鑽石智慧及綠建築實踐–以沙崙綠能科技研究中心為例

科技部南部科學園區管理局:賴柍錤 簡任秘書、康士龍 科長

台灣世曦公司嘉南工程處:陳志鴻 協理、張曜洲 經理、

李振榮 副理、蔡宏達 主任、吳佩儒 工程師

壹、工程概述

本工程位於高速鐵路臺南車站特定區計畫之產業專用區(編號C),基地面積5.33公頃,由科技部主辦(科技部南科管理局代辦),採分期開發,第一期為綠能科技聯合研究中心與景觀工程,第二期為創新育成中心(如圖1)。

本文所述工程屬第一期,主體建築為地下二層、地上六層之鋼筋混凝土及鋼骨構造建築,建築面積6,802.2平方公尺,總樓地板面積為44,340.97平方公尺,空間多為產學研發單位之實驗室及辦公室使用。本工程於107年4月11日開工,於109年5月12日竣工(如圖2),已取得鑽石級綠建築證書、鑽石級智慧建築證書,及鑽石級碳足跡認證,兼具智慧健康及節能減碳之效益,更榮獲行政院公共工程委員會「第20屆公共工程金質獎-第一級建築工程類優等」、中國工程師學會「110年度工程優良獎」,及高雄市建築師公會「2020城市工程品質金質獎-太陽光電類金質獎」。

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圖1 整體配置圖

 

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圖2 竣工實景

貳、智慧綠建築「G.R.E.A.T」五大願景之實踐

本工程規劃設計,以「G.R.E.A.T」創能(Green)、節能(Renewable)、智慧(Energy)、生態(Academy)、友善(Taiwan)為五大願景,採用多項前瞻規劃設計手法,達成創造最大能源、降低能源耗損、管理整合系統、環境生態多樣性、友善舒適環境之目標。

一、太陽能光電發電系統之實踐與優化

本工程太陽能發電系統,兼具防水屋頂外殼及創能效益,於施工過程中面臨各面向之難題,在施工團隊協力溝通下順利解決,並於高雄市建築師公會舉辦之「2020年城市工程品質金質獎」太陽光電組評選中,因特殊工法特色及挑戰,受評選委員高度肯定,光榮獲獎。

(一)整體美觀性

本工程太陽光電發電系統,為達到遮陽、避雨及採光等功能,採用兩種不同規格光電模組,一種是單晶72cell模組板,模組容量365W,計有1167片;另一種是雙面玻璃60cell模組板,模組容量300W,有870片。依建築師規劃設計拼貼圖案配置,於空中俯視下,提供建築物活潑之視覺效果。在機電管線施工上,則運用鋁製線槽,將全部線路完全收納隱藏,取代傳統配管,維持視覺美觀性。

(二)太陽能板排水優化

太陽光電發電系統工程最大挑戰,是在整體斜率4度的鋼構架上,將光電模組平整、密接鋪設。在框架結構上,設計兩種構件來做光電模組的水平調整,分別是H型鋼上的托鐵及方管上的L型角鋼,可將面積八千餘平方米的光電模組板,平整鋪設,並達到斷水功能。在模組拼貼時,每片太陽能板間,均以特殊開模鋁擠型導水溝銜接,並在接縫處施打耐候型填縫劑,確保良好的斷水防護。

在太陽光電發電系統之排水規劃上,為因應極端氣候及瞬間暴雨發生,於施工規劃階段,透過BIM技術檢討排水方向,檢討並優化雨排水分流效應(如圖3)。設計與傾斜面垂直的大截水溝,以排水管落水頭降低積水,將雨水橫向分流導入四週邊溝,匯流到最低點的大型集水槽(如圖4),再排入雨水滯洪池,減少跳水現象產生。

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圖3 太陽光電發電系統排水規劃

 

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圖4 最低點的大型集水槽

(三)增設太陽能維修天車,輔助維護管理

本建築物於核心空間,創造一個中庭平臺半戶外友善交誼空間,不僅是創造舒適通風環境,亦提供使用單位休閒彈性使用,促進人員交流互動。且中庭半戶外階梯,可由一層垂直連通至屋頂層,提供使用者通風及舒展運動垂直動線。

