第三章 太陽能熱水系統導入獨立住宅之技術與推廣現況
第一節 太陽能熱水系統節能效益分析與實例
自從經濟部於民國 75 年頒佈「太陽能熱水系統推廣獎勵補助 辦法」開始，國內太陽能熱水系統產業發展至今已屆 23 年，施做 架設的太陽能集熱器面積，從一開始每年不到 5,000 平方公尺（近 3,000 片），依經濟部能源局統計 97 年國內的太陽能集熱器架設面 積已達12 萬平方公尺（另有外銷市場數量未計），每年約有25,000 戶的民眾裝設節能又環保的太陽能熱水器。
使用太陽能熱水器，比較使用化石燃料製造熱水，能減少對環 境的污染及溫室氣體二氧化碳的產生。燃燒一公斤桶裝瓦斯約產生 3 公斤二氧化碳，燃燒一度天然瓦斯約產生 2 公斤二氧化碳，燃燒 一公升柴油約產生 2.7 公斤二氧化碳。使用電一度約產生 0.638 公 斤二氧化碳。
太陽能熱水器從節能的角度而言，可說是家庭或使用熱水的機 關單位最佳的選擇；以國內家庭使用機種最多的設置機型-3 片 400 公升型，依能源局檢測標準效率百分之五十計算，每年可為民眾節 省可觀的能源費用。
表 3.1 全省代表地區基本氣象條件
422.63 456.23 472.9 500.28 512.38 444.27 543.63
平均氣溫 Ta（℃） 22.4 23 24.3 25.7 24.7 23.5 22.3
3.以台中地區為平均值，計算一台 5.7m2（三片）集熱器搭配400 公升 保溫桶之熱水器實測值之家用型太陽能熱水器年均節能效益。
（1）年均每日集熱效能：
15.93×106焦耳/m2-日×0.5×5.7m2÷4180 焦耳/千卡＝10,861.4 千 卡/日
（2）設以熱水出水溫度 50℃，計算年均每日可溫升熱水量：
10,861.4 千卡/日÷（50℃－21.1℃）＝376 公升/日
（3）年均每日可節省能源費用 a.使用電能熱水器：
燃料熱值：860 千卡/度 熱轉效率：90％
燃料費率：3 元/度
10,861.4 千卡/日÷（860 千卡/度×90％）×3 元/度＝42.1 元/日 42.1 元/日×365 日/年＝15,366.5 元/年
b.使用天然瓦斯熱水器：
燃料熱值：8,900 千卡/度 熱轉效率：70％
燃料費率：17 元/度
10,861.4 千卡/日÷（8,900 千卡/度×70％）×17 元/度＝29.6 元/
日
29.6 元/日×365 日/年＝10,804 元/年 c.使用液化瓦斯熱水器：
燃料熱值：12,000 千卡/度 熱轉效率：70％
燃料費率：32 元/度
10,861.4 千卡/日÷（12,000 千卡/公斤×70％）×32 元/公斤＝41.4 元/日
41.4 元/日×365 日/年＝15,111 元/年
（4）二氧化碳減量效益 a.使用電能熱水器：
10,861.4 千卡/日÷（860 千卡/度×90％）×0.638 公斤/度＝9 公 斤/日
9 公斤/日×365 日/年＝3,285 公斤 CO2/年 b. 使用天然瓦斯熱水器：
10,861.4 千卡/日÷（8,900 千卡/度×90％）×2 公斤/度＝3.5 公 斤/日
3.5 公斤/日×365 日/年＝1,277.5 公斤 CO2/年 c. 使用液化瓦斯熱水器：
10,861.4 千卡/日÷（12,000 千卡/公斤×70％）×3 公斤/公斤＝
3.9 元/年
表3.4 2009 年 3 月 30 日 太陽能熱水系統儲熱桶實測結果表
00:00:42 00:54:42 01:48:42 02:42:42 03:36:42 04:30:42 05:24:42 06:18:42 07:12:42 08:06:42 09:00:42 09:54:42 10:48:42 11:42:42 12:36:42 13:30:42 14:24:42 15:18:42 16:12:42 17:06:42 18:00:42 18:54:42 19:48:42 20:42:42 21:36:42 22:30:42 23:24:42 時間
