工研院與成大共同在沙崙綠能科技示範場域建置的亞熱帶首座綠能建築技術研發測試平台。圖/本報資料照片
工研院與成大共同在沙崙綠能科技示範場域建置的亞熱帶首座綠能建築技術研發測試平台。圖/本報資料照片
沙崙綠能科技示範場域建置的「節能展示屋」。圖/本報資料照片
沙崙綠能科技示範場域建置的「節能展示屋」。圖/本報資料照片

根據國際能源署(IEA)研究,全球總計超過四分之一的溫室氣體由建築物排放,在已開發國家中,幾乎占全國總量30%,因此降低建築能耗始終是全世界節能減碳的關鍵之鑰。

節能展示屋

打造智慧綠能新生活

工研院近年來積極投入綠色研發,並在沙崙綠能科技示範場域結合綠能和建築技術,模擬南台灣常見的透天厝形式催生出「節能展示屋」,攜手日本東京電力Power Grid、台達電、台塑等12家企業共同投入,整合高效率設備、感測器、照明、智慧控制等技術,期待能為建築智慧與節能找出良方。

節能展示屋共有七戶,分別為獨棟、雙併以及連棟共三種不同的建築形式,不僅在設計上設定比一般住宅節能50%,且各有其測試情境,如獨棟節能屋以實踐太陽能創能、儲能與節能,達到零耗能住宅的目標為主,而雙併形式的節能屋則內建深度的節能與智慧控制,並測試家電聯網,連棟節能屋則提供國內優質廠商的產品進駐展示與測試。

為了驗證零耗能目標,節能展示屋整合建材與設備做深度節能,同時也展現人們對未來智慧生活的想像,比如LED照明不僅能模擬自然光照,也會隨著時間變化自動調整光線強弱,看似平凡的電動窗廉,是來自工研院與台塑共同研發的染敏電動窗簾,僅需微弱光線就能發電運轉,不須額外消耗市電,另一方面,節能屋中的熱水系統則利用光電板的廢熱與熱泵互補加熱,達到既能發電又能製造熱水的雙重功效。

除了節能應用,在節能屋中也能體會到智慧科技的優點,一如寢室中的舒眠環控系統,僅需設定性別、年紀與體重等生理參數,此套由工研院研發設計的系統就能配合紅外線偵測器取得牆壁溫度,來調整空調與電扇的強弱冷熱,時時維持最佳的室內溫度。

同時在節能展示屋中,工研院安裝東京電力Power Grid所研發的三表合一系統,蒐集水表、電表以及瓦斯表數據,透過長期資料累計與機器學習,智慧電表將能辨認每一項家用設備的用電量,協助用戶理解用電行為、剖析節能技巧與提供建議,以調節最佳的用電方案。

節能展示屋的概念如同微型電網的具體呈現,太陽能模組發電的電力儲存在儲能設備,搭配室內的使用電源,電力經由交、直流電的轉換,通往能源管理系統,並透過智慧家電物聯網的互連機制,建構以國內TaiSEIA101智慧家庭裝置互連協定標準(CNS16014)為基礎的智慧家電,串聯、整合管理各項設備並節約能源,從創能、儲能、節能再到智慧管理,運用智慧綠能建立自給自足的低碳綠能生活。

綠能建築技術研發測試平台

亞熱帶地區首座

除了智慧綠能的應用蓬勃展開,為了驗證綠能建築技術與產品性能,在經濟部能源局支持下,工研院與成功大學共同建置全球首座「亞熱帶綠能建築技術研發測試平台(SPINLab)」,提供產官學研各界進行室內、室外、效能、建材、能源系統、智慧化管理、能源大數據、系統整合分析等研究與產品效能實測,進一步規劃出與綠能建築相關的技術研發與測試驗證。

工研院綠能與環境究所所長王人謙表示,由於溫濕度變化與能耗量會隨著不同方位而有所變動,SPINLab擁有360度旋轉功能,可以讓研究者針對不同方向進行更精準的測試。

另一方面,為了達到驗證分析的效果,SPINLab設置有兩間實驗室,可讓研究者同時針對不同情境設計做比對,兩間實驗室無論內部設備與隔間、外部側牆與玻璃,都可以隨意進行拆換或或加裝,提高實驗的應用性。

SPINLab除了能建立建築設計跟相關設備的資料庫,同時也能納入修訂綠建築標章、綠建材標章、智慧建築標章等相關建築法規與能源標章的參考依據。

盤點全球相關平台總計三座,第一座為2014年美國羅倫斯伯克萊國家實驗室所打造的FLEXLAB,屬於溫帶氣候;第二座則接近赤道,2016年由新加坡建設局所設置的SKYLAB,台灣的SPINLab於2020年相繼而生,成為亞熱帶地區首座具有旋轉功能的建築科技實驗室。

未來工研院也將鏈結美國與新加坡的研發能量,進行跨氣候帶綠能建築技術的創新,在綠能與節能減碳的全球趨勢中,台灣為守護美好的地球,持續實踐永續行動。(本文由工研院提供)