· 綠建築簡報編輯部 · 節能設計 · 11 分鐘閱讀
什麼是被動式設計？不用花電費的建築節能策略
被動式設計利用建築本身的方位、通風、遮陽來降低能耗，是綠建築最基本也最有效的策略。
被動式設計是什麼？
被動式設計（Passive Design） 是透過建築物本身的形狀、方位、材料和空間配置來降低能源需求的設計策略——不需要額外的機械設備（冷氣、暖氣、機械通風），而是善用自然的力量來創造舒適的室內環境。
為什麼叫「被動」？因為相對於「主動式」節能（靠高效冷氣、智慧控制等機械設備省電），被動式設計是建築本身就具備的節能能力——它不需要電力驅動，不會故障，也不需要維護。一旦設計正確，這些節能效益將伴隨建築物的整個壽命。
用一個生活化的比喻：主動式節能像穿好一點的冷氣衣；被動式設計則是找一棵大樹遮蔭，根本不需要冷氣衣。
被動式設計的六大策略
1. 建築方位（Orientation）
建築物的坐向是被動式設計最基本也最重要的決策：
| 方位策略 | 說明 | 台灣的應用 |
|---|---|---|
| 南北向配置 | 主要開窗面朝南（北半球），接收冬季日照、避開夏季直射 | 台灣位於北回歸線附近，南向開窗可有效控制日射 |
| 東西向最小化 | 東西向日射角度低，遮陽困難，應減少東西向開窗面積 | 台灣西曬問題嚴重，西向開窗越少越好 |
| 長軸朝東西 | 建築物的長邊朝南北，短邊朝東西 | 最大化南向有利面，最小化東西向不利面 |
對台灣而言：建築方位的正確選擇可以減少 10-20% 的空調能耗，而且完全不需要額外花錢。
2. 自然通風（Natural Ventilation）
利用風壓和溫差產生的空氣流動，不靠機械風扇就能讓室內空氣流通：
交叉通風（Cross Ventilation）
- 在建築物的兩側（或對角）開設窗戶
- 風從一側吹入，從另一側吹出
- 有效條件：建築進深不超過 14 公尺（5 倍樓高）
煙囪效應（Stack Effect）
- 利用熱空氣上升的原理
- 在建築物頂部設置排氣口，底部設置進氣口
- 室內熱空氣上升排出，引入底部涼爽空氣
- 中庭、天井、通風塔都是利用煙囪效應的設計
台灣的通風策略
台灣位於季風氣候帶，夏季以西南風為主，冬季以東北風為主。建築設計應善用夏季風向促進通風，同時在冬季避免冷風灌入。
3. 自然採光（Daylighting）
善用日光照明室內空間，減少人工照明的電力消耗：
| 策略 | 說明 | 效益 |
|---|---|---|
| 窗戶位置最佳化 | 高窗比低窗能讓光線更深入室內 | 減少室內深處的照明需求 |
| 光導管/光棚 | 天花板上方的反射裝置，將自然光引導至室內深處 | 讓距離窗戶較遠的區域也有自然光 |
| 反射光棚（Light Shelf） | 窗戶中段設置水平反射板，將陽光反射至天花板 | 增加採光深度，減少眩光 |
| 天窗與中庭 | 從屋頂引入自然光 | 適用於大面積平面建築（商場、工廠） |
自然採光的經濟效益非常明確：照明通常佔辦公建築用電的 20-30%，有效的採光設計可以減少 50% 以上的照明用電。
4. 遮陽設計（Shading）
遮陽是台灣被動式設計中最關鍵的策略。台灣屬於熱濕氣候，日射是空調負荷的最大來源之一：
| 遮陽方式 | 適用方位 | 說明 |
|---|---|---|
| 水平遮陽板 | 南向 | 夏季太陽角度高，水平板即可有效遮擋 |
| 垂直遮陽格柵 | 東向、西向 | 東西向太陽角度低，需要垂直元件遮擋 |
| 複合式遮陽 | 任何方位 | 水平 + 垂直組合，提供全方位遮陽 |
| 外遮陽百葉 | 任何方位 | 可調角度，兼顧遮陽與採光 |
| 植栽遮陽 | 西向、南向 | 落葉喬木：夏天遮陽，冬天落葉透光 |
| 深凹窗設計 | 任何方位 | 窗戶內縮，利用牆體厚度自然遮陽 |
