第 575 期文章

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綠建築新趨勢系列(1) 以「木」之名崛起 綠建築的新興設計浪潮

曾獲普立茲克建築獎的日本知名建築師坂茂,一向喜愛利用木料與紙筒等自然素材進行創作。曾獲普立茲克建築獎的日本知名建築師坂茂,一向喜愛利用木料與紙筒等自然素材進行創作。

究竟什麼是「綠建築」?它又能為人類帶來什麼樣的未來?一場以「木」之名興起的永續設計浪潮,為建築帶來新一波革命。

在氣候變遷、環境汙染等問題不斷席捲而來的當下,「環保」與「永續」成為人們關心焦點,設計圈也未置身事外;尤其近年「綠建築」不斷被倡議,大眾對其關注更是有增無減。

 

不過很多人以為,在建物外部加上綠化,諸如增加植生牆等,就是「綠建築」。也有人以為,架起太陽能板,部分電能自給自足,就是一種「綠建築」。

 

其實,這些想法都只對了一半,真正「綠建築」,該指建物在「由始至終」的生命週期裡,消耗最少地球資源、使用最少能源、並製造最少廢棄物,才能真正冠以「綠建築」之名。

 

在這樣的原則下,當代設計開始將目光投向「建材」,想盡辦法減少建築的二氧化碳排放與熱能散失;也正因如此,自然界的最佳恩賜—木料,又再度成為最佳建材選項。

木料重新崛起 減碳效能大受推崇

在過去一百年,人們憑藉鋼筋混凝土向天空發展,也愈來愈倚賴這兩項建材,以為沒有它們就蓋不了房子。

 

倘若從建材的獲取過程來看,金屬建材其實極度耗能,主因礦物得經過數次上千度的高溫冶煉,才能變成鋼、鋁、鐵等建材,混凝土同樣亦是經過高度耗能才能取得,運送過程還得再度耗費大量石化燃料。

 

相較之下,樹木在成長過程已不斷吸收二氧化碳,化身建材後還能再度發揮減碳功能,其高度絕緣性特點,能讓房屋保持冬暖夏涼,產生節能省電優點,因此重新被建築師視為格外具有永續價值的建材。

 

瞧一瞧數據資料,就知道為什麼人們該投入「綠建築」。根據調查顯示,目前溫室氣體來源中,有19%來自工業排放,33%來自交通,而源自建築的占比,竟然高達47%,逼近一半!這是因為我們常用的鋼筋與混凝土,在製造過程中高度耗能、高度排碳,而使用它們建造房子後,又因絕緣性較差,因此必須耗費大量電力,才能以冷暖氣維持舒適生活。

 

回顧2015年的巴黎協定,參與成員國曾共同議定要將每年平均溫度上升幅度控制在2度之內,不過以目前氣溫上升速度,已經很難把持在這個範圍內,再這麼下去,氣候災難,不再只是危言聳聽。

從建材就減碳 自然材質大受歡迎

也就是在這種環保覺醒下,歐洲一些建築師開始以橡木板當作房屋絕緣材料,有些甚至是由釀酒工業廢棄的橡木瓶塞回收製成。由於橡木採收時只取樹幹外皮,因此不會有砍伐樹木、傷害環境的問題。這些具韌性高、抗噪吸音、隔熱絕緣等優點的橡木板,在生命週期後還具有容易拆解替換、可自然分解等特點。

 

相對於木料,竹子也被視為永續建材首選,因為它生長快速、容易大量取得,如以經濟規模栽種,六年生長期後就可採收使用,極富經濟效益,又不會有資源枯竭問題。另外像稻稈、麥稈等農作廢棄物,也開始被壓成板材當作建材。

 

再生物質,亦變身永續建材極佳選擇,像是回收丹寧布與玻璃纖維,可拿來製作房屋絕緣層;而由舊建築拆除回收之木料,可用作地板或樑柱、門板、窗框之用;至於鋼銅等金屬及石材,也都能進行再利用,減少生產全新建材消耗的能源。

木建築不只被用於住宅,也開始應用在公共建築,瑞士蘇黎世動物園的大象館,便別出心裁使用大跨距的木構天幕,為象群營造充滿自然氣息的生活環境。木建築不只被用於住宅,也開始應用在公共建築,瑞士蘇黎世動物園的大象館,便別出心裁使用大跨距的木構天幕,為象群營造充滿自然氣息的生活環境。

