案例分析 10

彭博中心

The Bloomberg Center, Cornell Tech|2017 年啟用

這一次,目標先被訂好了:淨零能源。梅恩把量體攤平壓低,換來一片約四萬平方英尺的頂棚,上面架著一千四百六十五片光電板——屋頂從此開始發電。

建築師
湯姆·梅恩
年代
2017
地點
美國紐約羅斯福島
操作層級
近零碳校園層級

這一次,目標先被訂好了:淨零能源。
梅恩把量體攤平壓低,換來一片約四萬平方英尺的頂棚,
上面架著一千四百六十五片光電板——屋頂從此開始發電。

彭博中心,光電頂棚懸挑於四層樓的建築之外,前方是校園草坪與行道樹
彭博中心(美國紐約羅斯福島,2017)。頂上那一整片頂棚明顯比下面的建築還要大,而且往外懸挑、蓋在戶外空間的上方;它的下緣可以看到成排的結構與板片之間透下來的光,上面架著約一千四百六十五片光電板。四萬加侖的雨水儲槽就埋在前方這片草坪底下,而這棟樓只有四層樓高——淨零之所以成立,前提就寫在這張照片的比例裡。
Photo:Jdforrester/Wikimedia Commons,CC BY 4.0(依原圖等比例縮放,未作其他修改)
日射 光電頂棚:約四萬平方英尺、1,465 片 頂棚比建築本身還大 草坪下埋四萬加侖雨水槽;地源熱泵供應冷暖
量體被攤平壓低,
換來的是一整片可以發電的屋頂
東側:伊薩卡的瀑布 西側:曼哈頓的天際線 流動、平順 忙碌、參差 不鏽鋼板上的圓盤傾角,由影像演算法決定
同一片外皮的兩面,
各自記著這所學校的兩個地方
操作層級近零碳校園/本系列的最後一站。「這一套語彙要為誰負責」在這裡有了最具體的答案:為每一度電負責
業主與計畫業主為康乃爾大學,計畫為康乃爾科技校園的第一棟學術建築—— 業主自始即設定「淨零能源」與 LEED 白金級為目標
核心手法把量體做低做扁換取屋頂面積: 設約四萬平方英尺、架設 1,465 片光電板的頂棚; 以地源熱泵供應冷暖;校園草坪下埋設四萬加侖雨水儲槽
結構系統四層樓、約 160,000 平方英尺,量體低而窄; 外覆不鏽鋼板,二至四樓的板面上切出可傾斜的立體圓盤, 圓盤的傾角由電腦視覺演算法自兩張影像運算而得
動線設計低而窄的量體使島上的視野可以穿越,並讓自然採光深入室內; 光電頂棚同時為下方的戶外空間提供遮蔽
空間量約 160,000 平方英尺;取得 LEED 白金級認證; 校園整體以再生能源達成淨零能源的目標(各方資料略有出入,以「級」理解即可)
爭議與代價淨零之所以能成立,前提是這座校園樓層低、密度低,且有大量可供設置光電的屋頂與空地—— 光電頂棚的面積比建築本身的屋頂還大; 同樣的策略在高容積的都市中心並不成立; 羅斯福島臨東河,長期須面對洪水風險
01
案例定位
W H Y T H I S C A S E

建築計畫的意義:計畫是尋找課題,設計是解決問題。彭博中心之所以是所有 「近零碳建築 · 再生能源與建築整合 · 校園規劃」考題的母題, 在於它示範了一件多數考生沒有練習過的事:當「淨零」被當成計畫的前提時, 建築的形狀就會被能源的收支反過來決定——量體要多低、屋頂要多大,都是算出來的。 本案是本系列「這一套語彙,要為誰負責」這條線的最後一個答案: 這一次,它要為每一度電負責。

業主從一開始就把目標訂好了:淨零能源與 LEED 白金級, 基地則是紐約羅斯福島上一塊新開闢的校園用地。 一般的解法是先把建築設計好,再加上高效率設備與屋頂光電,最後看能省多少, 結果是能源策略永遠只能在既定的形狀上做加法。 梅恩的判斷是:淨零是一道等式——左邊是需求,右邊是產出,兩邊都必須被設計。 於是他把量體做低做扁,用四層樓換取更大的屋頂面積與更深的自然採光, 在上方架起一片約四萬平方英尺、裝設 1,465 片光電板的頂棚, 以地源熱泵供應冷暖、在校園草坪下埋設四萬加侖的雨水儲槽, 再用一層切出立體圓盤的不鏽鋼板外皮,同時處理隔熱與這所學校的身世。 把目標訂在最前面,建築的形狀就會被目標算出來。

特別提醒:這個案子最容易被寫成「很酷的光電頂棚、淨零建築的典範」。 真正拿分的寫法要說明這道等式的兩邊各做了什麼: 需求端——量體壓低壓窄使自然採光深入、外皮的透明與不透明比例經過計算、 地源熱泵取代傳統冰水主機、智慧監控管理照明與插座負載; 產出端——約四萬平方英尺、1,465 片光電板的頂棚。只寫產出端的方案,會被評審一眼看穿。 同時要誠實面對代價:這片光電頂棚的面積比建築本身的屋頂還大—— 換句話說,淨零之所以成立,靠的是這裡有低樓層、低密度與大量可用的空地; 在高容積的都市中心,同一套作法並不成立。

