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由內而外:改善室內空氣品質是否也能實現碳中和的目標?

眾所周知,在工作場所呼吸的空氣品質會對我們的健康、認知能力、工作滿意度與執行力產生影響。這就是為什麼當我們考慮在建築物內的健康和幸福時,室內空氣品質 ( IAQ ) 和通風通常是最受關注的特徵點。


建築師採用多種策略來改善或維持室內空氣品質。最常見的是使用機械或自然通風將室外空氣引入建築物並減少裝修期間材料中污染物的逸散,但是這些策略對能源和排碳的影響呢?改善居住者的空氣品質是否會以犧牲環境為代價,例如更高的能源使用?以下是室內空氣品質和通風的一些研究成果:


改善空氣品質和生產力

許多綠色建築評量工具都有加強通風的規定。例如,LEED 要求的通風率比 ASHRAE(美國採暖、製冷和空調工程師協會)規定的通風率高 30%。澳大利亞的綠色之星為通風提供高於澳大利亞標準 ( AS ) 100% 的分數,或者二氧化碳水平不超過 700 ppm的分數。還有一些材料積分可以推廣低 VOC(揮發性有機化合物)和低污染油漆、材料和家具。所有這些積分都旨在改善室內空氣品質。


雖然很難將生產力的具體變化歸因於特定的 IAQ 措施,但研究一致顯示,高於建築規範要求的通風率提高提供了一個好處,例如:機械通風率加倍時,認知分數提高 100%,McNaughton等人 ( 2015年)曾經計算出這樣的生產力收益價值高達 6,500 美元/工人/年。如果我們從員工身上得到更多生產力,我們是否應該關心加強通風對能源的影響?我們是否也應該關注由此而產生的碳排放?


探索與能源策略的交叉點

20 年前 Mudarri ( 2000 ) 發表了一項解決改善室內空氣品質與減少能源使用之間關係的關鍵研究。在一份完整的建築策略清單中,他列出了四類措施:

  • 在對室內空氣品質影響很小的情況下提高能源效率。

  • 改善室內空氣品質,而能源效率影響很小。

  • 提高室內空氣品質和能源效率。

  • 提高能源效率,但可能會影響室內空氣品質。

理想情況下,設計師和建築開發商應該關注其中的第二項與第三項。


有趣的是,在 McNaughton 等人 ( 2015 ) 的研究顯示,當使用節能設備時,提高通風率所需的額外能源成本僅為 14 美元/工人/年。因此,這是一個很小的權衡考量結果,隨著室內空氣品質的改善,您可以從員工身上獲得更多的收益,但如果採用能效策略,能源成本會略高一些。 Mudarri 還在 2000 年提到「考量室內環境品質利益與能源效率利益會互相衝突的是不必要的討論」,並呼籲制定嚴格的協議來制定綜合能源和 IEQ 戰略。以上是二十年前的研究結果,那之後有什麼進展嗎?


最近的研究表明,實際上根本沒有任何權衡考量是需要被考慮的:Residovic ( 2017 ) 檢視了澳大利亞的 297 座 NABERS 級建築,發現 NABERS 能源效率 ( EE ) 與 NABERS 室內環境品質 ( IEQ ) 評級之間存在正相關的關係。隨著建築物的 NABERS IEQ 等級增加,建築物的 NABERS EE 等級也增加,這表示良好的 IEQ(包括 IAQ)和能源效率可以互補。


自然通風的方法

如果我們想在改善健康、幸福和生產力的同時減少碳排放,那麼自然通風是否是更好的解決方案呢? 在某些氣候條件下,在建築物合理設計的情況下, 自然通風可以提供與機械通風類似改善室內空氣品的好處,而且能源成本要低得多。研究還顯示,與機械通風相比,自然通風的健康益處可能更高(Seppänen & Fisk, 2002)。


雖然可能仍需要一些能源來調節室外空氣,但通過更好的設計和綜合思維,自然通風可以成為節能或淨零健康建築貢獻的一部分。 Max Fordham 對建築願景是為溫帶氣候而設計,即不需要加熱能源,不需要電能進行製冷,也不需要過多空氣在建築物中的循環,這概念顯然非常符合 WorldGBC 對所有建築物在 2050 達到碳中和的呼籲。


能源效率限制權衡的考量,但需要更多的研究

良好的室內空氣品質有益於人們的健康並提高建築物居住者的工作效率。加強通風以改善室內空氣品質,無論是自然通風還是機械通風,肯定會對碳和能源產生影響。然而,生產力增加的優勢可以大大超過能源成本,抑或者根本不需要任何權衡考量:也就是說節能建築也可以擁有良好的室內環境品質。不過,更多研究仍然需要,如權衡考量如何因不同氣候國家及建築物而異?此外在對人類和地球都兩方都能有益的淨零碳建築的追求過程中,這也是一個需要繼續探索的重要領域。


( 11/19/2021, World Green Building Council )


Dr.J 評論

改善室內空氣品質,有時需要有設備置入於建築物內,自然也會需要能源的供應才能運作,然而以上的研究告訴我們兩種結論:

  1. 改善室內空氣品質所帶來的生產力及健康的效益遠大於能源消耗的貢獻,事實上這些改善設備占整個建築的能耗比率可能很小。

  2. 綠建築能源效率評比等級愈高,建築物室內空氣品質的評級也愈高,兩者呈現正相關。

因此節能建築也可能對改善室內空氣品質有幫助,當我們在追求淨零碳排放的建築過程中,同時也可以兼顧室內空氣品質的改善,或是當我們持續改善室內空氣品質而採用的各種方法時,也能夠對建築物的碳中和有所貢獻,這的確是未來一個值得持續研究的領域。


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