永續摩天大樓的城市
香港，世界摩天大樓的首都，正在加速高樓建築的永續設計，來因應城市2050零碳排的計畫。
從香港最高的118層摩天大樓，環球貿易廣場(ICC)，的觀景台俯瞰整個城市，就可以很清楚地了解為何香港被稱為全球最垂直的城市。無論你看往哪個方向，無數林立的高樓緊鄰著彼此，就像一個真實的魔術方塊遊戲。
其實，香港有著全球最多的摩天大樓，其中許多都是國際著名的建築。城市中的42,000棟建築中有8,000棟是高樓大廈，而其中的1,500棟是超過100公尺的摩天大樓。這些摩天大樓佔據九成的城市用電，也產生六成的城市溫室氣體排放。
在有限的土地下，只有往上蓋才是香港唯一的出路，但是在現今這個需要反應氣候危機的世界中，擁有許多耗能又耗材的摩天大樓就不是一個很好的表現了，尤其是當你還要達成2050零碳排這個目標。這讓許多人開始詢問該如何讓摩天大樓更永續。但是香港還有一線可以提升摩天大樓能耗效率的曙光，那就是當地最高的環球貿易廣場。這棟摩天大樓不光以484公尺的姿態俯瞰香港，更是當地最高的綠建築。
應用了最新的智能科技來提高它的能耗效率，ICC因此也成為了全球前3%最優秀綠建築的一分子。在這118層樓的電燈、電梯、手扶梯、與空調系統中，安裝了一系列的IoT感應器，而整個系統提供了大量的即時能耗監測的資料。有了這些資料，管理團隊可以隨時將無人使用的設備斷電，優化耗電率，以節省電力。這些蒐集的資料還有助於重新校驗工程的優先排序，就有如幫大樓做體檢，定期檢查現有系統的耗能表現，找出可改善空間，提升營運效益，同時節省用電及能源開支，亦可改良樓宇的室內環境。
保持一棟摩天大樓的涼爽度可能是最大的一個挑戰，尤其當它是被玻璃所覆蓋。當落地窗提供絕佳視線與光線的同時，也在因為太陽輻射而產生溫室效應，導致空調系統需要大量的電力來維持。在ICC，空調系統就佔據全棟七成的耗電量。不過還好空調系統有IoT感測器的導入，管理團隊可以即時知道每個樓層的溫度、空氣淨度、和冷卻的耗電量。這表示他們可以依各個辦公室所需控制空調的分配，提升電力使用效率。
自2012起，ICC已省下了一千五百萬千瓦的電力，等同於4,500戶三口家庭一年的耗電量，也減少了一萬噸的碳排放。ICC團隊也承諾將達到政府所設下在2050零碳排的目標。
為達到這項雄心壯志，管理團隊將玻璃覆蓋的外觀安裝的太陽能板，還預計利用高樓的強風，在屋頂安裝風力發電機。此外，團隊還會安裝一個可儲存再生能源的蓄電系統。電池科技在未來將會佔據一個很重要的腳色，電池的運用將不會只侷限於商業大樓，而是廣泛運用在一般家庭中。
香港另一個綠建築指標就是擁有48層樓高的太古坊一座。這個完工於2018的太古坊採用了當時最嚴格的綠建築與人類衛生標準建置。這棟建築的能耗比一般香港高樓要低了29%，而達到這一步完全仰賴於最新AI科技的全自動大樓管理系統，Neuron。Neuron的功能類似於ICC的管理團隊，但差別在於它的機器學習能力。機器學習讓Neuron可以分析和學習大量的歷史數據，並自動優化建築的能源管理。
系統可預測優化，並自動開關冷卻塔來調節冷暖氣與空調系統，如此可以降低大樓的總耗電量。系統還可以即時偵測大樓是否有任何異常，指出需要維修的地點，以避免不必要的耗電。這個系統可幫太古坊每年省下三百萬港幣的電費。
除了Neuron以外，太古坊還有另一個高科技的環保系統，那就是生物柴油系統。此系統將大樓餐廳使用後的食用油蒐集起來並將其轉換成供給冷暖系統使用的再生電力。同時，發電時所產生的熱能可供冷凝器使用，將冷水再提供給冷氣和除濕系統使用。太古坊同時也是全港第一棟採用雙層屋頂設計，將太陽能板放置於綠屋頂之上，的商業大樓。綠屋頂中的農作物隔絕了大樓與陽光的直接接觸，並可同時替上方的太陽能板降溫，提升它們的效能。生物柴油系統與雙層屋頂相加的耗電量才佔了太古坊總耗電的3.8%，其實這並不高，但是他們替香港的摩天大樓建立了一個先驅典範。
