以能源循環為基礎的生態窗設計.docVIP

作品名稱：窗戶開口設計與建築節能通風計畫—以能源循環為基礎的生態窗設計 編　　號：A-0044 作　　者：梁楷彣、高偉庭 扣除參考資料，總計2990字元 以能源循環為基礎的生態窗設計 空調的使用讓窗戶緊閉，室內外失去聯繫的管道，唯一可進入室內的，就是多餘的輻射熱。然後人們透過會耗損能量的輸送管道從遠處取得能源，驅動空調機器來降低室內溫度。這種以熱制熱的過程，排放大量的溫室氣體。 在熱量進入室內之前，如何控制熱量的流動，窗戶扮演了重要的角色，我們必須以全新的思考邏輯來處理窗戶開口設計。我們提出四個符合生態的窗戶設計方法：借力使力、以大自然為師、廢物即食物及細節放大就是整體 借力使力：運用能量流的窗戶開口設計 陽光帶動生態圈的能量流，最不具環境破壞力的取用方式就是直接取用陽光或運用風力（風也是由太陽能推動）。相較於陽光，風力的穩定性較差，但風力是自然換氣的動力，健康的生活環境少不了它。放棄大自然蘊含在陽光及環境風場之中的能量和推力，開採地底的能源來推動空調與通風是不智的做法！ 我們應利用取走廢熱移到別處使用的積極作法，避免大量使用機械設備來降低室內溫度。原本人體與器材所產生的熱量，拿一部分來啟動浮力通風，一來一往，就可減少空調的使用。應用自然界蘊藏的風力來調節溫度，是最環保的空調計畫。 以大自然為師：運行億萬年的珍貴資料庫 為了妥善應用太陽及其引發的一連串能源移轉（包括風），人類應學習大自然早就發展出的一套運作模式。呼應能量移轉，自然界的基本架構就是多樣性，人類創造設計的事物也應體現多樣性，窗戶開口必須以多樣性順應大自然並和環境的互動，現代建築設計常常以千篇一律的外觀對應千變萬化的環境。 以大自然為師，第一就是要符合多樣性原則，其次就是有運用仿生態的設計邏輯。窗戶是自然景觀的一部份，把窗戶想像成是一株植物，吸收必要的陽光，擷取能量，隔絕多餘的部分，並引入適量新鮮空氣，排出廢氣，但廢氣可無害地被大自然吸收，排出的廢熱也應有效運用，或被環境所吸收。 廢物即食物：進階版的生態設計觀 大自然以新陳代謝的方式不斷運行，主要養分碳、氫、氧和氮處於週而復始的循環過程中。譬如二氧化碳對人類而言是排出的廢物，但卻是植物的養分。但人類從地殼中開採物質，將它們集中、轉化與合成，生產出大量而且不能夠無害地返回土壤中的物質。 我們必須模仿自然界的新陳代謝的系統，這個系統不存在廢棄物的概念，我們一般認定的廢棄物中，其實有許多都是對其它場合有用的物質。最高的境界是我們可以毫無自責的把東西扔到地上，因為這是對大自然餽贈的養分。 所以有效調節熱量並不是生態窗唯一的設計原則，節能窗應該為能源循環盡一份力，窗戶是建築接觸外部環境的第一道關卡，最完美的節能窗戶設計是：根據室內需求取走或供給能量，然後適當的處理與分配，提供別的環節所需的能量，充分達成廢物即食物的理想，也就是要做到升級回收，而不只是單純的回收。 細節放大就是整體：碎形理論與窗戶設計 大自然本身就連結了不同的尺度，能量及物質流動是跨尺度運作的。所有事物總是持續地與其他事物交互作用，小尺度影響大尺度，反之亦然。不同尺度互連的系統蘊含整體觀，如果設計只聚焦單一尺度，會錯失整合不同尺度解決問題的良機。 再看生態系統當中的每一個棲息者，都和其他物種在某種程度上相互依存，並與整個系統的命運休戚相關，套用到建築系統，窗戶開口和建築其他部位，也是相互依存的整體，每個部位都發揮作用，設計師必須以更宏觀的設計手法來處理不同建築部位間能量的流動，以實現建築整體與環境的健康。 如果窗戶可以比做樹葉的氣孔，樹葉的氣孔是整株植物的一個小環節，開合完全依照環境狀態與生物體本身的需求，氣孔本身就包含完整的饋入與輸出，所以就植物來說，小至細胞或大到幾十公尺高的整顆樹，每個都顯示出美妙的能源循環。 窗戶開口設計也可以蘊含一個完整的能源循環。我們參考碎形圖案，由不斷自我複製的細部構成，無止境的延伸下去。細部是整體的縮影，整體是細部的放大，窗戶本身就具有能源循環的整體性，能源進與出之間，以最有利的方式運作，把窗戶想像成，擁有人工智慧的仿生系統，我們輸入窗戶運作的邏輯，窗戶依環境回應最佳運行模式。然後放大到建築、城市…，都有完整健全的能源流動。 重新定義窗戶開口設計的課題 如果運用上述的四個觀念來設計窗戶開口，節能窗除了我們所熟悉的納入景觀及提供舒適性的功能之外，還應該有生產與處理能源的功能，以窗戶占據建築接觸環境的第一線而言，窗戶必須負起生產能源的責任。未來窗戶的設計重點，必須更專注在控制陽光和風等熱量的流動上。 生態窗：節能窗戶開口的設計原則 依多樣性原則，除了把所有建築元素納入整體的設計，窗戶也應該納入更多功能，各自運作的設計思維已經過時，窗框可以是換氣管道，結合太陽能與換氣功能的遮陽百頁，結合預冷預熱新鮮空氣換氣機等等…，雖然