景觀加勁擋土牆在節能減碳上的效益探討

盟鑫工業股份有限公司鄭恆志協理

 陳衍舜土木技師

摘    要

自從工業革命以來，人類大量使用化石燃料，造成以二氧化碳(CO₂)為主的溫室氣體大量逸散至大氣中，其易吸收長波輻射氣體之特性造成地球暖化現象，造成多種環境問題。科學家預測，針對溫室效應若不採取任何防治措施，則於西元2100年時，地表溫度將較目前增加多達6.4℃，對全球氣候，將有深遠之影響。有鑑於減碳工作應從各方面各領域一起努力達成，吾輩工程師亦不能置身事外，就大地工程領域而言，筆者針對國內外有關加勁擋土牆工法與傳統擋土牆工法減碳效能及其相關營建成本，作一綜合性的效益探討，供各界先進參酌，一昧的採用混凝土結構物的迷思是否應該有所改變？

前言

近年來，環境惡化與氣候變遷的狀況與速度都讓災害成為全民共同的記憶，也造成公共設施與人民生命財產的嚴重損失。為因應氣候劇變所帶來之衝擊，節能減碳的措施已成為各國優先處理的議題。依據“2008年政府永續發展指標現況報告“指出，台灣一年二氧化碳排放量達2億5千多萬噸，也就是台灣每人年平均碳排放量約11.17公噸，換算成每人每天碳排放量約為30.6公斤，位居全球第22名。

為減緩人為開發產生的環境負荷對自然環境之傷害，本文針對大地工程領域常用之擋土結構物，分別探討混凝土及RC擋土牆與景觀加勁擋土牆之生命週期各個階段，50年使用週期之CO₂排放量及營建成本比較，作為加勁擋土牆在減碳及成本效益上的探討。

結構物生命週期碳排放量評估方法

若從營建產業的觀點來看，CO₂排放之主要起因於建材的生產、運輸、營建過程、日常能源的使用、建築之更新修繕到拆除、建材再回收等幾個面向。生產線直接耗能法相當於建材生產線的直接耗能統計，是目前普遍認為最直接可靠的CO₂排放量統計法，因此本文採用生產線直接耗能統計法，進行混凝土及RC及景觀加勁擋土牆生命週期減碳效能比較。生命週期各階段計算算法分述如下:

1.生產階段

所謂建材生產階段之CO₂排放量，即營建物之各項建材於其「原料生產，運送至加工廠，以至各種原料經過二次加工成為可利用之建材」此一過程中的CO₂排放量，而混凝土及RC擋土牆之原料生產階段並不牽涉到二次加工之過程，故其建材生產階段CO₂排放量只有一次原料生產的部分： 

y = Σ(各項一次原料重量 ×單位重量生產之CO₂排放量) + Σ(各項一次原料重量 ×單位重量運輸之CO₂排放量) +Σ(各項建材重量 ×單位重量二次加工之CO₂排放量)

其中

y：擋土牆之建材生產階段CO₂排放量(kg)

2.施工階段

所謂施工階段，即各項建材運送至工地，使用怪手、吊車、起重機等機具設備吊動、組裝、裁切建材，以至完成該營建工程中，耗費之能源所造成之CO₂排放。

在建材運送至工地部份，本研究參考張又升君之博士論文中，「台灣2000年全國公路汽車貨運平均運距CO₂與排放量推估值」，其中塑膠製品為0.0575kg-CO₂/kg，即每運送1公斤塑膠製品至工地，平均會製造0.0575公斤的CO₂，以此作為本研究之景觀加勁擋土牆建材中，塑膠類建材過程CO₂排放之計算基礎。

而在本研究之景觀加勁擋土牆建材中，透水粒料(即砂礫)的部份，則參考張又升君之博士論文中「台灣建築相關產品CO₂排放統計表(2002年更新版—建材生產含運輸)」，每m³砂礫於運輸階段會產生52.64公斤之CO₂，作為計算基礎。

在建材運送至工地部份，本研究引用張又升君之博士論文所推估之「台灣建築相關產品CO₂排放量表(2002年更新版--建材生產含運輸)」為依據計算本階段各項建材(預拌混凝土類、鋼鐵類)運送至工地之CO₂排放量為104.73 kg-CO₂/m³。

3.日常使用階段

擋土牆體理當沒有所謂「日常使用」所衍伸出來的耗能與CO₂排放。然本研究之景觀加勁擋土牆完工之後因牆體表面附生植栽，而植物行光合作用能吸收大氣中的CO₂，故若以50年期之景觀加勁擋土牆生命週期而言，在此日常使用階段內，植栽能吸收大氣中的CO₂，對於整體生命週期將有CO₂排放負成長之貢獻。

故本文參考現行綠建築評估指標中「綠化量指標」所列「各種植栽單位面積二氧化碳固定量Gi」，由於本研究景觀加勁擋土牆之植生披覆多為草本植物及籐蔓類，故取「各種植栽單位面積二氧化碳固定量Gi」中多年生藤蔓之數據100(kg/m²)與野生草地兩者數據之平均值60；而此數據是以40年期訂定，故將之除以40，即得1.5(kg/m²)作為本研究景觀加勁擋土牆生命週期中，每年每單位面積植栽所能吸收之CO₂重量。

4.修繕階段

本階段討論關於生命週期中，擋土牆因為颱風、暴雨、地震或年久所造成之局部毀壞之修繕過程。

擋土牆體於生命週期中可能遭受到的人為或自然破壞可大可小，以一般經驗而言，擋土牆於遇上地震、暴雨山崩、土石流等災害之時，其破壞情形若非「嚴重破壞」即「輕微損傷」，而擋土牆若遭受嚴重破壞後，多以全部拆除重建為其主要處理模式，等於一個生命週期結束，進入另一個生命週期迴圈，故本研究不考慮此種情形，僅就能繼續延續擋土牆生命週期的較輕微之損傷狀態加以討論。

故本研究估計在擋土牆生命週期中，平均每20年內會有一次較重大的災害而造成牆體之局部破壞(牆體經此破壞仍可修補後繼續使用)，而每次所需之修補用料假定為新建時之二成。即若在擋土牆50年生命週期之中，平均會有遇上兩次災害破壞，而每次修補破壞所需之材料量各為新建時的兩成。故擋土牆於此階段之CO₂排放量如下式： 

其中：

 Y：擋土牆之修繕階段CO₂排放量 (kg)。

 n：擋土牆生命週期之修繕次數(每20年1次)。

 y1：擋土牆之建材生產階段CO₂排放量 (kg)。

 y2：擋土牆之施工階段CO₂排放量 (kg)。 

5.廢棄階段

本項評估包括搬運交通以及處理廢棄物的的能源消耗。然而，處理營建廢棄物的CO₂排放量是難以評估的，因為景觀加勁擋土牆中廢棄物多以公路交通運輸至焚化爐或掩埋處回填，其CO₂排放量不得而知。故本階段僅就擋土牆廢棄物經由交通運輸之CO₂排放量。

本研究中，所有擋土牆構件於廢棄階段皆以廢土之形式為計，並考慮搬運時附含其他砂石植栽，故以原建材重量加計10%併入運送廢棄物重量；再參照張又升君之博士論文中「台灣2000年全國公路汽車貨運平均運距與CO₂排放量推估值」，每運輸廢土類廢棄物1公斤，即釋放0.026 公斤之CO₂。故以下式進行評估： 

其中：

Y：擋土牆之廢棄處理階段CO₂排放量(kg-CO₂)。

X：擋土牆建材總重量(kg)。