錯:先設計,再加光電 高而窄的量體,屋頂面積很小 能源策略只能在既定形狀上做加法
A. 把光電當成最後一道手續——屋頂多小,就只能發多少電
對:讓能源的等式決定形狀 量體攤平壓低,屋頂變成一片發電面 需求端與產出端同時被設計
B. 把目標放在最前面——形狀是被算出來的
代價:頂棚比屋頂還大 光電頂棚 淨零靠的是低樓層、低密度與大量空地 在高容積的都市中心,這個條件不存在
C. 誠實的一面——淨零是一個關於基地條件的答案
▲ 彭博中心的三個基本動作:攤(把量體做低做扁,換取屋頂面積與更深的自然採光)→ 收(把陽光與雨水都收下來:光電頂棚、地源熱泵、四萬加侖雨水槽)→ 算(把能源的收支變成設計的依據,需求端與產出端同時處理)。 這三個動作可以搬到任何「近零碳建築 / 再生能源與建築整合 / 校園規劃」的考題上。

本案在系列中的位置:兩條線在這裡收束P O S I T I O N I N G

  • 主軸的終點:從第 01 案「為一家餐廳的客人負責、而且只到租約到期為止」, 一路走到本案的「為整座校園的每一度電負責」—— 責任的對象從一份租約,擴大到一份能源收支表; 而中間經過的每一站,都留下了一筆必須誠實寫出來的代價。
  • 第二條線的終點:地表被挖開、折起來、讓出來、立起來、捲上屋頂, 在本案變成一片會發電的表面—— 建築對地表的介入,最後回到了最實際的一件事:它能不能替自己產生能量。
  • 那層皮的最後一次演化:從第 03 案固定的網幕、第 06 案會開合的鋁板、 第 07 案負責導風的不鏽鋼板,到本案由演算法決定每一片圓盤傾角的外皮—— 它同時處理隔熱、光線與這所學校的身世。
  • 也請記住本案最誠實的一面:光電頂棚的面積比建築本身的屋頂還大—— 淨零之所以成立,靠的是低樓層、低密度與大量可用的空地, 同樣的策略搬到高容積的都市中心並不成立。 每一個成功的永續案例,都同時是一份關於「它的條件是什麼」的說明書。
02
建築計畫論述四步驟
I S S U E · C O N T E N T · S T R A T E G Y · V I S I O N
課題 0 1
淨零能源:目標先訂了,建築要怎麼配合
內涵CONTENT

業主自始就把「淨零能源」列為計畫的前提,並在設計啟動之前就定下來。

  • 常見解法是先把建築設計好,再加上高效率設備與屋頂光電, 結果能源策略只能在既定的形狀上做加法,永遠差最後一段。
  • 梅恩與環境顧問的判斷:淨零是一道等式——左邊是需求、右邊是產出,兩邊都必須被設計。
  • 核心觀念:近零碳建築的第一件事,是把「需求端」與「產出端」分開列出來, 再回頭決定量體。這個順序寫顛倒,整份能源計畫都只是裝飾。
對策手法STRATEGY
  • 先壓需求:量體壓低壓窄使自然採光深入,外皮之透明與不透明比例經過計算。
  • 再供產出:約四萬平方英尺的光電頂棚,架設 1,465 片光電板。
  • 設備配套:地源熱泵供應冷暖;智慧監控管理照明與插座負載。
願景VISION

建築的形狀成為能源計畫的結果,而不是它的限制。 目標被放在最前面,其餘的事都有了依據。

課題 0 2
屋頂面積不夠:樓層與發電量的取捨
內涵CONTENT

光電的發電量與可用的受光面積成正比, 而同樣的樓地板需求,蓋得愈高、屋頂就愈小。

  • 常見解法是把量體蓋高以留出更多空地,再在屋頂放滿光電板, 結果屋頂面積不足,發電量遠低於需求。
  • 梅恩的判斷:把量體攤平——四層樓的建築,屋頂面積是十六層樓建築的四倍。
  • 核心觀念:再生能源的可行性直接由「樓地板面積與受光面積的比值」決定。 這個比值算出來,你就知道淨零在這個基地上是不是一個誠實的目標。
對策手法STRATEGY
  • 低而扁的量體:四層樓、約 160,000 平方英尺。
  • 頂棚大於屋頂:光電頂棚的面積比建築本身的屋頂還大,並延伸至戶外空間上方。
  • 採光的紅利:低而窄的量體讓自然採光深入室內,也保留島上的視野。
願景VISION

屋頂從一塊沒有人使用的表面,變成這座校園的能源來源。 代價是這件事只有在容積壓力不大的基地上才做得到。

課題 0 3
外皮要同時做隔熱、光線與意義
內涵CONTENT

外皮是需求端最關鍵的一項—— 而一所新設立的學校,也需要一個能說明自己從哪裡來的形象。

  • 常見解法是用高性能玻璃處理熱,再另外做一個標誌處理形象, 結果兩件事互不相干。
  • 梅恩的判斷:讓同一片外皮同時處理熱、光與意義—— 板面上的立體圓盤既能遮光、也能形成圖案。
  • 核心觀念:當一個構件必須重複幾千次時,讓它的形狀同時承擔物理與敘事, 是最經濟的一種設計。這一點從本系列第 01 案就開始了。
對策手法STRATEGY
  • 不鏽鋼板與立體圓盤:二至四樓的板面上切出可傾斜的圓盤,各自朝向不同方向。
  • 圖案來自演算法:圓盤傾角由電腦視覺演算法自兩張影像運算而得—— 東側取自伊薩卡的瀑布,西側取自曼哈頓的天際線。
  • 比例經過計算:透明與不透明的比例以保溫與降低能源需求為依據。
願景VISION

