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除了吹冷氣,印度、新加坡、德國幫建築和城市降溫的妙點子

  • 播出時間: 2023-09-28
少年報導者‧誰來讀新聞|粵語
圖表:熱濕氣候台灣之亞熱帶氣候區及台北市適用的退燒策略
少年報導者‧誰來讀新聞|粵語
資料來源/《台北市都市熱島強度監測分析及示範區熱島效應改善規劃設計》,郭柏巖繪製。

隨著全球暖化益發嚴重,面對來勢洶洶的高溫威脅,許多國家的冷氣普及率也開始上升,以降低熱傷害發生。不過冷氣耗電又會產生廢熱,各國開始思考如何從建築與都市設計著手進行調適,建築師腦力激盪,想出用通風、遮陽、散熱、隔熱等方式讓室內變得更涼爽,減少開冷氣的需求。

台灣不但處於濕熱的環境,人口又高度集中,因此建築與都市設計的相關降溫措施更加重要,將是幫助台灣面對持續暖化的氣候重要關鍵。讓我們透過其他國家的案例來反思,有哪些值得台灣借鏡的妙招和政策。


印度就地取材,蓋出降溫又除濕的學校

人類長久以來就為了適應高溫氣候發展出許多不同的降溫措施,近年為了達到建築降溫的目標,有建築師則回頭研究古老建築、向傳統取經,在傳統文化的降溫方式上,找到節能的調適方法。

氣候炎熱、冷氣普及率也不高的印度,過去就發展出許多對抗高溫的建築工法,現代的建築師也藉此找到節能降溫的建築巧思。紐約建築師黛安娜.克蘿格(Diana Kellogg)最近在有著「黃金之城」美稱的印度城市齋沙默爾(Jaisalmer)興建的新學校,便是成功的案例。齋沙默爾夏天可以高達攝氏49度,當地建築一向以降溫設計著稱,近年在氣候變遷的影響下,齋沙默爾旱季更逐年變長,迫切需要一座能夠適應當地氣候的建築,克蘿格就以降溫為核心,打造這所位於印度最大的塔爾沙漠(Thar Desert)中央的學校。

克蘿格與當地居民合作,學習他們的生活智慧,融合當地傳統降溫的建築工法,讓這學校的室溫比戶外溫度低上10幾度。她選定的建材就是齋沙默爾當地著名的砂岩,此岩石具有冬暖夏涼的特性,當地人自古以來就用砂岩興建重要建築。克蘿格還建築中融入了當地傳統的集水技術,收集雨水以及校園內的回收水以克服旱季變長的問題。

除了高溫,夏天最令人害怕的其實是濕氣,因為一旦處在高溫加上濕氣高的環境中,人體就無法正常排汗調節體溫,容易產生中暑等熱傷害,為此,克蘿格在建築物牆上塗了具備調節氣候功能的石灰灰泥,在濕度高時能夠吸收濕氣、乾燥時則釋放水分,助於室內空氣溼度的調節。

除了採用砂岩和石灰灰泥,這座降溫建築還融入了印度古老的降溫通風設計——一種形狀特殊的格狀屏風,稱為「賈利」(jaali)。「賈利」可避免太陽直曬、促進空氣流通讓室內降溫,是印度傳統建築的特色。此外,學校的室內也採挑高設計讓空氣得以對流,使用太陽能板提供遮蔭並能同時發電,達到節能與降溫的雙重目標。而學校的建築物座向也根據當地的「風向」打造,以便捕捉風以及促進冷空氣流通。

這所學校也是一所專門為女學生打造的學校,致力改善當地小女孩就學率低與識字率僅36%問題,對當地教育有很大的助益。

 

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風土建築的智慧

古人在空調設備尚未發明前,為了適應炎熱的沙漠氣候環境,發展出一套可以適應當地氣候的建築設計與就地取材的建築材料。沙漠地區因缺水關係導致樹木稀少,難以大量取得作為建築梁柱等建材,只能就地取材使用泥土或石頭等材料來興建房子,也意外發現這些材料雖然厚重,但具有相當良好的吸熱能力(熱容量高),如同海綿吸水一樣,可以在最炎熱的時段吸收大量熱量,抵禦極度炎熱的高溫,讓室內維持可接受的溫度,這也是風土建築的智慧所在。

台灣位於亞熱帶熱濕氣候區域,整體環境濕度偏高,絕大多數的建築物所處海拔低,室內外溫差遠低於溫帶、寒帶或熱帶地區,因此台灣跟其他國家的建築節能法令規範也有很大的不同。溫帶、寒帶或熱帶地區國家重視建築構造的隔熱能力,以減少能源的浪費,例如寒帶地區的建築可以避免室內熱量流失,而熱帶地區的建築則是可以減少大量熱量進入室內。

 

新加坡「冷卻計畫」,改變建築物方向消散熱島效應

不過要讓環境降溫,單靠節能降溫的建築其實並不夠,必須從整座城市的設計著手。今年(2023)7月初時,在台北的人一定對於高溫感受特別強烈,因為體感溫度飆破了攝氏40度,比台灣其他地區都來得熱。台北明明地處較高緯度,體感溫度卻比台灣其他地區來的熱,正是因為受到都會地區常見的「熱島效應」影響。熱島效應指的是都市因為建築物密集、綠地稀少、冷氣與交通工具等人為廢熱增加,導致都市氣溫比郊區來得更高。如果要解決熱島效應問題,就必須改革目前的城市規劃。

