綠能創新 台灣之光 2017-11-28
 

風景@太陽房子:太陽圖書館暨節能展示館

轉載自能源報導Energy Magazine 記者:謝惠子

以「常民」為訴求的太陽圖書館,雖不若北投鑽石級木造圖書館來的夢幻美麗,但是這棟產能大於耗能的「正房子」,卻可以與大家分享「尋常人家」熱情的「正能量」!

小編約好訪談的日子很微妙,正好是9月21日,而專題內容剛好也與房子有關。18年前的這一天,一場翻天覆地的大地震,把台灣撕裂出一個大破口,流淌出沉沉國殤。環顧此刻已近黃昏的青年公園卻寂靜極了,幾隻小巧可愛的松鼠跳躍林間,眼前的「太陽圖書館」更顯得樸實無華,淡淡地將太平天年的餘蘊勾勒出來。

 

「這棟房子沒有魔法,就只有『常民』而已。」台灣汗得文化協會韋仁正執行長平淡的聊起。

 

 

這棟「太陽圖書館暨節能展示館」是茂迪股份有限公司已故創辦人鄭福田捐贈,由台灣汗得文化協會規劃、九典聯合建築師事務所設計監造,是一棟舒適的太陽房子,目前一樓是台北市立圖書館所屬的智慧圖書館,二樓為節能展示館,由汗得做為推動能源教育工作使用。

 

「原本一開始,鄭先生想要捐贈給反核人士林義雄先生,地點在宜蘭,可是我們覺得做為一棟宣導能源教育的示範場域有點太遠了,因此說服鄭先生將案場放在台北,同時也跟台北市政府要一塊地,希望將太陽房子留在此處。」韋仁正說,「常民」的建築規格是他們的訴求核心:「亦即你跟我、每一個人住的房子。」希望用最低的能源需求,滿足最高的舒適與健康要求,這就是所謂的「常民」房子,讓人人都蓋得起、也住得起的房子。

 

太陽房子巧妙收納光子發電

 

太陽圖書館,顧名思義,就是使用了太陽的光和能,也以「太陽房子」來稱呼它,而太陽房子還有兩層意涵:一個是「主動使用太陽能」,另一個則是「被動使用太陽能」。

 

負責導引解說的汗得專案專員陳彥蓁表示,圖書館於建造之初,採用透光型的太陽能板,裝置容量為3.36kW,發電效率沒那麼好,年發電量約3,300度,卻是與建築結合在一起的「建材一體型太陽光電系統」(BIPV),巧妙取代東側入口的遮陽棚,「你從二樓往屋簷下看到一格一格的黑色方塊,就是早期與建築結合的太陽能板,不但是建物的一部分,還有遮蔭功能,光線也不會太暗。」這就是「主動使用太陽能」,不過所產電力無法滿足全館使用。

 

 

直到去年(2016)12月,圖書館屋頂新增完工一批不透光型的太陽光電系統共47.1kW,年發電量達到56,000度,此時太陽圖書館正式成為「產能大於耗能的能源正房子」,不但所產電力能夠自給自足,還有餘電可以躉售給台電公司(全館的年用電量大約是49,800度左右)。「這是台灣第一棟能源正房子,我們在2006年進行設計時,就知道會有的結果,因為可以從模型上算的出來。」韋仁正說。

 

館方的屋頂在一開始規劃時,就預留了一大片向南傾斜6度的設計巧思,為的就是配合陽光的入射角度,讓急速奔騰的光子抵達地球後,能夠廣泛地為人們所利用。

 

「台北不是太陽能發電效率最好的地方,又是都會區,唯一的驚喜是太陽房子放在公園裡,在這樣的環境、日照條件下,從營造與經費運用的角度來看,若能維持南向及平屋頂的狀態,就能將預算控制在一定範圍內。」即便如此,韋仁正指出,當時2011年全館含太陽光電系統整個施工下來造價約新台幣1,600多萬元,這是現在裝置太陽能1kW大約5萬元所無法想像的,顯示太陽能價格亦隨著時間的推移而產生極大的市場變化,已成為全民都能夠負擔與使用的再生能源。

 

 

替房子穿上冬暖夏涼的好衣裳!

