談建築的所謂美醜

所謂美醜原就屬於主觀的判斷,無損於物件的原生價值,也不涉及道德層面。因被稱爲醜陋而致惱羞成怒者,多半肇因於自己死要面子活受罪,是自己修養問題,不是旁人的無禮。有人面對批評一笑置之,是真君子。

最近對岸正舉辦第八屆《中國十大醜陋建築》評選活動,看到這消息報導,恐怕許多人直覺的反應就是用戲謔的觀點,端張小板凳備妥瓜子花生,準備以看好戲的心態來看待整個活動的過程。對此,身爲建築人是不是也該善用自己所學的建築冷熱知識,從設計專業的角度對這些候選的建築物做些分析與評量,思考一下爲什麽在成千上萬的建築物中單單它們會給挑選出來上架。也許從自己的觀點來衡量一下,看看這些建築究竟醜陋在哪裡?基於什麽樣的理由招致廣大群衆否定原設計者賦予它們的 “美”?

這項中國十大醜陋建築評選已經進行了八年,每年評選一屆,主辦的建築暢言網並不是用打鬧不羈的做法或者類似歌唱大賽那種商業操作的模式來舉辦,反而是基於一種嚴謹的態度從專業角度去突顯一些設計取向的不足和偏離,讓業界作爲他山之石以及反面教材。這種做法比起常見的某些只報喜不報憂、狀如圍爐取暖、相互拉抬似的所謂吹捧式建築評論,評選醜陋建築恐怕要有意義得多。

仔細看看《中國十大醜陋建築評選標準》的條列内容,主辦單位的説法是爲使評選活動更加嚴謹,突顯評選的專業性,經中國十大醜陋建築評審專家組審議通過,評選標準確定如下:
(1) 建築使用功能極不合理;
(2) 與周邊環境和自然條件極不和諧;
(3) 抄襲、山寨;
(4) 盲目崇洋、仿古;
(5) 折衷、拼凑;
(6) 盲目仿生;
(7) 刻意象徵、隱喻;
(8) 體態怪異、惡俗;
(9) 明知不可為而刻意爲之。

如果把這 9 項標準拿到我們台灣來衡量台灣的建築物,是否我們就能保證台灣的建築設計水平都在這個標準之上呢?環顧我們周遭,答案恐怕是否定的吧。

在對岸曾經流傳著一句話:「只要是那些有名的洋大腕出手,隨便在你衚衕裡丟進幾個王八蛋,就憑洋大腕的名頭,自然會有一群建築專業人上前膜拜贊嘆,還編排出一整個理論套路、X現代主義什麽的來文飾周全,那是就連洋大人自己都從來未曾想到過的深奧哪」。
想一想看,是否我們也曾經歷過相同的陣仗,爲了那些佳評如潮、被吹捧堆砌得有如天上人間的建築設計而感動莫名?

設計者常認為自己的作品天下無雙,但是旁觀的外人可沒有義務必須得跟著起舞、贊嘆。房屋蓋好了就杵在那馬路旁邊,佔領了大衆視野的一部分,總得付出點代價才是,既然强迫民衆每天抬頭不見低頭見,民衆當然有權批評好惡或給它起個 “別名”什麽的,而 “象形” 就是最直接的評述(※ 誰叫你把房屋設計成那種德行)。這算是一種建築評論嗎?算它是,也不全是,所謂 “建築評論”,可以從各種不同的角度與觀點引述申論,可以基於建築思潮、美術主義、功能用途、造形對比等方方面面,當然也可以從觀衆視覺感受的心理直覺爲之。

但無論何如,從來就沒有限定必須得由建築專業人士才可幹這種評論的活兒,更沒有律定必須擁有什麽博碩士學位證書或教授學者之類身份的才能開口評論。話語權是屬於普羅大衆的,一般平民百姓即使販夫走卒,只要看了覺得心裡有所感受抑或任何不爽,誰都能吐槽吆喝那麽幾聲,於是大褲衩有之、大銅錢有之、小蠻腰有之、大海龜有之、垃圾桶有之、秋褲亦有之。面向差評的設計者也別著惱,放寬心胸順順氣,至少人家還記得住你的作品什麽模樣,比起那種默默無聞的要好得多啦。

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該反思的時刻

作者:數碼阿叔/柏基建築師

《該反思的時刻》

對於建築性能模擬與分析結果的正確性與適當性,完全在於所採用的氣象數據,如果氣象數據本身無法完整反映出現實的氣象狀態,根據毒樹毒果理論,據以模擬和分析的結果極可能偏離現實。換句話說我們必須先釐清,建築性能模擬與分析的結果是要覆蓋現實氣象狀態還是只滿足那種烏托邦式的理想氣象狀態。

在 2016 年再次審視當前建築性能模擬與分析所採用的氣象數據問題,台灣現在已經改用了 TMY3 氣象數據格式,這種 TMY3 氣象數據格式出自美國國家可再生能源實驗室 (National Renewable Energy Laboratory, NREL),所謂 “典型氣象年” (Typical Meteorological Year 3, TMY3) 代表的是典型而非極端氣象條件,由於在採樣過程中完全去除了極端記錄,所以適合用於太陽能轉換系統與房屋系統,不適合用於設計能對抗某處最惡劣天候條件的建築。之前 TMY2 數據檔是根據 1960-1990 年這 30 年間的氣象記錄做成;現今使用的 TMY3 數據檔則是根據 1991-2005 年這 15 年間的氣象記錄做成。

在台灣已經不再使用 TMY2 氣象數據,現在有個《建築能源模擬解析用 TMY3 標準氣象年資料》(※可以到“智慧綠建築資訊網”下載 CSV 和 EPW 格式壓縮檔),但其內容只包括台北、新竹、台中、嘉義、台南、高雄、台東、花蓮這八個城市的 TMY3 典型氣象年 8760 小時的逐時氣象數據,係以上述城市當地 15 年期(1998-2012)之中央氣象局實際觀測資料採樣彙整編成。至於這些城市以外的地區或縣市,就只能自求多福了,前面說過,由於台灣地形複雜氣候多變,率爾串用鄰近縣市數據,可能會造成模擬的結果偏離現實。

官家把 Typical Meteorological Year 翻譯成 “標準氣象年”,竊以為這不是一個合適的譯名,這種人工合成數據的氣象狀態何來 “標準” 可言?事實上這地球上從來就不存在標準氣象。說它是從 1998-2012 這 15 年間氣象觀測記錄中過濾彙整出來的 “典型” 氣象狀況更合適些。

由於 Typical Meteorological Year 的取樣原則,應用 “典型氣象年” 氣象數據所做出的模擬與分析結果,完全無法反映出因為極端性氣象事件的天氣狀況。而處在地球暖化氣候變遷的今日,極端性氣象時間逐漸趨向常態發生,冬季因北極渦流南侵帶來酷寒甚至造成台灣平地下雪,夏秋季連續高溫酷暑、颱風密集吹襲、豪雨氾濫成災。這些都直接威脅建築物的本質功能,也大幅度逾越基於 TMY3 氣象數據所設計的建築性能。
今天我們必須反思,是否該採用極端氣象條件作為建築性能設計的依據,庶幾乎得以真正建立健康與安全的居住環境。

邊界條件

邊界條件(boundary condition)用來描述一種約束條件,不論是對運用方程式進行問題解算,或者是對模型執行模擬(simulation),預先設定操作數據範圍和行為限度至關重要。否則很可能造成模擬的結果逾越目標或者發生偏差不知所云,致使後續的解讀與分析失去意義和無法進行。就建築性能模擬來說,要正確設定邊界條件靠的是專業知識與足夠的實做經驗,才能劃定出需要的邊界條件。
(下面來個範例描述一下打鳥那個公案的邊界條件)


《邊界條件》

某日,老師在課堂上想考考學生們的智商,就問一個男孩說:
「樹上有十隻鳥,開槍打死一隻,還剩幾隻?」

男孩反問:「是無聲手槍麼?」
「不是。」
「槍聲有多大?」
「大約 80~100 分貝。」
「那就是說會震得耳朵疼?」
「是。」
「在這個城市裡打鳥犯不犯法?」
「不犯法。」
「您確定那隻鳥真的被打死啦?」
「確定。」

老師已經不耐煩了:「拜託,你告訴我還剩幾隻就行了,OK?」
「OK,鳥裡有沒有聾子?」
「沒有。」
「有沒有關在籠子裡的?」
「沒有。」
「邊上還有沒有其他的樹,樹上還有沒有其他鳥兒?」
「沒有。」
「方圓十里地呢?」
「就這麼一棵樹!」
「有沒有殘障或餓得飛不動的鳥?」
「沒有,都身體倍兒棒。」
「算不算懷孕肚子裡的小鳥?」
「都是公的。」
「都不可能懷孕?」
「………,決不可能。」
「打鳥的人眼裡有沒有花?保證是十隻?」
「沒有花,就十隻。」

老師腦門子上已經冒出了汗珠。
下課鈴響起,但男孩仍繼續問:「有沒有傻得不怕死的?」
「都怕死。」
「有沒有因為情侶被打中,自己留下來的?」
「笨蛋,之前不是說都是公的嘛!」
「會不會一槍打死兩隻?」
「不會。」
「一槍打死三隻呢?」
「不會。」
「四隻呢?」
「更不會!」
「五隻呢?」
「絕對不會!!!」
「那六隻總有可能吧?」
「除非你他媽的是豬生的才有可能!」
「…好吧,那麼所有的鳥都可以自由活動麼?」
「完全可以。」
「它們受到驚嚇起飛時,會不會驚慌失措而互相撞上?」
「不會,每只鳥都裝有衛星導航系統,而且可以自動飛行。」
「嗯,如果您的回答沒有騙人」 ,學生滿懷信心的回答:「打死的鳥兒要是掛在樹上沒掉下來,那麼就剩一隻,如果掉了下來,就一隻不剩。」

老師當即倒~~

對於《若核四未商轉 2.2萬人恐失業》的猜想

對於《若核四未商轉 2.2萬人恐失業》的猜想

原報導鏈接 http://udn.com/NEWS/FINANCE/FIN1/8090397.shtml

這是聯合新聞網上2013年8月13日的一篇報導,首先轉載這篇報導中的兩段文字:
(1) 第一段
“經建會最新的「核四存廢對經濟影響報告」出爐,報告根據模型推估,如果核四未商轉,在 2025 年,核一、二、三廠已如期除役,當年度國內生產毛額(GDP)將減少 1345 億元,經濟成長率下跌 0.58%。GDP 縮水連帶影響就業機會,預估減少 0.19% 就業率,約 22500 多人將因此失業。”

(2) 第二段
“報告強調,一旦因核四停建引發的缺、限電問題,積體電路或光學產品兩大核心產業,恐面臨無法即時交貨的窘境,隨之而來的就是違約賠償問題,且在不能確保電力供應無虞,又電價高昂的狀況下,將影響企業投資意願。”

現在那份報告尚未公示於眾,不知其詳。竊以為以利用這麼簡略的新聞稿方式透露預測結果,似乎不夠嚴謹,如果用數學模型算出的是這樣的負面結果,是不是應該同時公佈這個模型所用的全部假設值數據?不公開完整數據,我們庶民就只能按照對大環境所認知的情況做出一個又一個猜想!並且既然針對的是核能電廠存廢產生的影響做評估,那麼是不是應該把“萬一”發生核災事故,那年及以後所引發對 GDP 以及失業率的影響一併放進來做比較?

