第六屆

內政部建築研究所

2012 智慧綠建築設計創意思考講座

[全球智慧綠建築案例分享] 桃園創新技術學院 建築系

陳嘉懿 副教授 (建築師)

2012年6月7日

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第六屆

• 智慧綠建築新建案例 – 西班牙 Media-ICT Building

– 澳洲 Pixel Building

• 智慧綠城市規劃案例 – 韓國 松島 IBD

– 葡萄牙 PlanIT

目 錄

• 智慧綠建築整建案例

– 德國國會大廈

• 智慧綠社區新建案例

– 英國 BedZED 零碳社區

2 (陳嘉懿，2012/06/07)

第六屆

國外智慧綠建築新建案例(1) 西班牙Media-ICT Building

• 視聽傳播與資訊技術交流中心

- 創意育成中心 (辦公、展覽、工作坊)

• Cloud 9 Architectures (Enric Ruiz Geli)

• 九層樓鋼骨建物，樓地板面積 2萬平方公尺

• WAF 2011 (2011世界建築獎 )

• 獲LEED金獎

• 2009年歐洲鋼結構大獎

• 位於西班牙巴塞隆納22@barcelona區 – 老舊工業區轉型智慧綠能的新興發展區

• 經濟實惠、物超所值 – 運用最新科技建造，造價2400萬歐元(約合台幣每

坪16.2萬元)

西班牙Media-Tic Building

3 (陳嘉懿，2012/06/07)

第六屆

• 零碳建築的科技節能系統包含： – 太陽能光電系統屋頂(減少10% CO2)

– 綠屋頂

– 區域空調系統(減少20% CO2)

– 雨水回收系統 (非飲用水及區域性空調所需用水)

– 海水冷卻系統

– 4種動態的ETFE立面(減少55% CO2)

– 煙霧式氣囊遮陽系統(降低90%熱得)

– 智慧型能源感應器(減少10% CO2)

– BMS中央運算系統

– 構造物螢光處理

– 其他智慧設施：光纖到府、智慧電表、數位交換、無線監控

– LED照明設備

西班牙 Media-ICT Building

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• 帷幕牆隔熱系統- ETFE薄膜 – 建築物三面外牆搭著綠白色、塗有鐵弗龍的ETFE薄膜，透光度95％，能阻擋80％的熱

– 會呼吸的充氣泡泡墊，夏天隔熱、冬天保溫

– 當夏天戶外溫度升高到一定數值，感應器啟動表層ETFE膨脹，阻擋紫外線的穿透及戶外熾熱的陽光，以保持室內溫度的舒爽，更可有效減少55%的CO2

– 冬天則相反，ETFE薄膜會展開吸收太陽光，以提高室內溫度

西班牙 Media-ICT Building

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第六屆

• 無線監控的LED燈光照明 – 觸控式光源

– 室內裝了300顆感測器，根據人潮、自然採光狀況來開啟與關閉，減少用電量，節省75％的照明用電。

– 建物裡外都塗上特殊的螢光綠，仿水母一般，讓建築物在夜晚時可發光，降低照明使用量

– 減少10％的CO2

• 太陽能發電系統 – Media-ICT Building的耗能量只有一般大樓的1/4，再加上太陽能板發電，可自給自足，把碳排放降到最低。

西班牙 Media-ICT Building

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• 海水冷卻系統 – 引用 3公里外的地中海海水

– 建築物地板內埋管路，利用區域性冷卻系統降低室內溫度，降低空調產生的碳排放

– 抽取10℃的海水透過迴路系統冷卻大樓空氣，再將15 ℃海水排回大海，回收循環再利用

– 減少25％的建築物耗能。

西班牙 Media-ICT Building

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國外智慧綠建築新建案例(2) 澳洲 Pixel Building

• Grocon開發營造集團總部(前瞻性商辦建築)

• 設計參與者 – Studio505 建築事務所

– 永續設計專家 Umow Lai

– 結構技師 Van Der Meer

• 位於墨爾本，4層樓、佔地250平方米、樓地板面積1000平方米

• 綠建築評估指標驗證 – 澳洲GBCA - Green Star滿分100分的六星級佳績

– 美國 LEED 白金級認證 (Version 2.2, LEED 2009)