關鍵原則：遮陽應設置在建築外側（外遮陽），效果是內遮陽（窗簾）的 3-5 倍。因為外遮陽在陽光進入玻璃之前就將其擋住，而內遮陽是在陽光已經進入室內後才試圖遮擋，熱量已經進來了。
5. 蓄熱體（Thermal Mass）
利用高密度材料（混凝土、石材、磚塊）儲存和釋放熱量，穩定室內溫度：
- 白天：蓄熱體吸收多餘的熱量，讓室內不會過熱
- 夜間：蓄熱體緩慢釋放儲存的熱量，讓室內不會過冷
- 效果在日夜溫差大的氣候更明顯（台灣平地效果有限，但山區適用）
6. 隔熱設計（Insulation）
減少熱量透過建築外殼（牆壁、屋頂、窗戶）傳遞的速度：
| 建築元素 | 隔熱策略 | 重點 |
|---|---|---|
| 屋頂 | 隔熱層、綠屋頂、通風雙層屋頂 | 台灣最大熱源面，優先處理 |
| 外牆 | 外牆隔熱、複層牆、隔熱塗料 | 外隔熱效果優於內隔熱 |
| 窗戶 | Low-E 玻璃、複層玻璃、斷熱鋁窗 | 窗戶是外殼最弱的環節 |
| 地板 | 地板隔熱層 | 在有地下室的建築中重要 |
被動房（Passive House）標準
被動房（Passivhaus） 是源自德國的超低能耗建築標準，由 Passivhaus Institut 制定。被動房不只是「使用被動式設計」，而是將被動式設計做到極致：
| 指標 | 被動房標準 | 台灣一般建築 |
|---|---|---|
| 年度暖房需求 | ≤ 15 kWh/m²·年 | 台灣不太需要暖房 |
| 年度冷房需求 | ≤ 15 kWh/m²·年 | 通常 40-80 kWh/m²·年 |
| 一次能源需求 | ≤ 120 kWh/m²·年 | 通常 200-400 kWh/m²·年 |
| 氣密性 | n50 ≤ 0.6 次/小時 | 通常 5-15 次/小時 |
被動房標準原本針對寒冷氣候設計，但已發展出適用於不同氣候帶的版本（Classic、Plus、Premium），包括炎熱潮濕氣候。
台灣的被動式設計重點
台灣屬於熱濕氣候（Hot-Humid Climate），被動式設計的優先順序與溫帶國家不同：
| 優先順序 | 策略 | 原因 |
|---|---|---|
| 第一 | 遮陽 | 日射是台灣建築最大的熱源，遮陽效益最高 |
| 第二 | 自然通風 | 善用風壓降低室內溫度，減少空調依賴 |
| 第三 | 屋頂隔熱 | 屋頂是最大的日射受熱面 |
| 第四 | 自然採光 | 減少照明用電，但需避免引入過多日射熱量 |
| 第五 | 方位配置 | 南北向配置，最小化東西向開窗 |
| 第六 | 植栽綠化 | 減少熱島效應、提供遮蔭 |
被動式設計在綠建築認證中的角色與投資報酬
在 LEED 認證中，被動式設計的節能效益可計入 EA（Energy & Atmosphere）的節能率，自然通風與採光也是 IEQ 的加分項。在 EEWH 中，ENVLOAD（外殼耗能量）直接反映被動式設計的效果，基地綠化與室內環境指標也與被動策略緊密相關。
被動式設計的最大優勢在於：成本極低，甚至零成本，但效益持續一輩子。 建築方位的選擇不花一毛錢；遮陽板的增量成本遠低於多裝一台冷氣。國際研究顯示，良好的被動式設計可以降低建築總能耗 30-50%，是所有節能策略中投資報酬率最高的。
資料來源
- Passive House Institute — Passivhaus Standard
- 內政部建築研究所 — 綠建築評估手冊
- ArchDaily — Passive Design Strategies
- SSDC 澄毓綠建築設計顧問
- ASHRAE — Fundamentals of HVAC and Passive Design
延伸閱讀
高效能建築外殼是被動式設計的關鍵要素，#26 有深入說明。被動房認證 Passive House 將被動式設計推到極致，#22 做了完整介紹。建築能源模擬如何在設計階段驗證節能效果，#27 有基礎說明。淨零建築如何結合被動式設計與主動式技術，#31 提供了整合觀點。