同一片外皮同時降低了能源需求,也說明了這所學校的兩個家。 代價是這種訂製板片的造價與後續更換都不便宜。

課題 0 4
羅斯福島:一座島的身世與它的水
內涵CONTENT

羅斯福島位於東河之中,歷史上曾長期作為醫院與收容機構所在地; 而臨河的低窪島嶼,本來就必須面對洪水的風險。

  • 常見解法是把基地當成一塊空白的新地,只處理法定的防洪高程, 結果建築與這塊土地的歷史毫無關係,韌性也只做到法規的最低要求。
  • 本案的判斷:把水當成一個要被留住並使用的資源,同時處理它帶來的風險。
  • 核心觀念:臨水基地的計畫書要同時寫兩件事——洪水來的時候怎麼辦, 以及平常的雨水怎麼被留下來用。
對策手法STRATEGY
  • 雨水儲槽:校園草坪下埋設四萬加侖雨水儲槽, 供應沖廁、冷卻水塔補水與景觀灌溉。
  • 地源熱泵:以地下的穩定溫度供應冷暖,降低尖峰負荷。
  • 今日應補的檢討:臨水基地應載明設計洪水位、重要設備的配置高程與斷電時的因應。
願景VISION

一座島上的新校園,把落在自己身上的水留了下來。 代價是這些系統都埋在地下,維護時不容易接近。

課題 0 5
淨零成立的條件,在別的地方不存在
內涵CONTENT

本案作為「近零碳建築」的示範極具代表性,但它的前提必須被誠實說明。

  • 條件一:低樓層與低密度。四層樓的量體使屋頂面積與樓地板面積的比值很高; 光電頂棚的面積甚至比建築本身的屋頂還大—— 這在高容積的都市中心根本不可能。
  • 條件二:有空地可以蓋頂棚。頂棚延伸到建築之外的戶外空間上方, 這需要基地本身有餘裕。
  • 條件三:充裕的資源。這是一座由重大捐贈與市府合作開發推動的新校園, 能源系統的初期投資遠高於一般建案。
  • 並列兩方的說法:支持者認為示範案的價值本來就在於證明可行性, 並把技術與經驗推廣出去,條件優越並不減損它的意義; 批評者則指出,若不同時說明前提, 這類案例會讓人誤以為淨零是一個普遍可達成的目標, 反而模糊了高密度都市真正該做的事。兩種說法都成立,考卷上並列即可。
  • 高密度都市的正解:先把需求壓到最低(外殼、遮陽、設備效率、行為管理), 再談自己發電;不足的部分以外購綠電或區域能源系統補足。
對策手法STRATEGY
  • 把比值算出來:提出再生能源時, 應標示可設置面積、預估年發電量與佔全棟用電需求之比例。
  • 把前提寫清楚:應說明本方案的能源策略依賴哪些基地條件。
  • 今日應補的檢討:建議業主於啟用後定期公開實際能耗與發電量。
願景VISION

反面願景:建築可以把屋頂變成一片發電面,讓一座校園達成淨零, 但這件事之所以成立,是因為這塊基地允許它成立。 提出任何淨零主張時,都必須誠實回答「這個目標依賴哪些條件,換一塊地還成不成立」。

四步驟的寫法提醒:近零碳建築類題目, 課題欄的第一項一定是「這塊基地的受光面積與樓地板面積的比值」—— 這個數字算出來,你就知道淨零在這裡是不是一個誠實的目標。 對策欄則要分成兩半寫:需求端做了什麼、產出端做了什麼,各自省下與產生多少。 「本案需求端以 ○ 手法降低能源需求 △%, 產出端設置可設置面積 □ 平方公尺之太陽光電,預估年發電量佔全棟用電需求之 ×%」——這句話寫得出來, 你的淨零主張就從口號變成了一份可以被查核的計畫。

03
三層次解析
三 個 層 次 都 不 應 以 基 地 內 為 限

平立面造型F O R M

關鍵字|低而扁的量體 · 光電頂棚 · 立體圓盤外皮 · 演算法圖案 · 地源熱泵
  • 造型的第一個決定,是決定要多低:本案把量體壓成四層—— 這個高度是「屋頂面積要多大才發得出足夠的電」這個計算的結果。 考場上要記住:近零碳建築的量體比例,是被能源的等式算出來的。
  • 頂棚是這棟建築真正的屋頂:約四萬平方英尺、架設 1,465 片光電板, 面積比建築本身的屋頂還大,並延伸到戶外空間上方—— 它同時發電、遮蔭、界定戶外空間,也把校園在視覺上收成一件事。
  • 真正的造型發生在剖面:本案平面上是一個低而長的量體,剖面上卻是「一片浮在建築上方的發電面」的兩段式—— 頂棚與屋頂之間的距離,決定了通風散熱與下方空間的高度。 「這棟建築的造型要用剖面才看得懂」——這是梅恩全系列共通的閱讀方式。
  • 外皮的圖案是被算出來的:不鏽鋼板上切出可傾斜的立體圓盤, 傾角由電腦視覺演算法自兩張影像運算而得—— 東側取自伊薩卡的瀑布,讀起來平順流動;西側取自曼哈頓的天際線,讀起來忙碌參差。
  • 一片材料在一天之內不斷改變:圓盤的傾角讓外皮隨季節、時刻與天候呈現不同的顏色與明暗—— 這是本系列從第 03 案穿孔網幕一路發展下來的最後一版。
剖面:一片浮在建築上方的發電面 日射 頂棚與屋頂之間:通風散熱 草坪下的四萬加侖雨水槽 頂棚延伸到戶外上方 四層樓量體愈低,屋頂面積愈大 高而窄 低而扁 受光面小 受光面大 同樣的樓地板面積,兩種完全不同的發電潛力 剖面交代頂棚怎麼浮著、水往哪裡去;比較圖交代量體高度與發電潛力的關係
教學用概念示意圖,非測繪成果。頂棚尺寸與量體比例僅供理解操作邏輯,實際圖說請以原始資料為準
▲ 造型層次的考場用法:當題目要求近零碳或再生能源時, 務必畫一張剖面標出「可設置光電的面積、它與屋頂之間的距離、以及量體的高度」。 這三件事說得出來,你的淨零主張才成立;只在屋頂上畫幾片光電板,評審會知道你沒有算過。