 

至於「被動使用太陽能」,指的就是節能。

 

電力是房子裡消耗最多的能源,而電力的消耗方式又以空調居多,因此如何阻擋或保留多餘的熱,是太陽房子「被動使用太陽能」的重要關鍵。

 

在台灣,建築物絕大部分的能源使用在冷氣空調上,而在相同的建物容積內,降低溫度所需的能源,是提高溫度所需能源的3倍,加上有一半以上的冷熱空調會從四面八方逸散到室外去,「所以幫房子穿件隔熱的好衣裳,是太陽房子『被動使用太陽能』的大事情。」

 

陳彥蓁引領小編走到隔熱材展示區前,指著讓屋殼隔熱的大利器:木質纖維板,流暢地說明:「我們的屋頂使用10公分密集型木質纖維及8公分密度較為鬆軟的彈性木質纖維共兩層的隔熱材,外牆同樣也以10公分厚的木質纖維鋪造,這樣的規劃就能達到良好的隔熱效果。」

 

一般木質纖維隔熱材只要6公分的厚度,就能達到與磚塊45公分、水泥102公分或是木板牆20公分一樣的隔熱效果,「裝了木質纖維隔熱材之後的內外溫度可以相差到5度左右,還具有吸音效果。」另外,由於木質纖維板質地仍較鬆軟,為了建物的支撐安全與牢固,特別加上「工字型透氣木樑」來做為強化支撐支柱使用,確保房體的結構安全。

 

 

再來是玻璃的部分。

 

現場以照燈模擬太陽照射玻璃的情況進行展演,解說國內住家的窗玻璃多半是單層玻璃,但太陽房子採用新型的節能雙層隔熱玻璃,並在雙層玻璃之間灌入惰性氣體「氬氣」,強化隔熱效果;同時以木質窗框取代一般常用的鋁框來斷熱,一來因為鋁框的熱傳導非常快速,二來可與公園環境結合,營造和諧靜謐的氛圍。

 

「窗戶就好像房子的眼睛與靈魂,在為房子帶來綠景內外穿透的同時,也能兼顧隔熱與靜音舒適的需求。」韋仁正認為,台灣的斷熱材技術已經可以到達耐溫2,600度,但是房子裡並不會有這樣的高溫出現,這是傳統產業可以思考與著墨的地方,例如玻璃由一塊變兩塊,是黏在一起的兩塊還是分開的兩塊、以及如何強化斷熱效果,還有隔熱材耐溫60度的研發等等,「我想這樣一來,賣窗子跟賣玻璃的商人都能有利可圖。」而且在房子裡使用木材是為了凸顯素材選用的特性,讓參訪者產生「啊!連木頭都可以」的感覺。

 

把能源鎖在房子裡

 

其實除了隔熱,還有做到「氣密」。

 

館方使用的氣密門窗,在門窗玻璃的四周以墊圈封裝,形成密封的氣隙(air gap),能夠有效阻絕夏熱或保留冬暖。另外,做為通行之用的進出口大門,也特地以雙道門的設計,來減緩因人員進出而造成夏日的冷氣外洩以及冬季冷風的漏入。

 

「其實平常時我們很少開窗戶,只有在裡面的同仁感到悶熱時才會開窗通風。」接著陳彥蓁分享開窗通風的秘訣:透過煙囪效應的概念,將館內面陽的大扇落地窗及上面的氣窗全部打開,只要2分鐘就可以快速完成一輪換氣。「這也是通風概念。因為熱空氣會往上升,所以當外頭的空氣進來時就會很快將熱的、髒的空氣推出去,且建議要兩邊對開,形成一個通風的氣道;如果只開單邊或是窗開一半的話,這樣的換氣效果並不好,還會一直散失能源。」此外,館內也裝設「全熱交換器」來調節室內濕度,同時達到節能效果。