– 英國 BREEAM Offices 2008 傑出級 (OUTSTANDING) 評等

• 澳洲第一幢實現碳中和的建築 – 針對本建物可進行碳中和的容量先加以調查估算，將建材製造及安裝過程中所產生的碳排放量全部抵銷

– 創新方法：真空馬桶系統、厭氧消化系統、汽車停車位減量…等

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• 碳中和 – 造價估算平台:環境設計對策的優略模擬

– 臭氧層破壞係數（ODP） 與地球溫暖化係數（GWP）值均為零。

– 再生能源: 太陽光電板及風力發電渦輪供應建物所需，達零碳運轉，並回饋多餘能源到電網中，抵銷建造過程使用的能源、及建材設備生產製造過程所排放的碳量

– 屋頂全年逐時追日式與固定式太陽光電板

– PIXELCRETE 環境混凝土:混凝土內碳配比減半

• 水平衡 – 供水量與用水量平衡。用水自給自足、不需仰賴主幹管供水、不排放廢水到基地以外

– 水源再利用: (1) 綠屋頂灌溉 - 雨水回收 (2) 建物內部使用 -逆滲透處理雨水儲水桶內的水達到飲用水質標準供廚衛用水 (3) 植栽槽灌溉 - 生活廢水過濾導入每層樓板邊緣植栽槽進行水質淨化

– 省水廚衛設備：降低下水道的汙水流量。

– 厭氧性消化設施：地面層污水及廢水儲存槽系統，抽取汙水中甲烷作為屋頂上熱水鍋爐熱源。熱水供淋浴後作為中水灌溉植栽槽。污水經過處理，甲烷低於標準後，排放到汙水下水道

– 真空馬桶技術：將水資源消耗減到最少

澳洲 Pixel Building

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澳洲 Pixel Building

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• 100% 的新鮮外氣

– 能源捕捉系統: 排氣與外氣進行全熱交換

– 外氣換氣率是當地法規最小換氣率的3倍

– 外氣在每個座位區可個別控制

• 夜間冷房(night purging) – 立面智慧窗在涼爽夜晚自動開窗，外氣經中空樓板流通到室內，降低建築結構體溫度

– 窗戶開關由建物管理系統(BMS)所控制

• 燃氣吸收式製冷機 – 以氨作為冷卻劑，以瓦斯作為熱源，顯著降低熱源設的碳排放。而以氨取代臭氧作為製冷劑可減少對大氣的衝擊，並杜絕退伍軍人症的軍團菌產生。

• 架高地板 – 地板下方留設空氣流通空間，提高未來空間使用彈性

• 燃氣吸收式製冷機 – 以氨作為冷卻劑，以瓦斯作為熱源，顯著降低熱源設的碳排放。而以氨取代臭氧作為製冷劑可減少對大氣的衝擊，並杜絕退伍軍人症的軍團菌產生。

10 (陳嘉懿，2012/06/07)

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澳洲 Pixel Building

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• 遮陽設計與晝光眩光控制 – 使辦公空間具有100％的自然採光

