文：任苙萍Anita Ren

建築業長期以來是能源消耗與碳排放的重要來源，每年約使用全球 40% 的能源，而建築物佔全球能源相關碳排放的 37%，其中 28% 來自營運排放，11% 來自材料與施工。若缺乏有效管控，預估至 2050 年能源需求將增加近五成。所幸，有研究顯示建築產業具備近 29% 的減排潛力，只要透過設計革新與營運模式轉型，可望大幅改善環境衝擊。

近年來，低碳建築已成為國際趨勢。Zion Market Research 報告指出，環保意識提升、城市化加速與綠色技術進步，正促使全球低碳建築市場快速成長。2024 年市場規模約 6,547.7 億美元，預計將以 11.8% 的年複合成長率推進，2034 年將達到 1.6 兆美元。屆時，城市人口將突破全球 68%，永續城市基礎設施將成為發展關鍵。

從材料到認證，低碳建築的價值革命

低碳建築強調全生命週期的減碳策略，從材料選擇、建造施工，到電力使用與廢棄物管理，都以降低碳排放為目標。節能材料、智慧感測器、再生能源整合與高效暖通空調系統的應用，正推動產業革新。不過，市場仍面臨挑戰，包括專業人才不足，以及部分新興經濟體認知度偏低。

需求面來看，能源價格上漲與智慧城市發展，讓低碳建築的吸引力不斷提升。就類型而言，節能建材預計將持續領先，再生能源系統則展現高成長潛力；組件部分，以結構建材為主導，而能源系統將在未來創造可觀收益；應用領域中，商業建築的市場需求有望超越住宅。

國際上，LEED、BREEAM、WELL 等綠色建築評級體系加速普及，認證不僅成為品質基準，也成為吸引租戶與投資者的關鍵。2024 年，獲得 LEED 認證的課程數量較去年增加 15%，反映出專業教育與產業實踐的緊密連結。全球投資趨勢亦印證此熱潮：2024 年綠色建築投資總額達 1.5 兆美元，年增 12%，顯示市場信心穩定增強。

全球首座超零碳建築亮相

2025 年 8 月，全球首座「超零碳建築」在中國青島揭幕，引發廣泛關注。該大樓高 117 公尺，每日耗電約 6,000 度，卻完全依靠綠色能源自給自足。東、南、西三面採用光伏玻璃帷幕牆，取代傳統屋頂太陽能板，不僅提供約 25% 電力需求，每年減碳約 500 噸。建築內部布設近 24,000 個智慧感測器，自動調節照明、空調與電梯，使能耗下降 30%、營運效率提升 30%，並額外減碳 2,500 噸。

大樓同時導入儲能系統，利用 14 組退役電動車電池儲存多餘太陽能，並於離峰時段吸收低價清潔電，確保供電穩定。全球首個全自動高速垂直停車系統結合「車輛到電網」技術，使停放電動車可反向供電，提供建築近半能源需求。此案例顯示，低碳建築不僅是節能或符合法規的象徵，更展現建築、能源與交通融合的新方向。

圖3：於中國青島揭幕的全球首座「超零碳建築」
資料來源：新華網

預鑄建築面臨的成本與碳排挑戰

與此同時，「預鑄建築」（大陸稱為：裝配式建築）憑藉工廠預製與現場組裝、標準化設計，能提升施工效率、縮短工期並降低環境影響，是推動永續建築的重要解決方案。受惠於碳交易政策普及，碳排放已成為影響建築全生命週期成本的重要因素，構件選擇必須兼顧經濟與環境效益。然而，預製構件生產成本高於傳統現澆施工，且施工管理需多方協作，常導致成本上升與進度風險。

因此，在概念設計階段選擇最佳預製構件組合，對控制成本、縮短工期及降低碳排具有關鍵影響。同構件類型對成本、工期與碳排影響差異明顯，尤其新型複合材料的碳排放較高。學者提出利用蟻群演算法進行多目標最佳化，將成本最小化、工期最短化與碳排放最小化納入目標函數，在滿足預製率要求下求解最優構件組合。以深圳市某三層框架專案為例，研究提供帕累托最適解，協助建築產業在兼顧效率與品質的同時，有效控制碳排放，邁向低碳永續發展。

