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許 俊 民 (香港大學建築學系)
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| 提要: 分析香港建築能耗、能源政策及節能標準的情況，討論空調節能的技術和發展。
關鍵詞: 香港，建築節能，空調節能，能源政策，節能標準。 |
| 1. 前言 | ||
| 建築能耗是一個國家或地區總能耗的重要組成部分，反映民生和經濟活動，而且對能源、環境和社會的長遠持續發展有極大影響。
發達國家的建築能耗約佔其總能耗的30%-40%，我國建築能耗則佔全國總能耗的25%左右，而且有不斷增長的趨勢[1]。
在香港這個繁華大都市裡，人口和建築密度非常之高，經濟和生活水平亦不遜色發達國家，所以建築物的能源消耗自然成為了總能耗舉足輕重的部分，當中尤其以空調系統的耗能至為顯著。
因此，建築和空調節能在近年來已經成為香港社會裡不可忽視的課題[2]。
在七十年代世界石油危機時，香港便開始著手研究能源效益和節省能源的措施。 其後在八十年代裡，隨著香港經濟轉型，從輕工業為本的社會，變成為一個金融、貿易和商業中心，工業能耗需求下降，商業和住宅能耗的比重便不斷上升。 現今建築能耗在社會總能耗上扮演重要的角色，建築節能也成為了急不容緩的工作。 在九十年代當中，香港節能政策的發展比以往較為快速，在能源效益及節能工作上討論和實施了一些措施，對建築節能直接或間接地產生積極作用，影響日後的發展[3]。 本文分析香港建築能耗、能源政策及節能標準的情況，希望可以提供有用的資料和經驗給其他城市或地區參考，相互交流建築及空調節能的心得。
同時，透過研究香港建築節能的特徵和發展過程，可以進一步了解高密度、高樓層的建築如何影響空調系統的設計和表演。
最後，討論空調節能的技術和發展，展示香港正在研究的一些節能技巧和措施。
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| 2. 能源需求分析 | |||||||||||||||||||||||||
在1988至1998年之間，香港的一次能源需求(Primary
Energy Requirements)增加了35%，最終能源需求(Final Energy Requirements)增加了45%
[4]。
一次能源需求總額在1998年為576,13兆焦耳，其中約49%用於發電方面(以煤、天然氣及石油作燃料)，4%用來生產煤氣(從石腦油轉化而成)。
最終能源需求在1998年為390,747兆焦耳，當中電力佔32%，煤氣佔6%。 目前，香港建築物的能源供應以電力和煤氣為主，分析這兩種能源在最終能源需求中的比重，便可以了解建築能耗的概括特性。
表1是這兩種能源在1998年最終能源需求的情況，從用戶的類別再劃分為商業、住宅和工業三部分。
商業和住宅分別佔最終能源需求的21.7%和11.6%，加起來約為33.3%，是很重要的組成部分。
在香港目前的總用電量中，大約有59%是消耗在商業建築物上，而其中又有約40%消耗在空調系統上(即是總用電量的25%左右)。
住宅方面亦有大量電力花費在空調設備當中，尤其是在炎熱和潮濕的季節裡。
圖1顯示1984-96年香港能源最終用途(Energy
End-use)的情況，當中概分為運輸、商業、工業及住宅四大部分，數據來自香港政府新近編製的能源最終用途數據庫[5]。
工業能耗需求從1988年開始每年都下降，另一方面，商業和住宅能耗的比重卻不斷增長。
運輸和工業的能耗當中其實也有一些項目跟空調系統有相關的，例如車輛和工廠的空調設備，所以空調的能源消耗對總能耗和電力供應會有莫大的影響力。
圖1 香港能源最終用途(1984-96) |
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| 3. 商業及住宅能耗分析 | ||
| 商業建築是香港建築能耗比較重要的環節，而且每年都有可觀的上升幅度，因此成為了香港節能工作針對的首要焦點。
這種情況跟其他以住宅節能為中心的國家和地區相比，在方向和起步點上有所不同。
根據一些個別研究調查顯示[6]，香港的辦公室建築(包括商場部分)每年總耗電量大概為每平方米106至477千瓦小時，中位數為每平方米197千瓦小時；而旅館(酒店)建築的每年總耗電量大概為每平方米140至923千瓦小時，中位數為每平方米290千瓦小時。
由此可見，能耗水平相距甚大，而建築設計及運作的優劣會大大影響其節能程度。
圖2展示1996年香港商業類別之總能耗分析，其中分為食肆、零售、辦公室、及其他商業等四個組別。
「其他商業組別」包括旅館、教育、醫療衛生、倉庫及其他雜項的商業或公共服務，加起來成為了商業類別中最重要的組別。
綜合所有商業組別來看，能耗用途依次序為：空氣調節(30%)、其他(26%)、照明(17%)、煮食(16%)、熱水及冷凍(7%)、以及辦公室設備(4%)。
除了煮食和熱水用途可能運用煤氣或電力作燃料之外，其他用途都是消費電力為主的。
根據調查顯示，商業類別當中有很多不同種類的用途和建築設計，有些地方和用途的能耗不易把它們劃分，只好撥入「其他」一項。
