者會同辦理」,本所110年度分別於7月20日及10月22日邀集相關專家學者,組成「綠建材標章評定專業機構查核小組」,前往綠建材標章評定專業機構(財團法人台灣建築中心)進行現勘及查核,查核內容包括:綠建材諮詢案及自薦案受理流程、申請案評定流程、後市場抽驗流程、內部檔案管理程序、申訴管道與回饋機制、網頁資訊更新等項目;查核小組除聽取評定專業機構簡報之外,亦隨機抽選相關案件進行細部文件及流程查核,並逐一檢視相關佐證資料與數據。經查評定專業機構之評定作業符合本部相關規定及評定專業機構自訂之「綠建材標章評定作業執行計畫書」內容。
(三)辦理後市場查核作業
  為維護消費者及廠商之權益,110年度賡續由綠建材標章評定專業機構進行後市場產品之查核,查核內容包括製程、原料比例、原料來源等是否與申請資料一致、產品包裝與型錄之標章logo使用是否合於規定、產品抽驗結果是否符合基準等。查核比例為前一年度核發件數六分之一,110年度共計完成42件產品(包括33件健康、6件再生及3件高性能綠建材)之查核。本所透過此一不定期查核機制,不僅能維繫綠建材標章公信力,亦保障消費者及廠商權益。
三、未來展望
  110年因疫情關係,部分廠商延後申請,導致核發件數較109年度略少,惟111年度第一季申請件數與核發件數均已有明顯回升,後續將持續進行相關宣導講習,增加綠建材標章之政策能見度,提高廠商申請綠建材標章之意願,以使綠建材之產製與消費更為普及。