 

而善用「採光」也是調節微氣候的好幫手,秘密就藏在這屋簷上。

 

圖書館因應陽光的入射角度,精確的估算好屋簷的設置斜度,使夏季的太陽光不但不會照射進來,還能反射出去;到了冬季,也能順利迎入天光,溫暖整個室內,更不會產生季節性的光線明暗落差。「太陽房子每日的均溫與冬夏均溫都持平穩,扣除強烈寒流來襲的溫度變化,大致上夏天可以維持在25度左右,冬季則落在16~18度之間。」

 

 

韋仁正在此小結:透過這些可以用公式計算出來的冷條件設定,房子的相對濕度也得以控制在55~65%的範圍內,是帶來舒適感受的最大主因,同時把必要的冷熱空氣鎖在屋子裡,達到整體節能80%、比一般建物節能5倍的成效,而實際的節電結果是可以透過電費單來印證的。

 

值得一提的是,太陽圖書館是2006年依照德國建管法規所蓋出來的,若是按照明年2018年德國新修的建管法來設計,未來節能效率將再提高5~6倍,也就是德國房子的能耗僅約需3~5%,就可以過上目前台灣的生活水平。因之韋仁正期盼國內的建築理念應該隨著時代的滾動,加把勁地追趕上去。

 

透過對話與雙手,與自然和諧共生

 

參觀、訪談到現在,只是再一個轉角,就又撞上了一幅美術看板,抓住了小編的目光,上頭嵌著一首充滿童趣的小詩:

 

我想要有一個家/太陽照了之後/電燈會亮/花兒會開/蚯蚓會爬/飛機會飛/全世界如果都綠綠的/那/我們就不用開冷氣了

 

 

接下來,是一面用色古樸的彩繪牆。「這是自然塗料。我們以石灰做為原料的自然塗料,具有抗菌防霉功效,同時保留底材的透氣性與觸感,以自然方式保護底材,也對施作者與居住人的健康負責,創造出舒適健康的室內氣候。」陳彥蓁說,這面彩繪牆是之前留給來訪者體驗自然塗料的傑作。

 

就整體來看,這棟太陽房子跟一般的綠建築是有點不同的,「基本上若拿掉了上述的物件,其實就是一般商用或住家房子,是以傳統RC加上樑柱式的蓋法。我們希望大家給出一個空間,讓時間去印證這個常民房子的實用效能,而不是以充滿魔法的神奇角度來看待它。」

 

韋仁正覺得,讓每個人容易理解、也可以簡單跟著這樣做,是他們的盼望與具體呈現,所以也針對青少年辦理簡單的營隊體驗活動,更進一步把能源教育活動延伸到「一人一千瓦」的公民電廠運動,還有專業性的太陽職工訓練,同時透過對話與雙手來「協力造屋」,希望與自然和諧共生,並將熱情的陽光「在地化」。

 

「這個節能案場就放在這裡了,簡單告訴你窗子是這樣、斷熱需要多厚,這些在德國已經被標準化的建築節能大小事,在台灣『內政部建築研究所』其實也有在做,無論是開窗面積、通風面積、斷熱材等具體資料都有,就看你想做到什麼程度。」

 

訪談結束前,韋仁正誠摯邀請大家有空來訪,「只要用身體去感受,就會知道屋子想要傳達的意念,溫度計也會告訴你實際的運用狀況,這是一棟充滿人味的太陽房子,它的存在就已經在說明節能這件事的作法了。」

 

道別時推開厚重又優雅的兩扇木質大門,屬於太陽房子的願景仍將持續發光發熱,而眼前的青年公園在入夜後變得多彩熱鬧起來,老人小孩慢活其間,這就是「全世界如果都綠綠的」――亦即「常民」的太陽房子正在讓能源的使用世界更豐富!

 

(本文照片來源:台灣汗得文化協會)

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