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建筑物的耗能占所有民生耗能项目中最高的比例,以德国为例,光是建筑物的耗能就占所有耗能的 40%,因此降低建筑物的耗能成为迈向城市永续发展的首要任务。早在西元 2002 年,英国即发展出世界第一个近零碳排放的社区—位于倫敦南郊苏腾自治行政区内的贝丁顿零耗能社区 (The Beddington Zero Energy Development, BedZED),由建筑师 Bill Dunster 设计,全区共有 82 个智慧绿建筑住宅单元(图一),标榜能源自给自足,是英国最大的永续社区。

永续社区的模範生-英国贝丁顿零碳社区

图一 BedZED 社区。(创用CC授权)  

位于高纬度地区的 BedZED 社区,为了获得充分的日照,所有的建筑物都被设计为面向南方,另外,建筑物屋顶为配合太阳照射的角度而设计成圆弧形,以提升日照的面积。为了降低建筑物的能源消耗,BedZED 社区捨弃暖气系统,其屋顶、墙面及地面皆採用绝缘材料,窗户採用三层玻璃,以便在日照时段吸收及保存足够热能,才能在寒冷的冬天维持室内温度在摄氏 20 度左右;如此设计在夏天时亦能减少室外高温传导入室内,因此也不需要空调,实为一举两得。

BedZED 社区建筑物的屋顶厚达 30 公分,以景天科多肉植物覆盖(图二),藉此减少冬天室内热量的散失;而建筑物外墙设计成夹心构造,使用 300 毫米厚的矿毛绝缘纤维(图三中外层瓷砖与内层水泥墙之间的夹层),以保存大量热能。

永续社区的模範生-英国贝丁顿零碳社区

图二 覆盖于建筑物屋顶的植被。(http://www.solaripedia.com/13/299/3381/bedzed_vegetated_roofs.html) 

永续社区的模範生-英国贝丁顿零碳社区

图三 BedZED社区建筑物的外墙剖面。(http://insulationlsa.weebly.com/u-values.html)

建筑物的自然通风系统—风杓 (Wind Cowls) 为此智慧建筑的一大设计重点(图四),位于屋顶的风杓可根据风向调整角度,利用风压与室内外温度差,可将外界空气导入屋内。如图五所示,每个风杓有两个通风口,一个将室外空气送进屋内,另一个把室内热空气排放出去,而室外冷空气会先经过预热再进入屋内,藉此降低因为冷暖空气交换产生的热能散失。

永续社区的模範生-英国贝丁顿零碳社区

图四 风杓。(创用 CC 授权)

永续社区的模範生-英国贝丁顿零碳社区

图五 风杓运作示意图。(本文作者宋尔轩绘製)

BedZED 社区住户使用的能源皆为再生能源,包括太阳能以及使用有机废弃材料作为燃料的供电机组。太阳能的部分,每栋建筑的受光面皆装设太阳能光电板,总共可以提供约 20% 的电力供给。而其余能源则由複合式的热电机组 (Combined Heat and Power Unit, CHP) 提供(图六中的 Bio-fuel CHP),藉由燃烧废弃的木屑提供社区电力及热水。

水资源再利用的部分,因为英国属于海洋性气候,每年有固定降雨日数,这些降水透过屋顶的植被渗透至地下水槽(图六中的 Rainwater Storage),提供浴厕及灌溉所需用水,同时也防止豪雨时过多水分流入下水道而造成水患。而汙水处理的部分则採用生化处理,净化过后的水也导入雨水槽中储存与再利用。

永续社区的模範生-英国贝丁顿零碳社区

图六 建筑资源利用示意图。(http://www.iso.cuhk.edu.hk/english/publications/sustainable-campus/article.aspx?articleid=58638)

BedZED 社区的建筑採用各种节能减碳的措施,在达成零碳排放目标同时,亦维持原有的生活品质,可说是现今永续建筑的典範。


参考文献

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