專題報導張乃修
本所111年度建築研究科技計畫簡介

  本所111年度依行政院中程施政計畫「營造安居家園,加速都市更新」之方針,持續辦理高齡者安居敬老環境科技發展中程個案、前瞻建築防火避難及結構防火科技研發整合應用、建築與城鄉安全防災韌性科技發展、建築工程技術發展與整合應用、建築資訊整合應用躍升、創新循環綠建築環境,以及智慧化居住空間整合應用人工智慧科技發展推廣等7項科技計畫。各項科技計畫內容分述如下:
一、高齡者安居敬老環境科技發展中程個案計畫(2/4)
  本計畫以建築環境及都市環境改造之角度,從生活圈環境架構,配合相關高齡照顧服務政策與科技計畫,以滿足高齡者(包括亞健康及行動不便者)在工作、交通、居住、文化、教育、醫療和娛樂等基本生活需求,提出高齡社會都市、建築及社區生活願景,建構「安居、敬老之生活環境」為目標。計畫主軸包含安居敬老環境規劃、社會住宅環境設計、高齡社會環境法令及高齡者移動與環境等。
二、前瞻建築防火避難及結構防火科技研發整合應用計畫(4/4)
  本計畫從「可靠性」、「人本」及「永續性」,研發具備「可靠性安全(Reliable Safety)」、「有效性避難(Effective Evacuation)」、「永續性調和(Harmonization with Sustainability)」等防火安全設計及工程技術,以及精進多重性災害作用下鋼結構防火性能,俾能達成人與建築物俱能安心安全之目標。計畫主軸包含防火對策與法規制度精進、建築永續性與智慧化技術應用、通用避難設計與創新技術、防火煙控性能精進與創新技術、區劃構件與鋼結構耐火技術精進等。
三、建築與城鄉安全防災韌性科技發展計畫(4/4)
  本計畫係配合國土計畫法實施,因應氣候變遷極端天氣、都市內水災害、地震災害與山坡地災害等自然環境變遷,以及高齡社會、老舊都市之社會環境變遷,發展建築與城鄉安全災害韌性技術,形塑韌性城鄉俾奠定國家邁向永續發展之基礎為目標。計畫主軸包含建築與城鄉災害韌性規劃技術研發、建築與城鄉洪災減災調適韌性策略與技術、坡地住宅社區減災營造與研發智慧預警系統、防災先進科技應用以及高齡社會防災因應等。
四、建築工程技術發展與整合應用計畫(4/4)
  本計畫係因應遽變的氣候環境與社會需求,國內之建築工程技術亦應與時俱進,滾動更新,持續朝向耐震、防風與耐久的方向發展,並全面整合與推廣應用,以建立居住安全、環境舒適與節能減碳的永續家園,達到帶動國內整體建築工程技術與品質之提升,及引導國內建築產業同步邁向節能減碳、永續發展之目標。計畫主軸包含建築物整建修復及耐久性能研究、精進建築結構耐震技術研究、風工程技術多元應用研究等。
五、建築資訊整合應用躍升計畫(4/4)
  本計畫係以建築技術數位升級、建構數位居住環境為目標,推動國內營建AEC(建築/工程/營造)產業4.0升級,充分利用數據分析,更有效地規劃新的建築與相關設施,以更低之成本建立及營運維護;並橫向聯結行政院前瞻數位基礎建設之建構開放政府及智慧城鄉服務,及亞洲矽谷推動方案之建構物聯網完整供應鏈,將BIM與GIS以及物聯網結合,打造數位城市,作為各項AI人工智慧應用的基礎資訊。計畫主軸包含充實BIM作業指南、輔助建築管理行政、精進建築營運維護、研訂建築資訊規範等。
六、創新循環綠建築環境科技計畫(4/4)
  本計畫本於「生態、節能、減廢、健康」之概念,積極研發適用於台灣亞熱帶及熱帶氣候條件與生態環境之綠建築科技與技術,同時整合永續發展與循環經濟理念,帶動綠建築創新循環產業模式與技術發展,以科技創新打造永續宜居環境,提升居住品質,俾達國土永續建設之整體政策目標。計畫主軸包含建築節能減碳與室內環境科技、循環建築工法與材料技術研發、永續城市環境科技、綠建築宣導推廣等。
七、智慧化居住空間整合應用人工智慧科技發展推廣計畫(4/4)
  本計畫係從民眾角度營造安全、安心、永續、民主的生活環境,推動以居住空間為智慧生活之載體,促進建築、資通信產業整合發展,創造安全、健康、節能與舒適環境為目標。計畫主軸包含促進創新服務與整合發展、培育人才及支持產業發展、研修法規與機制、展示推廣與交流、推動辦公室運作等。
  本所111年度科技計畫將持續以跨域整合為目標,積極落實法令及技術推廣,強化建築創新科技技術,以提升國家整體生活環境品質,讓社會大眾能享有更美好、舒適、永續之都市與建築環境。
 

