建築產業加速轉型 厚植全球競爭力
在 ESG 浪潮席捲全球下，已為驅動建築產業數位轉型的重要因素之一。社團法人臺灣智慧建築協會將攜手數位發展部數位產業署、內政部等公部門，助臺灣建築產業落實轉型專案，全力提升整體產值。
採訪／施鑫澤‧文／林裕洋‧刊期／2024.03
在多數人的刻板印象中，工業製造、交通運輸等是耗費能源及排碳量最嚴重、排趟量的類別，然而根據聯合國環境規劃署 2020 年公布的碳排放差距報告（UNEP）指出，2019 年建築耗能佔全球總耗能 35%，溫室氣體排放更高達總量的 38%，高於工業部門和運輸的總排放量。因此，降低建築產業的碳排與耗能，是達成淨零排放的必要措施。
以台灣 2050 淨零排放路徑圖為例，即希望透過 2030 年達到「公有新建建築物達能效一級或近零碳建築」、2040 年達到「50% 既有建築物更新為建築能效一級或近零碳建築」等作法，最終實踐 2050 年全臺 100% 新建建築物與超過 85% 既有建築物都必須為「近零碳」建築。
社團法人台灣智慧建築協會（TIBA）理事長溫琇玲指出，建物從建造開始，使用的建材與施工方法、建成後使用階段等，都會消耗各項能源、排放大量二氧化碳。所以無論是零耗能建築、淨零建築等目標，都在確保室內舒適健康性的前提下，顯著降低建築耗能需求與提高建築能效，達到能源消耗或碳排放量為零的目標。所謂智慧淨零建築即是應用 AIoT、雲端運算、數位雙生等智慧科技，進行精確的建築能源數據收集、運算分析，以及預測模擬，從建築物規畫設計階段，即開始掌握建築全生命週期的能耗與碳排，採用低碳材料、精準施工、高效管理，具備創能、儲能與節能的零能耗零碳排建築。
台灣建築業產值低 須加速邁向智慧化
因應商業環境的快速變化，全球產業加速推動數位轉型的速度，近幾年此風潮也吹向建築產業。根據長期協助政府及民間產業推動智慧建築的「社團法人台灣智慧建築協會」深入研究，台灣建築產業面臨六大挑戰，首先是人力缺工問題，因為建築產業屬於勞力密集行業，在少子化與高齡化衝擊下，多數都面臨人力招募不易的問題。其次，營建技術未能有效提升，無法同步帶動建築營造產值提升，因此需要新科技導入。第三點是建築產業數位轉型遲緩，引進大數據、物聯網、雲端運算、AI 等科技速度較慢，影響產了產業競爭力。
第四點則是法令制度問題，如新採購法問世、一例一休導致成本墊高，加上新技術、新工法的採用困難。第五點是海外拓銷不易，在台灣營造業市場趨於飽和下，業者勢必要向海外開拓市場，然而國際營造市場規模金額大，海外工程貸款、履約保證金大，業者難以負擔。最後一點，疫情衝擊，除導致整體經濟受疫情影響衰退外，營建產業也因原物料進口困難價格高漲，整體營運成本變高。
溫琇玲說，英國、日本等營建產值各佔 GDP 6.0% 及 5.7%，美國營建產值亦達 GDP 4.0%。相較之下，台灣僅佔 2.5%，必須提昇建築產業生產技術，方能提高營建產值。其次，隨著建物使用年限的增加，營建成本佔比將降至 10% 以下，台灣業者必須跨域提升相關技術，如建築數據中心、智慧管理雲平台、智慧建材等，才能真正降低建物全生命週期成本。
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多種創新科技融合 勾勒建築 4.0 願景
建築產業推動數位轉型的原因，即是透過建物靜態、動態數據收集，發展 IoT、資料庫軟硬體製造產業，跨域資料串連應用，有助於淨零建築的達成，符合台灣積極推動的智慧淨零建築 2050。所謂建築 4.0 架構是透過建置 BIM（Building Information Modeling）模型、導入資通訊技術，結合物聯網、大數據，整合電子電機、自動控制、雲端運算，創造出自我調適及優化的建築。
其中，建築數據中心負責建築能耗數據收集、智慧管理雲平臺負責建築能源管理平臺的工作，BIM 建築資訊建模負責建築碳足跡的計算、智慧建材部分則是採用低碳減能的材料，至於智慧營造部分則是著重在材料循環再利用。目前全球有眾多業者投入新世代的材料循環再利用工作，如日本大成、鹿島、竹中工務店等建設技術研究所，都致力於將混凝土轉變為環保材料的研究和開發。
「建築生產業數位轉型的關鍵要素與效益可分成六大項，首先是採用設計系統化實踐「精準設計、模矩組合」，約能提升產值 28%，讓產業朝向佔 GDP 4% 目標邁進。其次，以應用智慧化實現「多元應用、即時服務」。第三點當落實管理雲端化時，能藉由「數據驅動、智慧管理」等做法，可望創造節省能源 30% 目標」溫琇玲解釋：「第四點推動生產工廠化時，可達成品質確保、效率提升，能減少人力達 20%。第五點則是採用施工預鑄化時，能享受快速組裝、縮短工期等優點，且能達到工期縮短 30%、工安事故降低 20%。最後的裝修一體化，可帶來省工減廢、環保永續等優點，實踐減碳減廢 60%。」
e動領航-數位馬達團 助建築業推動轉型