降低空調系統的耗電絕對是摩天大樓最大的一個難題，因此，太古坊還在空調設備中安裝了香港第一個最新型的電子整流風扇。一般來說，空調風扇都是採用皮條式馬達，但電子整流風扇卻採用獨立式馬達，將驅動風扇的電力耗損降到最低。現在太古坊在以身試法後，其開發團隊也開始將香港其他大樓的空調系統改裝使用電子整流風扇。
當ICC與太古坊都採用最新科技來省電，其他摩天大樓透過改造也都有不錯的成效。建於1983，華潤大廈身為當年最高的大樓雖然有著宏偉的外觀，但大樓的機械與電路設備也都已經過時，效率頗低。因此在2012，華潤大廈經歷了一次大規模的改造，將設備更新。而現在華潤大廈也成為了老屋永續翻新的一個知名地標。
華潤大廈為了達到21世紀的永續設計標準，改裝後的外觀玻璃可隔絕95%的太陽能，降低室內溫度和使用冷氣的必要。除了大樓的燈具與空調系統也做了升級外，還安裝了一套需求控制通風系統。與其維持在一個固定的通風速度，需求控制通風系統會根據室內人數來調整風速。這些改變替大樓省下的10%的電力，也減少了1,370噸的碳排放，同於200,000棵松樹每年所吸收的量。
為了避免未來還有改裝的需求，香港所有的新大樓都以省電為設計前提，其中最為環保的非K11大樓莫屬。這個完工於2019的22層高辦公大樓，是全球第一棟拿到三項永續證書的白金認證的大樓。無論你從何種角度看，K11就是一個非常”綠”的建築。大樓的外觀被綠色植物所環抱，包含屋頂，被植被所涵蓋的面積就高達6,700平方公尺，等同於26座網球場。這些植被可不是只為了美觀，它還提供了每年隔絕四噸碳和降低周邊街道熱聚效應的功能。
K11大樓擁有超過了70項永續特徵，其中還包含了全亞州最大，220平方公尺，的複合式太陽能板。138片的光伏板可替大樓的電梯、大廳照明、和淋浴間提供電力和熱水。這個複合式的系統比傳統太陽能板效能更高，每年可產生約77,000千瓦的再生能源，佔大樓1.3%的總電力。大樓的頂部也安裝了3 kWh的風力發電機供景觀照明使用。K11大樓的目標是低於產業用電標準的30%，而這一系列永續設備與設計的加總對大樓的節能減碳有著極佳的效果。
在看了這些綠色摩天大樓的範例後，們不禁還是要面對香港達到零碳排的這項挑戰。挑戰之一是如何提升用電高峰期的效能，另一項是缺少安裝再生能源系統的空間。而且就算能裝，譬如說太陽能板，還要擔心板子所產生的反光對鄰近大樓的影響。除此之外，碳補償市場的長遠發展也相對不是很明朗。
另外還有內涵碳，生產材料與建造時所排放的碳，也佔據了一棟大樓30-50%的總碳排。如要解決此問題，就必須採用一種全壽命方法，將內含排放與運行排放都列入考量。使用低碳的建材，譬如再生木材和鋼鐵、或者永續水泥，都對降低建築的碳足跡有大的影響。
無論挑戰是什麼，香港都需要碳中和的摩天大樓。淨零建築的第一步就是要在不改變建築的特徵下，綠化建築所使用的能源。香港政府將從燃煤發電改為使用天然瓦斯，並增加從中國所購買的再生能源，目標在2030後將電力來源的碳強度降低65-70%。如果建築可成功透過綠色方案降低25%的耗電，而電力來源的碳強度可以同時降低70%，那兩項相加就已經達到高逾九成的零碳排目標。
要讓香港所有的摩天大樓和老舊的矮樓都投入這個目標的確難度很高，但是香港立志要成為淨零中的模範垂直永續城市。