專題報導陳建忠
建築資訊建模(BIM)高峰交流會辦理成果

  因應全球的建築資訊建模(BIM)應用快速及蓬勃發展,內政部建研所自2011年開始導入與推動BIM技術相關研究計畫,同時強化基礎研究與應用推廣,鼓勵各機關實際應用BIM技術。內政部建研所十年來彙整國內外BIM發展應用概況、歷年BIM研究成果,及建築生命週期階段使用之BIM技術所遭遇的困境,面對數位轉型趨勢下應面對的問題與挑戰,政府單位及營建產業界應積極聯手,針對目前發展現況及未來趨勢進行分享與討論交流,希冀透過營建產業中不同角色、不同出發點的經驗,激發臺灣營建產業於BIM技術應用創造更多發展的可能性,共同領略未來技術發展藍圖、超前部署,開創競爭新局。
  本次110年度BIM高峰交流會由於嚴重特殊傳染性肺炎(COVID-19)疫情的緣故,本次會議改採遠距線上視訊會議,無須實質接觸就能夠在線上共聚一堂,恰好呼應了BIM的一項特色,就是大量應用「遠距、雲端、高效能」的軟硬體,不需要群聚就能進行溝通,十分適合現在所處的時空環境條件。
  內政部建研所副所長王安強於BIM高峰交流會表示,近日瑞士洛桑管理學院(IMD)發布2021年世界數位競爭力調查評比,我國在全球64個主要國家及經濟體中排名第8名,較2020年上升3名,排名上首次進入前十名。該項評比尤其注重世界各國對於適應、探索與充分運用「數位轉變」的能量與整備度,我們正站在營建產業數位升級的關鍵時刻,朝向「數位轉型」最大的挑戰在於,傳統的營建業要跨界整合高科技產業,要讓跨領域的專家互相溝通整合,需要產、官、學、研各界攜手合作,希望促進各界的交流。因此規劃這次的高峰交流會,討論數位轉型趨勢下的發展之議題,期望藉由難得的異業交流機會,讓高階決策者間互相瞭解,取得邁向下一步的共識,一同面對臺灣營建產業面向數位轉型的衝擊,提升國內建築產業應用BIM能量。
  本(110)年度三場高峰會分別於10月6日、10月13日及10月20日針對「產業政策大願景」、「培訓能量與發展」及「智慧管理及應用」不同議題討論,分別邀請產、官、學界在本議題有多年研究及經驗的代表(詳如附表),共同研議以推動國內營建產業跨域創新技術升級,降低建物全生命週期費用之策略,進行全方位的規劃與推展,透過建築數據中心、建築資訊建模(BIM)、智慧營造、智慧建材、智慧管理雲平台等跨域創新技術等五大技術面向,協助建築與營造產業解決目前正面臨的國內營建產業嚴重缺工、數位轉型遲緩、技術發展落後、海外拓銷不易、COVID-19 對經濟衝擊等不利的困境。
  本次共召開三場高峰交流會,討論後獲得許多重要意見:
第一場BIM高峰交流會「產業政策大願景」
  面對科技快速轉型,日新月異的建築型態、龐大量體的專案,無法一直停留在2D圖紙階段,是無法單倚靠人力來執行專案,這也是為什麼營建產業勢必需要數位轉型。
  有關編列BIM預算金額是否合理是相當重要之議題,就適法性而言可編列BIM預算,但現況執行BIM工程所編列之預算比例較少,導致沒有適當給設計者足夠的費用,衍生出落實度不高的情形。國內政府著重預算的編列跟執行部分,產業則需注意研發,從設計、監造到執行面管理,學校應培養BIM技術能力人才。所以整個產業必須要做連結,藉由公會如:技師公會、建築師公會、營造公會、鋼構及機電公會等,將建築產業串連,利於BIM發展。
  另就建築產業教育訓練在產、官、學的努力以外,宜擴大如學校之工學院或是設計學院等,應讓學生多去接觸BIM及開立專業課程,從教育源頭培育BIM人才,國內才有可能聯合產官學利於推動產業數位轉型,且建置教育訓練基地是很重要的,對此目前內政部建研所已有初步規劃。
  因應高齡少子化及市場缺工等因素,使產業界朝向預鑄建築發展,藉由BIM數位設計,使工廠預製構件,目前已有社會住宅導向預鑄工程,且社會住宅規劃都用BIM作業並收圖,希冀未來在審查可列預鑄建築,成為公共工程之初步引導,進而促使民間工程跟進。
  
