兼顧換氣與節能!瞧瞧辦公空間可以如何被改造

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  在辦公空間的窗戶內緣多裝一層內窗和百葉簾,能有效阻隔室外熱源,使窗內和空隙中間的溫度相差好幾度(圖:台達)

文/詹詒絜

  今年夏天太平洋高壓異常強勢,將台灣壟罩得密不通風,颱風也難以生成。於是,國內每座城市的氣候越來越熱帶化,每天溫度突破36°C似乎已成家常便飯。在這種天氣之下,我們怎能耐得住不開冷氣?

  當然,一旦開了冷氣,勢必得把門窗關得緊緊的,避免冷空氣外流。可是你知道嗎?一個封閉的室內空間,如果空氣品質不好,將會危害人體健康。正如世界衛生組織(WHO)之前所估算,每年約有430萬人因暴露於家庭空氣污染物之中,而過早死亡。我們實在不能輕忽室內霧霾及其他有害成分,像是PM2.5、PM10、二氧化碳、甲醛及有機揮發物(VOC)呀!

  也因此,目前全球在建築這一塊的討論,已從單純的「節能減碳」,漸漸進化到「以醫學為本的健康環境」。國際上目前泛行的WELL健康建築標準(WELL Building Standard),就是來檢視一棟建築物的風、光、水及能源管理,有沒有照顧到使用者的身心靈健康。

 

國際WELL標準 引領健康建築新概念

  坦白說,WELL建築標準在台灣正處於剛起步階段,許多人可能不曾聽聞過,而國內也只有屈指可數的辦公空間,如:台灣利邦總部(一間專門推行建築室內空調通風、給排水、智能安全電力系統的公司),成功獲得WELL認證。但事實上,這套標準在國際上已行之有年。

  追朔一下WELL成立的歷史,是2014年由國際健康建築學院(International Well Building Institute, IWBI)所發布,準則系統與大眾廣為熟知的國際綠建築LEED認證體系滿類似,不僅有各式各樣的指標,還有銀級、金級、白金級之區分。不過就內容上來看,LEED關注的是建築內外的環境議題,而WELL主打的是建築居住者、使用者的人本健康。

  不得不說,WELL自2014年問世以來,其評估系統持續不斷演化,如今已升級成第二版本(V2),涵蓋多達120項標準條款,分散於「空氣」、「水」、「營養」、「光」、「運動」、「熱舒適」、「聲環境」、「材料」、「精神」、「社區」這10大概念項目之中。

  其中,「空氣」這一塊,在當今細懸浮微粒和Covid-19疫情肆虐的時代中,大概是多數人最關切的。近期哈佛大學就出了份研究,發現如果空氣中的PM2.5每增加1微克/立方公尺(μg/m3),Covid-19死亡率便會增加8%!而WELL標準在這方面的嚴格控管,可說是世界之最,它要求室內空間的PM2.5和PM10需各自小於15μg/m3、50μg/m3(台灣法規要求35μg/m3及75μg/m3);二氧化碳濃度控制在900 ppm內(環保署要求1000ppm),其他甲醛、臭氧等污染物的數值也都比其他法規標準來得嚴苛。甚至,針對揮發性有機化合物(TVOC),還詳細陳列10幾種物質,「分別」設立超標門檻,反觀台灣的室內空氣品質管理法,也只為十二種揮發性有機物之「總和濃度」立下尺度。相較之下,WELL標準追求的,已相當於一個幾乎「零空汙」的健康環境了!

  地球公民基金會靠著通風和雙層玻璃系統,用心打造一個節能健康辦公室(圖:詹詒絜)

因應條件和需求 換氣通風有數種

  在如此嚴格的要求之下,說實在的,要達到WELL標準還真的不容易,必須得靠適當的通風換氣系統,才有辦法取得分數。但問題來了,通風方式又分自然通風(natural ventilation)和機械式通風(mechanical ventilation),我們要怎麼辨別哪一種是最有效的呢?要回答這個問題並不難,只要事先了解兩種方式的差異,以及空間周圍環境條件和使用者的需求即可。

  以自然通風來說,靠得是建築物內外自然氣壓溫度差異所造成的空氣流動,通常又可細分「風力驅動」(wind-driven ventilation)及「浮力驅動」(buoyancy-driven ventilation)。簡單來說,前者的生成必須仰賴建築內外的風壓差異,達到空氣流動和交換的效果;後者則藉由空氣溫度差異所形成的浮力,讓空氣能上下對流。

  至於機械式通風,顧名思義,是透過機械系統像是排風扇送風機抽風機等所產生的動力,帶動室內、室外空氣流動,這在自然通風缺乏的環境空間中,相當不可或缺。而機械式通風又可再細分成三類:正壓、負壓及平衡通風。第一類通風法會一直對室內空間提供外面的空氣,進氣型的換氣扇就屬於這種類;負壓型通風則剛好相反,會持續把室內的空氣和濕氣排出,最常見的設備莫過於廁所浴室的排風扇;而最後平衡雙向換氣是同步執行進氣和排氣,全熱交換器(Energy Recovery Ventilation, ERV)即是一例。

  一般來說,如果在環境條件允許的情況下,一個空間能同時透過自然和機械方式來通風,當然是再好不過。不過要挑戰WELL的超高標準,全熱交換器是絕對不能少的神器,尤其是在戶外懸浮微粒濃度超標,不能開窗之際。讀者一定會好奇,這設備到底有多神?