– 捨棄傳統百葉，引進雙層牆設計技術

– 透過3D CAD 模擬，使外遮陽系統發揮最大效能。

• 回收材料再利用 – 有效減少建材生產運送產生的碳足跡

– 以回收鋼材作為結構

– 以回收鋁料製作的遮陽支撐繫件

– 遮陽葉片的可拆卸設計

– 施工階段採取詳細的環境管理計畫，超過的95%施工廢棄物都能回收再利用

• 數位監控 – 每層都裝有智慧電錶、水錶，以監控能源與水量，及時調整不正常的使用

• 減碳交通措施 – 設置自行車停車架

– 提供淋浴及儲物設施

– 基地接近大眾運輸系統

– 基地內部僅提供共乘停車位。

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國外智慧綠建築整建案例 德國國會大廈

• 德國，柏林

• 建築師：英國 Norman Foster

• 完工時間：1999 (1995-1999) 主體建築1895年完成歷經大戰摧毀，多次整建才呈現現有樣貌。

• 特色： – 歷史建築整修

– 結合環保設計理念，控制或減低既有舊建築的耗能

– 巨大玻璃圓頂，可眺望整個柏林市景。

– 「打開」封閉保守的政治殿堂。

– 以大量自然採光與對流通風以及汽電共生與熱回收的複合系統，可以最少的能源及最低的使用成本，達到最大效用。

– 國會大廈的能源自給率可以達到8成，而年CO2排放量可以從約7,000噸降低到約400至1,000噸

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德國 國會大廈

• 巨大玻璃圓頂 – 高23.5m ，直徑 40m， 重量 1200 噸

– 玻璃穹頂在建築中央做為採光、供暖與取能策略的主要元素

– 雙層玻璃窗，外側可隔絕熱輻射、減少熱損失，內側可自動調整或人工控制開閉，讓建築物大部分房間得到自然通風和換氣，降低通風設備的能源需求與噪音

– 以鑲嵌式、易拆解回收的輕量結構做為建築主體，1.6m寬螺旋坡道與圓頂的結構體互相整合，以提供側向加勁 及垂直載重

– 3000平方米的帶狀安全玻璃, 每片最大 5.1mX1.8m

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德國 國會大廈

• 通風系統設計 – 利用空氣對流達到自然循環。

– 新鮮空氣由西門廊簷部的進風口進入後，以因應柏林盛行風向，引進西南側的涼風經過大廳地板下的通風道及在座位下的風口，低速而均勻地散發到大廳內

– 熱空氣則是被引導到建築物的最高點(

穹頂)，再經由穹頂頂端的開口排到室外。

– 室內空氣視外氣狀況每小時0.5至5倍的體積作外氣交換

14 (陳嘉懿，2012/06/07)

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德國 國會大廈

• 採光設計 – 大量採用玻璃與天井來取得日光

– 圓頂的核心位置懸吊圓錐狀之雕塑聚光體，中央裝置由360面反光鏡所組成的倒錐體，在白晝時將陽光反射到下方的議會大廳，兩側的中庭也可補充自然光，減少人工照明的需求

• 遮陽設計 – 隨日照方向360度自動調整方位的遮光板，避免陽光直射產生眩光及熱輻射

15 (陳嘉懿，2012/06/07)

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德國 國會大廈

• 太陽光電設計 – 屋頂上一百組太陽能光電板運轉可獲得40千瓦電力

• 熱儲能再利用 – 利用自然界能源和地下蓄水層，將夏季常溫20℃的溫水，及生質柴油發電機廢熱產生的熱水，儲存在地下三百公尺的溫水層，到冬季時抽出當熱水或暖房使用。冬季低溫的冰水，儲存在地下60公尺的地下水層，到夏季再抽出供冷房使用。

16 (陳嘉懿，2012/06/07)

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國外智慧綠社區代表案例 英國倫敦貝丁頓（BedZED）零碳社區 (BEDdington Zero Emissions Development in South London)

• 由英國Peabody基金會、建築師Bill Dunster及英國環保顧問組織BioRegional Development Group共同策劃。

• 獲得2003年英國皇家建築師協會（RIBA）永續建築設計大獎

• 總工程造價 11,790,000英鎊（約台幣7億6千萬），是傳統中低價位英式住宅的2倍，但使用階段對環境的破壞卻趨近於零，節省維護管理與能源費用

• 各項節能效益(2007) – 水資源節省50%(相較英國平均值)，部分用水來自雨水回收。

– 電力消耗平均每年2,579 kWh，節省45% (相較英國平均值)

– 空間暖氣使用節省 90% (相較英國平均值)

– 減少使用私人汽柴油車里程達 50%

– 藉由各項能源消耗減少，達到減少碳排放目標

17 (陳嘉懿，2012/06/07)

第六屆

英國 BedZED零碳社區

• 設計特色 – 建築物居住部分面向南方，以獲得充分日照並儲存太陽能。辦公室在面北位置，可減少日照產生的高溫及對冷氣的依賴

– 使用可蓄熱材質建造，當溫度過高時，房屋自動儲熱，甚至保留家庭煮飯所產生的熱能，等到溫度降低時再自動釋放，減少暖氣的使用。

– 屋頂設計30公分厚，打造超級絕緣阿爾卑斯植被綠屋頂，使嚴冬薄弱陽光中，室內維持19度的舒適溫度，不必開暖氣空調設備。

– 利用浮力原理，以自然方式排除建築廢氣，減去抽氣耗用的能源。

18 (陳嘉懿，2012/06/07)

第六屆

英國 BedZED零碳社區

• 西門子整合耗能監控系統設計 – 標準化的燈光、陽光感應式窗簾。

– 熱能、冷源及電力，依尖峰離峰時間自動化控制供應，減少能源流失等。

– 供應系統設在地下室

– 排氣系統則設在屋頂

– 水電表設在醒目的廚房側牆，便於提醒住戶節電節水。

• 太陽能發電 – 太陽能發電只能供應20%夏天社區用電，但冬天所發的電全數回送給市電，平均起來達到零耗電。

19 (陳嘉懿，2012/06/07)

第六屆

英國 BedZED零碳社區

• 「風杓」設計 – 屋頂扮演零耗能自然通風的關鍵角色，不需使用空調及電扇

– 風杓可根據風向靈活調整角度，利用風壓及室內外溫差，讓新鮮外氣進入屋內，再把屋內髒空氣透過熱循環交換系統，從風杓的另兩孔，排放到屋外。

20 (陳嘉懿，2012/06/07)