  最後BIM模型要進入到後續的管理或者是交換等等,涉及到智慧財產的部分,政府部門也需研討相關對策,哪一些是屬於可以揭露的部分;哪一些是不宜揭露的部分,那當然要從整體的公共利益跟公共安全這個部分,站在一個比較中立的角度來規範。
第二場BIM高峰交流會「培訓能量與發展」
  建議政府部門、民間單位、公會團體及學術單位共同合作推動專業人才培訓將提升成效,並認為實務面與軟體操作應要結合,可創造價值使從業人員值得去學習。另國際標準ISO19650導入CNS國家標準為長遠之計,應先導入IS019650各項文件及流程中文化來發展,會有更好的效果,其中共通的檔案格式、交換標準及BIM的相關應用,政府與業界應先達成共識後再行推動國家標準會更有具體效益。
  自由開源軟體為國際的趨勢,以教育平台裡MOODLE為例,是使用率最高自由開源軟體的平台,國內BIM發展自由開源軟體是需要政府及業界共同合作努力,將BIM編碼、分類等標準化,藉由API應用來整合。現況市場機制在BIM軟體使用上需要與國際接軌商業軟體仍是一個選擇,期待未來自由開源軟體持續發展成為BIM軟體的新選擇並成為國際間通用軟體。
第三場BIM高峰交流會「智慧管理及應用」
  無人化管理是趨勢,因應高齡少子化,市場人力短缺的情況之下,未來的重點會是建立智慧服務管理共通平台,使國內建築產業可多元應用,包含在智慧營建、智慧建材及智慧設備等,未來可供更多中小型事務所、營造廠及顧問公司使用,讓產業應用上可以普及更多元,達成此目標BIM將是重要工具之一。
  國內外AI及IoT逐漸成熟,於整個建築產業或營運管理,其相關應用相比之下都較片面,若政府及業界共同來參與研發,將BIM結合AI及IoT技術開發更多應用工具,且需更多實際應用來彰顯其效益,可發揮更加完善。
  最後,目前國內BIM的執行上面在竣工階段的模型收成,其實沒有統一的標準。建議內政部建研所或臺灣建築中心能夠建立國家級的BIM圖資資料庫,收存國內公私部門的模型。國內尚未訂定資料允收格式,國內應該去發展本土化的資料標準協定並且須要符合國際標準交換,並制定資料允收的作業流程。
  本次交流會成果,是內政部建研所推動BIM推廣及發展中擷取產、官、學、研界經驗的一個環節,基於建築產業數位轉型的迫切性以及建築跨域整合的重要性,且建築數據的收集有賴建築資訊模型的建立,BIM提供建築產業從設計、規劃、施工、管理各階段豐富的建築資訊的應用,期望透過相互交流BIM技術,來吸收國內不同專業領域經驗,將各界構想策略與實務運作心得,作為BIM發展之借鏡,砥礪國內專業精進,創造國內營建產業的數位化推動得以事半功倍的基礎。
 

附表-建築資訊建模(BIM)高峰交流會邀請出席名單

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專題報導王家瑩
    參加建築物理環境線上國際研討會(IBPC2021)

    一、 前言
      全球暖化問題日益嚴重,為減緩氣候變化,地球環境保護之相關政策已成為全球重要的議題。為使國人有更優質、舒適及健康之居住環境,本所長期推動「生態」、「節能」、「減廢」、「健康」之綠建築,並與內政部「建構永續宜居環境」之施政目標整合,辦理「創新循環綠建築環境科技計畫(108-111)」,發展符合臺灣亞熱帶及熱帶高溫高濕氣候條件與生態環境之綠建築科技與技術,已成功帶動我國綠建築、綠建材相關產業的蓬勃發展與良性競爭,然而面對全球能源結構與經濟情勢的快速變動,永續建築及永續基礎建設的發展策略仍須不斷滾動調整。
      另一方面,全球自2019年受到嚴重特殊傳染性肺炎(COVID-19)肆虐,各國經濟與生活都受到顯著的衝擊影響,因此為因應疫情衝擊與後疫情環境改變,建築物、社區或整體都市發展都將因應健康與防疫需要而有所改變。為瞭解國際間相關發展現況及未來趨勢,爰由王家瑩副研究員以線上方式參加110年8月25日至27日於丹麥哥本哈根召開之IBPC 2021國際研討會(8th International Building Physics Conference Copenhagen Denmark),藉由國際研討會平臺廣泛蒐集國際最新永續建築、能源效率、建築物耐久、循環及室內物理環境相關技術及研究成果等最新資料,擷取其中值得參考或借鏡之處,作為本所未來科技計畫研究課題發展或綠建築相關政策推動之參考,以確保我國永續健康綠建築等政策之發展符合國際發展趨勢。
    二、 線上研討會辦理成果
      鑒於新冠肺炎(COVID-19)疫情肆虐全球,IBPC 2021採線上與實體會議併行的方式辦理,包括技術會議、主題演講、研討會和交流活動,會議主題針對循環經濟、建築防疫與室內環境等建築物永續發展理之最新國際趨勢,並從設計手法、施工構造、設施設備等回應永續循環之執行策略,共約發表了297篇研討會論文,本報告摘錄其中與本所業務相關之研究內容說明如下:
    (一)、 循環經濟與再生建築材料
      丹麥技術大學土木工程系Carsten Rode教授針對循環經濟與再生建築材料進行主題演講,說明歐盟在落實營建產業循環經濟上強調前端資源的設計使用、著重省能低碳化,發展可逆式設計等相關手法,並針對待拆除之建築物則推行「拆除、去污染與再利用」的政策與施工規範(圖1)。