溫度（℃）
是社會國家的重大損失。
如果在建築規劃中即將太陽能熱水器的裝設列入設計範圍，不 但能有效減少民眾的經濟負擔，且對於環保安全更是無限的助益。
當建築過程中納入太陽能熱水器的應用，增加的費用遠低於建築完 成後配置明管的費用。
以一般三至四樓透天厝推算費用概略如下：
1.配置明管：
a.熱水管材費用：約 8,000 元。
b.電源線材：約 800 元。
c.工資費用：約 3,000 元。
2.建築一體施作：
a.熱水管材費用：約 3,000 元以下。
b.電源線材：約 800 元。
c.工資費用：0 元。
若以現場實際環境而言，其實建築設計列入太陽能熱水器的配 管，不但不會增加費用，反而可以節省若干成本，以部分案例檢討 將熱水器管路配置到後方陽台，所耗管線距離遠多於樓層的高度；
而且熱水管路因流經樓地板造成嚴重的熱損失，不但浪費能源與金 錢，更因每次使用需消耗管路滯留冷水，增加燃料消耗與增加無數 不必要的廢氣與廢熱，造成環保負擔。
第 二 節 太陽能熱水系統設計施工要求事項（能源局提供，尚未定稿）
一、 一般要求
1.集熱器的安裝位置：考量建築結構載重荷載及整體觀瞻，儘可能 縮短儲熱水槽和集熱器的配管。
2.避免反射光對附近建築物造成光污染。
3.系統設計與建造，須滿足建築技術規則與相關技術規範。
二、 基礎：集熱器基礎-在屋頂結構上需與結構層中的鋼筋或鋼構相 連，並做好適當的防水處理。儲熱水槽基礎-滿水時荷重不可超過 建築設計的承載能力並預留日後保養維修之維修通道。
三、 集熱器安裝：設置方位應朝正南向，仰角以等於當地緯度為佳，且 誤差為±3°，同時避免配置遮陰，並考量夏冬季使用頻度調整仰角。
集熱器可透過並聯、串聯和串並聯等模式連接成集熱器組，惟並聯 或並接數目不宜超過6 個；串聯的集熱器數目不宜超過 3 個。集熱 器組的相互連接，應按先進後出原則佈置成並聯，俾能工作流體流 量平衡時，可借助輔助閥門調整以獲得均勻的流量分佈。
四、 儲熱水槽安裝：槽底部一般應比集熱器頂部高 0.3m~0.5m，有效達 成自然循環效果，並可防止夜間工作流體的倒流現象。同時儲槽上 面及周遭應留設容納至少 1 人的作業空間，與四周保持大於 1.5m 的距離，與頂面保持大於 0.5m 的距離，人孔蓋周圍必須裝設防護 欄，以確保維修時的安全。
五、 泵浦安裝：泵浦配合集熱溫度選擇耐高溫(>100℃)的機型，並須安
裝於固定架，作接地、防震處理，置於室外者另應採用戶外型機型 或加裝保護罩。，
六、 配管施工：循環管路應有 0.3%~0.5%的坡度，同時檢討設置排氣 閥，以避免氣塞現象；並盡可能減少熱水配管長度與冷熱水管的彎 折配管，檢討設置必要控制閥門、流量計與壓力表、膨脹箱或閥。
七、 電控系統安裝施工：系統室內外電線配置與安裝需符合電工法規規 定，另儲水槽如需裝設電熱設備，其電熱設備須符合電工法規第三 章第三節電熱裝置相關規定；溫差控制器應放置於具適當保護功能 的控制箱內，溫差感測元件的定位與安裝須確保感測與訊號傳遞功 能。
第 三 節 太 陽 能 熱 水 系 統 導 入 建 築 應 用 的 課 題 分 析
太陽能熱水器的應用為一般家庭建築容易接受的投資項目與 選擇，但卻有許多瓶頸無法克服，如斜屋頂未預留配管路，增加施 工難度與安裝後破壞外觀，造成許多施工不便與人員安全問題；如 能從建築設計過程中即納入相關設計與施工配管考量，應可將推廣 問題迎刃而解。
