房子也能 Plus Ultra：BERS 如何用物理學打造「超節能建築」？

你有好好幫你住的房子「體檢」過嗎？

現在買家電時，我們已經很習慣看能源效率分級標示，挑省電的下單； 而如今買房子或租辦公室，我們也有了同樣的指標 ——「建築能效標示（BERS）」。

很多人以為「淨零建築」就是隨手關燈、少開冷氣，犧牲生活品質。但根據內政部建築研究所的定義，真正的節能應該是「被動」的。BERS 系統設定了一個「能效計算邊界（ECB）」，它鎖定了一棟建築物中「最耗能」且「最不可避免」的關鍵系統：外殼、空調、照明、電梯、熱水。

根據統計，這些系統掌控了一棟建築物約 75% 以上的能源消耗。BERS 就像是房子的全身健康檢查，透過物理學與機械工程的原理，將這些「器官」的效率量化為 1 級至 7 級 的標示。最頂尖的 「1+ 級」（近零碳建築），代表這棟建築比傳統建築約可節能 50% 以上。

這些器官包含房子的「皮膚、肺部、眼睛、四肢和循環系統」。只要顧得好，你的房子才會省電，荷包也不會那麼痛。

建築不只是擋風遮雨，更是第一層防護罩

建築外殼（外牆、窗戶、屋頂）就像房子的皮膚，是第一道防線。在 BERS 評估中，這被稱為 「外殼節能效率 (EEV)」。

要談建築節能，首先得面對熱力學的現實：太陽輻射（Solar Radiation）是建築熱負荷的最大來源。

建築外殼（The Envelope）不只是牆壁，它是能量交換的物理介面。許多人以為裝了厚重的室內窗簾就能隔熱，但在物理上，這只是亡羊補牢。因為當陽光穿透玻璃、照在窗簾上時，熱輻射已經穿越了系統邊界進入室內，這些能量被轉換為熱能，甚至被水泥牆體吸收儲存，在夜間持續放熱。建築外殼的熱負荷中，約有 3/4 是由太陽輻射造成的，這就是為什麼頂樓加蓋總是散熱困難的主因。

因此，BERS 系統鼓勵提升外殼節能效率，最常見設計手法為採用「外遮陽（External Shading）」。這是一種從源頭削減太陽熱獲取的物理手段，目標是在熱能觸及玻璃表面之前，就將其攔截於室外的最直接方法。

你在建築立面上看到的格柵或板片，其實是經過精密計算的光學防禦工事。這涉及了日照幾何學遮陽保護角的計算。根據太陽運行的軌跡，遮陽板的形式必須對應方位進行幾何配置。例如，如果你家窗戶面南，就要使用水平遮陽。因為臺灣夏季太陽高度角很高，水平遮陽能像帽簷一樣，有效阻擋來自上方的高角度陽光,。面東或面西的窗戶，光線會從側面射入（早晨或傍晚的低角度陽光），水平板子當然擋不到。不管你用的是遮陽板或是百葉窗，記得都要選擇垂直的，才能有效阻擋側向光線。在臺灣，良好的外遮陽設計可減少空調耗電量約 13% 至 24%。

逆轉熱力學，處理看不見的「濕氣」

第二個要調的是肺部，也就是空調。如果你以為商辦大樓的冷氣費都花在「把空氣變冷」，那你只答對了一半。潛藏的吃電怪獸其實是「換氣」。為了維持室內空氣品質，建築物必須像肺一樣不斷「換氣」。但這產生了一個熱力學上的兩難：你想呼吸新鮮空氣，就得付出巨大的能量代價。

在臺灣這種亞熱帶氣候，室外空氣不只「熱」，更可怕的是「濕」。當你把室外 35°C、濕度 80% 的空氣抽進來，空調主機必須花費大把電力把水蒸氣凝結成液態水，這個過程會消耗大量能量。BERS 系統中就鼓勵提升空調節能效率，這時就可使用全熱交換器 (ERV)來對付溫度和濕度。 

全熱交換器是一個精密的分子篩選器，裡面有一張親水性高分子薄膜 (Hydrophilic Polymer Membrane)。這層薄膜通常由磺化聚合物製成，表面佈滿了磺酸基 (-SO3H) 或羥基 (-OH) 這些「親水官能基」。

當室內排出的冷廢氣（26°C）與室外吸入的熱新風（35°C）在薄膜兩側擦肩而過時，熱量會自然地從高溫側傳導到低溫側，幫新風「預冷」。另外，室外濕空氣中的水分子會被薄膜上的親水基團「抓取」，溶解進入膜內，然後擴散到乾燥的廢氣側被帶走。但空氣中的污染物（如 PM2.5 或病毒）因為分子較大或缺乏極性，無法通過這層膜。透過這種物理機制，我們在不混合髒空氣的前提下，回收了 70%~90% 的能量。這是臺灣對抗高濕高熱氣候的殺手鐧。