智慧演算法：預鑄建築的低碳最佳化

智慧演算法自 1990 年代起廣泛應用於大型建築專案的設計最佳化，尤其在預鑄建築概念設計階段，可分析預製構件的成本、工期與碳排放。常見演算法包括遺傳演算法（GA）、粒子群演算法（PSO）、模擬退火（SA）與蟻群演算法（ACO）。

其中，ACO 透過模擬螞蟻費洛蒙機制，具備全域尋優、平行處理與動態調整能力，能在構件多、限制複雜的專案中快速找到成本、工期與碳排放的最佳平衡。ACO 可輸入合約價格、工期、碳排限值、預製率及構件資訊與目標權重，輸出最優構件組合與對應成本、工期、碳排放與預製率，協助專案在多目標情境下做出精準決策。

整合 BIM：建築全生命週期低碳管理

結合蟻群演算法（ACO）與 BIM，可在多目標與複雜限制下優化預製構件組合，兼顧成本、工期與碳排。運維階段，BIM 與智慧建築技術即時監控能源與排放，持續改善建築性能。整合智慧演算法與 BIM，低碳建築能有效減碳、提升效率，成為城市與產業低碳轉型的重要推手。

圖4：蟻群演算法用於選擇預製構件組合的最佳化過程
資料來源：https://www.nature.com/articles/s41598-025-17216-6

BIM 將設計、施工與運維資訊整合，成為低碳建築核心工具。設計階段可模擬不同材料與結構方案碳足跡，全生命週期分析量化隱含碳與營運碳；施工階段精準規劃工序，降低浪費並優化供應鏈與運輸；運維階段結合智慧建築技術，即時監控能耗與碳排，提供改善建議，提升效率並實現環境與經濟雙贏。隨著淨零碳排與 ESG 規範加嚴，營建與物業管理業者面臨轉型壓力，亟需創新解方。

新世代 BIM：雲端Ｘ數位資產Ｘ碳管理

CarneuBIM 為鍹騰投資控股旗下專業品牌，專注智慧建築、能源管理與碳資產化應用，鎖定「雲端 × 數位資產 × 碳管理」需求，支援公共工程、醫療設施、政府大樓與產業園區。平台將建築從單純能源消耗者轉化為碳中和資產，追蹤設備細節與能耗來源，並將各項資產完整數位化，落實「數據即資產」管理模式，協助業者在設計、施工到營運全生命週期達成低碳與永續目標。

CarneuBIM 可將五大管線系統末端設備建立獨立編碼，管理者可隨時查詢位置、規格、維修紀錄與碳數據，透過雲端大地圖從城市到設備層級一覽無遺，提升決策效率並簡化碳盤查與綠色認證流程。CarneuBIM 主要推動者——CarneuBank 碳中和銀行品牌創辦人暨台灣品牌永續藍圖學校校長戴中興指出，台灣公共工程委員會規定造價新台幣 5,000 萬元以上的建築物必須做 BIM，而 CarneuBIM 是唯一整合碳排資訊的 BIM 系統，並納入 AIoT 與基本資訊整合，可依需求量身打造、未來可無痛升級。

CarneuBIM 還可解決「清圖」人才短缺問題，自動去除圖紙衝突，縮短工期並降低至少 6% 損耗成本。AIoT 技術應用於巡檢與維修，異常時自動透過 LINE 推播警示，巡檢人力減半，維修時間縮短 30～40%，並支援 QR Code 定位與線上請款打卡。早在 2019 年，CarneuBIM 原型便已落地台中市政府，監控社會住宅施工進度與出租管理，一台主機可管理 35 棟社宅，並精準盤點裝修含碳量，逐步形成完整數位生態鏈，支援政府數位補助，降低初期投入壓力，成為智慧建築管理的重要工具。

