低碳建材開展節能新生活

 
2015/08/12 范賢娟 | 特約文字編輯
陳長仁教授的研究團隊獲得許多證書與獎牌 環保節能展示屋 屋內的節能膜展示 崑山科技大學的「中水淨化再利用系統」,渠道中的植物是經過選擇,有淨化水質的功用。 相變化材料的應用,可以在不同情境下有多種應用面貌,目前還有汽車頂部的隔熱技術也成熟了,正在尋找廠商合作。
  • 陳長仁教授的研究團隊獲得許多證書與獎牌
  • 環保節能展示屋
  • 屋內的節能膜展示
  • 崑山科技大學的「中水淨化再利用系統」,渠道中的植物是經過選擇,有淨化水質的功用。
  • 相變化材料的應用,可以在不同情境下有多種應用面貌,目前還有汽車頂部的隔熱技術也成熟了,正在尋找廠商合作。
 
建築物在建材生產、營建運輸、日常使用,乃至維修拆除過程,均會消耗不少能源。根據聯合國環境規劃署(UNEP)的估計,建築相關所消耗的能源佔全世界能源消耗總量的40%左右,而且排放近1/3的溫室氣體。因此若能改善建築相關技術,將可有效節約能源,減少溫室氣體,對整體環境大有幫助。
 
防水、隔熱透氣的新材料

崑山科技大學機械系的陳長仁教授,原本專長是相變化材料與太陽能集熱器,曾開發出多功能隔熱除濕水泥磚與節能膜玻璃等。

陳教授以隔熱除濕水泥磚為例,說道:一般水泥磚因會吸水,所以常見的工法是在其外層貼上防水的磁磚,但磁磚間仍會有裂縫,或者磁磚自身也會產生裂縫,使得雨水趁機滲入,並累積於內。但水泥中的氧化鈣成分碰上了水,再加上空氣中二氧化碳的推波助浪就會產生碳酸鈉,此即壁癌的形成,其不僅影響建物外觀,同時也對健康不好。

此外水泥還有吸熱的問題,會讓房屋變熱,因此造成空調用電大幅提高,尤其是在台灣水泥林立的都市叢林中,夏季的用電量空調部分就佔了近三分之一,陳教授相信如果能從建築物來改良,節能效果將會很明顯。而其所開發的多功能新材料,有防水、隔熱、透氣等特性,可一體解決水泥所帶來的困擾。此外該材質輕盈,在運輸或建造時也可以減少負荷,間接有節能的效果。

陳教授有過數年的業界經歷,學習過行銷、管理等知識,了解學術知識若要發揮實際功用,一定要積極向業界推廣,尋找合作機會,於是催生了「台灣低碳建材產業聯盟」的成立。
 
找到核心價值 協助相關廠商

「低碳建材」與一般常聽到的「綠建材」在觀念上有些許的差異。後者著重「健康」、「生態」、「再生」、「高性能」等面向,而陳教授分析低碳建材聯盟的核心技術雖然也不違背健康、生態等原則,但更強調「高性能」,並以之吸引相關業者加入,共同開發技術。

目前此聯盟有14家廠商,一些成員原本就是做資源回收的工作,心向環保,藉著加入此聯盟他們希望能讓自己的產品加值。例如成大昶閎原本是技轉了成大土木系黃忠信博士研究團隊的「水庫淤泥改質技術」,可以將水庫淤泥作為建材,現加入了低碳建材聯盟之後又再引入防水隔熱透氣的技術,開發出「樂土」產品,可更有效防水、透氣,免除壁癌的困擾,甚至既有的壁癌也可藉此材料來修繕處理。

另有一成員,大吉利工程,也自此聯盟得利,建立了專門解決壁癌的專業,而且其工法只要從內牆施工即可,因此能保存外牆美觀又可有效阻擋滲入的雨水,同時也隔熱降低室內溫度,施工時還無噪音、施工後無廢棄土,完工後有十年保固。

一般而言,建築業對於新技術會比較保守,因為一旦換用新材料、新工法,長時間之後會有什麼問題產生這就連老師傅都無法得知,因此建商通常不會隨便採用新開發的材料,即使有學術界背書給予一定的保證也很難打破這種成規。但是參加低碳建材聯盟的公司一開始先在網路上販售材料,讓遭壁癌困擾的人家自己採買材料來處理,待口碑建立,知名度打開之後,許多建商也開始考慮採用。

