綠能轉型
約翰路易斯小學的屋頂太陽能板設置概念圖,會從建築物延伸出來,形成在校門上方的遮篷。圖片來源:翻攝自 perkinseastman

今年 2 月,行政院宣佈超前達成台灣全國中小學「班班有冷氣」政策目標,完成全國 3300 多所中小學,共 18 萬多臺冷氣裝設及電力改善工程。台灣要在 2050 年達成淨零排放目標,校園的碳中和是重要的一環,在裝設冷氣之後,我們能如何更邁進淨零排放?來參考美國怎麼做。

台灣「班班有冷氣」後,如何「班班都節能」?

2020 年 7 月行政院長蘇貞昌宣布由中央投入 323 億元,推動全國中小學「班班有冷氣」政策。既然班班有冷氣,要如何減碳排?除了更新校園老舊電力系統、裝設太陽能板、裝設一級節能冷氣外,校園還可安裝台電的 EMS 智慧能源管理系統。

EMS 智慧能源管理系統是什麼?其實這套系統已在全球各地普遍使用,包括台灣的半導體大廠、主要大賣場、科技業工廠等。EMS 系統可以管理學校冷氣、太陽光電、儲能設備等,對學校電力系統有 4 大好處:

一,系統自動監控用電量,超過設定上限就會警示,落實校園智慧化電能管理。

二,掌握整體用電,學校定期產出用電狀況報表,地方與中央政府也可透過 EMS 產出數據,掌握學校用電情形。

三,若結合台電的「自動需量反應」方案,可減少電費支出。自動需量反應平台可以自動提高冷氣溫度,或切換成冷氣與送風各 30 分鐘的運轉模式等,達到自動減少用電的效果。

四,EMS 會在校園顯眼處設置圖像化即時顯示資訊看板,放送學校各項用電及發電資訊,包含冷氣用電量、全校總用電量及太陽能發電量等,讓學生理解用電狀況,增加能源意識。

不只節能,校園更要淨零排放!美國首都華盛頓怎麼做?

近年來,美國政府逐漸增加學校的綠能轉型預算,總統拜登(Joe Biden)的基礎建設計畫中,有 5 億美元撥給美國能源部,協助校園提高能源效率。

事實上,在美國非住家使用燃料中,8% 來自 12 歲以下的學校與幼稚園,其中以暖氣、熱水與燈光最耗能,每年電費高達 80 億美元。根據美國國家環境保護局(Environmental Protection Agency),學校花費當中,能源費用項目排第二,僅次於教師薪水。

因應此況,美國首都華盛頓特區的「基礎建設計畫」(Capital Improvement Plan)的部份經費,用來推動校園的綠能轉型。它選中 2 所學校:約翰路易斯小學(John Lewis Elementary School)和班傑明班奈克學術高中(Benjamin Banneker Academic High School,下稱班奈克高中),實驗淨零排放計畫,也就是指校園每年消耗的能源,要與自產的能源等量,或者更少。

與台灣相似,約翰路易斯小學門口有一面大型觸控式螢幕,學生可以藉由互動式螢幕查看即時校園能源數據。負責該所小學的永續建築設計的瓜林(Juan Guarin)表示:「學生可以從數據表上看到他們的學校建築正產生和消耗多少能源,包括廚房、機械設備或燈光等項目。」

2 所學校的綠能措施包括:採用更多自然光與風,窗戶更大,也增設通風設備;遊樂場底下的地熱系統提供冷暖調節;咖啡廳與廚房使用電力而非瓦斯爐;同時華盛頓也正與太陽能廠商洽談合約,在屋頂安裝太陽能板。

班奈克高中有 125 座地熱井,該系統會循環地下 500 呎的恆溫地下水,可依據室內需求為冷負荷或熱負荷(意指需要從室內移除或供應熱量),用來冷卻或加溫校內用水。

綠能轉型

班傑明班乃克學術高中校門。圖片來源:翻攝自華盛頓特區政府網頁

此外,班奈克高中的通風設計,除了考量降溫外,也著重於學生的學習狀態。記得我們以前上學時,對於不感興趣的課程會昏昏欲睡?那可能是由於教室內的氧氣不足。班奈克的教室安裝偵測二氧化碳的感測器,只要到達標準,通風系統會開始放送新鮮空氣到教室,確保室內空氣品質。

燈光部份,瓜林表示許多人對碳中和建築有個誤解,以為價格一定昂貴,得用到許多高科技設備。但是他強調:「實際上,淨零能源可以透過聰明的選擇與設計,就能以一般的成本達標。」比如教室窗戶若位於早晨或下午的陽光直射軌道上,就會產生不必要的高溫與光束。但一旦把窗戶放對位子,同樣的成本,就能取得足夠的自然光,讓室內不用開燈。或者像約翰路易斯小學一樣,利用「光架」的裝潢設計,折射陽光,不但不再刺眼,也讓光線更深入室內空間。

綠能轉型

約翰路易斯小學的教室設計圖,強化了自然採光、適當室內溫度與室內空氣品質。圖片來源:翻攝自 perkinseastman

此外,由於屋頂空間有限,班奈克高中還把學校停車場用來安裝太陽能板。而由於約翰路易斯小學屋頂空間能夠放較多太陽能板,他們多餘的能源會協助班奈克高中達成淨零排放。

目前 2 所學校尚未安裝太陽能板,未能達到淨零排放的目標。但是等到太陽能板一切就緒,他們預計淨零排放將會水到渠成。

約翰路易斯小學的屋頂太陽能板設置概念圖,會從建築物延伸出來,形成在校門上方的遮篷。圖片來源:翻攝自 perkinseastman

今年夏天,台灣中小學學生可以在舒適溫度的環境下專心讀書。但是在班班吹冷氣的狀況下,台灣可以如何邁進淨零排放?我們還有許多路要走,但也有許多方法可試。

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參考來源

行政院遠見中央社bloombergmcnbuildperkinseastman