對 GDP 縮水多少、失業率上升多少我們庶民無緣置喙,那是專家們經由數學模型模擬的結果,自有其理由。我只對報導中那句『報告強調,一旦因核四停建引發的缺、限電問題』寄予關注。為什麼說核四停建必然會引發缺電乃至限電?是基於哪些假設所生成的是如此肯定的結論,如果還是拿每年用電量都會成長 4% 做為未來電力成長的指標,那麼我斗膽請問一句:『未來民生用電和工業用電都確定會持續成長嗎?』這該是個值得公開探討的議題。

按照台電的統計,包括家庭用電和服務業用電在內的民生用電量在總用電量裡目前所佔的比例各為 20%,兩者合計 40% 算起來不少,在政府和民間努力推動節能下,近三年來民生用電量已經不增反減,能告訴我們去年 (2012年) 民生用電量節省了多少億度嗎?至於在總用電量裡佔了 52% 的工業用電方面,以當前經濟持續蕭條和 GDP 難以回升到 5 以上甚至二位數的前景,對未來工業用電量的成長幅度是根據哪些數據預測的呢?該不會是按照其中佔了 25% 的高耗能工業當前用電量做出的推估吧?我斗膽的再問個問題,未來的局勢發展有沒有用電量零成長甚至負成長的可能?

為何 GDP 恐怕難以回升到高位?這要從「人口機會窗口」說起,1990 那年台灣的人口扶養比降到 50% 以下,15- 64 歲年齡段的工作年齡人口(勞動人口)數量首度超過受扶養人口(非勞動人口,包括老人與孩童)的數量,明確的說法是人口機會窗口打開了,台灣進入「人口紅利期」,這是各國公認的創投發展機會。那時國民的年齡中位數僅 27.5 歲,顯現出年輕與勞動力旺盛,因而國際資金持續流進來投資創富,除了我們自己的努力以外,引進國際資金投資才是促進一個地區快速提升景氣的活水源泉,台灣的經濟因而飛躍成長,社會快速積累財富。然而在理論上這種「榮景」頂多維持到 2027 年,因為扶養比將再度上升到 50% 以上,工作年齡人口數少於受扶養人口之後,人口紅利期遂將結束。然而在此同時國民的年齡中位數已經升高到了 46.8 歲,並且台灣的總人口數也開始減少,預示了勞動力趨向老化與持續萎縮。意味著過了 2012-2015 年人口紅利最大期之後,經濟將逐漸走上衰退之路,外資與國際熱錢不免抽離台灣,去尋找另一處「處在人口紅利期內」的國家或地區注入資金投資獲利。熱錢轉移的速度非常快(否則怎能叫做熱錢),屆時台灣本地的閒置資金恐怕接著被套牢。有人不認為如此,一再拿某些非洲貧困國家扶養比很低的事實做為反面例證,但是經濟體制不同下,拿來做比較並不合適。我們只要看看鄰近的日本國的近十年的景況,就能比擬出日後我們可能遇上的情況。

當前 2013 年台灣正處於勞動力的歷史高點,介於 15- 64 歲間的勞動人口佔總人口數的 74.5%,原該是整個社會生氣勃發的繁榮階段,不能否認勞動階層大家都很努力打拼,超時工作、不漲薪資,但是整體經濟表現卻顯得如此蕭條沉悶,GDP 低落到幾乎難以為繼。為何會如此?官員琅琅上口的理由可能很多,竊以為只要未到 “野有餓殍路有凍死骨” 的階段,那些理由都不重要。重點在於核四商轉後能向國際投射出的印象:「台灣是個不缺電、不缺水、人員素質高、工資卻低廉的地區,投資獲利的環境良好」,藉此盡量推遲因為人口機會窗口關閉而導致國際資金撤離台灣的腳步,為台灣多爭取些寶貴的應變時間。然而按照政府現在的做法,為了要庶民同意讓核四商轉而大張旗鼓宣傳負面的後果,到處嚷嚷著核四若不商轉台灣就會缺電限電,還準備利用公投梭哈賭倍。可萬一擦槍走火商轉不成,不但留不住外商投資,恐怕就連本國商人也會毫不留情的出走。未來我們是否還會再有經濟榮景,讓工業用電量有機會再度成長攀升實難預料。現在核四商轉與不商轉恐怕早已不是經濟問題,而是政治問題。

你說我反核嗎?不反!你說我擁核嗎?也不擁!但是我反對那種賭天九牌一翻兩瞪眼式的倉促公投。我相信絕大多數庶民對電力結構與經濟發展什麼的並不了解甚至不關心,庶民們更不清楚這類激情式公投的後果,憑什麼不去投票就代表贊成商轉?這種技術犯規式的偷渡心理只會引發更多的反對與反抗。

政府身為被人民信託的管理者與執行者,決不能自以為是的假定庶民百姓全都跟官員、專家學者他們一樣懂得核電的細節,更不能僅公佈些充斥著專業語言與數據的評估報告就認為所有庶民們都該了然於胸,你沒看懂內容嗎?你活該!也不應弄些不甚高明的口號式宣傳就以為庶民會跟著吶喊。你們捂起來的東西越多,庶民就會認定那些不透明的部份裡一定包藏禍心。

政府在對核四問題失能且失語了這麼多年之後,此刻是否應該用庶民聽得懂的非專業語言,耐心向庶民鉅細靡遺的說清楚講明白,核四商轉與不商轉對庶民各有什麼好處和壞處,而不是讓庶民覺得商轉了只會漲電價,不商轉除了漲電價還要限電這種毫無邏輯的印象。如果核四不商轉,在什麼情況下得限電,未來必須拉閘限電時,是先找高耗能大工廠開刀,還是直接叫庶民家裡通通黑燈瞎火。萬一核電廠出現核災,我們庶民該怎麼應對,有多少反應時間,從我們現在的住處可以經由哪些道路和交通工具逃到哪裡避難,政府建立了哪些協助庶民避災的編組和應變計畫,在我們住處附近哪裡能獲得協助,我們在核災事件中可能遭受哪些損失和傷害、預後如何…等等。讓庶民了解未來最不利的狀況與有效的防災自救方法,充分考慮得失以後再做出商轉或不商轉的決定。絕不是拍著胸脯保證說一切都沒事,萬一有事台電會斷然處置,斷然處置一定有效這種話恐怕只有官員們自己會相信。

恕我直言,這是殘酷而現實的遊戲規則也是宿命,並不存在是非對錯,日本國的國情亦復如是,殷鑑不遠,比台灣早十幾年發生而已。台灣從 1983 年總生育率跌破 2.1 卻未能力謀補救,以致生育率如江河日下一路下跌到當前的 1.1 左右,遠低於世代人口替換率,我們已經永遠錯失了挽救國家老化的機會,豈是一句 “少子化趨勢” 就能交待過去,人口出生率的另一面稱為人口投資,因為孩童是青壯年工作人口的唯一來源,並且唯有女孩未來才有機會生育再下一代。當人口替換率跌進負值,現在已經出現學校減班撤校,再過不了幾年就會出現勞動力不足,未來只會一路走進超高齡社會無法再回頭。不需超過 10 年,房市、股市與匯市因為外資與熱錢抽離而將失去主要的支撐點,別小看外資與熱錢翻雲覆雨的力量,股匯市若跌穿,即使績優的本國企業照樣會哀鴻遍野奄奄一息,上市企業募集資金的來源不就是股市嗎?接下去會怎樣?哪一方會進來填補外資抽離後資本市場的真空,不用說白了吧。

GUBEI, GUBEI

古北新區二三事

2003年旅居上海時曾在古北新區住過好幾年,古北新區位於浦西長寧區,地近虹橋機場。落腳在古北有好幾個原因,其中一個就是為了那幾年經常需要跨省出差,有時一早趕到虹橋機場搭乘國內線第一班飛機出發,抵達目的地立刻趕著去開會,耍完一天以後,吃過晚餐再趕到那邊的機場搭乘末班飛機回上海。所謂 “朝辭白帝彩雲間,千里江陵一日還”,大陸的幅員廣闊,一天來回個兩三千公里算是平常。古北離虹橋機場很近,計程車沿著延安西路行駛跳一次錶就到了,如果你是住在上海其他地區,不管是走延安高架、內環高架、中環快速道或者外環道,光是堵在車陣裡跨越上海市就夠你受的,得花掉大量時間,還可能落掉預定的班機。並且在古北的那些小區周遭,全天都有計程車在排隊候客,不需要打電話叫車,任何時間只要你是拉著行李箱出門,不等你招手馬上會有空車開到你跟前。

古北新區並非行政區而是一處居住聚落,約在1995年前後由港資開發,找了法國建築師規劃設計,短時間內陸續興建了一大批跟當時內地房型不同且式樣相對比較新穎的公寓大樓,在那個區域裡我記得的有:維多利亞、鹿特丹、羅馬、巴黎、里昂、雅典、廣場、金獅、金馬、金鹿、翡翠、碧玉、寶石、名都城等等住宅樓,从廿多层大厦到五层公寓不等,其间穿插了少数低层别墅,合稱為「古北一期」。許多來自香港、台灣、日本、韓國、以及其他國家的外籍人士聚居於此,蔚為涉外社區。各國人民的生活習慣外在表現方式差異不小,走在古北的社區裡,你能聽到人們講話的嗓音音量從大到小依次為:上海人、韓國人、中國內地人、香港人、台灣人、日本人,而日本人走在路上基本沒什麼說話聲,即使說話也是低聲交談。外來人口中以台灣人的人數最多,走在街上聽到經過你身邊的人口裡講的是台式口語和腔調,不用說,咱們台灣老鄉!在十字路口遇上紅燈,會停下來等綠燈的,不用說,一定是咱們台灣老鄉。古北一期開發的年代,大陸房地產熱潮尚未興起,古北新區在當時名聲大噪備受矚目,在上海人眼裡看古北,就像當年台北人看天母一樣。

其後,上海市在古北一期東面隔著古北路,又劃設了一塊古北二期用地。從2005年起趁著上海房地產飆漲的熱潮,許多大型房產開發商投身其中,古北二期的許多高價位住宅大樓遂拔地而起,二期的中心位置規劃了一條很寬敞的景觀步行街,綠樹成蔭一路向西延伸,隔著古北路跟古北一期的黃金城道遙相銜接。然而兩個區塊間被寬闊的古北路和綠帶隔開了百米距離,並且古北二期的 “味道” 跟古北一期差別很大,雖然才過去十幾年,一期已經顯得房屋老舊,戶型面積也較小,而二期是新近完成大門大戶的豪宅,兩個區塊在屬性上顯得有些格格不入,實際上一二期之間生活的關聯性並不如預期能融合在一起,已經成熟發展的古北一期還是自成其生活體系。城市裡開闢了一條又一條既寬且直的大馬路,這些縱橫交錯的道路雖然解決了城市交通的需求,卻像一把又一把的利刃,把地區性商業與人文的聯繫切割得支離破碎。城市規劃者可曾設身處地的為在地的居民想過,城市真正的住居精神是什麼?

