文／張肇顯 
工研院產科國際所創新與創投策略組業務總監

一、面對氣候變遷壓力，突破傳統的科學解方是推動永續關鍵之一

國際能源署（IEA）在2020年指出，建築部門占全球碳排放的38%，遠超過運輸部門的23%。然而，營建產業因結構龐大且變革阻力大，許多創新科技如節能設備，往往是在建築物取得使用執照後才開始導入。以美國市場為例，Becker Friedman Institute 的研究報告顯示，儘管過去50年美國整體生產大幅提升，建築業的生產力卻呈現下降趨勢。根據美國經濟分析局（BEA）的數據，2020年美國建築業每位工人創造的附加價值比1970年降低了約40%。

圖1、每位工人創造附加價值比

^{資料來源：Becker Friedman Institute}

2023年聯合國氣候變遷大會COP28，首次將建材和建築工法的突破與創新列入目標與持續追蹤的議題。由法國和摩洛哥主導，共27國與聯合國環境規劃署（UNEP）共同發起《建築突破》（Buildings Breakthrough）、《水泥和混凝土突破》（Cement and Concrete Breakthrough）等驅動城市氣候行動的倡議，全球盤點、評估及檢視各國的減碳進度，目標在2030年使「近零排放且韌性的建築」成為新常態，將全球平均升溫控制在2℃以下，並力求不超過1.5℃。

二、從設計數位化開始，讓建築倡議落實

傳統營造業不僅產業鏈複雜、須透過層層分包的合作架構才能完成施工任務，且多數外包廠商規模小的產業特性，常面對臨時缺工、缺料、工資與物料雙漲的問題。因營建工程由建築師、土木技師、電機技師等行業專業人士和房地產公司共同組成的專業團隊，要推動淨零永續行動必須與價值鏈及夥伴聯手，一同思考減排減廢對策，才能產生極大影響力。從生產各種建築用重型設備、機械的韓國HD Hyundai公司、推動智慧工廠的德國Siemens，在2024年都發表了從設計數位導入、供應鏈協助合作共創淨零的願景和大規模運用。

2024年美國美國消費電子展CES展Keynote演講，各國大廠紛紛以願景、行動方案、解決呼應建築工程淨零排放的各種作法。韓國HD Hyundai公司提出AI軟體平台X-wise結合地理資訊，將XY地理位置應用於機器人、再生能源、船舶、建築，結合鏡頭和測距雷達，最終達到從工作室遠端遙控所有的工程設備，工程載具彼此協作，達到「安全-零事故」、「生產力-零閒置」、「永續-淨零排放」三個願景目標，該產品獲得2024 CES Innovation Award Honoree創新獎項，預計2025年上市。

HD Hyundai也和四足機器人公司Gravis Robotics合作，從四軸步行器的技術核心，延展到自動化營建工程機器人Gravity Robotics，透過掃描、自動排程、無人自動化施工技術實現近零事故、生產力提高60%的願景。

圖2、自動化挖掘機

^{資料來源：Gravis Robotics}

德國Siemens公司以「Siemens南京數位原生工廠Siemens' Digital Native Factory in Nanjing」實際案例，說明如何運用數位技術規劃設施，將整個工廠模擬成數位孿生Digital twin。這座數位工廠的真正優勢在於公司能在早期階段發現並緩解潛在的問題，避免過去會花費大量金錢和時間的規劃錯誤，設計師能夠回到問題首次出現的那一刻並加以修復，能大幅提昇製造能力、生產力和降低能耗。

圖3、Siemens南京數位原生工廠

^{資料來源：Siemens}

三、公有建築帶動民間建築，從4大主軸提升建築能效、加速低碳轉型

國家發展委員會於2022年公布《臺灣2050淨零路徑策略》，淨零建築規劃參考日本、美國、歐盟及國際能源總署等國際發展概念，計畫分階段於2030年公有新建建築物達成建築能效1級或近零碳建築目標，2040年50%既有建築物更新為建築能效1級或近零碳建築，最終達成2050年100%新建建築物及超過85%既有建築物為近零碳建 築的里程碑，含蓋範圍包括再生能源、建築及家電能效管理。

圖4、臺灣2050淨零路徑策略-建築部門

^{資料來源：國發會}

依據內政部資料，近10年建築物數據統計：臺灣2022年和2023年建築執照發照和使照發照約3,000萬~4,000萬平方公尺，每年約產生76萬~150萬平方公尺的辦公室面積，其中約55%為住宅建築。過去10來每年約產生1,400萬~2,000萬平方公尺的住宅建案面積。