另有昕麟庭園藝公司,藉由這些技術開發出特殊的石、土,並採用特定的工法,使土地有細微的空隙,如此可讓樹木根部得以呼吸、容易排水與保水,此外也容易保存肥料營養。整體而言,活化了土壤、透氣、保濕、保肥、省水,使草木長得更健康,草地也不怕人踐踏或停車,拉進了人與自然的距離。
 
環保節能展示屋

受訪時,陳教授還介紹了校園中一座「環保節能展示屋」,該屋的設計理念融合了各聯盟廠商的技術。例如在玻璃牆面貼上節能膜,讓人可以明顯體會其隔熱的效果;外圍有植生綠牆,讓綠化立體;屋頂一半是草皮一半是太陽能板,既可有效降熱,又可提供電能;另還設計了雨水與廢水的收集裝置準備再利用。
 
中水淨化再利用系統

陳教授還帶領團隊幫崑山科技大學建立了「中水淨化再利用系統」,這是利用學校既有的防洪排水渠道,把校內的民生用水導引進來,利用些許位能差異讓它自然流動。渠道區分為四道淨水區,前面三區有水芙蓉、槐葉萍與布袋蓮等植物,可以吸收水中氮、磷等會造成水體優養化的營養鹽,並利用其發達的根系形成的生物膜過濾水中的有機物質。

第四區則有七道卵石堆成的過濾牆,過濾及分解水中雜質,同時提供生物棲地,從藻類、微生物到魚蝦烏龜,滋養出完整的生物鏈。第五區則是淨化後的中水儲存區,可以當作校園植物澆灌用水,或是作為景觀噴水池的水源,更可根據需要將湖水以薄膜系統純化後作為空調冷卻用水。

此系統從兩年前開始以實驗方式逐漸摸索出各項適宜的條件,現在每天可處理120公噸校園用水,水停留時間約為50小時。在最近台灣面臨六十年來最嚴重的乾旱之際,此湖區仍保有許多水量,校園也因充足的灌溉而欣欣向榮,其成果令人矚目。

受訪時陳教授詳細介紹了其如何營造一個具有淨化能力的仿自然生態系。他指出整個渠道並沒有水車,而是利用小瀑布讓水仿自然條件去曝氣,這樣的概念對魚塭養殖也很有幫助,目前已有業者採用此法之後,電費僅為過去的1/12,省下大量的成本。陳教授希望這樣的模式可以擴展到其他領域,協助不同規模的社區、學校或事業單位有效利用水資源。
 
聯盟的效益

此聯盟成員涵括了建材上中下游的廠商,陳教授除輔導廠商共同研發外,甚至還一起申請研究計畫,開發新產品,將學術界的研發能量擴散到產業界。目前已發表多篇論文,也申請了多項專利,並協助廠商曝光,提高營收。

此外聯盟也針對一般民眾開設了訓練課程,主題包括建材碳足跡的評估、壁癌防治,或者綠建材分析檢測、水資源淨化等,培養這方面的種子人才,並擴散相關的概念。

陳教授還希望能到國際上去推廣,例如杜拜這個沙漠國家,他們對於隔熱的需求更是殷切,因此聯盟也率領了廠商前去了解,對方有表示了高度的興趣。另他自己也有來自中南美、東南亞等地的外籍學生,故也盼能藉此行銷到該處。

陳教授覺得,技術要實際應用才能發揮其效益。所以他先在校園的場域中實驗、展示,再藉由聯盟吸引到志同道合的廠商一起加入、共同研發,之後再協助他們拓展業務。期待大家都能節能省水,共同建立一個環保健康的新生活。
 
註:陳長仁教授研究團隊獲科技部102年度「產學技術聯盟合作計畫」補助(計畫名稱:「綠建材產業技術暨行銷推廣聯盟」,
執行期間:2013/02/01~2016/01/31)。科技部推動「產學技術聯盟合作計畫」之目的,係為促使大專校院及學術研究機構有效運用研發能量,以其已建立之核心技術與相關之上中下游業界建構技術合作聯盟,以協助產業界提昇競爭能力及產品價值。
 
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