南北向穿過古北一期的主要道路是一條水城南路,寬度僅20米,因而起不到隔離作用,路兩側的商業氣氛得以相互結合。水城南路上有幾家跟我們台灣人生活次文化比較接近的店頭,諸如家樂福、極品軒、上島咖啡、避風塘、鹿港小鎮、天廚、鼎泰豐、半畝園、天福名茶、寶島眼鏡等等,以及位在另一條東西走向的黃金城道上,有陳天浩的芝麻開門兒童攝影、千秋膳房、曼都髮廊…,榮華東道上的鹿港老鎮…等等,更遠些還有一家欣葉。使得古北新區和附近的仙霞路、虹梅路、金匯路一帶形成了外號叫「小台北」的生活圈,台灣人在此頻繁出沒,或相約在此言事、或經營商店餐館、或居住在這些大樓社區裡。漫步在其間,隨時有可能在馬路轉角遇見在台灣多年不見的朋友或者一些來自台灣的知名人士。

棲身在古北新區及附近小區裡的日本人很多,日本人也以古北新區為居停的中心點,黃金城道周遭開了不少日式料理店、居酒屋,雖然多半是台灣人或大陸人所經營的,可是為了招徠日本客就在店招上加上不少日文,店員的制服穿著也類似和服,甚至踩著高底木屐。日本人知道他們的祖先於抗戰時期在長三角這一帶幹了不少壞事,因此在住上海的日本人都低調到不行,走在路上除非必要絕不開口,免得被認出國籍來招惹上麻煩。每次中國跟日本間發生齟齬,古北新區就成了重災區,有些激動的大陸民眾就會成群結隊遊行到此喧囂示威,甚至向那些店招上寫了日文的料理店扔石頭、砸玻璃洩憤。那些日式料理店被搞了兩次以後變得聰明了,每次只要看到一車車警用巴士運來數百名身著制服的警察前來佈陣站崗,就很有默契的在遊行隊伍到來之前早早在門口掛上五星旗,派出店裡跑堂的小弟穿回中式服裝,站在門口朝著遊行的人潮吶喊:「我們是中國人不是日本人」。這種時候時在上海的日本人多半有如驚弓之鳥,躲在家裡不敢出門。

 去年,在中日兩國為釣魚台事件鬧得不可開交的那段時期,看到一位住在古北的朋友在微博上寫著,有天他去水城路與仙霞路口附近的菜市場買菜,聽到一位日籍家庭主婦在旁邊要買肉,她首先不是問肉價多少錢,而是說:「釣魚島是中國的,我買肉。」

—— “不忘初心,方得始終。”

地球暖化氣候變遷是擋不住的趨勢

地球暖化氣候變遷是擋不住的趨勢

作者:數碼阿叔/柏基建築師,(寫於2010年10月8日,原載於網易博客;2012年9月4日在台北改寫)

【緣起】

有一種人叫做在位者,有一種觀點被稱為主流,主流觀點通常會跟在位者站在同一邊,形成權威性,因而主流觀點通常被認為是正確的(有時也會突槌,例如哥白尼先生就因為提出太陽為宇宙中心地球會轉動,忤逆了主流觀點而遭活活燒死。當然現今民主時代,非主流頂多會受到主流者刻意的忽視或非議,不會被砍頭的)。但是居於非主流的觀點真的一無是處嗎?歷史顯示常常不是這樣的,持主流觀點者如果能懷有謙和之心,多去了解非主流觀點的立論根據,而不是捂著耳朵、蒙著眼睛、閉住嘴巴那樣非理性的排斥,或許能更深入事情的真相。

由於近年來極端性災害天氣頻頻發生,庶民不得安生,主流的觀點認為,是人類的活動排放了過多二氧化碳引起地球持續暖化所致,要求全民“節能減碳”是唯一解決之道。於是向我們庶民宣導必須得節能並且減碳。這原是極好的,然而“節能減碳”這個名詞如今似乎已經變成了圖騰,就像搭車要禮讓老弱婦孺或者不要隨地吐痰一樣,它給披上了公民道德與社會責任的外衣。一切跟生活相關的作為都以節能減碳為前提,卻沒有任何具體的時程表與路線圖,沒有人知道"節"和"減"的階段性目標在哪裡,也不知道地球是否就此變得涼快些,或者災害天氣不再發生,無從檢驗實踐的成效,節能減碳成了一眼看不到終點的長梯,庶民得不到具體成效的反饋,再下去很可能就會流於形式。

為了避免觸及那個"+2℃",令持主流觀點者憂心忡忡的所謂氣候引爆點,竊以為,既然這麼急迫,卻只想到一味要求庶民少開冷氣、少開車、少用電、少用….,這些都只是治標的作為,甚至連想要治標都達不到要求。真正該做的是積極幫助庶民改善其既有房屋與周遭微氣候的熱環境、風環境與光環境等等,降低對能耗的需求,從根本做起,才是節能減碳的正確之道,也唯有這麼做才能幫助庶民在未來日趨極端化的天氣事件中有效防護自己。別忘了當前台灣的各個城市裡房屋早已建得滿坑滿谷,如此大量的既有房屋中絕大多數都不是那種所謂可持續的或是什麼綠色的建築,在度過了以往廉價能源並且崇尚享受的年代以後,這些房屋中許多都是在高耗能、低防護的情況下運行的。幫助這些房屋在現有的基礎上改善其建築性能,實在比那些一心一意搞都更重建的方式更來得有效。筆者既非公知,亦非氣象專家,更不是科學家,就只是個草民,近水知魚性,近山識鳥音,故有斯言,這篇博文僅代表筆者的個人觀點。

【為誰節能?為何減碳?】

“地球暖化”、“氣候變遷”、“極端性天氣”和“節能減碳”這些名詞都是當前很時髦的用語,從政策推動者到所謂社會公知們都再三的傳述著,告訴民眾說如果不這樣這樣做,未來即將那樣那樣挨。可是卻從来没有人提及,如果今天民眾都按照宣導的這樣這樣做了,往後到底會怎樣?

美國有位社會評論家喬治卡林(George Carlin)先生,他曾說過:「為政者不希望其人民能獨立思考,他們要的是聽話的工作者(workers),人們剛好聰明到能操作機器,而又剛好笨到能被動的接受現實。」其實也不光是他這麼說,咱們自古就有「民可使由之,不可使知之。」的說法,良有以也。雖然我不清楚咱們的為政者是否擁有足夠的智慧也是這麼想,然而在今天這個時代裡,對於跟民眾切身利益相關的事情,民眾總該有權清楚的瞭解,他們今天所花下去的每一分努力、犧牲的每一分享受,未來將獲得什麽樣的報償或救贖。在位者實在不能利用庶民因為受到極端性天氣侵害所產生的焦慮,和社會長期拿外國當成先進標竿的弱勢心態做為依托,對節能減碳的適當性僅僅以「我們不能自外於國際社會」這麼一句話輕描淡寫的一語帶過,甚至拿什麽「盡其在我」這類屁話來搪塞。

我們就拿“節能減碳”來說事,它被當成一項政策目標推行的前提是因應全球暖化的行動(並非只是台灣暖化)。所謂“節能”指的當是節約能源,“減碳”指的則是減少二氧化碳的排放量,這原來是二個不同的概念,現在炒在一口鍋裡,竊以為原先的概念因此被抽換了,這話怎麼說呢?節能的口號要求消費能源的單位(以及家庭、個人)減少各種形式的能耗,至少杜絕浪費。由於台灣的能源中包含3座正在運轉但是爭議不斷的核能電廠,曾在1990年代巔峰時期供應了全島2/5的電力,即使當前還在供應全島22%電力,除此之外,其餘78%電力都得靠進口石油、天然氣與煤炭這種化石燃料的火力發電以及部分水力發電提供,火力發電排放大量二氧化碳等等溫室氣體,理論上節能就可減少對進口燃料能源的需求量。然而這牽涉到整個工業政策,如果偏重在高耗電高耗水的工業生產,因為工業電價受到補貼,產業賺了錢又回饋不到全民的口袋裡,變成由全民節能去貼補工業生產,由此造成不平自不在話下。台灣地處低緯度地區,冬季沒有普及性供暖需求,否則一個冬季下來光是燃煤提供熱力所產生的二氧化碳排放量就足以抵消其他季節的節能減碳的總和量。然而,問題在地球暖化跟節能減碳之間到底有什麽關係?

今天當咱們全島所有的民眾全都少開空調、少用電、少開車…,身體厲行的實踐了節能減碳以後,未來全球暖化效應從此就會消減嗎?氣候變遷和極端性天氣在台灣的上空會就此打住嗎?政策制訂者與推行者習慣使用極簡的口號式語法宣導複雜的政策概念,並且掐頭去尾經常只撿出些有利的做為說詞,卻絕口不提不利的那一端,結果不是弄到目標失準就是唐突而行,留下一大串後遺症而難以收拾。在這個因應地球暖化的議題上亦如是,即使有十分的理由,也得一無保留的清楚告知民眾執行節能減碳的預後狀況,未來我們周遭會是個怎樣的環境?如果一味依附外國的主流說詞,在山川水文都迥異的情況下,其間難道都沒有窒礙的問題存在嗎?實際上有許多來自“外國”但是被歸類到非主流的證據顯示,即使今天全球的70億人都做到不排放二氧化碳,也阻止不了地球暖化的進程,在數十年內更得承受氣候變遷以及頻發極端性天氣的肆虐。我寫這篇博文的目的就是要陳述這種可信度很高的說法,為什麽人類無法阻遏地球暖化的效應。

至於,該不該節能減碳?當然應該這麼做,但不是為了地球暖化而做。在氣候異常成為常態化之下,我們手裡的籌碼已經越來越少,至少我們不再擁有繼續浪費的本錢。節能減碳的目標絕對不是如同那些政策宣傳所說的概念,不該是為了阻止地球暖化或氣候變遷而做。而是要藉此改變當前那種一味追求生活享受的觀念,設法減低以往對生活環境舒適的過度要求,嘗試讓生活形態適應自然環境的變遷,那也是現代人失去已久的生活本能。在面對未來行將頻發的極端性天氣事件時,我們該應用一些事前防護的手段,在異常的高低溫度以及颱風、暴雨、洪水、泥石流這些自然災害中保證居住的安全性與應變能力。