圖5：CarneuBank 碳中和銀行於「亞太永續博覽會」展示CarneuBIM
資料來源：CarneuBank 碳中和銀行提供

綠色建築新思維：循環再生的力量

另一個值得留意的建築減碳議題是：循環經濟已從單純的環境責任上升為商業策略核心，對資料中心這類高能耗建築尤其關鍵。透過「減少、重複使用、再循環」的 3R 原則，並結合可拆卸與再利用設計（DfDR）、逆向物流與模組化施工，不僅能減少九成以上施工廢料，還能降低 15～20% 的生命週期成本。

數位工具如 BIM、數位孿生與材料護照，使建材組成與使用壽命透明化，支持跨場域再利用與最佳化設計。搭配再生鋼、低碳混凝土與生物炭等材料替代方案，資料中心的隱含碳可望減少七成以上。大型科技企業如 Google、微軟與亞馬遜，正憑藉資本與規模優勢推動綠色採購規範，包括 EPD 認證、本地供應鏈與強制低碳材料替代，帶動產業鏈全面轉型。

模組化建築與低碳材料

城市建設需求快速增長，模組化整合建築（MiC）以場外預製和快速組裝成為提升品質、安全與永續的新選擇，但結構複雜、供應鏈緊張與運輸成本高仍是挑戰。全要素碳（TFC）評估框架將材料、能源、時間與成本納入碳計算，結合 DEA 與 DEMATEL-ISM 模型分析建築 43 個關鍵因素，發現設計階段最影響碳效能。策略包括低碳材料、新能源運輸和再生能源轉換，可大幅提升專案永續性。

屋頂作為建築外殼的重要部分，也成為淨零碳的關鍵節點。單層防水膜因輕量、耐用、快速安裝與可回收特性，不僅降低全生命週期碳足跡，也可配合綠屋頂、光伏系統與淺色膜材反射，提升節能效果。案例顯示，它能支援再生能源、促進生物多樣性，甚至幫助醫療機構與公共建築達成淨零目標。

圖6：MiC 是指將預製組件廠房生產的獨立組裝合成組件（已完成飾面、裝置及配件的組裝工序）運送至工地，再裝嵌成為建築物
資料來源：https://www.bd.gov.hk/tc/resources/codes-and-references/modular-integrated-construction/index.html

數位化驅動低碳，科技打造綠建築

3D 列印矽藻土混凝土帶來新材料革命，兼具輕質、高強度與碳捕獲能力，透過三重週期極小曲面（TPMS）設計，可減少六成混凝土用量並保持承載力，將建築轉變為「碳儲存結構」，助力住宅與基礎設施邁向碳中和甚至碳負排。物聯網（IoT）與 AI 也重新定義建築運作模式，感測器即時監測溫度、濕度、能耗與空氣品質，自動調整照明、暖通空調與能源分配，提升效率並降低碳排。

阿姆斯特丹 The Edge 辦公大樓智慧照明與太陽能降低 70% 能源需求，芝加哥 800 Fulton Market 則減少 65% 碳排。Airtel IoT 平台整合能源監測與 ESG 報告，提供即時碳核算、異常警報及跨場域比對，幫助各行業降低能耗、提升透明度。麥肯錫估計，數位化脫碳最高可貢獻 20% 減排，IoT 與 AI 已成為低碳建築與城市轉型的核心推手。

BIM、循環經濟與綠建材：低碳建築整合策略

建築減碳已是跨技術、跨流程的整合實踐。BIM 與材料護照提供全生命週期數據，支持設計與採購做出精準碳追蹤與永續決策；循環經濟透過模組化設計、可拆卸重複利用建材與逆向物流，延長資源價值並降低隱含碳。

低碳混凝土、再生鋼與碳捕獲材料進一步支撐減碳。當 AIoT 將感測器與智慧電錶串接，建築可即時監控能耗、動態調整運作，形成智慧、循環、低碳的完整解決方案。這些技術交織，使建築不僅是空間載體，也成為城市與產業永續發展的核心引擎。

原文刊載於：COMPOTECHAsia 電子與電腦 https://compotechasia.com/a/opportunity/2025/0922/61783.html