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建築也能「自己調節」:被動式設計善用氣候降低能耗

永續建築常見低碳建材、節能空調、再生能源等做法,其中,「被動式設計」會把當地的氣候與自然條件納入建築規劃,讓建築本身也能調節室內環境,降低能源消耗。

這樣的概念早已出現在傳統建築中,像是蘭嶼達悟族的地下屋,會將主屋築在低於地面約 1 ~ 2 公尺的地穴中,利用地形減少外界溫度變化,也能降低颱風與東北季風的影響,形成冬暖夏涼的居住環境。

所謂「被動式設計」,指的是利用日照、風向、氣溫等自然條件,安排建築朝向、窗戶位置、隔熱等設計,調節室內溫度、採光與空氣流動,減少空調與照明等設備能源需求。日本 YKK 在富山縣黑部市打造的 PASSIVETOWN,就是將被動式設計運用在住宅社區的案例,將當地的季節風、日照與地下水都規劃至建築設計裡。

日本 YKK PASSIVETOWN:氣候條件成為建築設計

YKK 在富山縣黑部市打造 PASSIVETOWN,規劃時便以當地的日照、季節風與豐沛地下水作為設計條件。黑部冬季寒冷,夏季也有高溫,因此住宅採用高隔熱、高氣密與高性能窗,冬季利用日照增加室內溫度,夏季則透過遮陽減少日照影響,再搭配自然通風,減少空調負荷。

黑部夏季由日本海吹來的季節風稱為「愛之風(あいの風)」。在 PASSIVETOWN 的第 1 街區,住宅北側設置開放式走廊,依風向安排開口,加強自然通風。除了季節風,當地還有來自立山連峰雪融水的豐富地下水,水溫全年維持在 15°C 左右,PASSIVETOWN 將地下水運用於冷暖空調,夏季利用地板與牆面的冷卻系統協助室內降溫。

第 1 街區完工後,YKK 持續記錄風向、室內環境與能源使用。觀測發現,原本設計時重視的季節風「愛之風(あいの風)」,在觀測期間出現頻率僅占兩成左右,因此後續街區也依實際風況調整建築形體與開口配置。

2025 年竣工的第 5 街區,則採用木造與季節儲能。建築採用中高層木造結構,並使用富山縣木材,以降低建材相關碳排;同時將春夏太陽光電的餘電透過 Power to Gas 技術轉為氫儲存,冬季再轉回電力使用,讓再生能源可以跨季節調度。

根據《風傳媒》報導,台灣 YKK AP 董事長安田典生將 PASSIVETOWN 定位為結合再生能源、健康建築、智慧居住與社區文化的「未來居住模式示範計畫」,並表示未來將推廣至日本各地,同時探索亞洲及全球合作的可能性。

台灣高溫潮溼,建築怎麼降低熱負荷?

台灣長時間處於高溫、潮溼的氣候環境,隔熱與通風因此成為建築設計的重要考量。從「2026 台灣建築永續獎」的得獎案例中,可以看到不同建築如何依照在地氣候與使用需求調整設計。

.台南沙崙高中|南北向開窗,保留 93% 既有喬木

位於台南歸仁的沙崙國際高中,面對當地高溫與西曬,校舍採南北向開窗,讓南風可以穿過建築;西側則設置植栽綠帶,減少午後日曬帶來的熱量。教學空間外側搭配深走廊、遮陽構件與深窗,增加遮蔭,同時保留自然採光與通風。

多功能體育館透過大跨度結構與自然對流設計,降低日間照明與降溫能耗。基地也保留 93% 既有喬木,再搭配複層植栽與生態池,讓原有樹木持續提供遮蔭與生態棲地。

▲ 台南沙崙高中|2026 台灣建築永續獎「建築永續獎」銀級

.嘉義蘭潭國小|環形走廊與高低草坡,形成風場、降低室溫

嘉義蘭潭國小幼兒園「蘭星樓」採南北向配置,教室外側設置深走廊與連續水平窗,東、西側則減少開窗並以實牆為主,降低陽光直射室內造成的熱負荷。深走廊增加遮蔭,水平窗保留自然採光與通風,室內再搭配新風換氣系統與節能空調。

環形走廊與高低草坡串連室內外空間,也有助形成室內風場、降低室內溫度。北側規劃複層綠化生態園區,搭配滯洪池、雨水回收與自動滴灌系統。校舍啟用後,親師生也在「蘭星樓」前種植蜜源與食草植物,打造「彩虹花園」及蝴蝶棲地,讓校園綠化也成為生態教育的一環。

▲ 嘉義蘭潭國小|2026 台灣建築永續獎「建築永續獎」銅級 圖片來源:嘉義市政府

.台中綠美圖|抬高建築,半戶外空間增加遮蔭與通風

台中綠美圖由八個高低不同的建築量體組成,其中部分量體抬高,讓地面形成高度不一的半戶外廣場。建築下方形成遮蔭空間,也保留空氣流動的條件,並與中央公園相連,讓民眾從戶外進入美術館與圖書館時,可以先經過這些半戶外區域。

除了抬高建築,外牆也包覆銀白色金屬擴張網,在玻璃帷幕外形成遮陽層,減少陽光直接照射室內。室內則利用自然採光,包括美術館設置全玻璃自然採光天花,在降低日照影響的同時,仍保留自然光線。

▲ 台中綠美圖|2026 台灣建築永續獎「建築永續獎」白金級

被動式設計,因地制宜的建築思維

面對氣候變遷,台灣建築需要因應高溫、濕熱與極端天氣帶來的影響。空調可以維持室內舒適度,但也會增加能源消耗。因地制宜,是被動式設計的重要原則。建築會依照當地氣候與環境條件設計,先利用自然條件降低能源需求,再由空調、照明等設備補足需要,讓室內在較少依賴機械設備的情況下維持舒適,也降低長期能源消耗。

建築減碳除了選用低碳建材,也可以透過被動式設計,減少長期使用所需的空調與照明。一棟建築可能使用五十年甚至更久,冷氣主機可以汰換、能源系統可以更新,建築朝向、開口與外殼卻很難重新設計。也因此,被動式設計更重視建築在規劃階段就順應所在地的氣候條件,減少日後再靠設備補足的需求。

延伸行動|台灣建築永續獎

永續建築涵蓋低碳營建、節能、健康環境與建築全生命週期的管理。
TAISE 推動「台灣建築永續獎」,鼓勵建築產業從規劃設計、工程建造到營運維護,將永續理念落實於建築實務。

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