【地球暖化是擋不住的趨勢】

近年“地球暖化”這個議題一再有人提出來討論,所謂地球暖化指的是接近地表面的氣溫與海面的海溫持續上升的記錄與趨勢,這是一種行星級的大尺度趨向,並非今年就一定比去年熱,或者說能明確界定每年比上一年熱多少,也不是全球處處一般熱,而是不正常的分佈冷熱。地球暖化對我們造成的直接影響當然就是氣候異常,至於造成地球暖化的直接原因,我們小老百姓不懂,那些科學家們則眾說紛紜,由於研究的對象與資料來源不同,以至於每人都有一番大道理,孰是孰非莫衷一是。按照近年那些所謂先進國家極力宣傳而成為顯學的說法,暖化的原因是大量的二氧化碳積聚在地球大氣層上方,增強了地球的溫室效應,導致從太陽源源不斷投送到地球的紅外輻射(熱能)被溫室氣體吸收,並且減低了再度向太空輻射逸散的能力,使得地球表面越來越熱。雖然增溫的幅度很小,但是對生存在地球表面的人類而言,卻是一種溫水煮青蛙的過程,在不知不覺之間,我們周遭的環境開始變得不那麼風調雨順、不那麼適合居停。因此在這個前提下,地球上近年發生了氣候變遷,出現了異常的冬季嚴寒、夏季酷熱、春秋季縮短,以及極端性氣象災害的次數增加,強度也加大,也理所當然的被居於主流地位者歸咎為主要是人類的活動排放了大量溫室氣體造成溫室效應增強的緣故。

原因真的是如此這般嗎?有許多研究的結果,找出了不同的證據,對世人一厢情願的認知提出了質疑,也讓人不禁反思,即使大家都按照要求减少了碳排放以後,是否地球暖化就此停止?答案卻是否定的。由下面這張地球平均溫度圖中可以看到,從1850年人類有了正式氣象記錄開始,這剛好是第一次工業革命時期(1760-1830),人類開始啟用內燃機替代人力生產的同時,地球的平均溫度就“已經”在不斷在上升,看看那條以150年為期的紅線所代表的長期升溫趨勢。第二次工業革命(1870-1914,或稱為第二次科技革命),人類啟用了技術取代了前一個世紀利用高污染、高耗能的內燃機生產方式,可是看看圖中的藍線,那是以距今100年為期的升溫趨勢,顯然藍線的斜率大於那條紅線,表示升溫的幅度增大了。從第二次大戰結束後開展的第三次科技革命(1950-1970),生產效率再度提升,圖中橙色的線卻顯示以50年為期的升溫幅度越發加大。當然那條以20年為期的黃線表現出越是晚近,地球平均溫度的短期升幅顯然更大。這樣的趨勢統計只能說明在這段期間人類活動的強度提升了,地球表面的平均溫度同時也有升幅較大的情形,但是據此指稱其間存在必然的因果關係卻又失之偏頗。

圖1 從1850年到2005年地球表面平均溫度的變化。(本圖源自網際網路)

現實中,許多人士常常拿這張統計圖表言之鑿鑿的指稱就是人類的活動造成地球升溫的幅度增加。但是對於地球四十億年的年齡而言,20年或50年間的短期溫度增幅並不具任何代表性的意義,即使以150年甚至200年為期的升幅統計,也可能只是在更長年期中溫度的一個些微波動而已。我們再看一張統計年期更長的圖表,這是來自於英文維基百科網站中的全新世溫度變化圖。從11700年前最後一次大冰期結束,間冰期開始直到今天,這段期間稱為“全新世”(Holocene),這是在第四紀冰河期的後段,在大約1.2萬年前地球表面溫度從攝氏-22度迅速回升,原本厚實的冰層逐漸融化,到了現在僅剩下南北極地的冰冠以及尚有一些殘存的冰川向高山上退縮。從這張圖中看到我們目前所處的時代已經過了4000-8000年前的“氣候最適期”(Climate Optimum),甚至平均溫度還稍低於最適期,圖中的粗黑線顯示溫度平均線的走勢,未來會趨向什麽樣的變化,是無限度的繼續熱下去,還是會進入另一次冰期,即使那些號稱是主流的專家,恐怕也不敢拍胸脯給出明確的說法。

圖2 全新世溫度變化(自11700年前最後大冰期結束迄今)

(取自中文維基百科,by Robert A. Rohde from publicly available data and is incoporated into the Global Warming Art project. )

上圖中位於右上角的小圖,是距今2000年內的溫度變化放大圖,我們能看到其中有二次明顯的升高和一次溫度的突降,這張圖中只統計到2004年,是個溫度的高點,其實從2004年至今,地球的平均溫度還是在繼續升高。為了看的更清楚一點,我找來一張距今2000年的溫度重組圖。

圖3根據不同的重組所展示過去2000年的平均地表溫度

(取自中文維基百科,by Robert A. Rohde, from publicly available data, and is incorporated into the Global Warming Art project. )

圖3中顯示了最近兩千年地球表面溫度異常的狀況,包含了十到十四世紀間歐洲發生的中世紀溫暖期(Medieval Warm Period),以及接著在西元1550年至1770年間的小冰期(Little Ice Age),全球氣溫持續出現顯著下降的現象,造成連續多年的旱災和嚴重飢荒,這段時間相當於明末清初年間,因而發生李自成率領農民動亂也就不足為奇。不要覺得圖中最右邊那一段看起來溫度陡然上升,其實那是200年積累的結果,這一段也就是圖1所顯示的內容,從1860年到2010年這150年間,地球的平均溫度上升了將近攝氏1度,雖然沒有人能活那麼就親身體驗氣候的變遷,但是像筆者這樣經歷了超過60個寒暑更迭的人,就能很明顯的體察到小時候冬季的氣溫明顯比當前冷得多,夏季也沒有像現在這樣動輒出現超過36度的高溫天氣,春夏秋冬比現在分明的多。然而,地球的平均溫度即使短期的上升,對於地球上的過客人類而言,就有著舉足輕重的意義,自然界是處在一種微妙的平衡狀態,當溫度異常上升,即使幅度微小,也會改變人類賴以存活的氣候環境,這是不能不重視的問題。

【溫室氣體是造成地球暖化的元兇嗎?】

從上面那幾張圖中,明顯的看出地球的平均溫度原本就處在逐漸上升的過程中,為何會如此,當然還有一種可能我們不能不說,地球上人類的數量在不斷的增加,從1804年的10億、1927年20億、1959年30億、1974年40億、1987年50億、1999年60億、2011年已達70億。不可否認的,「人」是個重要的原因。那些環境保護先進大國引用了位居主流的科學家他們的觀點,指證歷歷的說:“人類在地球上的種種活動,增加了溫室氣體的排放量,導致地球短期內增溫加速”。這樣的說法應該是屬於一種合理的推論,同時也間接戳破了所謂“零排放”那個膨風的神話。

但是溫室氣體不止一種,我引用維基百科裡對溫室氣體的說法:

“自然界的溫室氣體包括水蒸汽(H2O),水蒸汽所産生的溫室效應大約占整體溫室效應的60-70%,其次是二氧化碳(CO2)大約占26%,其他還有臭氧(O3)、甲烷(CH4)、氧化亞氮(N2O),以及人造溫室氣體氟氯碳化物(CFCs)、全氟碳化物(PFCs)、氫氟碳化物(HFCs),含氯氟烴(HCFCs)及六氟化硫(SF6)等等。”

到底其中哪一種或者哪幾種溫室氣體對溫室效應的影響最大?除了經由蒙特婁公約、京都議定書中規定了以及限制了氟氯碳化物的生產和使用(其實那主要是針對冬季極地上空臭氧層破洞問題),然而從1997年許多國家簽訂京都議定書,到如今已經過了十五個年頭,爲什麽地球暖化現象仍然有增無减呢?甚至有如上圖那條黃線所示,升溫的幅度反而更大。除此以外,其他的那些我們能藉由政治手段去消除嗎?藉著地球暖化的議題,今天有些國家已經迫不及待的開始徵收碳稅、買賣碳債。當政治力量和商業利益介入以後,更加模糊了地球暖化與環境保護的焦點。然而,假借了環境保護之名,受益人到底是誰?那些習慣於依附權威、跟著搖旗吶喊的公知們,請你們好好想一想這其中的機關。

這個事件給我們的提示是,別忘了地球已經存在了四十億年,當然具備其自行調整的節律。地球和氣候的複雜性遠遠超過人類有限的知識所能掌握的程度,人類也別一味想方設法的去左右它的變化。人類從十九世紀才開始有真正意義上的氣象記錄,之前的只能從地層和化石中尋找遠古氣象事件的痕跡。對於地球升溫的種種原因全都源自於推論,並且是無從實際印證的假設。今天所有的做法都只能算是一種試誤法(Try & Error)的嘗試,希望能有機會恰好碰上對人類居停環境有利的方案。

【無所不在也控制不了的水蒸汽和海水溫度】

現在已經知道地球暖化並不完全是由這個被視爲罪魁禍首的二氧化碳所造成的,也就是說二氧化碳積聚的結果雖然對於地球平均溫度上升有相當程度的影響,但是還有其他的因素同時也在促成地球的平均溫度上升,那麽接下去又要節什麽减什麽呢?只要人類在地球上存在一天,就會持續不斷的給地球增加二氧化碳排放量,總不能要求當前這70億人類不要在地球上繼續下仔吧?造成地球溫室效應的諸多因素中佔了60-70%的是大量的水蒸汽,為何從來就沒有人提出因應之道呢?因為人類根本控制不了地球表面水蒸汽的總蒸發量,只好含混其辭的說水蒸汽可能會凝結成降雨而減少。地球溫度上升、海洋的蒸發量跟著增加,大氣中水蒸汽含量相應提高,水蒸汽的多寡跟雲量有密切的關聯,雲量又影響投射到達地球表面的太陽光(輻射熱能)強度,它們本身就是個循環過程,未必水蒸汽都會變成降雨回落地表。因此當地球上大型的火山爆發,把大量水蒸氣和灰塵噴射到高空積聚,隨著氣流擴散大範圍的遮蔽了陽光,造成地球表面溫度短時間內大幅度下降,甚至還會造成冰期到來。

溫室效應有如雙刃劍,如果地球的大氣層中沒有了溫室氣體存在,那麼地球的溫度將比現在低攝氏30度,使得地球根本不適合人類生存。當前地球的溫度正在不斷上升,這也是各方都承認的事實,升溫對地球的短期影響也許顯性的是全球暖化,但是還存在著許多不測的因素,也許反而產生逆轉的結果。有一種說法稱為蝴蝶效應,在地球氣候持續變暖的過程中,遇到一個特殊條件介入,就很可能會使得溫度驟然下降成寒冷的氣候系統。這種氣候瞬變在地球上曾經發生過不少次,例如在12800年前的新仙女木事件(Younger Dryas Event),就起因於北美洲勞倫泰冰原融解,排放的冰水阻斷了把赤道地區熱能輸送到北大西洋的溫鹽洋流(墨西哥灣流),造成北大西洋中高緯度地區急速冷卻,北極地區的冰冠向南延伸到北緯30度的地區,形成驟發型的冷期,延續了將近1000年之久。幾年前那部電影“明日之後”(The Day after tomorrow),就是參考這個驟冷事件做為鋪陳的藍本,所以在劇情裡,美國官員呼籲民眾儘速撤往北緯30度以南的地區,以保萬全。近幾年由於地球暖化,北極的冰層不斷碎裂融解,這跟墨西哥灣流流速減緩其間是否存在因果關係,科學家沒說。然而每次冰河期開始前總會出現一段大幅度的升溫期,當前的升溫跟冰期有沒有關聯,筆者不是科學家,不敢做任何揣測。

