绿建筑与优质居家环境

台大森林系木材物理研究室綠建築與優質居家環境之健康建材王松永博士國立台灣大學森林學系台大森林系木材物理研究室前言『綠建築』又稱為「環境共生建築」、「生態建築（Ecologicalbuilding）」、「永續建築（Sustainablebuilding）」。而『綠建築』評估指標可從資材、能源、水、土地、氣候之「地球資源」，以及營建廢棄物、垃圾、污水、排熱、CO2排放量等「廢棄物」兩層面角度來評估。『綠建築』較實質的定義就是「消耗最少地球資源、製造最少廢棄物的建築物」，換言之『綠建築』就是「強調節能、低污染、低耗能、低環境衝擊的環保建築」。台大森林系木材物理研究室『綠建築』之評估指標群：（1）綠化指標（2）基地保水指標（3）水資源指標（4）日常節能指標（5）CO2減量指標（6）廢棄物減量指標（7）污水、垃圾改善指標台大森林系木材物理研究室綠化與『綠建築』健康的都市生活不能缺少綠意，20%以上的綠覆率似乎被認為是居住健康上的滿意水準，30％以上的綠覆率似乎是都市綠化政策的理想值。光合作用可吸收CO2加以固定，進而可減緩地球氣候溫暖化作用。IPCC認定，森林中每m3木材量每年對於CO2之固定效果為0.95公噸，可見綠化對地球環保的貢獻。綠化指標台大森林系木材物理研究室綠化與『綠建築』增加綠地面積，不但增加CO2吸存，亦可釋出大量O2淨化空氣，此係樹木光合作用為產生1公噸碳水化合物，需吸收1.6公噸CO2並釋出1.2公噸O2之結果。在『綠建築』七大指標中，CO2固定量作為評估尺度的「綠化指標」。植物在40年生長期間對CO2固定效果如表1所示。可看出在都市環境中闊葉大喬木在40年期間，可吸收並固定CO2量達808Kg/m2，灌木只有217Kg/m2，草花花圃為46Kg/m2，而人工修剪草坪幾乎沒有CO2固定量。綠化指標台大森林系木材物理研究室表1台灣各種植栽單位面積CO2固定量（Kg/m2，40年）植栽種類CO2固定量闊葉大喬木808闊葉小喬木，針葉樹或疏葉形喬木536大棕櫚類410灌木217多年生蔓藤82草花花圃或高莖野草地46一年生蔓藤或低莖野草地16人工修剪草坪0台大森林系木材物理研究室綠化與『綠建築』「綠化指標」對於建築基地中的綠化獎勵基準，希望能夠在建築空地的50％，面積上實施全面綠化，而且綠化面積的CO2固定量計算值必須大於600（Kg/m2，40年）。本指標同時鼓勵植物的生態綠化，多層次混種綠化，以及對屋頂，陽台及建築立面的綠化。事實上，綠化亦可直接降低地表溫度，一般在建築物周圍有綠色樹木，在夏天，中午可使其室內溫度降低3-5℃，而在屋頂平台有綠色盆栽，因植物會吸收潛熱，進而可使其屋內溫度降低1-2℃，以可減緩「都市熱島效應」。綠化指標台大森林系木材物理研究室生產1kg水泥會排放0.4kgCO2，生產1kg鋼筋會排放2.32kgCO2，生產1m2磁磚就會排放7.38kgCO2。由此可知幾乎所有建材均為高污染、高耗能產品。依成大建築研究所指出，在台灣每m2中層住宅大樓所使用的建材之CO2排放量約為300kg，以每戶35坪（116m2）計算時，每戶CO2排放量約為34,000kg，這些CO2排放量相當於一棵喬木在40年光合作用才能吸收完畢。CO2減量指標台大森林系木材物理研究室台灣的建築產業的日常耗能與建材耗能所排放的CO2約佔全國總排放量的27.22％，其中建材生產的排放比例高達9.77％。本「CO2減量指標」特別以建材的CO2排放量作為指標，來評估建築軀體構造對於地球環境的衝擊。CO2減量指標台大森林系木材物理研究室木材取自森林中之樹木，如前所述樹木會吸收CO2，並釋出O2，所以樹木之生長是靠日光能與其生命力來完成，其生長期間為最乾淨，最省能源，可淨化空氣，在有計劃性政策下可再生，可永續性生產之生物之生物材料。以台灣人工林材積生長量約在10-20（m3/ha、Yr），其CO2固定量約為2.6-5.2（ton/ha、Yr）。