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    圖1 循環建築設計的建築構件組成與拆解之方式

      同時運用循環建築設計手法,將可降低對環境的衝擊,從圖2可發現,可拆卸的建築構造設計模型(開放建築-灰線),相較於其他傳統構造形式,對於長年的氣候暖化潛力(二氧化碳排放量),是平穩未增加的。

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    圖2 各種建築構造形式造成地球暖化的潛力

      而建築物若能從建築材料、構件、空間模組,一直到整棟建築物,都採可循環再利用的設計規劃,除了可降低對環境的衝擊,提升環境價值,亦可提高經濟效益(如圖3所示)。

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    圖3 建築物循環再利用之經濟、環境效益

    (二)、 降低SARS-CoV-2室內空氣傳播感染風險評估策略之研究
      SARS-CoV-2屬於呼吸道疾病,其傳染路徑包括飛沫傳染及接觸傳染,而攜帶病毒的氣溶膠可以通過感染者的呼吸活動排出,並在更長的時間(數小時)和距離內(>2公尺)懸浮在空氣中,因此,空氣傳播被認為是新冠病毒的主要傳播途徑之一(圖4)。為了控制病毒傳播,室內空氣品質維持成為很重要的控制手法,包括來源控制、通風控制及空氣清淨等。

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    圖4 SARS-CoV-2主要傳播途徑為空氣傳播

      研究中指出,疫情最容易爆發的使用空間,包括長照中心、幼兒園到國小之學校空間、餐廳、零售設施、辦公室等(圖5),而COVID-19在室內環境感染機率的部分,居家感染機率有79.9%,交通運輸工具上之感染則有34%。

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    圖5 疫情亦擴散之空間類別比例

      因此,本研究建立了多尺度的空間模型,以模擬的方式評估多尺度室內空氣質量控制策略,在不同情況下減輕感染風險的有效性。多尺度由大至小分別從整棟建築到房間,再到立方體、個人周邊環境,與個人微呼吸區域 (圖6)。

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    圖6 多尺度室內空間模型

      另針對密度高、容易空氣傳播的特定室內空間,評估降低 COVID-19 感染風險策略的有效性,包括長期護理機構、學校、零售店、醫院、辦公室、酒店、餐廳等室內空間,以及飛機、遊輪、地鐵、公車和計程車等候空間等,根據每個室內空間的相對成本和實際工作量,歸納了幾種綜合緩解策略如下:

    1. 先進的空氣分配可以顯著降低感染風險,但也需要專業的設計與執行,才能最大限度地發揮其防疫效果。
    2.  於空調系統中使用HEPA過濾器,與使用引入100%室外空氣的空調系統,二者具有相同的效果。
    3.  獨立的空調和紫外線殺菌系統可以成為降低感染風險的有效解決方案。
    4. 配戴口罩對降低感染風險非常有效。