【氣候變遷的線索埋藏在地層中】

在諸多說法中,反而大尺度的“米蘭柯維奇循環” (Milankovich cycles)所指涉地球因為運行軌道角度週期性的改變,使得從太陽傳送到地球的輻射熱能週期性的增減和積累,形成地球平均溫度的改變趨勢,而當前正處在週期性的持續升溫過程中,這樣的理由更令人信服。看看下面這張同樣來自維基百科的圖表,這是根據從地面直到3300米深部地層中採集岩石樣本,分析後所獲取距今45萬年內地球曾經發生溫度變化的痕跡。

圖4  Vostok_420ky_4curves_insolation (取自中文維基百科)

圖中從上到下排列依次為二氧化碳含量、溫度、甲烷含量、氧18同位素以及"Insolation J65°N"(指的是夏至日那一天在北緯65度計算所得大氣層頂部的日平均日照量),這跟上述米蘭柯維奇循環有著相互印證的關係,地球因為運行軌道角度週期性的偏移改變,圖中清楚的顯現幾乎每10萬年就經歷一次溫度以及二氧化碳、甲烷等溫室氣體含量的頂峰期,而當前也正在接近另一次高峰的頂部,因此地球表面溫度越來越高,其來有自。但是最高點在哪裡?何時到達拐點?以當前的科技水準確實沒有人能給出答案。在這種大尺度的圖中也無從告訴你就在不久的將來,地球是會繼續升溫還是會開始變冷,但是肯定不需要多少年地球溫度即將越過這個週期的尖峰,未來的趨勢是什麽,我想你看得出來。

【地球暖化的其他可能原因】

另外一個課題是,這幾年極端性氣象事件的次數持續增加,是否正是地球暖化或溫室效應的必然結果?我們對地球科學的研究一直是從觀察記錄與統計産生數據,並且利用數學模型做分析與推理,實際上不可能利用大尺度的實踐進行具有可信度的科學驗證。許多的論述中都是以推論做為基礎,距離真正的事實究竟有多遠,在沒有新的證據被觀察記錄到之前,誰也無法給出符合事實的結論。因此那些所謂「±2℃」為臨界引爆點的說法,同樣是無從實際驗證的推論。

下面轉載一篇今天(2010年10月8日)發佈的報導,看看究竟還有誰也可能是禍首之一:

《太陽循環衰退期反而讓地球更溫暖》

“科學家10月6日根據新的衛星資料指出,太陽活動的衰退期不但不會如預期般造成地球冷却,反而可能讓地球更溫暖。這項驚人的發現不僅徹底改變科學界對太陽週期的認識,還有助於解釋極端的地方天氣型態。這篇研究將於10月7日發表於「自然」期刊上。

太陽的光與熱會在大約十一年間經歷盛衰循環。科學家曾以爲,太陽在活動週期高峰期間會讓地球更溫暖;至於週期高峰,一般可用太陽大氣層裡可見的黑子數目來測量。但新的衛星資料顯示,在2004年至2007年太陽活動步入衰退期時,其實有更多光線抵達地球表面,只有不容易觸及地表的高頻紫外線數量降低。這是一項有違直覺的新發現,表示太陽活動在步入衰退期時,反而讓地球更溫暖。不過,作者群也强調,他們的觀測僅以三年爲期,因此需要更多證據。

對氣候變遷乃人爲造成持懷疑論者,向來主張地球暖化應是太陽活動變化所造成,而非溫室氣體排放量增加的人爲因素。但氣候科學家表示,相較於溫室氣體排放量增加造成的暖化效應——全球均溫比前工業化時代增加逾攝氏0.7度,太陽光熱增加的暖化效應僅約其十分之一。

這篇研究的首席作者、英國倫敦皇家學院教授海芙說:「這絕對不會讓懷疑論者感到欣慰。這可能表示,我們對太陽的瞭解並不多。」不過,瑞汀大學教授洛克伍德說,這項研究可能有助解釋區域型極端天氣如何形成,因它揭露紫外綫數量在太陽活動衰退期下降得比預期還多很多,造成上層大氣層氣溫下降,致高空强勁氣流「噴射氣流」異常,極地冷空氣南下,歐洲和北美因而在全球均溫上升情况下仍將出現嚴冬。”

【不要模糊了焦點,該關注的是如何因應極端性天氣】

我們拿這篇報導跟上面圖4做個對照,圖4中顯示在45萬年中地球的平均溫度有四次大幅度的升降週期,其中至少這四次(分別在15, 25, 35和45萬年前)溫度的尖峰期不是由人類活動所造成的影響(是恐龍嗎?還是三葉蟲?),也能看出在每隔11年的太陽週期裡溫度跟著有所升降,但是會在某一次週期中溫度異常升高到尖峰位置。因此為期3年的觀測記錄難以建立規則性和形成任何推論,對於地球本身而言,那只是一瞬間的事。

這篇報導卻讓人產生不少感悟,我們不該只關注誰是地球暖化的禍首,也不該只關注人類該怎麽做才能有效的阻止氣候變暖,這是人類微薄的能力根本做不到的。當前地球的平均溫度為攝氏15度左右,由於地球本身是個物質的封閉系統,二氧化碳的生命期又很長,即使當前人類干涉了地球碳循環的途徑,有效的阻遏了二氧化碳排放,根據氣候的慣性,在100年內地球的溫度仍然將持續上升,“據科學界經由各國23個氣候系統模式建立數學模型歷經58次數值試驗得出來的結果推估,屆時地球的平均溫度仍可能會繼續上升1.1℃至6.4℃”(此段文字源自維基百科網站)。雖然我們不知道這些數學模型是否能準確反映自然變化和人類活動,或者其中包含多大的不確定性,但是地球暖化導致氣候變遷卻是個不爭的事實。今天各國努力推行降低二氧化碳的排放量,即使能貫徹執行,能獲取的效益也今限於讓地區性氣象災害事件臨界條件的引爆點往後推延一些,而不是將災害消弭於無形,然而能為人類爭取更多準備 “因應”的時間總是好的,關鍵在於居民們知不知道該怎麼未雨綢繆。

因此,不要被什麽“假如你不節能減碳,地球暖化何時了”,或者什麽 “海平面上升6米,你怎麼辦”….等等那些不著邊際的宣導模糊了視野。節能減碳是該做的,但是這種消極的做法所獲致的效益不及於己身。我們小老百姓真的沒那麼偉大,就連下一天大雨處處淹水都疲於應付,更沒有本錢去以天下為己任。我們真正該關心的事情就只在我們自己身邊,氣候變遷導致未來天氣日趨極端化,在持續劣化的環境中,我們該如何自處,我們準備好了因應的策略和作為嗎?

這篇博文就寫到這裡,在下一篇博文裡,我打算談一談,在氣候變遷導致極端性天氣事件頻發的威脅下,每一個城市規劃工作者以及建築設計工作者都責無旁貸,最該站在風頭浪尖上頂風而行的是他們,如何教一個城市能擁抱自然,跟強風驟雨和諧共處,如何讓一座建築物能跟著天氣一起呼吸、相互循環。唯有讓居民的生活跟大自然的四時變化比肩同步,無所忤逆,我們才能真正順應地球暖化導致的新氣候。

應用氣象數據的迷思

應用氣象數據的迷思

作者:數碼阿叔/柏基建築師

這一集談談應用氣象數據的迷思。安裝好了建築性能模擬軟體(例如Ecotect),開始運行的時候,軟體顯示您還沒載入氣象數據。沒錯,這類型的軟體必須先載入一個氣象數據檔案,指明模擬地點才能正常運行。外國人開發的軟體裡自帶了一些氣象數據檔案,可是裡面沒有台灣的氣象數據。到網際網路上搜尋也許能找到幾個台灣城市的氣象數據檔案,但是這幾個氣象數據集能夠覆蓋到您的設計地點嗎?找個距離最近的城市載入試試,的確能運算出結果來,可是模擬出來的這個結果能用嗎?總不能把眼睛一蒙,管他的,用了再說。

典型氣象年

這裡所謂的氣象數據集,實際上是以長期的氣象觀測記錄做為基礎,從最近10年的記錄中遴選出12個典型月份,組合成一整年8760小時的逐時數據,代表某個地區典型的氣候型態。這種氣象數據最常用在設計HVAC的常態運轉負荷上,做為熱負荷的設計條件。但是HVAC的設備容量就不能使用這種已經排除掉極端高低溫記錄的數據集,設備容量必須涵蓋到極端高低溫的負荷條件,讓建築物的使用人能有機會調節設備去應付最不利的負荷狀態。除了HVAC空調系統設計會用上氣象數據以外,其實許多關於環境與建築的模擬軟體也在使用氣象數據集,做為環境負荷的設定條件。

Ecotect是個建築性能模擬軟體,除了需要載入用於模擬的三維模型之外,同樣重要的是需要載入合適的氣象數據才能夠運行。這裡說的“合適”,指的是能覆蓋到該建築物座落地點的氣象數據,Ecotect所應用的是“典型氣象年”(Typical Meteorological Year)數據集,這是一種通用的氣象數據格式,在台灣這裡稱之為“平均氣象年”,名稱怎麼叫並不重要,重要的是它表現出某個地區特定的長期氣候型態。

台灣目前公開流傳的僅有七个城市的“典型氣象年”(Typical Meteorological Year 2, TMY2)數據集,分别为早期的台北、台中、高雄三個城市,以及其後的新竹、台南、花蓮、台東四個城市。這些氣象數據推測應該是出自中央氣象局的長期氣象記錄,被西拉雅工作室製作成TMY2格式,原先用於HVAC設計。其中台北、台中、高雄三個城市的數據很早就被轉換成Ecotect使用的WEA格式,其後在2010年間,我把新竹、台南、花蓮、台東四個城市的TMY2檔案也轉換成WEA格式,並且放在「台灣Ecotect研究論壇」上共享。除此之外,從美國能源部的網站上也能下載到台北的“Taipei 466960 (IWEC)”氣象檔案,雖然那是給EnergyPlus使用的EPW格式,但是同樣可以轉換成WEA格式使用。TMY2的格式是ASCII文字檔案,檔案比較大,而Ecotect用的WEA格式是緊密的二進位檔案,例如台北的TMY2檔案大小為1232 Kb,從TMY2轉換成WEA格式以後檔案大小就只有146 Kb,讓Ecotect得以較快速的載入運行。