表1及表2、臺灣近10年建築物數據統計

四、替代性工法的投入商業效益，達成建築節能、降溫、再循環

（一）低碳節能建材工法：屋頂/外牆BIPV光電系統

提到低碳節能建材，兼具發電、隔熱、遮陽、採光等，又能增加市容美觀就是整合型太陽光電發電模組BIPV，透過建築設計工法將太陽光電模組與建築物整合，能增加屋頂太陽能面積又具備「替代建材」之功能。經濟部能源署在2024年公布「建築整合型太陽光電發電設備示範獎勵辦法」，依再生能源發展條例第11條第3項規定訂定之。

建築整合型太陽光電發電設備包括頂蓋式及帷幕式二種，太陽光電模組直接作為帷幕牆之全部或部分建材，須屬新品設備具供建築物封閉及防水功能，移除後將致建築物功能減損者，總裝置容量超過10（峰）瓩，不及500（峰）瓩。取得認可文件之太陽光電發電設備，其購置獎勵補助金額每（峰）瓩以新臺幣5萬元為上限核計。但每一申請案獎勵補助總額不得超過新臺幣1千萬元。

圖5、建築整合型太陽光電發電設備示意圖

（二）低碳節能建材工法：自動調光玻璃

建築玻璃是影響建築外殼節能的一個重要因素，玻璃開口率越大就越耗能。現代建築，尤其是商業建築，莫不以玻璃帷幕為主要設計元素，因此帷幕玻璃的節能效果就特別重要。目前的節能玻璃，均為固定SC值（太陽遮蔽係數）的產品，SC值越低（遮蔽太陽輻射熱效果越好），節能效果越好，但是玻璃會較黑，會影響自然採光效果，降低整體節能效果（例如下午提前開燈時間），因此好的節能玻璃應該是在可見光穿透率與SC值之間的一個平衡點。

若能結合電致變色智慧玻璃和太陽能發電系統，依據太陽光強弱自動調光，且不用插電的玻璃產品，將可最大化的貢獻建築節能，其特點包括視覺穿透性佳、壽命長、經濟性、無須佈線與插電等條件，相關業者如日本Panasonic和臺灣鈣鈦礦科技的產品「Windows ZERO」鈣鈦礦創能窗，不僅能發電，還能阻絕熱能，並結合能源管理系統進行智慧調控 這樣的玻璃，亦可與前述BIPV發電玻璃整合設計，讓玻璃帷幕大樓發揮高度節能與創能。

圖6、自動調光玻璃與BIPV搭配使用示意圖

^{資料來源：工研院產科國際所、澄毓綠建築設計顧問}

（三）加裝新設備改善能效：全外氣自然能轉節能空調系統

全外氣自然能轉節能空調系統為新式非傳統型節能空調系統，兼具降溫與提供新鮮外氣，經由工研院亞熱帶綠能建築技術研發測試平台SPINLab實測，搭配空調系統使用，耗能約為傳統空調系統的一半，同時維持室內空氣健康品質，若廣泛採用，除了達到即能減碳效益之外，對於人員健康與防疫均有貢獻。

圖7、全外氣自然能轉節能空調系統耗電量和對室內微粒量測數據

（四）低碳節能建材工法

低碳循環建材係以回收再生成分為主要成分之建材，回收再生成分主要來自於營建廢棄物，例如工地矽酸鈣板與水泥板下腳料。採用營建廢棄物為回收再生原料，可降低政府處理營建廢棄物的負擔，亦可降低建材的碳排放，並可作為多種建材應用，包括牆體、防火隔熱材等，建築物生命週期結束後亦可回收再利用，達到循環營建目的。

圖8、低碳節能建材循環示意圖

^{資料來源：工研院產科國際所、澄毓綠建築設計顧問}

在數位時代，企業競爭力的關鍵不再僅僅是提升生產力或通過規模經濟創造更多價值，而是透過科技創新更智慧地建立競爭優勢。如前所述，2023年聯合國氣候變遷大會COP28，首次將建材和建築工法的突破與創新列為核心目標並持續追蹤。隨著城市高溫屢創新高，《建築突破》及《水泥和混凝土突破》等城市氣候行動已不再只是倡議，臺灣建築與營建產業應積極迎接這股變革潮流，推動數位化與淨零雙軸轉型，並採用低碳節能工法，讓「近零排放且具韌性的建築」成為未來新常態。