空間機能P R O G R A M

關鍵字|需求端與產出端 · 低而窄的樓板 · 智慧監控 · 疊合共用 · 一片頂棚的六重角色

本案的機能核心,是把「能源」當成一項要被具體配置的機能: 需求端由量體、外皮、地源熱泵與智慧監控共同壓低, 產出端由光電頂棚承擔, 而水的循環由校園草坪下的雨水儲槽完成。 這棟樓的每一項空間決策,最後都會回到同一張收支表上。

  • 低而窄的樓板同時解決兩件事:自然採光深入室內,降低照明用電;量體壓低換取屋頂面積—— 一個決定同時作用在等式的兩邊,這是本案最漂亮的一手。
  • 疊合共用:那片光電頂棚的六重角色。約四萬平方英尺的頂棚 同時是架設 1,465 片光電板的發電面、遮住屋頂表面降低熱得的遮蔭層、 配合地下四萬加侖儲槽的集水面、從周邊高樓看下來屬於這座校園的第五立面、 延伸至戶外空間上方的遮蔽, 以及把校園的幾棟量體在視覺上收成一件事的統合元素—— 這是本系列「一個元素做很多事」的第十次、也是最後一次示範。
  • 智慧監控是機能的一部分:照明與插座負載的監測,讓使用行為也被納入能源管理—— 近零碳建築的最後一段,往往取決於使用者怎麼用。
  • 水的循環:雨水儲槽供應沖廁、冷卻水塔補水與景觀灌溉。
  • 機能的反面:把六件事綁在一片頂棚上是有代價的—— 頂棚的清潔、光電板的效率衰減與逆變器的更換,都是長期的支出; 大面積的頂棚在強風下承受可觀的風壓,結構與錨定的成本並不低; 地源熱泵的地下管線一旦故障,維修必須開挖; 而最根本的問題是,這一整套系統的可行性依賴基地本身的條件—— 今日提出淨零方案時,必須誠實說明它依賴哪些前提。
一片頂棚,六種角色 頂棚下方也是戶外空間 發電 · 遮蔭 · 集水 第五立面 · 戶外的頂 · 統合
教學用概念示意圖,非測繪成果

那片光電頂棚的六重角色O V E R L A P

一、發電|約四萬平方英尺上架設 1,465 片光電板。
二、遮蔭|遮住屋頂表面,降低屋頂的熱得。
三、集水面|配合地下四萬加侖的雨水儲槽。
四、第五立面|從周邊高樓看下來,它就是這座校園的頂。
五、戶外的頂|延伸至建築之外,為戶外空間提供遮蔽。
六、統合|把校園的幾棟量體在視覺上收成一件事。
但代價是…… 六件事綁在一片依賴基地條件才能存在的頂棚上。 清潔、光電板的效率衰減與逆變器更換都是長期支出; 大面積頂棚在強風下承受可觀的風壓;地源熱泵的地下管線故障時必須開挖。 而最關鍵的是:這片頂棚的面積比建築本身的屋頂還大, 它之所以放得下,是因為這裡樓層低、密度低、空地多。 「一片頂棚做很多事」在本案換來了一座淨零的校園, 代價是這個成果無法被直接複製到高容積的都市中心—— 這是所有淨零方案都要誠實說明的前提。

計畫思考P L A N N I N G

關鍵字|課題 · 內涵 · 對策 · 願景 · 概念轉化

本案可濃縮成三個可搬用的動作, 任何「近零碳建築 / 再生能源與建築整合 / 校園規劃」考題都能直接套:

  1. 攤(flatten for roof area)——把量體做低做扁,換取受光面積與更深的自然採光。 寫成:「本案量體控制於 ○ 層以內,使屋頂可設置面積與樓地板面積之比值達 △, 並使自然採光深入室內,降低照明用電。」
  2. 收(harvest sun and rain)——把陽光與雨水都收下來。 寫明:「屋頂設置太陽光電頂棚,可設置面積 □ 平方公尺、預估年發電量 × 度; 並設 ◇ 立方公尺雨水儲槽,供應沖廁、冷卻水塔補水與景觀灌溉。」 用再生能源處理產出端之後,一定要回答「需求端做了什麼」。
  3. 算(design the equation)——把能源的收支變成設計的依據,需求端與產出端同時處理。 寫成:「本案能源計畫分需求端與產出端:需求端以外殼性能、遮陽、 地源熱泵與智慧監控降低需求 ○%;產出端以太陽光電供應 △%; 差額以外購綠電補足。」