在 ESG 浪潮席捲全球下，已為驅動營建產業數位轉型的重要因素之一。因為金融業的碳排放 95% 來自投融資對象，是因財務造成的碳排量，也就是所謂的範疇三，故在台灣行政院推動綠色金融 3.0 階段中，金融業溫室氣體排放除要降低範疇一與範疇二之外，授信對象碳排放量也納入金融業的社會責任。在 2022 年 12 月 8 日金管會正式發布「永續經濟活動認定參考指引」，其中與營造建築與不動產業、運輸倉儲等產業有關認定重點，包含新建築物、既有建築物與建築物之收購與交易取得時，若能取得綠建築標章銀級以上、建築能效標示達 2 等級以上、高能效設備符合能效 1、2 級，以及再生能源、用戶用電設備裝置等均屬永續經濟活動，可取得較優惠的融資條件。
除 ESG 議題之外，營建業運用數位工具強化競爭力也已成為國際趨勢。以美國 OpenSpace 推出專為營建業推出的 AI 解決方案為例，營造廠將迷你 360 度相機裝在工地安全帽上，當工人戴著到工地各角走一圈、上傳影片，AI 便能從影片拼貼出精準的現場 3D 影像。藉由週週連續紀錄後，AI 能即時示警哪些地方施工沒做好、哪些存在拖延危機。
數位發展部數位產業署呂正華署長在一場由智慧建築協會（TIBA）與台灣智慧城市產業聯盟（TSSA）舉辦的座談會便表示，因應營建產業推動數位轉型的浪潮，工研院綠能所可以提供建築業非常多協助，如碳捕獲與再利用、潔淨空氣、循環經濟等。數位產業署在原有 RISE 計畫之外，也推出「e動領航-數位馬達團」服務，透過產業交流與掌握需求、媒合專家與診斷輔導、部會協調與案件管理等三大面向著手，助建築業推動轉型。
實現低碳建築 四大面向著手
為協助台灣建築產業接軌國際趨勢，國發會規劃台灣 2050 淨零排放路徑圖時，採取參考國際趨勢，先推動建築節能 50%，其餘再以再生能源碳中和至零碳排，至 2050 年達淨零建築之目標。其中，落實淨零建築路徑四大主軸，分別是提高新建建築物能源效率、改善建築物能源效率、提升家電產品能源效率，以及建築節能減碳新技術及工法研發與推廣應用。
在前述同場研討會中，內政部建築研究所所長王榮進表示，實現低碳建築方法應該要從四大面向著手，首先是必須熟知「合理結構設計是減碳的第一步」。建築物結構系統是使用最多建材的部位，而合理的結構系統設計是建築減碳設計最大影響因子。如均勻跨距結構系統是最有效的建築減碳設計策略，最大約有 12.7～13.0% 減碳效益。反之，若不規則平面、長寬比太大，將造成地震力集中而必須增加鋼筋水泥用量補強之原因，最大會增加約 6.0～10.0% 總碳足跡。
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第二點則是採用低碳混凝土，這是以膠結材料配比與攪拌技術所達成的減碳技術也就是說藉由加入替代水泥的材料、調整配比等方式，就可以大幅減少水泥的用量。此方法是很多材料專家可發揮的有潛力減碳策略，目前最大約可達 10% 的減碳率。 第三點則是選擇適當且低碳的建築構件，當決定外牆要貼磁磚還是粉刷，或是地板要貼石英磚還是木地板時，都會對建築的碳排放量造成影響。 第四點則是採用鋼構造或木構造，相較於鋼筋混凝土，鋼構造建築結構整體較輕，讓建築物受到的地震力減小，也因此在 LEBR（Low Embodied-carbon Building Rating System；低碳建築評估系統）計算中給予鋼構造結構體 10% 減碳率優惠計算，如果是輕鋼構造建築物可獲得 20% 的減碳優惠。木材是最低碳的建材選擇，在 LEBR 計算中，採用木構造建築物主結構部分可取得 30% 優惠。
導入智慧工地 創造四大效益
前面有提到，現今建築產業面臨人力不足的問題，若能能導入智慧工地的概念，可望解決此問題之外，也有助於提升整體產值、實踐智慧建築的願景。所以智慧工地即是在傳統建築施工現場導入 5G、物聯網、大數據、雲端運算等創新技術，進行工程資訊採集，並與設計和施工模擬進行過程趨勢預測。有助於實現工程施工視覺化智慧管理，並為營造廠商、政府監管部門 等提供工地現場管理數位化解決方案。
溫琇玲指出，導入智慧工地可創造四大效益，首先是縮短作業工時，減少完成工作後現場工作記錄和報告等辦公室工作的時間和體力。另外，由於可遠程支援工作，因此還能減少停機時間，以及去現場的出差費用。其次，為出工數最佳化，透過遠端支援現場工作，可減少每個現場所需的工人數量。此外，透過可視化現場情況，能優化整個工作並節省勞動力，例如將工人分配到工作延遲的現場。
第三點則是提高工作效率，在不增加人員數量的情況下擴大支持範圍，讓有資質的人員從管理室集體管理，同樣的人數可以管理更多的工地現場，有助於提高成本效益和運營效率。最後則是提高效率、降低成本，使用智慧工地系統的「AI 任務管理功能」配合使用時當場創建報告，可顯著減少出差時間和返回辦公室後的加班時間。
溫琇玲強調，隨著全球建築產業大舉推動轉型專案，台灣智慧建築協會將攜手數位發展部數位產業署、內政部等公部門，助台灣建築產業落實轉型專案，全力提升整體產值。
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