第六屆

英國 BedZED零碳社區

• 資源回收再利用 – 建材在離社區35英里內皆可取得，減少運送時消耗的能源，使用天然、可回收建材，木材採用需經森林管理委員會（FSC）或其他單位認證。

– 利用園藝修剪留下的木屑產出熱能供電、熱水及暖氣

– 採用回收鐵軌用的舊鋼材，重新循環使用在建築物中

– 燈具也採用舊火車使用的枕木，重複使用

– 廢棄材作成混合物，舖在社區道路表面

21 (陳嘉懿，2012/06/07)

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國外智慧綠城市規劃案例(1) 韓國 松島IBD

• 完全聯網的國際商業特區 – 自由經濟區及全球新型永續都市

– 松島國際城市開發公司NSIC承建，仁川市自由經濟區管理局管轄

– 2009年8月啟用，目前有100幢建物，已入住1600個家庭

• 「松島u-life」計畫 – 由蓋爾、POSCO E&C及韓國龍頭產業LG CNS共同建置

– 分享數位城市中所有住宅、醫療、企業、政府機關等重要資訊，住家、街道、辦公大樓中都內建電腦系統。

– 建置有智慧運輸系統、智慧型大樓、家庭網路以及智慧卡系統。

– 思科的軟硬體技術支援: Cisco U-Life Solutions - Smart+Connected Communities program

– 全區配有一億個感測器，匯集資料到「都市維運系統平台」使都市能源消耗及交通管理最佳化

• 綠建築認證 – LEED-NC(新建)、LEED-CS(結構體)及LEED-ND(新社區)

– 韓國綠建築認證制度KGBCS

22 (陳嘉懿，2012/06/07)

第六屆

• 6大永續設計核心目標： 1. 開放空間

– 40% 開放空間。所有街廓可透過人行道、自行車步道、廣場等連接通往開放空間。

– 減少耗水植物，應用原生物種。

2. 低碳交通

– 大眾運輸：地鐵+市公車、25公里自行車路網。

– 停車：每街廓5%「省燃料、低排廢」專用停車。商辦區額外再留5%共乘停車停車場位於地下層或設有遮簷，使都市熱島效應最小化，將行人為主的開放空間配置在地面上。

– 停車場設計電動車充電站使交通朝向低排廢轉型。

3. 水資源管理

– 中央公園運河以海水取代清水

– 灌溉用水以低於國際基準90%為目標，省水方法包含：高效能的景觀設計、省水灌溉系統、雨水回收、及來自全市中央系統的中水再利用等

– 自來水在管線及衛生設備上的消耗，依建築物用途以降低20-40%為目標

– 加大暴雨設計排放量

– 綠屋頂減少雨水徑流，並作為蓄熱體緩衝室內外溫差，提昇生物多樣性及原生物種保存。

韓國 松島IBD

http://www.songdo.com/ 23 (陳嘉懿，2012/06/07)

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• 6大永續設計核心目標： 4. 節能策略

– 符合ASHRAE設計品質指標標準

– 全市中央熱電共生系統，以天然氣為燃料提供乾淨的能源與熱水。

– 全區安裝高效省能LED交通號誌燈、節能泵及馬達。

– 中央空氣壓縮式廢棄物收集系統及管線安裝，可同時收集乾、濕廢棄物，減少垃圾車的需求量

5. 資源回收

– 回收75%營建廢棄物

– 使用再生材料與當地生產製造材料

– 採用VOC(揮發性有機化合物)含量低的材料

6. 設施管理維運

– 設施管理數位化介面納入永續採購目標與資源回收規定

– 使用環境友善產品(低VOC或零VOC、環保標籤、物品回收率佳等)。公共場所及辦公大樓全面禁菸

韓國 松島IBD

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24 (陳嘉懿，2012/06/07)

第六屆

• 思科聯網社區解決方案 – 智慧型聯網辦公室

– 社福與醫療方面

– 智慧交通計價系統

韓國 松島IBD

http://www.songdo.com/

– 零售與娛樂場所

– 需量回應警示

– 在家學習方面

• U-Life 智慧城 – 無線網路

– 自動資源回收系統

– 智慧卡系統(電子錢包、鑰匙與健保卡)

– 住家、辦公室、醫院及購物中心的遠距視訊(TelePresence screens)

– 街道及建築物溫度、路況、防災、防洪、交通、電網電力監測

– 遠距學習

– 遠距醫療

– 庫存與採購提醒

25 (陳嘉懿，2012/06/07)