第四個動作是限(state your conditions): 把你的淨零依賴哪些條件,誠實說出來。 寫成:「本案能源策略依賴之基地條件包括:樓層數 ○ 層以下、 基地覆蓋率 △% 以下、可設置光電之面積 □ 平方公尺; 上述條件改變時,本策略之可行性須重新評估。」 能主動說明自己的前提,你的永續主張才有真正的專業重量—— 這也是本系列走完十案之後,最值得帶走的一句話。

放進系列裡看:能源的帳,三種算法C R O S S R E A D I N G

案例算法成績代價
加州運輸局第七區 2004在既有形狀上加光電與動態遮陽光電約供 3%會動的立面需要長期維護
舊金山聯邦大樓 2007把需求端壓到最低:直接不裝空調能耗 48 對全美平均 88滿意度為受調查二十二棟中最低
彭博中心 2017需求端與產出端同時設計校園整體達成淨零能源依賴低密度與大量可用面積

這張表的用法:當題目要求你提出能源策略時,先問自己三句: 「我要在既有形狀上加東西、把需求壓到極低,還是兩邊一起設計?」 第一種最容易做卻效果有限,第二種最有效卻可能傷到使用者,第三種最完整卻最依賴基地條件。 能主動指出你選的是哪一種、以及它依賴什麼,你的永續主張才是可以被檢驗的。

04
敷地與環境層級分析
S I T E & C O N T E X T

基地內 / 基地外的層級對應L E V E L S

  • 區域級:紐約四季分明、冬季寒冷、夏季濕熱,冷暖負荷都不小; 而羅斯福島位於東河之中,臨水且低平。 本案最重要的認知是:在一個冷暖負荷都不小的氣候裡達成淨零, 靠的必然是「壓低需求」與「自己發電」兩件事一起做,缺一不可。
  • 基地級:基地是島上一塊新開闢的校園用地,容積壓力小、空地多。 建築把這個條件用到極致:量體壓低換取屋頂面積, 頂棚甚至延伸到建築之外的戶外空間上方。
  • 建築級:量體攤平 → 外皮計算比例 → 頂棚發電 → 地源熱泵與雨水槽。 四個決策,全部指向同一張能源與水的收支表。
  • 人體級:師生在一棟低而窄、幾乎每個位置都有自然光的建築裡工作, 走出室外時頭上是一片會發電的頂棚—— 永續在這棟建築裡是看得見、也走得進去的。

環境條件與環境串聯E N V I R O N M E N T

  • 受光面積是關鍵變數:再生能源的可行性由「可設置面積與樓地板面積的比值」決定—— 這個比值在方案階段就已經被量體高度鎖定了。
  • 地源熱泵的前提:需要足夠的地下空間鑽井,且地質條件要適合; 它的優點是不受室外氣溫影響,能大幅降低尖峰負荷。
  • 臨水基地的韌性:設計洪水位、重要設備的配置高程與斷電時的因應, 是臨水基地必須回答的三件事。
  • 台灣的參照:台灣現在的制度已經走到與本案同一條路上—— 依內政部建築研究所規定,公有辦公、服務類建築自民國 112 年 7 月起申請綠建築標章時, 須同時申請建築能效評估,能效等級至少須達 2 級;並自民國 115 年起須達建築能效 1 級或近零碳建築(1+ 級); 這對應國家發展委員會所訂建築部門的階段里程碑。 但台灣的難處與本案完全相反:台灣都市容積率高、建築普遍蓋得高, 屋頂面積相對樓地板面積的比值很小, 因此台灣的正解是「先把需求壓到最低,再談自己發電」—— 外殼節約能源(依《建築技術規則》第十七章檢討)、外遮陽、高效率空調與除濕、 以及行為與營運管理,才是主戰場; 不足的部分再以屋頂型光電、外購綠電或區域能源系統補足。 此外,台灣位於颱風路徑上,屋頂型光電與大面積頂棚的風壓與錨定必須嚴格檢核, 並納入外牆與屋頂附掛物的定期檢查。
淨零是一道等式,兩邊都要設計 需求端 產出端 外殼 · 遮陽 · 設備 · 行為 光電 · 地源熱泵 · 綠電 只寫產出端的方案,會被一眼看穿 先壓需求,再談發電——這個順序不能倒過來
原理圖 A:淨零的兩邊,
都必須被具體設計出來
台灣的難處與本案完全相反 台灣:容積高、屋頂小 本案:容積低、屋頂大 台灣的主戰場在需求端:外殼、遮陽、除濕、營運 115 年起公有辦公類須達能效 1 級或近零碳 1+ 級
原理圖 B:同一個淨零目標搬到台灣,
戰場整個換到需求端
05
延伸案例對照
原 型 與 平 行 案 · 當 代 呼 應 案

本案交疊了兩個題目:把一片大頂棚架在建築上方,這個作法從哪裡來, 以及建築要怎麼替自己產生能量。三個平行案分別回答了: 雙層屋頂與遮陽棚架的類型原型、被動式節能標準的技術脈絡,以及梅恩自己前一案的屋頂。