圖2 香港商業類別總能耗分析(1996) 
圖3 香港住宅類別總能耗分析(1996) 至於住宅方面，圖3展示1996年香港住宅類別之總能耗分析，其中分為公共房屋、私人房屋、居屋計劃及其他房屋等四個組別(其他房屋組別包括別墅、渡假屋及類似屋宇)。 目前，私人房屋和公共房屋是能耗最大的兩個組別，而各個組別的能耗用途分布也很相似，建築設計和用途一般沒有太大的分野。 綜合所有住宅組別而言，能耗用途分布比較平均，依次序為：空氣調節(23%)、煮食(21%)、其他(20%)、熱水(20%)、以及照明及冷凍(17%)。 電力是住宅最主要的消費能源，供給空調設備和家庭電器等使用。 住宅建築應用煤氣作燃料之機會比較商業建築多，家居煮食和熱水經常會應用到。 |
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| 4. 能源政策 | |
| 香港政府能源政策的目標是要確保以合理的價格，有效和安全地滿足市民的能源需求，以及將能源生產對環境所造成的影響減至最低，並促進善用能源和節約能源。
為配合香港的自由經濟哲學，政府只會在保障消費者權益、確保公眾安全及保護環境的情況下介入能源市場。
政府與電力公司、油公司以及氣體供應商合作，維持煤、柴油及石腦油的策略性儲備，並且透過管制計劃協議監察兩間(私營)電力公司的運作。
政府把英文Energy efficiency定義為能源效益，而英文Energy conservation則定義為節約能源。
這做法是想分清楚善用能源和節省能源兩者不同的目標。 以合理價格獲取可靠及有效率的能源供應是目前政策的大前題，這反映出香港社會處理經濟和能源的相互關係時，著重經濟效益的理念。
明白這背景因素，對於分析香港的節能工作會有一定幫助。
香港特別行政區政府的經濟局是負責統籌整體能源政策的決策部門。 它轄下的經濟事務組負責政策事宜，財務監察組負責監察電力和煤氣公司的財務，經濟分析組則協助進行經濟分析與預測檢討工作。 另外還有政府機電工程署向政策局提供技術支援。 政府在1991年4月成立了「能源效益諮詢委員會」(Energy Efficiency Advisory Committee)，專責討論和研究改善能源效益的建議，該委員會已在1996年7月改組成「能源諮詢委員會」(Energy Advisory Committee)，負責更廣泛的能源問題[7]。 其下的「能源效益及節能小組委員會」(Energy Efficiency & Conservation Sub-Committee)，掌管多方面跟建築節能有關的工作。 另外，在1994年8月成立的「能源效益事務處」(Energy Efficiency Office)，隸屬於政府機電工程署，負責制訂、實施及推行改善能源效益和節約能源的計劃，監察電力公司的技術表現，並就有關的事宜向政策局和委員會提供技術支援。 能源效益事務處亦負責編制和執行建築節能的標準。 |
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| 5. 建築節能標準 | ||||
| 在1995年7月21日起實施的《建築物(能源效率)規例》是香港第一份建築節能的法規，納入在香港法律第123章《建築物條例》中[8]。
該規例採用一種名為「綜合熱傳值」(Overall thermal transfer value - OTTV)的方法，又稱為熱傳移值方法，來管制建築物外殼的節能設計[9]。
目前，這法規的管制範圍包括新建的商業樓宇和酒店，主要的規定是建築圍護結構須符合適當的綜合傳熱值[10]。
東南亞一些國家例如新加坡、馬來西亞、泰國和菲律賓等也有採用OTTV這套方法，藉著管制建築物外殼的導熱和太陽輻射得熱，希望把空調能耗降低[11]。
跟寒冷地區的建築保溫標準比較，這個概念似乎較為適合熱帶地區的氣候條件[12]。
目前香港OTTV守則分開兩個要求數值，建築物高塔(離地面十五公尺以上部分)不得超過35
W/m2，平台(離地面十五公尺以內部分)不得超過80 W/m2。 守則內刻意放寬建築物平台的要求，是顧及香港的商業建築中，平台部分很多時會作為商場，其建築設計需要注重商舖對街外宣傳，所以使用大面積玻璃窗機會比較多。
香港政府在1998-99年期間成立了一個工作小組，邀請有關專業人士來參與檢討這OTTV守則，小組經已完成討論和工作，把建議提交有關當局。 該小組曾經考慮OTTV管制對建築外貌和窗戶設計的影響。 根據調查所得，一些商業建築假如過份使用反光玻璃來降低OTTV數值，可能會影響室內對外視野和日光利用，也會造成對週圍環境的「光污染」。 因此，小組建議加入適當條文，防止濫用反光玻璃的現象。 其實，圍護結構得熱所造成的空調負荷，一般只佔空調總能耗的10%至20%左右，所以單靠改進外牆來節能成效有限，必須同時提高照明和空調設備的能效水平，方能事半功倍。 除了OTTV守則以外，香港政府近年來也在草擬和編寫一些跟建築設備相關的節能標準，長遠的目標是要建立一套全面的建築物能源守則，為促進能源有效利用，提供建築物節能設計之基準。 表2列出這四份建築設備的能源守則之要點，範圍包括空調、照明、電氣裝置、和升降機及自動扶梯。 這些能源守則實施起來比較複雜，現在只能以自願性質來推行，仍未立法加入《建築物(能源效率)規例》當中。 有關香港建築節能標準的詳細情形，可以到此網址查閱："http://arch.hku.hk/research/BEER"。 其實，守則內的規定只是最低之節能要求，並不一定代表市場上節能效果較優良的建築設計。 這些政府引導力可以起促進和示範作用，提高節能意識與關注，使節能工作得到重視，節能科技能夠充分應用和發展[13]。