因應中庭挑高區高度達22.5~27公尺(如圖5),考量太陽能板面下配電維護及消防設備檢修不易,提出增設天車輔助維修管理之優化方案,規劃增設四組滑軌式移動維修平台,採用有線及無線遙控二種行車控制,設計荷重250kgf,天車軌道設有行車極限裝置及防脫索設備剎車裝置(如圖6),利於光電板維護人員施工作業安全。

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圖5 中庭挑高區

 

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圖6 維修天車之行車極限裝置及防脫索設備剎車裝置

二、全釩氧化還原液流電池儲能系統工程

本工程全釩氧化還原液流電池儲能系統設備,係由日本原裝進口,設備容量為750kWh,可依需求擴充至1000KWh,為目前台灣最大型的全釩氧化還原液流電池系統。全系統設置於40呎貨櫃內(如圖7),兼具堅固、耐用及安全性,於貨櫃進口後直接運抵工地安裝,定位前須先完成基礎放樣、校正、澆置、粉刷、防漏等工項,再由多位專業起重技術人員,配合大型吊車、推高機等機具,從維修孔吊置及平移至現有位置定位(如圖8),施工難度大。

設備定位完成後,再進行週邊輔機設備裝設及管線配置,全系統安裝完成時,適逢新冠肺炎(COVID-19)疫情爆發,影響原訂試車規劃,然在施工廠商及協力廠商全力配合下,原廠技師排除簽證及隔離問題,至現場調校,於竣工前順利完成全功能測試,確保系統運作正常。

本案儲能系統,配合成大研究發展基金會之建築能源管理系統(BEMS),規劃建築物用電最佳化排程,進行離峰充電、尖峰放電的用電調度,有效抑制需求量超出約定量,達成節省電費之效益。

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圖7 全釩氧化還原液流電池儲能系統

 

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圖8 全釩氧化還原液流電池儲能系統,由維修孔吊置

三、塑木遮陽格柵雙外殼,利於隔熱及通風

外牆塑木格柵標準單元,分為a和b兩種形式,為有效率且精準控制外牆塑木格柵之旋轉角度,施工廠商自行製作格柵之尺規量角器(如圖9),作為工班施作時的輔助工具,也利於檢核旋轉角度的正確性,確保外觀立面整齊性(如圖10)。

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圖9 外牆塑木格柵標準單元及特製尺規量角器

 

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圖10 外牆塑木格柵完成實景

四、智慧化建築能源管理系統

建築能源管理系統(BEMS)建置,可提供查詢及顯示各個用電單位、公共用電及再生能源的即時與歷史發(用)電資訊;另具備儲能系統最佳排程策略,包含考量時間電價、抑低尖峰負載與執行需量反應等模式,以達成用電成本最小化等目標;並透過中央控制室之簡易圖控管理,提供管理員對BEMS所納管的可控用電設備(如圖11)。

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圖11 B1F中央控制室

五、水資源之貯留再利用、環境生態多樣性

本工程之雨水貯留再利用系統,如圖12所示,屋頂集水至建築側溝與集水井,集結地表雨水,沉砂過濾集水後排至水撲滿,再溢流至景觀池,於暴雨來時,景觀池具有滯洪及生態環境功能,並提供澆灌及涵養土壤水分之應用,當水位高過滿水位時,便溢流至地下雨水眝留池,再排入公共排水系統。

參、結語

配合政府推展之環境永續建設,並帶動綠能技術研發及綠能產業發展,「沙崙綠能科技聯合研究中心」,於規劃設計階段,應用多項技術,落實創能儲能(Green)、節能減碳(Renewable)、智慧整合(Energy)、生態多樣(Academy)、友善舒適(Taiwan)為五大願景,協助國內綠能研究,並帶動新興綠能產業發展。施工階段,則運用施工管理實踐設計願景,考量美觀性及功能效益最佳化,本工程為取得鑽石級智慧建築證書、鑽石級綠建築證書及鑽石級碳足跡認證的標竿案例,過程中之相關經驗,期望提供智慧綠建築實踐與施工管理的參考。

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圖12 雨水貯留再利用系統

 

【本文稿經由台灣省土木技師公會技師報同意轉載;未經允許請勿任意轉載】


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