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國外智慧綠城市規劃案例(2) 葡萄牙 PlanIT Valley • 智慧低碳生態城市

– 2010年動工，2013年將完成第一期示範區，預計2015年完工

– 占地4,000 英畝 (17平方公里)，將有22.5萬居民進駐

– 開發公司 Living PlanIT，以研發未來城市科技為導向

– 結合微軟、思科、日立、德意志電信等科技巨擘聯手打造

– 透過智慧住宅與建築物聚落的聯網，使此城市成為智慧住宅尖端解決方案的試點

• 獲獎 – 獲得2012年世界經濟論壇的科技先趨獎

(World Economic Forum Technology Pioneer 2012)

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第六屆

• 仿人體組織系統規劃-大腦與神經 – 中央處理器透過感測網路來收集數據，如同人的大腦與神經

系統，控制整個城市的能源生產、水處理和廢物處理，使該城市擁有新陳代謝的能力

– 城市建築物都設計為六邊形，以有效利用空間，且數據中心產生熱空氣給建築物加熱。

– 每棟建築內的感測器會量測室內溫、濕度和能源使用狀況，所有資訊即時傳到中央「大腦」進行最優化處理，包括太陽能光電設備和風力渦輪的發電量、水資源的使用情況、排放廢水量等資訊。

– 「大腦」利用這些資訊來掌控城市的各個面向，如，儲水槽水位太低，系統將會從其他建築調度水源

– 該城市「大腦」每天處理感測器資訊約為5PB（1PB相當於1024TB）

– 「大腦」也會使用天氣預報系統，陰天時因太陽能光電設備產生能源少，系統將使用晴天中過量電力所產生的儲冰為空調系統製冷。

– 透過有效的模組化建築技術來降低感測網路的安裝成本

• UOS都會運作系統 – 智慧城市平台: 即時控制、上位監控、資料擷取及生命週期

管理；匯集、累積、指揮並分析所有感測到的環境資訊，有效地傳送到各應用及管理工具、智慧設備及建築物中的各種服務、資源管理、教育、交通、互動顯示介面等

– M2M 硬體設備間的溝通

葡萄牙 PlanIT Valley

http://www.living-planit.com/ 27 (陳嘉懿，2012/06/07)

第六屆

• 仿人體組織系統規劃-腎臟 – 透過植物凈水系統，使建築物用水重複回收使用

– 透過綠屋頂的植物蒸發水分降溫，並吸收雨水和污染物、雨水則被儲存起來灌溉綠屋頂

– 廚房中水被收集起來沖洗馬桶

– 城市中央公園中的生態水池將使用蘆葦、竹子和其他植物來過濾水。一旦植物長大可用來製造生物燃料，同時栽種新植物來取代它們。

葡萄牙 PlanIT Valley

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• 仿人體組織系統規劃-眼睛 – 網路攝影機如同城市的「眼睛」

– 應用服務App: Find My Child 可協尋小孩

– 發現公園的所在位置

– 自動偵測失火，並透過照明和警鈴系統指示住戶逃生路線，消防調度與路面交通號誌系統也會配合。

• 仿人體組織系統規劃 - 胃 – 城市廢物回收率達80%

– 厭氧消化池、生質反應器，將垃圾變為

28 (陳嘉懿，2012/06/07)

第六屆

• 創新生活情境 – 可程式化建築物立面控制，為城市戶外景觀創造

多元的面貌與彈性變化，可依情境需求成為大型廣告或城市佈景，甚至可透過flexi-block模組編排立面的樣式與材料組合。

– 地點應用程式 Place Apps 之因地制宜與情境感知的服務應用

– Living PlanIT智慧居家及工作空間構想：空間輻射暖房系統、自動燈光感應系統、智慧遮陽系統、遠距實境、即插即用互動桌、結合智慧感測互動智慧牆、牆面音響系統、廚房模組單元、辦公室個人即插即用工作站系統、…等。

– 交通運輸方面：以輕量化複合材料製造交通運輸工具，採高效電車或油電混合車。尖峰用電需量最佳化控制、調節性交通管理、輔助性停車及緊急救援服務優先性。

– 行動應用服務(Apps)協助居民進行環境中各方面的管理與溝通。

葡萄牙 PlanIT Valley

http://www.living-planit.com/ 29 (陳嘉懿，2012/06/07)

第六屆

尋找關鍵挑戰

深入使用者與作業流程

開發應用服務

整合可用技術

智慧綠建築實踐的切入點

(感謝聆聽。敬請指教 ! ) 30 (陳嘉懿，2012/06/07)