對於這些氣象數據有個說不清楚卻又不能不說的狀況:“每個城市的氣象數據檔案究竟覆蓋了多大的有效區域範圍?” 換句話說,在多大區域範圍裡的建築物可以利用這個氣象數據進行建築性能模擬。這個問題很重要,因為它涉及建築性能模擬的結果是否吻合當地實際的狀況。我們可以推想一下,在一個地形平坦開闊的平原地區,氣候型態一致性的程度很高,因此一個測候站點的氣象數據可以涵蓋到很大的範圍,但是在地形複雜的地區,地形會大幅度影響氣候,因此一組氣象數據的有效覆蓋範圍必然會相對隨著地形改變而縮小。

台灣的地貌複雜氣候多變

台灣是個四面環海的海島,高聳的中央山脈把台灣縱分成東西兩個區域,人口密集的西部,又包含了盆地、台地、丘陵區、平原、山區等等複雜的地貌,受到地形的影響,也造就成多種不同的氣候型態。從北到南最明顯的氣候分界就是苗栗和台中之間的大安溪谷,大安溪以南從台中直到高雄,也就是我們習稱的中部和南部,因為屬於比較平坦的平原和低矮的小丘陵地形,除了太陽輻射強度有別之外,夏季同受西南季風的影響,其它氣候條件起伏並不大,因此台中、台南、高雄三處的氣象數據能覆蓋的範圍就比較廣(山區除外)。

圖1 – 台灣北部地形圖

大安溪谷以北就完全不同了,這塊被稱為北部的地區,地貌複雜地形多變,台灣北端的大屯山系將基隆與台北隔開,大屯山系與東側的雪山山脈之間有一條基隆河谷連通到台北,使得台北的常年風向成為東風。台北本身是個海拔僅6米的盆地,西側是古老的林口台地,當夏季的季節風從南側和西南翻越林口台地進入台北盆地時,下沉氣流造成盆地內部燠熱潮濕,而近在咫尺的林口台地和其南側桃園台地因為位於上風側,氣溫和相對濕度明顯低於台北盆地內部。然而冬季的東北季風進入台灣北部時,位於迎風面上的林口台地、桃園觀音乃至於苗栗的三義地區就變得多霧與寒冷,同樣位於冬季迎風面的基隆、宜蘭乃至於花蓮就變得多雨。相對台北盆地的內部反而受到地形屏障,氣溫高於周遭高地,曾在林口住過的人就會有這種印象,切身感受到冬季裡林口跟近在咫尺的台北市之間氣象上的巨大差異。

從桃園再往南走,過了楊梅的高地地形以後就是新竹,新竹位於楊梅和苗栗兩處高丘陵地區之間,是個西北側開口朝向台灣海峽的畚箕型小平原,冬季季節風從西北側開口直接灌進來,形成特有的冬季大風降溫的乾燥寒冷氣候型態,自古就有“竹風蘭雨”的說法。新竹地形造成特別的氣候型態,使得新竹的氣象數據不適用於桃園,也不適用於苗栗,殆無疑問。

苗栗位於新竹南面,地形是高丘陵地區,處在冬季東北季風的迎風面上,因而三義地區特有的冬季大霧與潮濕由此而生。然而過了火焰山和大安溪谷以後出現的是豁然開朗的台中平原,氣候型態也變得全然不同,因此可以明確的說,雖然地界接壤,但是台中的氣象數據完全不適用於苗栗。同時苗栗的高丘陵地形橫亙在台中平原東北側,導引了季節風向,使得台中的常年風向變成了北風。

台灣因為位於太平洋西側的季風氣候區,北迴歸線穿過中部,夏季與冬季的季節風向很明顯,但是受到地形起伏和山岳阻隔的影響,台灣北部的氣候被分成許多特別的區域,其溫度、濕度、常年風向、風速、雲量、降雨量都有明顯的差異。因此僅有台北和新竹兩處氣象數據檔案,其有效的範圍絕對無從覆蓋整個北部地區的實地狀況,尤其當建築設計者在設計過程中應用被動式策略的時候,氣象數據的合適性就變得舉足輕重,因為它直接影響到設計結果的成敗。

我明確的說,對於台灣新竹以北地區(行政區屬包括了桃園縣、台北市、新北市直到基隆市的範圍),這是人口稠密聚居的地區,居民人數超過全台人數的三分之一。當前只使用單一的台北氣象數據,將使得位於台北盆地以外的周圍地區出現跟實地氣象型態明顯不符的情形。

一定會有人說我數碼阿叔在胡說八道,哪裡可能差這麼多?對此我只能說,倘若建築設計者以“差不多先生”的心態來逃避氣象數據的問題,那麼循著這種思維方式“各地的溫濕度、晴雨天、風向風力等等看起來似乎都差不多了,也許還能說得詩意一點,即使東山飄雨西山晴也沒什麼關係,反正夏天熱冬天冷,靠著空調設備就能化解一切問題。”真是這樣我們何必費心費力的操作建築性能模擬呢?建議他們憑著建築專業做些直覺的判斷也行,結果也會“差不多”。但是我還是得把這個問題說清楚,把差異性落實給大家看看,為了清楚的描述氣溫的差異,首先必須說明從氣象觀測記錄所生成的度日數。

度日數

“度日數”(Degree Days)是對一個地點室外氣溫的描述方式,常用來計算或評比室外氣溫變化對建築物能耗的影響,利用它能很方便的從逐年或逐月室外氣溫的變化量快速的推算能耗成本的改變。度日數以“度-日”為單位,也有的地方以小時為單位,例如Weather Manager軟體工具中使用的是“度-小時”數(Degree Hours),雖然單位不同,但是其應用的層面是相同的。根據不同的使用目的,常見的度日數計算包含界定冷氣空調能耗需求的“供冷度日數” (Cooling degree days, CDD)、界定供暖能耗需求的“供暖度日數”(Heating degree days, HDD),另外還有“寒凍度日數”(Freezing Degree days)、“有效度日數”(Effective Degree days),以及用於顯示植物生長溫度環境的“成長度日數”(Growing degree days, GDD)等等,各有不同的使用場合。台灣的緯度介於北緯24-26度之間,按照大陸的氣候區分類,台灣屬於夏熱冬暖南區,氣候條件夏季炎熱冬季不寒冷,因此常利用到的數據是“供冷度日數”,只有對醫院、養老院和旅館等需要冬季供暖的場所才會應用到“供暖度日數”。

比較台北周邊地區的氣溫差異

為了演示台北與周圍附近城市氣溫存在著差異,我借用供冷度日數來做比較,所謂“供冷度日數”(Cooling degree days, CDD)是指在一段時間內,室外氣溫高於某個基準溫度的度數差與該時間段的乘積,累計後以每個月的總度日數表達,顯示出逐月高於基準溫度的熱量總和,也可視為耗用能源成本的參考值。首先我把“基準溫度”(balance degree)設定在攝氏26度,這是台灣通常夏季開啟空調設備供冷的溫度。利用Underground在各地氣象測站每天室外逐時氣溫測候記錄,從中算出指定各月份的供冷度日數,我選取了二個時間段,2011年5月至10月,以及2012年1月至7 月,列出來比較這幾個測站代表地區的室外氣溫:

表一、2011年5-10月的供冷度日數(基準溫度:攝氏26度)

表二、2012年1-7月的供冷度日數(基準溫度:攝氏26度)

從這幾個測候站的記錄可以清楚的看到一個事實,同一個月份裡,各地的供冷度日數皆不同,表示各測候站的溫度(室外氣溫)記錄有相當的差異。其中台北松山機場、台北市區與新北市永和區因為在台北盆地內部,氣溫明顯比其他城市高,而松山機場四周比較開闊,氣溫又比台北市區與新北市永和低一些。但是位於北面臨海的基隆市以及南面台地上的桃園平鎮、桃園機場測得的氣溫就明顯比台北市低了很多。這幾處地點相互距離都不算遠,假如它們都位於平原地區,那麼氣象數據可能會具有一致性。但是不幸它們有的位於燠熱的盆地內部,有的位於地勢較高的台地上,有的又位於海邊,不同的地形導致它們的氣溫、風向、風速、降雨日數、降雨量還真的差異不小。

如果您還是不相信,那麼我們看看中央氣象局官方網站上發佈的測候記錄,這是從1981年至2010年為期30年的統計資料,看看台灣北部的這些氣象站統計的平均值所表現的差異。表4裡顯示了台灣北部的日照時數,注意表列北部各地的全年日照時數都少於2000小時,對於準備安裝太陽能光電板做為替代能源而言,除非市電的價格持續上漲,否則每天有效日照不足5.5小時,再扣除維修保養費用,可能無法收回裝置成本,關於這方面的議題我們以後再討論。

表3 – 台灣北部最高氣溫達到攝氏30度以上的日數

表4 – 台灣北部的日照時數

現有氣象數據集的有效覆蓋範圍不足

現在,問題來了。建築性能模擬軟體(例如Ecotect)必須載入一個氣象數據才能運行,當前在台灣流傳的“典型氣象年”(TMY2,亦稱為平均氣象年)氣象數據只有台北、台中、高雄、新竹、台南、台東、花蓮這七個城市,各自代表其附近區域範圍的氣候狀況。那麼說說看,位於桃園、基隆、淡水甚至林口這些地點的建築設計案,如果準備要做建築性能模擬的話,該載入哪一個城市的氣象數據?實際上您可能無所選擇的載入距離最近的台北市氣象數據檔案。但是看看上述那兩個供冷度日數比較表,評估一下這幾個地點跟台北市的室外氣溫是不是明顯有相當差異,據此做出來的建築熱性能模擬結果,有沒有偏差?有沒有實用價值?我不說,您自己判斷。講得更扯一點,宜蘭怎麼辦?台灣人都知道,宜蘭和花蓮雖然同被歸類在東部,可是兩地的氣候型態差異很大,跟台北的氣候型態差異更大,您能載入花蓮或台北的氣象數據去模擬宜蘭的建築性能嗎?