  事實上,全熱交換器通常具備空氣過濾網,能有效潔淨引入的外氣(新風),同時排出屋內汙濁空氣(排風)。但在交換空氣的過程中,它又靠著「能量回收」執行熱傳遞,將室內要被排出的冷或熱空氣,能量被傳至新風上。如此一來,原本要出去的熱量,會跟著外氣回到室內空間,屆時風溫與屋內原有溫度相去不遠,讓空調不會因為突如其來的外氣溫差,而需要瞬間的高運轉來調和溫度。這也是為什麼除了淨化功能之外,許多人也將全熱交換器視為一個輔助節能的好物。

  六月台達基金會舉辦氣候沙龍,邀請專家講解新風系統(圖:台達基金會)

空間需要多少換氣量?讓專家來教你

  但是,一個空間要有良好的通風效果,還需額外注意「換氣量」。隨著建築空間大小變化,每小時換氣的次數和風量也一定有所不同。

  以單位面積和樓高算法來看,一般住家空間每一小時,需換氣0.5-1次;但像幼兒園和圖書館這類公共空間,則至少需要1.5-2次。而單次換氣的風量,視空間面積平方米(m2)和樓高而定。舉例來說,某居家空間長和寬各10米,樓高有2.5米,一小時一次的換氣風量便需達到250立方米(m3/h,又稱CMH)(10x10x2.5x1=250)。

  設計換氣量還有另外一套稱為「空間人數法」的公式可依循。一般而言,成人每小時需要的基本換氣量為20-30CMH,假如一個房間裡有5個成人,所需的外氣量就是100-150CMH。

  以上這些算法都很好上手,不過要照著WELL標準去設計換氣量,就不是簡單這一行公式可以做到的。WELL所奉行的是美國採暖、製冷與空調工程師學會(American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers,簡稱ASHRAE)研發出來的一套特有計算方式,它為不同室內環境訂出單位流量基準,並將空間人數和面積皆納入換算,理所當然公式比較複雜,演算也相對嚴謹。但是,在WELL計分系統裡,ASHRAE提供的數字只是一個「最小值」,建築業主想在「空氣」這一題上多拿點分數,就不能僅剛好在及格邊緣而已,設計的通風量必須得超過最低門檻才行。

  此外,即使屋內安裝足夠的換氣設備,但人流的進進出出,仍會影響室內空氣品質。因此,新風系統若能適當搭配空氣品質監測器,時時刻刻秀出二氧化碳、PM2.5等濃度,便能即時管理全熱交換器的運作,讓你輕鬆擁有健康的辦公環境。

  全熱交換器和室內空氣品質監控是打造健康辦公空間的關鍵要素(圖:台達)

雙層玻璃學問大 隔了熱源省了電

  甩開了髒空氣,接下來瞧瞧如何對付熱空氣。其實最有效把熱能隔絕在外的方法,是在建築上裝置外遮陽。但台灣有許多辦公空間藏身於高樓大廈,若沒有大樓管理委員會或區分所有權人的同意,是難以改變外牆面貌。於是,台灣綠適居協會理事長邱繼哲設計出一套雙層隔熱窗施工法,從內部加裝一層玻璃,中間內外窗相隔數公分,並裝上百葉窗,不僅將熱能反射出去,也為室內保留光線。另外,搭配排風系統,可將屋內冷空氣先灌入內外玻璃之間,再從對外窗帶走內部髒空氣。如此操作下,既幫玻璃降了溫,又排出了室內有害物質,簡直就是一舉兩得。

  這套獨特的施工法,曾應用於地球公民基金會辦公空間的節能改造上,被證實隔熱效果和外遮陽一樣好。去年三月,基金會在炎炎夏日時實測內外溫度,結果外牆玻璃在日曬之下竟有53°C,但室內溫度僅32°C,整整相差了21°C!如此隔熱成果,也讓整個空間比樓上相同坪數的鄰居,電費少了80%。

  而台達基金會先前與陽光基金會合作,為其辦公空間導入新風系統和雙層玻璃隔熱法,兩者互相搭配下,也預期可幫忙節省30%的空調用電量。甚至,有時陽光基金會的室內二氧化碳、PM2.5、PM10等空氣汙染物濃度均值,比WELL標準要求的還低。從這些案例來看,辦公空間要在冷氣房的密閉空間獲得新鮮空氣,同時又降低空調的高耗能,真的一點都不困難,安裝兩套系統便可搞定,大家不妨試試看!

  沙龍過後,實際帶大家走訪地球公民基金會辦公室,見證換氣和隔熱系統的神奇之處(圖:台達基金會)

本篇轉載自Vol.67

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