所伐採之木材，其組成元素為碳（50％）、氫（6％）、氧（43％），其他二十幾種元素佔1％。所以木材作為建材使用時，可將樹木自大氣中所吸收之CO2以固體型態固定在木材內部。因此木材亦可說是一種碳素貯藏庫。CO2減量指標台大森林系木材物理研究室各種材料加工時均需消耗能源，進而排放碳素（或CO2），就木質材料與其他材料之加工能源和CO2排放量相比較時，可由表2看出。製造1m3之木材，如為天然乾燥時，大約會排放15kg之碳素。人工乾燥時因加熱是必要能源，所以約排放兩倍之碳素。合板會增加單板切削：乾燥、加熱、加壓等製程，膠合劑亦為必要，因此約會排放120kg的碳素量（素材之8倍）。相對於木質材料，鋼材及鋁各會在製造工程排放5,300kg、22,000kg的碳素量。木質材料加工不但省能源，且會碳素固定之碳素貯藏型材料。CO2減量指標台大森林系木材物理研究室表2材料加工消耗能源與碳素排放量、貯藏量材料種類消費能源碳素排放量碳素貯藏量MJ/kgKg/m3MJ/tonKg/m3Kg/m3天然乾燥製材（比重：0.50）1.57503015-235人工乾燥製材（比重：0.50）2.81,3905628-222防腐處理木材（比重：0.50）3.11,5406231-219合板（比重：0.55）126,000218120-105粒片板（比重：0.65）2010,000308200-125鋼材（比重：7.6）35266,0007005,3205,320鋁（比重：2.53）4351,100,0008,70022,00022,000混凝土（比重：2.40）2.04,80050120120台大森林系木材物理研究室使用這些材料，以比較建築面積136m2（41坪）之平均建築住宅時，主要構成材料之碳素排放量，木造住宅為5,140kg，鋼筋混凝土（RC造）造住宅為21,844kg（木造之4.24倍），鋼骨預鑄（prefab）造住宅為14,743kg（木造之2.87倍）。我國目前所推動『綠建築』方案，在建材的CO2排量評估針對木材類是依表3所示。台大森林系木材物理研究室表3『綠建築』對建材的CO2排放量評估表產品名稱單位CO2排放量（kg-CO2）木材（寒帶林木）m3-906.66木材地板（2cm厚寒帶林木）m2-60.28木材（熱帶林木）m39.84木材地板（2cm厚熱帶林木）m23.52合板（熱帶林木，18mm厚）m22.50模板m20.13台大森林系木材物理研究室使用木材製品及木構造建築，相當於把大氣中的CO2儲存於建築物中一樣，對減緩地球氣候溫暖化有所助益，必須在計畫性造林、伐木、永續森林政策下才得以成立。環保上應鼓勵使用寒溫帶林木，而禁用熱帶雨林。在表3中，對於寒溫帶林木CO2排放量採用很大的負值，有利於本指標評估，而對於熱帶雨林木則均採用正值，代表不利於本指標之評估。日本木造住宅約3,800萬棟，地板面積每m2所使用木材量約0.17374m3，故在住宅內所貯存的CO2量達5億公噸，此值相當於日本全國森林所吸存之CO2量的18%。而台灣在1996年使用木材相關產品所固定之CO2量約為770萬公噸。奧地利全國規模如其多層樓公寓建築物改建時，其中25%使用木材以取代通常之Brickconcrete時，則全國CO2排放量可減低5%。台大森林系木材物理研究室住在6樓以上高層公寓，婦女流產率為一般之一倍以上，住在10樓以上者則為一般之4～5.5倍。日木東海大學醫學部講師逢土反文夫氏研究群，於1993年9月～1996年6月，對於橫濱市之三處保健所，經4個月接受檢診之母親（第一胎之母親）3,000人所進行調查（有效分析數為1,195人）結果，孕婦之平均流產率為7.7%，住在獨棟木造建築者為8.2%，住在連棟（集合）住宅鋼筋混凝土造（RC）之1～2樓者為6.9%，3～5樓者為5.6%，相對的，住在6～9樓者為18.8%，住在10樓以上者則高達38.9%，可看出住在6樓以上者之主婦的流產率是特別高。