別跟我說建築物的得熱來源只有“直接太陽得熱”(Direct Solar Gain)這一項,台灣北部的雲量很多(見表5),那些夏季多雲見不到太陽的日子裡,在台北市您可曾感受過就能涼快到大家都不開冷氣嗎?人口聚居的城市裡建築物得熱的來源很多是來自於熱島效應,導致城市熱島效應的因素很多,並且相互牽扯拉抬,經由氣溫傳導、空氣對流與近地輻射對建築物的得熱做出了很大的“貢獻”,對建築性能的影響當然不止宣傳中的一點點。如果只憑直接太陽得熱就想決定建築物的能耗成本,在高緯度地區也許還有可能,但在咱們亞熱帶地區,居民在冬季與夏季使用自然通風的比例都非常高,不能一廂情願的拿外國習慣做法來比擬台灣的實際能耗,更不能只憑直覺做出推論。有些模擬軟體附有計算全年能耗成本的功能,然而載入了跟實地情況有相當差異的氣象數據,給出的能耗成本有任何實用價值嗎?有沒有人去認真追究過那些氣象數據檔案的有效涵蓋區域範圍?還是被那些應用軟體矇在黑箱子裡牽著鼻子走,軟體給出什麼就無所置疑的認同什麼。

表5 – 台灣北部逐月平均雲量

按需求自行建立適用的WEA氣象數據

怎麼辦?這是個好問題。我想某些人可能會直接告訴您:「沒關係,就用現成的台北氣象數據檔案就行了,反正建築性能分析不需要那麼準確的。」真是這樣嗎?在建築設計中應用建築性能模擬的目的,如果只是為了獲取什麼標章之類的,以妝點建築物的形象,那麼愛怎麼搞都行。但是如果您真的想為這個被說成因為“±2℃”而行將毀滅的地球做些節能減碳的好事,那麼我們接著來看看該怎麼處理當前氣象數據的問題。

我們都知道中央氣象局在台灣各地遍布氣象站,幾乎每個縣市和離島都有完整的長期逐時氣象記錄,完全可以覆蓋所有對氣象數據的使用需求。只是這種氣象記錄不是免費的,如果您需要的話,您得花錢去購買,價格貴不貴,從中央氣象局的官方網站上可以查得到。買回來以後可以參照平均氣象年的汲取方法,自己製作成TMY2格式的氣象數據,接著轉換成Ecotect需要的WEA格式。很麻煩嗎?組成年度與月份的遴選這個部份並不麻煩,可以參照既有的台灣平均氣象年組成年度和月份,選出的各個典型月,形成近10年裡最平均的情況,從下表中您能很明確的看出來你需要的數據有哪些。

表6 台灣各地平均氣象年組成的年份與月份

另一個部份就是把這些遴選出來的數據製作成TMY2格式的檔案,這是ASCII文字檔,不需要特別的軟體,只要拿最常用的“記事本”文字編輯器就行了。至於哪些欄位裡該填入哪些數據,以後我找時間再寫博文討論,這個部份只需要細心,並不困難,但是能據此獲取正確合用的氣象數據。

政府有責任提供各縣市平均氣象年數據集

寫這一集的目的在於提出一些質疑,當前大家使用的氣象數據並非如同別人說的那樣順風順水,而是充滿著迷思。也在此提出一個議題,政府對於節能減碳、可持續性或綠建築等等,整天提倡的都是一些技術性的細節做法,但是對於建築性能模擬這個基本的需求卻沒有積極的支持作為,至少要把台灣各城市的氣象數據製作成平均氣象年TMY2格式的檔案公佈於眾,讓需要的人免費使用。如果僅期待需求者自己掏出銀子購買氣象記錄,自己製作成氣象數據檔案使用,再分享給大眾使用,這是不現實的想法。您說對吧?

《2016年11月9日更新》

本文寫於 2012 年,至 2016 年重新審閱,台灣目前採用的氣象數據已經改為 TMY3 格式,詳情請見博文《該反思的時刻》。

面向建築設計階段的性能模擬工具

面向建築設計階段的性能模擬工具

現在流行搞 BIM 的同時也搞搞建築性能模擬,這是對的,否則辛辛苦苦構建出三維建築資訊模型,蓋好房屋以後萬一發現其建築性能低下,又要花錢去改善,資料傳承也失去了實用意義,那豈不白搭?當然更多的可能是想要弄個什麼標章之類的掛起來,彰顯房屋的價值。雖然建築性能模擬並不是為了 BIM 興起而發明出來的,但是無論怎麼說,能為日後建築物的使用人造福,都是值得鼓勵的,這一集就以科普的方式談一談面向建築設計者使用的建築性能模擬工具——Ecotect。

一棟建築物的軀殼除了結構骨架以外,還有統稱為 “圍護結構” 的外牆、門窗、屋頂等等,圍護結構的原始作用,是為建築物的使用人提供遮風避雨的功能。同時也阻隔了建築物內部與外界的直接連通,使得建築物的內部自成一處可以封閉的氣候區域。室內空間並非溫濕度恆常的環境,維護結構在建築物理性能的表現上通常無法有效阻止熱能經由傳導、對流與輻射的途徑在室內外之間傳遞,同時陽光與空氣也經由門窗開口部分進入室內,尤其台灣習慣使用單層鋼筋混凝土外牆這種均質薄牆系統,以及喜歡開設大型的單層清玻璃窗,致使室內的光環境、熱環境和風環境受到室外環境相當大的影響。

建築設計的目的,當是透過主動式或被動式的設計手段,將建築物的室內空間打造成舒适合宜的生活和工作场所,讓建築物使用人的 “人體舒適度” 能保持在舒適的範圍。昔日,沒有適合的輔助工具,建築設計工作者僅能憑藉相關的建築物理性能知識、實務經驗、生活的體驗甚至常識,以 “自由心證” 的方式在設計中調整室內空間的物理性能。我們不能否認有許多建築設計工作者在其工作中對建築性能下了相當多功夫,也卓有成就,然而如果沒有一種客觀的評量準則,設計的成果即帶有相當的主觀成分,難以周全。

氣象數據是建築設計的必要條件,即使在往昔未能利用電腦做建築性能模擬的年代,建築師在開展建築策劃 (Architectural Planning) 的時候都得蒐集建築所在地點的氣象資料,包括長期的溫度、濕度、季節風向、季節風速、各月的風頻風向、各月降雨情況、日照情況…等等一系列資料,從概念設計開始即行做為設計過程中的重要參考。並且需要獲取的是長期的氣象觀測記錄,僅憑著一兩次田野調查目測耳聞的結果是遠遠不夠用的,也不能僅根據所謂風頻玫瑰圖 (Wind-rose diagram) 做為唯一的設計根據。如果沒能向主管氣象觀測事務的中央氣象局價購氣象記錄使用,設計者就得自行對氣候狀況做出推斷,甚至是一廂情願的猜想。以至於無從確定設計中所開設的那些窗口是否就一定能時時涼風習習,或者室內空間未來在夏季有多熱冬季有多冷,使用者未來能感受的人體舒適度就只是設計工作者腦海中的臆測。倘若一味利用空調設備這種大量耗用化石能源的主動式降溫手段去創造室內環境的舒適度,另一面又到處標榜所謂綠色、節能減碳和可持續性設計等等,實在是個莫大的諷刺。

當 2005 年 Andrew 博士推出 Ecotect 以後,建築設計工作者終於有了一個好用的工具軟體。往昔即使在設計中考量各種跟建築物理性能相關的因素,也多半是分項單獨應用,而今在建築設計過程中利用Ecotect 能對建築性能做全方位而且有系統的評量與操作。這原本是極好的事情,即使 Ecotect 自帶的建模器操作效率不大好,但是透過 SketchUp 在可視化極高的情況下構建模擬用的三維模型,卻是游刃有餘的。因而在大陸的設計界中很早就有不少設計單位引進 Ecotect,和其他專業模擬軟體一起用在跟建築性能相關的設計過程中,幾個跟建築性能相關的網站中參與討論的使用者也不在少數。

然而令我想不透的是,咱們這兒的建築業界似乎靜悄悄的沒什麼大動靜。以我淺薄的認知當前像逢甲大學這樣有計劃開課傳授 Ecotect 的,可能只有很少數學校,還有的就是重視建築性能模擬的少數先行者(設計單位和個別研究者) 專注於 Ecotect 的應用研究,但是僅有少數專業人員的卓越成就,跟在整個建築設計業界未能普及化應用相比,實在存在著極大的反差,甚至於曾經聽到過、知道這個軟體能做什麼的設計業者都不多。陶淵明在《桃花源記》裡寫了一段文字:“…乃不知有漢,無論魏晉。” 是否這是設計行業傳統的保守心態使然,只滿足於手邊用得順風順水的二維 CAD 工具,昧於放眼世界,不關心外界有哪些新的應用觀念和新的三維工具正不斷的醞釀與發展,我真的不願意這麼說。可是近幾年 “建築資訊模型化” (BIM) 在這裡落地的過程中,似乎又看到同樣的冷清狀況,印證了業界凡事被動的心態。也許有人不認同這樣的說法,但是環顧一下當今的社會百態,是不是經常看到拿著僅有兩三次實踐的經驗到處宣稱為普遍性的成就,或者拿著剛學入門的技術宣稱是自己的主力競爭能力。如果業界持續以膨風為常態,我們何來進步的空間和動力。

從另外一個角度來看,利用 Ecotect 所做的是建築性能 “模擬”,Ecotect 也不會給出具體的 “分析” 結果,操作者 (建築師和設計師) 本身必須先具備充足的建築物理以及流體力學等相關學識,以及足夠的生活閱歷體驗,方能有效進行判讀。假如對建築物理和流體力學這些基本功只略懂得些皮毛,那麼肯定無法經由單向授課而 “學會Ecotect”,無論透過軟體所附的 Help 幫助文檔或者市面上的教程書自學,抑或去上那種密集式補習班,能學會的只有對軟體的操作程序而已,實質的幫助並不如宣傳所言。學會怎麼操作軟體,跑出一堆模擬圖像並不困難,如果不會解讀,對建築設計並沒有實質的幫助;但如果解讀錯誤,那將使得設計的結果跟著受累。

對模擬結果解讀錯誤的另一個重要原因,是使用了不當的氣象數據。TMY2 氣象數據只是個被遴選出來的典型數據,其本身沒有是非對錯的問題,問題在於您載入 Ecotect 的氣象數據是哪一個區域的檔案,記錄的氣象情況能不能涵蓋到設計地點的實地氣候現況,這才是個關係到模擬結果跟實地是否相符的關鍵,這個部份我會在接下去的博文中討論應用氣象數據的迷思。

為建築性能模擬掃盲

為建築性能模擬掃盲

作者:數碼阿叔/柏基建築師

「正因為有了 BIM,所以現在可以利用 Ecotect 做出建築性能分析」,這個低階笑話當前甚囂塵上,不論說這話的人是基於什麽目的,他們至少整錯了觀念也搞錯了方向。

就為了軟體名字「Ecotect Analysis」因而望文生義的大有人在,當然,由於 “Analysis" 這個字語義廣泛,被人通過字面直譯成 “分析”,跟中文裡“分析”這個詞的原型有了些許混淆。我們看看英文Wikipedia 網頁上的說法:

“…Ecotect Analysis is an environmental analysis tool that allows designers to simulate building performance right from the earliest stages of conceptual design. ”

好一個 “解析環境的工具” (environmental analysis tool),以及 “模擬建築性能” (simulate building performance)。也罷,人嘴兩片皮,話是隨人說的,倘若硬是堅持什麼「生態建築大師」或者什麼「概念化性能分析」等等也無所謂,要緊的是不要因而誤解軟體的使用場合和應用目的。

首先,所謂「建築性能分析軟體」所做的實際上是 “模擬” (Simulation),而不是 “分析” (Analysis)。雖然軟體名稱以及英文命令界面裡出現了不少以 “analysis" 冠名的命令項,但是不能因此而偷換概念,軟體所能做的只是根據操作者給定的環境條件和要求去運算出模擬的結果。在交互式(Interactive) 界面下,那些 “解析網格” (Analysis Grid) 上面顯示的顏色,是要軟體操作者看著模擬的結果自己做出判斷與分析,接下來該做的都是在設計者的人腦中進行,軟體永遠不會直接給出分析比較的結果,以及告訴設計者應該怎麼做抉擇。如果設計師本身對建築物理性能的專業知識與實務經驗不足,那麼做出的判斷與結論自然也就可能失去準確性與適用性。