斜屋頂建築除外觀美化還有節能的功效，若能將節能環保的太 陽能熱水器納入，則有如虎添翼的良效；經濟部能源局曾委託工研 院研究推廣，但因欠缺建築主管機關與建築師的參與，建築業界普 遍缺乏意願，至今尚無明顯的市場。
孝親房客廳 廚房
餐廳
客廳/工作室
F
圖3.2 一般透天住宅平面與立面之太陽能熱水系統檢討範例 若從建築規劃、設計、施工將太陽能熱水器納入，所增加的費 用少，只要規劃得宜反而對整棟建築是加分；以建設公司而言，將 太陽能熱水器納入不但可提升建築品質，更有助於銷售，衍生的邊 際效應觀。
目前政府正大力推廣補助民眾購置太陽能熱水系統， 若能從 建築主管部門加以規範，不但對政府推廣計畫產生莫大助益，更能 提國家整形象與民眾節能環保觀念的進步。目前台灣地區太陽能熱 水系統安裝案例現況，初步蒐集如下：（感謝陳理事長提供）
圖 3.3 屋頂貼版獨立型太陽能集熱板
圖3.4 露台雨庇型太陽能集熱板
圖 3.5 屋頂平台集合型太陽能集熱板
圖 3.6 屋頂高架獨立型太陽能集熱板
圖 3.7 屋頂平台獨立型太陽能集熱板
圖3.8 北京桑寶金太陽新能源集熱板 圖3.9 九陽太陽能屋頂一體型單元
第 四 節 專家業界訪談
本研究於本年6 月 6 日先以以電子郵件商請中華民國太陽能科 技發展協進會陳理事長富用並轉知所屬會員，協助蒐集有關太陽能 熱水系統在台灣推動的現況、效益及技術或推展上面臨的課題等資 料進行分析研究；並於98 年 7 月 15 日訪談相關會員先進，彙整本 研究相關的經驗與技術資訊。包括以下項目：
1.太陽能熱水系統的集熱效益與儲能保溫關鍵技術。
2.建築物配置太陽能熱水系統的介面與建築技術法令配套需求。
3.獨立式住宅建築與中高層集合住宅的建置技術及差異性。
4.太陽能熱水系統取代住宅熱水的節能效益評估建議。
第 五 節 小 結
本章已蒐集目前我國推動太陽能熱水系統相關評估技術與推 動措施資料，並透過專家訪談蒐集太陽能設備系統業界先進對於後 續推動的建議事項，彙整太陽能熱水系統安裝實例；初步結論包 括；(1)我國目前仍缺專業技術團體或公部門行政機關正式函頒的 太陽能熱水系統設計技術規範、(2)國內目前推動太陽能熱水系統 安裝實例仍以增設為主，且為現場評估安裝位置或配管路徑，尚未 導入完整的設計評估流程、(3)國內尚未建立太陽能熱水系統研發 專責機構，僅由能源主管機關委託辦理申裝補助審查機構，同時缺 乏太陽能熱水系統與建築構造整合設計的研發計畫。建議主管機關
與國家科研主管機關全力投入研發資源，協助業界突破技術瓶頸，
加速推廣應用，以扶植國內太陽熱能產業之發展。
第四章 太陽能熱水系統節能技術與效益評估策略分析
件，問卷對象居住住宅建築類型包括獨立或雙拼住宅、連棟透天住 宅、無電梯公寓及電梯華廈等，其中以連棟透天住宅及電梯華廈所 佔比例較高，約65%（圖 4.2）。
無電梯 公寓, 30,
24.2%
電梯華廈, 35, 28.2%
連棟透天住 宅, 46,
37.1%
獨立或雙拼 住宅, 13,
10.5%
圖 4.2 問卷對象居住住宅建築類型分佈一覽
受問對象之住宅已安裝太陽能熱水系統者約 15.1%（圖 4.3），
另 84.9%未安裝者比例圖受訪者認為現住住宅建築不適合安裝太陽 能熱水系統的原因，依本研究設計問卷的課題，以鄰居可能不同意 者佔 55.6%為最高，屋頂已有相關設施者居次；可見一般民眾在評 估是否增設太陽能熱水系統時，對於取得鄰居或公寓大廈區分所有 權人超過同意使用權的程序，似乎抱持審慎的態度，此現象亦顯現
另 84.9%未安裝者比例圖受訪者認為現住住宅建築不適合安裝太陽 能熱水系統的原因，依本研究設計問卷的課題，以鄰居可能不同意 者佔 55.6%為最高，屋頂已有相關設施者居次；可見一般民眾在評 估是否增設太陽能熱水系統時，對於取得鄰居或公寓大廈區分所有 權人超過同意使用權的程序，似乎抱持審慎的態度，此現象亦顯現