建築型態與婦女流產率台大森林系木材物理研究室剖腹生產時異常分泌的發生率，以居住在木造獨棟者為14.9%，相對的居住在公寓之6樓以上的女性會高達27%，約會高1倍。被認為流產原因之一的神經之潛在緊張性特性,回答有緊張性之主婦在1～2樓者為8.2%，在3～5樓者為7.0%，而相對的住在6樓以上者則為50%。有關建築物與孕婦之關係調查，Ｋ醫院治療中之孕婦120位進行面談調查，對於另外之孕婦1300位進行問卷調查結果，得知孕婦發生憂鬱症比例，居住在連棟住宅（RC造），或公寓之孕婦會較居住在獨棟住宅孕婦高出4倍。台大森林系木材物理研究室圖1乳癌死亡率與木造率之關係台大森林系木材物理研究室對於幼稚園兒所進行調查結果，亦指出，居住在6樓以上之園兒的體溫會較居住在其他樓層的小孩為低。「其常溫體溫會低於36℃之園兒會較多」。因其出入均依賴著電梯，造成運動不足。且居住在6樓以上居民無法獲得樹木淨化過之風，而直接吸入污染的空氣，又無法直接接觸自然的樹木或花草。無法聽到可讓人們精神平靜之1/ｆ搖幌的樹木所引起之風聲，鳥或虫鳴聲，亦即欠缺接觸自然所致。台大森林系木材物理研究室「生活在被木材所包圍的人較好呢!或是被混凝土所包圍的人會較好呢!」島根大學中尾哲也教授研究群在1998年，對於居住在木造獨棟建築之270家庭，與居住在鋼筋混凝土（RC造）公寓，連棟住宅之62家庭所進行調查，居住在木造獨棟居民平均年齡為39.4歲，而住在RC造公寓居民平均年齡為32.6歲，前者雖然較後者多6.8歲，但死亡平均年齡（事故死亡者除外），居住在木造住宅者為66.1歲，而居住在RC造住宅者則為57.5歲，前者會較長8.6歲。住宅之木造率愈高，人會較長壽，且情緒亦會較安定，癌症發生率亦低台大森林系木材物理研究室就日本人之平均壽命與木造率（木造住宅與住宅總數之比例）的相對值進行分析結果，得知木造率愈低，平均壽命亦相對的會下降。有關死亡率，就木造率為最低之東京都與大阪府進行分析結果亦顯示木造率為90%，比起木造率為60%之區域，在大阪府會長壽1歲，而在東京都則會長壽1.5歲，兩者有相同結果。從資料很明顯的，木造率愈高，可說會愈長壽。為何木造率愈高者會愈長壽呢！台大森林系木材物理研究室日本人死亡原因的第1位是癌症，就癌症與住宅之木造率之關係進行分析。以氣候影響較少之西日本之女性為對象進行分析結果，木造率為60％，與90%之間，平均壽命會有1歲之差異。木造率愈高者，肺癌、食道癌、乳癌、肝癌所引起死亡率（對於死亡總數之比例）會減少。尤其對於肺癌、乳癌、肝癌在1968年、1978年、1988年之三個不同年代，木造率愈高，癌症發生率會較低之事實，此與木造率愈高者會較長壽之結果有密切相關聯。台大森林系木材物理研究室「教育現場之居住性」調查，結果指出：常有「想睡覺、疲倦感」之學生數目是在「RC造教室」會較「木造教室」高出3倍以上。「注意力不能集中」之學生數目亦是「RC造教室」為「木造教室」之2.5倍。教師本人之「累積疲勞」亦是「RC造教室」為「木造教室」之2倍。對於感到「精神的壓力」、「焦慮」、「氣力之衰退」、「身體疲勞與不順」等之教師以「RC造教室」較「木造教室」為多。台大森林系木材物理研究室「在木造校舍上學的小孩較不易成近視眼」係木材會吸收對人眼睛有害之短波長之光線，即紫外線，而不會使之反射，只會反射可使人們感到溫暖之長波長之光線，即紅外光，但具有抑制晃眼感之性質。通常之反射率亦和人類之肌膚相同，約為50～60%。木材之反射的光線是不會太晃（耀）眼，對眼睛較為柔和。木質材料可提供最佳之五官感覺台大森林系木材物理研究室圖2不同視覺刺激所引起情緒的變化圖3視覺刺激所引起血壓收縮壓的變化台大森林系木材物理研究室凝（注）視木材紋理時，腦部α-波發生會被提高，對於視覺上具有安慰效果。另外可給予人們最舒服，且使人心情柔和感之「1/f的搖晃」，其在臘燭之火焰、微風、小溪之溪流聲等各種自然現象，或在人們之心跳的間隔、古典音樂、手工作品等當中多數會被發現。木材亦可適度的吸收其他之聲音，調整成為心情感覺良好之聲音範圍。與其