強韌可比鋼筋水泥 CLT木料帶來全新可能

不過追根究柢起來,近期木建築之所以突破極限,應用範圍愈來愈廣,甚至往高樓發展,關鍵還是「Cross Laminated Timber,簡稱CLT」的出現,它有多種譯名,諸如「縱橫多層次實木結構積材」、「交錯層壓木材」等皆是,日本則稱為「直交集成板」。

 

顧名思義,CLT是將每塊原材去除缺點後,再縱橫交錯、膠合,形成集成材;由於已在生產過程中剔除木材節點等缺陷,因此結構更堅固,強韌度甚至可比鋼筋水泥。而它所使用的原料,來自可不斷種植再生的經濟林,也就是所謂的永續森林(Sustainably Harvested Wood),因此更符合經濟與環保效益。

 

傳統觀念上,往往認為森林只能保育,不可砍伐。但其實更合宜的態度,是森林需要「經營」、「更新」,才能生生不息。以再造林來說,生長四十年以內的樹木,吸碳效率最佳,可達到最佳減碳功能;樹齡再增後,吸碳效率會逐漸減弱,因此樹林並不是不能砍伐,而是該找到生態與永續發展的平衡。像日本政府便以補助獎勵方式,鼓勵民間使用本國再造林木料築屋,達到「地域材活用」效益。

透過設計佈局 達到節能減碳理想

除了從建材根本做起,「綠建築」在施行上,關鍵首推如何將太陽熱能摒除在室外,減少室內空調耗能。關於這點,可以透過各種方式進行。

 

其中一個相當受到矚目的做法稱為「被動式設計」,聚焦在如何讓建築物更有效率地使用太陽產生的熱能,妙計之一就是使用較高「熱質量」(Thermal Mass)建材,有效將熱能保存在建物內,並以木料等絕緣隔熱效果強的建材,防止熱能散失,在冬天尤其實用。

 

被動式設計,著重在讓窗戶、牆壁、樓板能夠蓄集或反射、發散日光能量,在冬天蓄積熱能,在夏季則反射熱能。它之所以稱為被動,是因並不主動使用機械或電力裝置來增進熱能的使用或發散,反倒著重設計手法將日光轉為可用熱源,並使用於空氣、水、熱質量之上。

 

在「綠建築」生命週期中,最關鍵的目標就是考慮能源使用效率。藉由各種主動與被動手法減少耗能,並藉由建築基地的日照採光、熱能吸收與發散、通風路徑調整等方式,增進建築自己捕捉或產生能源的能力。

因地制宜 才能催生最完美「綠建築」

藉由重新檢視建物的耗能模式,可重新從過往被浪費的熱水、停滯的空氣中擷取能源,並引進新鮮空氣與冷水,讓室內保持合宜溫度。而防曬的措施,像是注重窗戶開口的方向與角度,調整窗簾、遮陽板的分佈,都能有效阻止建築物在酷暑吸收熱能,減少空調使用。

 

窗戶的規劃,在夏季著重於減少多餘熱能吸收,冬季則增加引進產生熱能的光線,並減少熱能透過玻璃窗逸失(玻璃是相對較差的絕緣材料)。因此在北半球,常常將主要窗帶配置於南邊,這也就是華人講究的「坐北朝南」生活智慧。

 

而透過植披,亦可增進建築物的能源效率,像是植樹,即可減少夏季陽光直射,冬季葉落時又讓陽光穿透,照射到建物上。常綠植物,也常被應用在建物北面,以抵擋冬季時由北方吹來的強風,減少建築物熱能的散失。

 

不同的區域,一定要有因地制宜的措施,才能達到「綠建築」理想。在寒冷地區,暖氣系統是建物最主要的耗能主因,反之在熱帶,冷氣空調就躍身為耗能元凶,因此被動式設計力圖有效減少建物耗能,達到冬暖夏涼理想。

 

木料、石材等材料因能有效隔絕熱氣傳導,成為新一代「綠建築」建材的最佳選擇。

北歐在木建築浪潮中處於開明的前鋒位置,像是芬蘭的Tuupala學校與托兒所,便以舒適明亮的木構建築,為孩子營造宜人的成長與遊戲環境。北歐在木建築浪潮中處於開明的前鋒位置,像是芬蘭的Tuupala學校與托兒所,便以舒適明亮的木構建築,為孩子營造宜人的成長與遊戲環境。

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