A. 原型與平行案

延伸案例面對的課題採取的對策與本案的對照
雙層屋頂與遮陽棚架熱帶與亞熱帶的傳統營建如何在日射強烈的地區 降低屋頂的熱得,同時取得有遮蔽的戶外空間。在實體屋頂之上另架一層通風的頂蓋—— 兩層之間的氣流帶走熱量,屋簷則延伸出去形成半戶外。本案光電頂棚的類型原型。 「浮在屋頂上方的第二層頂」這個作法在熱帶傳統建築裡已經被驗證了很久, 它同時處理隔熱與戶外遮蔽; 本案只是在這層頂上加了 1,465 片光電板。 引用這個原型,能把光電頂棚從「設備的載體」提升為「一種有長期驗證的屋頂類型」—— 這在台灣特別有說服力,因為我們的氣候正屬於這個原型的適用範圍。
被動式節能標準1990 年代以降,歐洲如何讓建築的能源需求 先降到極低,再談要用什麼能源供應。以極高的外殼保溫性能、氣密、無熱橋設計與熱回收換氣 把需求壓到很小的數值,並以量化的門檻加以認證。本案需求端的技術脈絡。 它提供的最重要觀念是:需求端的努力永遠比產出端便宜; 本案把這個觀念與大量再生能源結合,兩邊同時做。 兩者並讀能得到一個判斷準則:預算有限時先做需求端, 因為外殼與遮陽的效果會持續一輩子,而設備會老、光電板會衰減。
梅恩 · Perot 自然科學博物館2012,美國達拉斯如何讓建築的屋頂 把被佔掉的地面還回去。把地表一路捲上約一英畝的綠屋頂, 種植原生耐旱草種並收集雨水。本案屋頂策略的前一站,也是同一個問題的另一個答案。 該案的屋頂長草,回報是生態、集水與熱效益; 本案的屋頂發電,回報是度數。 兩案並讀能得到一個很實用的判斷: 屋頂是建築最後一塊還沒被用完的面積, 它要種草還是發電,取決於這個基地最缺的是綠地還是能源。 兩者也可以並存——光電板下方仍可設置低矮的植栽層。

並排的用法:近零碳建築類題目開頭先寫兩句: 「本案能源計畫分需求端與產出端:需求端以外殼性能、遮陽與設備效率降低需求 ○%。」 「產出端設置太陽光電,可設置面積 △ 平方公尺,預估年發電量佔全棟用電需求之 □%,差額以外購綠電補足。」 需求端做了什麼 + 產出端補了多少,兩句話就交代完近零碳方案的立論。

B. 當代呼應案

延伸案例面對的課題採取的對策與本案的對照
梅恩 · 舊金山聯邦大樓2007,美國舊金山如何讓一棟高層辦公建築 在不裝空調的前提下運作。把樓板壓到極窄, 以受曬的金屬皮產生熱浮力,靠自然通風取代空調。本案的另一種算法,也是梅恩十年前的極端解。 該案把需求端壓到極低,代價由使用者的身體承擔——滿意度是受調查二十二棟中最低; 本案維持室內舒適,改以自己發電來平衡。 兩案並讀能得到本系列最重要的一個判斷: 當氣候不允許放棄舒適時,正解是換掉能源的來源。 台灣屬於後者,這一點在考卷上要寫清楚。
當代的區域能源與綠電採購21 世紀,全球如何讓高密度都市中的個別建築 在屋頂面積不足的情況下仍能趨近淨零。以區域型的能源系統、共同的再生能源設施與綠電採購 補足個別建築無法自給的部分。本案在高密度都市的現實版本。 本案示範了單棟建築自給自足的可能,但它依賴低密度; 當代作法則承認高密度都市的建築必須靠共同的系統—— 兩者並讀能看出:淨零在低密度是建築的問題,在高密度是都市的問題。 台灣的都市屬於後者。
台灣的建築能效與近零碳建築台灣,當代台灣都市容積率高、屋頂面積相對樓地板面積小; 夏季高溫高濕使空調與除濕的能耗居高不下;且位於颱風路徑上。建議以需求端為主戰場—— 依《建築技術規則》第十七章檢討外殼節約能源,加強外遮陽、 提高空調與除濕效率,並納入營運與行為管理; 產出端以屋頂型光電為主,不足部分以外購綠電或區域能源補足。台灣在地檢討:制度上台灣已經走在同一條路上—— 公有辦公、服務類建築自 112 年 7 月起申請綠建築標章須同時申請建築能效評估, 能效至少 2 級,並自 115 年起須達能效 1 級或近零碳建築(1+ 級)。 但條件與本案相反:台灣的建築普遍蓋得高,屋頂面積不足以支撐自給。 因此考卷上寫淨零時,一定要先算出「可設置面積與樓地板面積的比值」, 再據以決定要靠自己發電還是靠外購與區域系統。 另外,屋頂型光電與大面積頂棚在台灣須嚴格檢核風壓與錨定,並納入定期檢查。

系列軸線 TIMELINE

1986–92 凱特·曼提里尼/克勞福住宅 為一份租約、為一對業主負責 1997–2000 太陽塔/鑽石牧場高中/多倫多宿舍 為一條街、為兩千名學生、為住戶負責 2004–2009 加州運輸局/舊金山聯邦大樓/41 Cooper Square 為公務員的健康、為一所學院的財務負責 2012 Perot 博物館 為一座城市與這塊基地上的水負責 2017 彭博中心 為每一度電負責
系列主軸:這一套語彙要為誰負責——從一份租約,一路推到一份可以被查核的能源收支表
06
考題轉化:可搬用的四張牌
F O U R C A R D S

最適用題型:近零碳與淨零能源建築、再生能源與建築整合、 校園規劃與新設校區、綠建築標章與建築能效、臨水基地的韌性設計。抽到這類題目, 先想彭博中心的四張牌,再依題目條件調整用詞——尤其是第四張。