顧好眼睛－追著陽光跑的智慧光線

再來要看的是房子的眼睛，也就是照明系統。 你可能會說：「這還不簡單？我全家都換 LED 燈泡了！」 沒錯，換 LED 是基本功，但在 BERS 的標準裡，這還拿不到滿分。 真正的問題在於：你的燈，懂得看臉色嗎？或者說，懂得看太陽的臉色嗎？

我們都知道窗邊很亮，但在辦公室裡，往往是不管窗邊亮不亮，天花板的燈永遠是全開的，這叫做過度照明。 為了解決這個問題，BERS 鼓勵提升照明節能效率，這時則可導入「晝光利用（Daylight Harvesting）」技術。 這套系統的運作邏輯很簡單，就是在窗邊安裝光感測器。它會持續監測自然光的照度。當中午陽光灑進來，自然光足夠時，靠窗那排的 LED 燈會自動「變暗」甚至關閉；等到傍晚天色變暗，燈光再慢慢補足亮度。 這背後其實是光電效應的應用，把光能轉化為電訊號來控制電流大小。在窗邊區域，這種「追著陽光跑」的控制邏輯，可以省下 30% 到 60% 的照明用電，進而達到提升照明節能效率的目的。 所以，BERS 不只看你裝了幾顆 LED，更看你有沒有裝上這種聰明的感測器，讓每一度電都花在刀口上。

對抗地心引力的能量回收

接著是房子的雙腿，負責垂直移動的電梯。 你可能沒想過，電梯其實是一臺潛在的「發電機」。 這要從電梯的物理結構說起。電梯車廂的另一頭，都掛著一個沈重的「配重塊」。它的重量通常設計成「車廂重＋半載乘客重」。 所以，當電梯出現以下兩種情況時，馬達其實是不出力的，反而是被地心引力「拖著跑」：

第一個是滿載下樓： 車廂比配重塊重，地心引力把車廂往下拉。第二是空車上樓： 配重塊比車廂重，地心引力把配重塊往下拉，順便把車廂拉上去。在傳統電梯裡，為了不讓電梯失速墜落，馬達必須產生阻力，這些能量通常會轉化成廢熱，透過電阻燒掉。 但在 BERS 認證的高效率電梯裡，我們裝上了「電力回生裝置」。 這利用了電磁感應原理，把馬達從「電動機」模式切換成「發電機」模式。將原本要變成廢熱散掉的位能，重新轉換成電能，回充給大樓的電網使用。 根據 BERS 的評估標準，如果你的電梯採用了變頻控制（VVVF）加上電力回生裝置，在計算耗能時，係數可以從 1.0 直接降到 0.4。這意味著，它把地心引力變成了你的供電來源。

BERS 認證的高效率電梯裡，搭載「電力回生裝置」，把馬達變成「發電機」。

熱力學的搬運工

最後是房子的循環系統，也就是熱水。如果你住的是宿舍、醫院或是要去住飯店，就更明白熱水系統有多重要跟多耗電。 傳統的電熱水器，原理是焦耳加熱，一份電力產生一份熱（COP值=1），效率很低。 要拿到 BERS 的高分，你必須學會「作弊」——不是製造熱，而是「搬運熱」。這就是熱泵（Heat Pump）。 熱泵的運作原理就是「逆卡諾循環 (Reverse Carnot Cycle)」。聽起來很深奧？其實它就是一臺「倒著轉的冷氣機」。 冷氣機是把室內的熱搬到室外；熱泵則是把環境空氣中的熱能，搬運到水槽裡。 在臺灣這種年均溫高的亞熱帶氣候，空氣裡充滿了免費的熱能。熱泵只需要消耗少許電力驅動壓縮機和冷媒，就能從空氣中「榨取」熱量。 神奇的是，它每消耗 1 份電力，通常可以搬運 3 到 4 份的熱能給水（COP值 3~4）。這在物理上並沒有違反能量守恆，因為多出來的熱，是從空氣中借來的。 所以在 BERS 的公式裡，使用熱泵系統，直接被定義為比傳統電熱水器減碳 50%。

結語

看懂 BERS，就是看懂房子的真實身價。透過 BERS 的科學量化，我們終於能看見一棟房子隱藏的價值。 如果這棟建築拿到了 「1+ 級」，代表它擁有懂得熱力學的外遮陽皮膚、懂得逆轉熱力學交換濕氣的全熱肺部、會追著陽光跑的感測眼睛、能回收地心引力的發電雙腿，以及懂得搬運能量的熱泵循環系統。 這才是一棟在物理學上、在荷包上，都真正健康的「會呼吸的建築」。BERS 也是內政部建築研究所推動國家 2050 淨零排放路徑的關鍵工具。根據規劃，2030 年公有新建建築需達成 1 級能效或近零碳，2050 年更要讓 100% 新建建築與 85% 既有建築全數達標近零碳建築（1+ 級）。建築能效評估系統（BERS） 將複雜的能源物理轉化為直觀的 1 到 7 級標示，讓新建與既有建築的能源效率等級無所遁形。當我們選擇住在這些進化後的 「近零碳建築」 裡，我們就不只是在省下電費，而是在參與一場以建築為載體的淨零革命。

BERS將帶領我們走向一場以建築為載體的淨零革命。

(內政部建築研究所廣告)