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| 6. 空調節能技術和措施 | |
| 以下簡單討論一些香港正在研究或發展的重要空調節能技術和相關措施。
這些技術和措施相信會在不久將來為建築節能的目標作出貢獻，同時也能夠使建築和空調設計得到脾益。
首先考慮的是空調冷熱源的選擇，因為它是影響建築節能和設計的關鍵因素之一[14]。 目前，香港大部分建築樓宇是採用氣冷式空調系統，其消耗的能源比起水冷式空調系統為高，所以政府正在研究如何在香港推廣水泠式空調系統，以便提高空調耗能的效率。 根據研究顯示[15]，採用水冷式空調系統有利於節約能源，而且更有機會節省空調設備所佔的空間、減少個別建築物業主的運作和維修、以及通過大規模的系統建設從而增加系統可靠性和經濟效益。 有關當局正在檢討水務署對蒸發式冷郤塔以往實施的限制，使政府喉管供水可用於舒適空調設備的冷郤塔上。 同時，政府亦研究在一些地區(例如東九龍啟德機場一帶)發展海水引入泵房和集中式水管系統，直接為區內每個建築物空調冷卻的散熱裝置供應海水。 另外一項影響空調節能的措施是非強制性的能源效益標籤計劃(Energy Efficiency Labelling Scheme)。 自1995年開始，政府推行了能源效益標籤計劃，到目前為止適用範圍包括家庭雪櫃/冷藏箱、冷氣機(空調機)、洗衣機、緊湊型節能熒光燈、乾衣機等設備。 該計劃會根據國際標準，例如ISO、IEC等，去評定設備的節能或耗能水平，以便提供有關耗電量及能源效益的資料，讓消費者可以在選購有關產品前隨時查閱。 最終目的就是提高公眾對節約能源及改善環境的認識，以及鼓勵人們使用能效高的家庭電器產品。 國外有很多研究指出，這種家庭電器或設備的能源標籤，其實也能夠發揮一定的市場效應，間接幫助了建築節能的提高(尤其是住宅建築)。 相信這能源標籤計劃將來會推廣到其他家庭電器和辦公室設備上，這樣不單可以降低設備的能耗，也可以減輕設備散發之熱量所造成的空調負荷。 為了加強法規的靈活性和鼓勵創新的建築節能設計，建築節能標準的未來發展會趨向採用效益為本的手法[2]。 至於應該怎樣實踐效益為本的節能標準，目前仍然有待探討和研究。 人們相信建築能效模擬技術和電腦軟件之應用，可以幫助推行較為複雜的建築節能分析及設計，實現效益為本的精神。 要實踐節能目標，不單要制定合理的建築節能標準，而且更需要加強建築節能教育，建立建築節能技術體系，對相關專業及管理人員進行培訓，漸漸提高建築節能的科研和管理隊伍之水平。 這些都是實現建築節能的基本建設，不可忽視。 |
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| 7. 總結 | |
| 建築節能是一項綜合性的任務，需要考慮社會上能源需求的情況，也要了解不同建築類別的能耗特徵和節能技術。 從能耗分析所得，香港商業和住宅類別都在空調系統上消耗最多的能源。 空調節能是節能工作關鍵的部分，需要仔細研究和探討。 香港近年來正在推動節能政策和工作，以配合社會的長遠持續發展。 建築節能標準的出現，有助於促進建築能源效益，鼓勵建築技術的進步，使節能工作得到重視。 未來建築及空調節能的發展，要看能否把香港城市和市場的條件充分發揮，也要看節能標準及教育工作的成果。 | |
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| 參考文獻 | |||||||||||||||||||||||||||||||
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| Energy Efficient Buildings and Air-conditioning in
Hong Kong
Sam C M Hui Department of Architecture, The University of Hong Kong
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| Abstract
The paper studies the energy consumption patterns of buildings in Hong
Kong, and explains the energy policy and building energy efficiency standards.
The development and issues of energy efficient air-conditioning are discussed.
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