牌一「攤」F L A T T E N

把量體做低做扁, 換取受光面積與更深的自然採光。 套句:「本案量體控制於 ○ 層以內,使屋頂可設置面積與樓地板面積之比值達 △, 並使自然採光深入室內,同步降低照明用電與屋頂受光面積之限制。」

牌二「收」H A R V E S T

把陽光與雨水都收下來, 讓同一片頂棚同時發電、遮蔭與集水。 套句:「屋頂設置太陽光電頂棚,可設置面積 □ 平方公尺、預估年發電量 × 度, 並兼作屋頂遮蔭與戶外空間之遮蔽;另設 ◇ 立方公尺雨水儲槽供應沖廁與灌溉。」

牌三「算」T H E E Q U A T I O N

把能源的收支變成設計的依據, 需求端與產出端同時處理。 套句:「本案能源計畫分需求端與產出端:需求端以外殼性能、遮陽、 高效率設備與智慧監控降低需求 ○%;產出端以太陽光電供應 △%;差額以外購綠電補足。」

牌四「限」S T A T E T H E C O N D I T I O N S   — 代價的揭露 —

把你的淨零依賴哪些條件,誠實說出來, 並揭露維護、衰減與極端天候的因應。 套句:「本案能源策略依賴之基地條件包括樓層數 ○ 層以下、 基地覆蓋率 △% 以下、可設置光電之面積 □ 平方公尺; 光電系統之清潔週期、效率衰減率與逆變器更換年限一併載明; 上述條件改變時,本策略之可行性須重新評估。」

07
考場速記
Q U I C K R E F E R E N C E

A. 三張必畫圖

現況分析:日射與可設置面積 基地 標出日射方位、遮蔭來源與可設置光電的面積
畫這張是為了證明:
你算過這塊地能發多少電
策略:頂棚與水的剖面 標出頂棚面積、離屋頂距離與雨水槽位置
畫這張是為了證明:
你的能源與水是一套系統
技術面:能源收支表 需求 ○ 度/年 產出 △ 度/年 差額:外購綠電或區域能源 標出兩端的數字與差額的補足方式
畫這張是為了證明:
你的淨零是可以被查核的

B. 空間定性定量檢核表

分區空間名稱數量或空間量對應課題對應設計準則
學術教學與研究空間約 160,000 平方英尺課題 02低而窄的樓板,自然採光深入
能源太陽光電頂棚約 40,000 平方英尺、1,465 片課題 01 · 02兼作遮蔭與戶外空間之頂
能源地源熱泵系統供應全棟冷暖課題 01 · 04需地質條件配合,管線維修須開挖
外殼立體圓盤不鏽鋼外皮二至四樓課題 03透明與不透明比例依能源需求計算
水雨水儲槽四萬加侖課題 04供應沖廁、冷卻水塔補水與灌溉
韌性設備高程與防洪依設計洪水位課題 04重要設備配置高程與斷電因應須載明
經營能耗與發電量的公開逐年公開課題 05載明清潔週期、衰減率與更換年限
08
全系列總表
T E N C A S E S A T A G L A N C E

十案是一條線:從「為一家餐廳的客人負責、而且只到租約到期為止」, 一路走到「為整座校園的每一度電負責」。 責任的對象一路擴大,而每一次擴大,都留下一筆必須誠實寫出來的代價。 考前把這張表看一遍,四張牌與必寫的代價就能一起被叫出來。

#案名 · 年代核心課題四張牌最適用題型必寫的代價
01凱特·曼提里尼餐廳
1986
結構不能動、基地沒有景可借,業主只要一個鐘套 · 挖 · 記 · 留既有建築再利用、老屋活化、無景觀資源的基地室內作品的壽命等於一份租約,制度接不住它
02克勞福住宅
1987–1992
一片同時面對山與海的不規則陡坡挖 · 散 · 綁 · 證坡地建築、分散式配置、建築與地景的關係方法在私人住宅上練成,成果無法被公共檢驗
03首爾太陽塔
1997
滿街招牌之中,一棟出租商辦要怎麼被看見包 · 濾 · 亮 · 租高密度商業街立面、外遮陽、出租型建築外皮是資產,卻沒有一個長期的主人替它付錢
04鑽石牧場高中
1999
在被判定不能用的陡坡上蓋兩千人的公立高中折 · 夾 · 衡 · 用坡地校園、大量土方的敷地計畫、線性中心遮蔭預算被刪,學生把它叫做「山上的監獄」
05多倫多大學研究生宿舍
2000
一棟宿舍同時要當一所大學的西大門圍 · 挑 · 標 · 住學生宿舍與集合住宅、校園門戶、街角基地得了很多獎,也被住戶批評了很多年
06加州運輸局第七區總部
2004
政府大樓的安全管制與對城市開放讓 · 遮 · 亮 · 帳政府與機關建築、大街廓的都市界面、動態遮陽光電約僅供 3% 用電,能見度與貢獻並不對等
07舊金山聯邦大樓
2007
六樓以上完全不裝空調,可能嗎瘦 · 通 · 爬 · 認綠建築與被動式節能、自然通風、高層辦公能耗全美前段,滿意度為受調查二十二棟中最低
0841 Cooper Square
2009
三個學院要在同一棟九層樓裡遇見彼此挖 · 爬 · 遇 · 償大學與研究機構、垂直的公共空間、中庭學院為此舉債,一百五十五年的免學費傳統中止
09Perot 自然科學博物館
2012
基地被高速公路與空地包圍,沒有環境可借捲 · 抬 · 露 · 養博物館與科教館、綠屋頂與基地保水、地景整合一片活的地景,年年都要有人替它編列預算
10彭博中心
2017
淨零能源被訂成前提,建築的形狀要被算出來攤 · 收 · 算 · 限近零碳建築、再生能源整合、校園規劃淨零依賴低密度與大量空地,高容積都市不成立