另外一個根本上的錯誤,建築性能模擬軟體和 BIM 兩者間並沒有必然的依存關係,建築性能模擬並不是因為 BIM 而創造出來的。在 BIM 出現之前,至少已經有了十幾種專業性能模擬軟體,很早就被應用在跟建築相關的各種專業領域中。而跨專業的綜合型性能模擬,就如同本文所談的 Ecotect,在其2006 年還隸屬於 Square1 公司的時代就已經有些建築設計工作者開始將 Ecotect 5.0/5.5 運用到設計過程中,Ecotect 本身就帶有 modeler 可以建立用於模擬的三維模型,也接受其他軟體建立的模型經由 DXF/3DS 格式讀入使用。有些人也許受到 Overselling 的誤導,天真的認為這些建築性能模擬軟體系基於 BIM 而生,必須經由所謂 BIM 模型才能進行建築性能模擬,實際上兩者之間從來就不存在這樣的因果關係。

我們所說的建築物理性能,包括建築物室內外的光環境、熱環境、風環境、聲環境以及視覺環境…等等,涵蓋的範圍除了建築物本身以外,還包括建築物跟其周遭鄰近建築物以及自然環境間的交互影響。這些不是最近才生成的新理論,早在數十年前建築本科的課程中就有建築應用物理學和環境控制這些學科,講述的是跟建築物理環境相關的理論和簡化的實務做法,但是其中許多繁複的計算公式著實難以直接在實際工作中應用。因此多年來除了我們台灣的建築法規中直白的規定了要檢討跟鄰地採光權關聯的日照陰影、對建築物室內採光和通風以窗牆比計算外牆開口面積下限之外,其餘的大多是由建築師和設計師根據自己的實務經驗做判斷,或者就此遭到了選擇性的失憶,接著就是在建築設計完成以後一股腦兒交由專業技師們處理,加進照明、空調和機械通風等等必要的主動式建築設備。

說到這裡也許有人很不服氣,《建築法》要求專業分工,把這些專業部份交付給專業技師設計難道不對嗎?不錯,術業有專攻,在應用主動式建築設備克服不利的環境條件這方面,專業技師的確比建築師強得多。即使建築師設計出來的空間其舒適性條件再差,在技師手裡也能弄出空調夠冷、燈光夠亮的結果來,只是多耗用能源罷了。在廉價能源時代 (※也是台灣的均富年代),整個社會鼓勵的是多多消費、追求更高的生活水平,最好能四季室溫恆常讓人寒暑不侵,多耗用些能源算什麼。即使空調真的不夠冷,還能推給城市居民的原罪——城市熱島效應。

對建築性能影響最大的是在建築概念設計的早期階段 (the earliest stages of conceptual design),舉凡建築物的配置、方位朝向、體型比例,以及跟鄰近建築物與周遭物理環境的相互關係都在這個階段中完成。如果建築師和設計師此時只是一心一意搞那些造型、外觀、流行建材等美輪美奐的表現手法,沒有充分考量前述那些跟建築性能良窳相關的因素,設計出來的建築物即可能處在建築性能先天不良的狀態,即使接續設計的技師們再怎麼努力彌補,能改善的效果終究有限。到過香港的人都該記得香港那些高與天齊的建築型態,例如 1980-2011 年間香港興建的多棟 “屏風樓” (※見http://zh.wikipedia.org/wiki/屏風樓) 社區,造成約 150 萬居民的生活受到建築環境影響而劣化。在當今高價能源時代,一方面鼓吹要求節能減碳、可持續設計和綠色環保等等,另一方面又縱容民間業者肆意創造能耗、增加能源消費,形成最大的諷刺。即使其中許多形成過多能耗的原因未必都歸責於建築設計者,但是建築師在概念設計階段中完全有機會,通過設計手段去避免日後這些不利因素生成。什麼手段?——建築性能模擬。

建築概念設計早期階段是建築物從無到有逐步成形的階段,有些專業性很高的性能模擬軟體並不適用於這種變動機會很大的階段性過程中。在以往,建築師手邊的確沒有適合的軟體工具,能亦步亦趨的讓建築性能跟隨著設計思維同時推進,逐步發展成形。然而 2005 年前後出現的 Ecotect 改變了這種情勢,它面向的是建築設計的概念發展階段,從粗略的量體開始隨著設計進程逐步深化,一次次提供各種性能模擬的結果,做為分析驗證的根據。因此 Ecotect 所運用的三維模型也是從粗略的量體開始逐步的細化,模擬出來的結果也跟著設計的進度逐漸深入,絕對不是有些人錯誤認知的一次性了結。看到這裡大家應該有所覺察,Ecotect 所運用的模型是極重要的,倘若模型中帶有錯誤遺漏、模型範圍涵蓋不完整、模型深度跟設計的進度不同步,都將使得模擬出來的結果發生偏差,進而影響到設計者的分析判斷。有些人說 Ecotect 的精確度不高、用處不大,實際上真正的原因是他們自己對 Ecotect 的正確運用方式以及對建築性能專業知識不足所致,怪不得別人,更無由去責怪軟體。

想要模擬出來的結果具有準確性和實用性,除了需要正確與完整的模型做為載體,還必須載入氣象數據才能運行。氣象數據一直是建築性能模擬的軟肋,有些人使用了錯誤的或不當的氣象數據檔案而不自知,模擬的結果出現偏差是可以預期的。也有些人明知使用的氣象數據檔案採集地點跟模擬所在地的位置差異很大,但是覺得沒關係而將就使用,這又是一種自欺欺人的做法。我曾見過有人拿了從 Ecotect生成的熱性能圖像到處得瑟,但是比對其設計內容又跟模擬的結果多所矛盾,顯然說的是一套做的又是另外一套,純粹忽悠。

類似 Ecotect 這樣的性能模擬軟體所運用的模型並不是越精細越好,性能模擬運用的模型反而是越單純越好,比喻為言簡意賅,該有的一定得有,能省略掉的一定得省略,否則 Ecotect 是跑不動的。建立了正確合用的模型,載入了準確的氣象數據,經由 Ecotect 的可視化與交互式界面讓你可以順利操作軟體,然而先決條件是你一定要清楚自己在做什麼,以及想要做什麼,模擬的結果出來以後,接下來才是最重要的步驟——判讀與分析,實際上許多人使用 Ecotect 最終就止於這個步驟直前。我很難具體的告訴你該怎麼去做正確的判讀,除了要具備相關的建築性能知識以外,還要有相當的實務經驗與生活體驗做為襯墊,這也是條件不足的使用者會判讀失準的原因。實務經驗是相當重要的,就跟應用那些 BIM建模軟體建模面臨同樣的狀況,沒有建築實務經驗的人,即使已經考上了建築師,還是沒法構建出正確而完整的三維模型來。

這一集就談到這裡,在接下去各集將要繼續講述:氣象數據、風環境模擬、熱環境模擬、光環境模擬等等應用到建築設計中經常發生的誤區。

高樓林立中大有風險

高樓林立中大有風險

轉載自新浪博客

http://blog.sina.com.cn/s/blog_4e292b450100eial.html

    我們現在管有的城市比作"高樓林立"、"櫛比鱗次",真的是一點都不爲過。但不知道這些高樓在建造前是否都做過這項工作——“風洞試驗”。有一次,在同一位大樓建造商朋友通電話時,我順便問到這個問題。但從他吞吞吐吐的回答中,我估計他對此知之不多。那麽,我們的規劃者們、設計者們呐,他們現在是否知道“風洞試驗”?其實,建樓越是高,越是緊挨著,就越要做風洞試驗。否則總有一天會鬧出人命、惹上官司的。

    接著要說的是,曾發生在美國紐約曼哈頓區的一件案例:曼哈頓也可謂"高樓林立"、"櫛比鱗次"。這天,在其中一幢高樓第67層樓辦公的蘿絲小姐下班了,她先前已和男朋友麥克約好,下班後與其共進晚餐。蘿絲此刻正興沖沖地下得樓來,出了大廳,她還沒走出50米遠,突然覺得身體被托了起來,手提包也飛到了頭頂上空。她起初的幻覺是麥克將自己抱起,甚至有點飄然欲仙之感,幾秒鐘後,那雙無形的巨手把她扔了出去,蘿絲感到頭和身體撞在一個堅硬的東西上,一陣巨痛後便人事不知。 麥克久等不見蘿絲,就開車來接她,最終看到的是蘿絲躺在地上,滿臉鮮血。街邊的垃圾桶橫倒在大樓門口。麥克趕緊把蘿絲送往醫院,經過搶救,蘿絲終於甦醒。麥克問她是誰把妳打成這樣,蘿絲輕輕地吐出一個字:"風"。

    麥克决定向法院起訴,同伴聽了笑個不止。他找了幾位律師,答覆一個樣:“這屬於自然災害,我們不受理。”接連碰壁的麥克並不死心,他想起了一位學過建築後改學法律的朋友…,朋友聽完麥克的陳述後,答應辦理此案。但是有一個要求:“你得提供實驗數據和科學根據。”

  朋友和麥克開始對出事地點周圍的高層建築一一查勘測量。測查工作進行了一個月後,他們做出了與出事地點的全部建築一模一樣的模型,麥克帶著模型去找一位資深的空氣動力學專家,“讓我們對模型吹風試一試。”專家如是說。模型放進風洞,調整到相當於三級風的風速。這時,儀器顯示出模型中出事地段的風速猛地增大到八級。當風洞中的風速調整到相當於五級風時,放在出事地段的小人和小垃圾桶騰空而起,順風飛了出去。專家對試驗結果解釋道:“因爲高樓的阻擋,氣流被迫擠進狹窄的街道,從而使風速猛增,這叫"窄管效應"。試驗還表明,由於高樓林立,水平氣流形成旋渦,高空氣流受阻折向地面,形成小型風暴。它們的範圍雖不大,但破壞力極强。”(註解:所謂"窄管效應"或稱為"文氏管效應",流體經過管道變狹窄處,流速會增加)

    星期一的上午,法庭開庭審理這一"穿街風訴訟案"。被告市政當局和他們的律師百般爭辯,推卸責任,法庭上雙方互不相讓。 下午,當原告捧出曼哈頓建築模型,原告律師宣讀了現場測試報告和風洞試驗報告後,被告方一下陷於被動的境地。原告律師最後說:“表面上風是傷害蘿絲的凶手,實際上是人爲的錯誤造成的。如果不處罰,將有第二個、第三個蘿絲被害。”法庭最終宣布:此案由設計師和市政規劃人員承擔全部責任,給受害人蘿絲60萬美元賠償費。

      科學勝利了!法律與道義勝利了!蘿絲也勝利了!現在美國的一些大城市規定:"凡建造高樓、規劃街道,都必須先做風洞試驗。"

但是,我們都做到了嗎?真的還不知道!