      模擬的成果可協助因應當前COVID-19疫情的挑戰,並為未來其他可能的空氣傳播傳染病提供更好的預防策略。
    (三)、 零排放實驗室:適應未來氣候變化的零排放建築研究工具
      根據國際能源總署(IEA)統計,建築物消耗全球能源占40%以上,排放溫室氣體量則達30%,遠比大眾所認為的交通運輸和工業製造所排放的溫室氣體量高出甚多,減緩氣候變遷成為刻不容緩的任務。近年歐盟在綠色新政中將建築物節能減碳列入氣候變遷減緩重點工作項目之一,因此挪威科技大學(NTNU)與SINTEF 研究組織,在挪威特隆赫姆(Trondheim)挪威科技大學的校園中,建了零排放 (Zero Emission Building, ZEB)實驗室(圖7)。ZEB實驗室可隨時更換的建築外牆、構件和技術系統而組成,建築空間主要作為辦公、教學與實驗研究使用。

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    圖7挪威科技大學ZEB實驗室外觀

      在環境目標方面,該建築應達到零排放建築(ZEB)水平,且擁有當地的可再生能源生產能力,能夠補償 60 年來建築材料的建造、運營和生產過程中產生的溫室氣體排放,以達到ZEB-COM目標等級(等級如圖8)。

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    圖8 ZEB的5個目標等級

      ZEB實驗室南向的屋頂,及部分建築物立面裝設有太陽能板,並在南向一樓建置雙人房實驗單元(圖9),配備了專用 HVAC 系統,外牆材料及窗戶型式都可以更換,每個房間都代表一個 66 平方公尺的辦公空間,影響居住者舒適度的所有參數(溫度、相對濕度、二氧化碳、空氣變化率、照度等)都受到監控,可應用作為相關產品、構件和技術的性能實驗,將成果運用於優化整體建築性能,提升能源使用效率與用戶的舒適度。

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    圖9  ZEB實驗室一樓平面圖(一樓雙人實驗單元)

      而建築物外殼建置的建築整合太陽光電面板(Building Integrated Photovoltaic, BIPV),和可以利用不同熱源(由室內及室外空氣中回收熱量)的熱泵,搭配相變材料 (Phase Change Material, PCM)蓄熱器,用於回收熱能和作為熱能緩衝器,以確保更有效地使用熱泵。同時將建築物所產生的可再生能源與當地電網連結,使能源的使用與製造能趨近於平衡。圖10為ZEB 實驗室的能源供應系統說明圖。

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    圖10 ZEB實驗室建築能源供應系統

      ZEB實驗室為零排放示範性的建築物,建築物的使用與實驗量測等功能都可獨立運作,以獲得精確的研究數據,對於學術與實務界具有很大的參考意義,可作為研擬相關政策之參考基礎策略。
    三、 心得與建議
      本次參加「建築物理環境國際線上研討會 (IBPC2021)」,獲致心得與建議如下:
      目前全球綠建築永續發展之趨勢,著重在聯合國永續發展目標(Sustainable Development Goals, SDGs)、聯合國變遷大會對於淨零排放的目標、循環經濟,以及肆虐全球的COVID-19疫情的衝擊,各國皆針對這些議題進行相關策略之研究,以落實在政策中來改善整體後疫情時代的生活環境。
      因此,本次參與「建築物理環境國際線上研討會(IBPC2021)」,得以蒐集到來自歐洲各國在防疫、循環建築、近零排放等相關策略之文獻,皆能進一步幫助本所了解國外發展現況與趨勢,可做為我國永續健康綠建築發展之參考,以提升我國創新科技研發能力,提供民眾安居生活環境的同時,也能帶動永續健康綠建築與國際接軌。