氣候與台灣相近的國際金融重鎮新加坡,就積極想方設法減緩熱島效應。新加坡本身就是個氣候炎熱以及都市化程度高的國家,平均濕度高達84%,在如此濕熱的環境下,過去靠著極高的冷氣普及率,創造出熱帶的經濟奇蹟。但是隨著全球暖化持續加劇,也開始尋找冷氣以外的降溫方式,以力保在溫度不斷上升的環境中得以保持其在國際金融中心的領先地位。

新加坡政府2017年展開了「冷卻新加坡計畫」,透過科學數據打造模型進行模擬,研究如何對新加坡的城市進行系統性改造,達到氣候變遷調適目標,主要目標就是降低新加坡的熱島效應。研究發現,新加坡高樓大廈林立地區的平均溫度,比未開發的地區高上攝氏4.3度,整體而言熱島效應讓新加坡氣溫上升了大約攝氏1.5度。

冷卻新加坡計畫提出多項關於城市規畫的降溫設計建議——包含改變建築物方向來導引風吹入市區、利用水流幫建築物降溫等等。綠化,也是這個計畫中降低熱島效應的重要關鍵,植物不僅能夠降低大氣中的二氧化碳,還能幫助用路人遮蔭,減低出門在外中暑的機率。過去認為寸土寸金的城市應該盡量把所有空地拿來建造高樓大廈,但在地球升溫趨勢逐漸失控的情勢下,必須改變過去的思維。新加坡政府為了解決綠地不足問題,目標在2030年前要種下100萬棵樹,目前已經在地價昂貴的城市內打造都會綠色走廊,也就是透過種植樹木增加綠地覆蓋面積,同時還可減少吸熱的水泥建築,達到通風降溫效果。

 

德國自然通風機制,85年前就開始「讓路給風走」

綠化面積增加之外,還有什麼方法能夠有效降低都市內的溫度呢?答案就是「風」。

只要讓風通過城市,就能夠將人為產出的廢熱帶走,達到都市降溫的功效。不過都市並無法憑空生出氣流,必須透過自然環境中的溫差產生氣流,再引入都市內帶走熱氣。然而過去數十年的都市設計大多缺乏「讓路給風走」的思維,反而為了容納更多湧入都市的人口,用一棟棟高樓大廈擋住風的流動。

隨著熱島效應的發威,通風廊道的概念近年在東京與北京等大都市的城市規劃中開始嶄露頭角,不過早在1938年時,德國的司徒加特(Stuttgart)便發現風對都市帶來的益處,因此聘請了氣候科學家參與都市規畫,可說是超前部署。當時司徒加特利用政策管制建築物的興建,重建城市的自然通風機制,藉此改善了棘手的空氣汙染與熱島效應等問題,更重要的是降低了建築物所使用的能源,同時達到降溫與節能的效果。

通風廊道的概念比較晚進入台灣,目前最受熱島效應影響的台北地區,有許多可以導入自然風的公園、河道及綠地,卻因為一直以來追求「公園第一排」、「河岸第一排」的高房價口號,不斷建造出高密度的建築,鄰棟之間只留下狹小的棟距,導致氣流無法吹向其他街區,進而導致熱氣被困在都市中。

近來也有愈來愈多台灣的城市開始將都市風廊納入城市規畫,台灣第一個獎勵實踐風廊設計的城市就是台中,板橋江翠北側則是全台第一個試辦風廊建築管制的地區,其他地方也有零星的風廊實踐計畫,例如台南的沙崙高鐵特區要求設立風廊,新北市的板橋浮洲合宜住宅也打造出風廊為居民降溫。

不過一座城市的風廊設計,需要全面性的規劃,才能串連整座城市的風廊,達到良好降溫效果。目前主持建築與氣候研究室(BCLab)的成功大學建築學系特聘教授林子平,在台灣各個城市與研究團隊合作,透過微氣候監測系統建立「都市環境氣候地圖」,也透過書寫文章讓高溫議題科普化,讓大眾也能一同參與溫度相關議題,一起推動改變。

 

都巿熱島退燒策略,台灣可以怎麼做? 

台灣夏季悶熱潮濕、冬季偶爾寒冷,因此建築設計除了隔熱、遮陽外也需重視通風設計,《建築技術規則》第17章「綠建築基準」中特別針對台灣的氣候特性出發,制訂出符合熱濕氣候下的建築外殼節能設計規範,即綜合建築遮陽設計、通風性能、構造隔熱、建築方位的評估方法,確保台灣的建築能達到國家要求的基本門檻,避免將來建築產生過於耗能、浪費大量空調電力等問題。

此外,朝陽科技大學建築系副教授郭柏巖2010年檢測分析台北市都市熱島強度,以及規劃熱島效應改善方法,即曾建構出都市熱島降溫策略圖。

 

增加城市綠地、減少環境衝擊,讓地球永續

改變城市規畫的思維,不僅有助於降溫,也能更快速達到永續目標。聯合國指出,全球近7成碳排由城市排出,再加上有近4成的碳排來自建築產業,減碳的建築與城市規畫就成為永續發展的關鍵。聯合國2015年宣布的「2030永續發展目標」(Sustainable Development Goals, SDGs)中,也特別凸顯城市在永續未來所扮演的重要地位,第11項就是「建構具包容、安全、韌性及永續特質的城市與鄉村」,其中增加城市綠地與減少環境衝擊就是重要任務。

不論是種樹還是打造通風廊道,這些改造都市的規劃都要花上數十年的時間才能看到成效,過去的思維導致熱島效應形成,而現在首要就是改變過去的想法,才能加速都市改革的腳步,為即將到來的高溫未來做好萬全準備。

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