怎麼用這張表:抽到題目後,先判斷它屬於哪一列的「最適用題型」, 再把該案的四張牌與必寫的代價一起搬進考卷。 四張牌讓你的方案有具體的操作,最後那一欄讓你的論述有誠實的重量—— 而評審真正在找的,往往是後面那一欄。

C 關鍵字銀行K E Y W O R D S

淨零能源 · 需求端與產出端 · 可設置面積比值 · 太陽光電頂棚 · 地源熱泵 · 雨水儲槽 · 智慧監控 · 建築能效 BERS · 近零碳建築 1+ 級 · 外殼節約能源 · 外購綠電與區域能源 · 光電效率衰減 · 臨水基地的韌性

彭博中心最該被記住的,是它把目標放在最前面這件事: 淨零是一道等式,左邊是需求、右邊是產出,兩邊都要被設計。 而它也誠實地告訴我們:這個答案之所以成立,是因為這塊地允許它成立。 每一個好的永續案例,同時都是一份關於「它的條件是什麼」的說明書。

十案走完之後:湯姆·梅恩這一整套語彙, 從 1986 年一間比佛利山的餐廳開始,一路走到 2017 年紐約一座淨零的校園。 它一直在做同一件事——先找出這個案子裡「不准碰」的那一件,把它畫成一條線, 然後在線的另一邊全力發揮。 真正改變的是線的另一邊有多少人:從一家餐廳的客人,到兩千名學生、兩千名公務員、 一所學院、一座城市,最後是一整份能源收支表。 而每一次責任加重,這套語彙就必須多交代一件事——這就是本系列十堂課的全部內容。

資料來源與圖說註記

內容整理自公開發表之建築評論、康乃爾大學與 Morphosis 公開資料、 環境顧問之技術說明,以及內政部建築研究所有關建築能效評估之公開規定, 面積、片數與能源數據各方引述略有出入,以「約」或「級」標示。本文所有圖面均為教學用概念示意圖,非測繪成果, 不代表原始設計圖說,僅供理解操作邏輯之用。

© 建築師之路 ARCHITECT ROAD.All rights reserved. 本文為教學用途,未經授權不得重製、散布或作為商業用途。

下載完整講義 PDF
A4 印刷版講義限登入會員下載。網頁版全文已完整公開,不需登入即可閱讀。
登入後下載

把這個案例用進考場

案例輸入只是第一步:接著拿歷年考古題找一題同類型的題目計時操作,把這一案的手法與關鍵字實際畫進配置裡。兩科術科的評分邏輯與時間分配,見「大小設計完全指南」;想看建築師怎麼從讀題操作到完整圖面,近十年大小設計題解課程有 20 題完整實作;畫完的圖想要回饋,可以預約1對1線上改圖。

湯姆·梅恩 系列其他案例
00
湯姆·梅恩
1972 年,他和六位同事一起被學校解聘。同一年,他們自己辦了一所學校,他也開了自己的事務所。接下來四十五年,這個從體制外出發的人,一直在替體制蓋房子。
1944 –
01
凱特·曼提里尼餐廳
業主只提了兩件事:一間路邊牛排館,還有一個鐘。梅恩把整棟停業的銀行套進一具外露的鋼構籠子裡,再讓那個「鐘」穿過屋頂——它報時、採光,也是整間店的中心。
1986
02
克勞福住宅
這一次沒有舊建築可以依附,梅恩改成向地形借。房子被拆成一組碎片,一件一件嵌進坡地裡,於是「蓋房子」這個動作,被換成了「雕地」。
1992
03
首爾太陽塔
這一次沒有地形可以雕,也沒有舊建築可以依附。梅恩把設計力全部集中到建築的最外面那一層——一內一外兩層皮,外層是一片會透光的穿孔鋁網幕。
1997
04
鑽石牧場高中
一塊沒有人要的陡坡,一所要收兩千名學生的公立高中。梅恩把地表折起來,讓校舍分成兩排,中間夾出一條像地質斷層一樣切過山坡的峽谷。
1999
05
多倫多大學研究生宿舍
一棟宿舍,同時要當一所大學的西大門。梅恩讓兩層樓高的玻璃簷懸挑越過整條街,上面拼出校名,最後那個字母就這樣懸在半空中。
2000
06
加州運輸局第七區總部
一整個街廓的政府總部,兩千名公務員,一億六千五百萬美元。梅恩把地面層讓給城市,把難題交給最外面那一層皮——而這一次,那層皮學會了自己開合。
2004
07
舊金山聯邦大樓
六樓以上完全不裝空調,全靠自然通風。能耗約為全美同類辦公建築平均值的一半,而在一份聯邦員工滿意度調查裡,它是二十二棟中的最後一名。
2007
08
41 Cooper Square
三個學院要在同一棟九層樓裡遇見彼此。梅恩在樓板中間挖出一條垂直的街——一道二十英尺寬的大階梯,從地面一路爬到四樓。
2009
09
Perot 自然科學博物館
一顆有橫向紋理的混凝土方塊,架在層層的地景台基上。一支五十四英尺長的電扶梯裝在玻璃管裡,斜穿出量體之外。而整片地表,被一路捲上了一英畝的屋頂。
2012
購物車