第四章 遮陽及隔熱效益分析
第三節 太陽能電池帷幕牆耗能評估
初版本是由美國 Lawrence Berkeley National Laboratory ， Hirsch &
Associates 於 1980 年開發完成，在美 國能源部（Department of Energy）的 支持下成為美國計算建築熱負荷的標 DOE-2.2 為核心改版推出 PowerDOE 是使用於 Windows 環境下的圖像 式介面(圖 4-4 至圖 4-6)，於操作方面更為便捷。
DOE-2.2 的組成包括四個子程式與二種外部資料，四個子程式分別 為Loads program、Systems program、Plant、program、Economics program。
其中Loads 子程式透過使用者所輸入建築空間描述計算逐時顯熱與潛熱 負荷；Systems 子程式處理空調二次側系統；Plant 子程式則計算鍋爐、
圖4-3 DOE-2 之架構及計算程序流程圖
冰水主機、冷卻水塔等一次側設備之性能以及其設備容量；而Economics 子程式則計算能源的使用成本可供未來作經濟效益分析之用途。所必須 搭配的二種外部資料則為當地氣象資料(TMY)與各部位建築構造材料 的輸入，此為建材資料庫(Material Library)。任何建築熱負荷的模擬計 算軟體皆需配合氣象資料的輸入，才得以進行準確的建築能源評估。其 架構及計算程序如圖4-3 所示。
圖4-4 PowerDOE 可對建築物進行外遮陽的效益進行模擬計算
圖4-5 PowerDOE 中的 System 子程式具有完善的空調系統描述
圖4-6 PowerDOE 具有可視化之報表分析
2.應用 DOE-2.2 電腦動態熱負荷分析室內熱負荷
（1）設定條件：
(a) 建築類型：辦公類建築物 (b) 方位：正南向
(c) 樣本空間：長 6m×寬 5m×高 4m(採用我國建築外殼耗能指標 Envload 相同之空間模擬)
(d) 開口：假設四種開窗 Type 模擬，分別是全面透光玻璃帷幕、開 口率40%透光玻璃帷幕及不透光部分 60%(W010 構造)、開口率 40%及不透光部分 60%改以太陽電池(PV)、全面太陽能電池等四 種。
3.結果：
Type1 為過去常見不考慮節能設計之構造形式，採用全面玻璃帷幕 牆，不要求玻璃之遮陽與隔熱性能，其冷房負荷在台北為15605.9 kcal、
台中為 16734.3 kcal、高雄為 19200.0kcal。Type2 為考慮節能設計之構 造形式，開口率 40%，其冷房負荷在台北為 9710.4 kcal、台中為 10364.4kcal、高雄為 11958.6 kcal。Type3 構造與 Type2 相近，開口率仍 為40%，但是在 60%不透光部分改以太陽電池帷幕牆取代，其冷房負荷 在台北為9584.9 kcal、台中為 10212.0kcal、高雄為 11786.3 kcal。Type4 構造形式為牆面全以太陽電池帷幕牆取代，其冷房負荷在台北為5809.6 kcal、台中為 6064.9kcal、高雄為 7101.1 kcal(表 4-5)。
（1）討論
(a) Type2 與 Type1 比較顯示，經過外殼節能設計之建築物相較於耗 能建築物之室內空調負荷，從台北到高雄均有超過三成之節能效 率。
(b) Type3 與 Type2 比較顯示：建築物外牆不透光之部分，Type3 將 材料改以太陽電池取代，其構造熱阻與Type2 差異不大，因此室 內空調負荷差異不大，PV 帷幕牆節能效率略優 1.4%左右。
表4-5 室內空調熱負荷模擬
冷房負荷(kcal) 帷幕牆構造描述 U 值
(W/m2) 台北 台中 高雄 Type 1. 8mm 強化玻璃帷幕 6.07 15605.9 16734.3 19200.0 Type 2.
W010 構造佔 60%
8mm 強化玻璃帷幕佔 40%
2.40
6.07 9710.4 10364.4 11958.6
Type 3.
PV 構造佔 60%
8mm 強化玻璃帷幕佔 40%
1.86
6.07 9584.9 10212.0 11786.3 Type 4. PV 構造佔 100% 1.86 5809.6 6064.9 7101.1
4.太陽電池帷幕牆與其他帷幕牆造價比較
本節針對國內常見之建築物外殼構造做造價比較，以瞭解太陽電池 帷幕牆商品化之可能性。本研究收集分析之帷幕牆構造計有RC 帷幕、
PC 帷幕、花崗石帷幕、金屬帷幕、玻璃帷幕、Low-e 玻璃帷幕、雙層 外牆帷幕及太陽電池帷幕等八種帷幕牆構造。
太陽電池帷幕牆平均造價約為 30,000 元/m2，相較於傳統玻璃帷 幕，造價約高出5.5~6 倍。太陽電池帷幕牆與 Low-e 玻璃帷幕相比，約 高出3.8 倍。但是太陽電池帷幕牆與現行常見雙層外牆玻璃帷幕相比，
則約高出1.5 倍（表 4-6）。
表4-6 建築物外牆構造造價分析
外牆構造 RC 牆 PC 牆 花崗石帷幕 金屬帷幕 玻璃帷幕 Low-e 帷幕 雙層外牆帷幕 太陽電池帷幕
外飾材料 磁磚 磁磚 磁磚 鋁金屬 玻璃 玻璃 玻璃 太陽電池
外牆造價
(元/m2) 2,500 4,000 4,500 5,500 5,500 8,000 20,000 30,000 外牆構造
自重(kg/m2) 300 300 350 120 100 100 180 110
工期(天) 240 180 150 120 120 120 150 150
熱傳透U
(W/m2˙K) 3.49* 3.30* 2.75* 1.25* 2.40* 1,86 未知 1.86**
日射透過
ηi 值 - - - - 0.34~0.81* 0.20 未知 0.20**
備 註: 1. 本研究造價模擬之樣本空間基本資料：建築物用途為辦公大樓，構造規模為地上 25 層、地下 3 層，總樓地板面積 22,000 平方公尺之建築物。
樣本資料來源：中華民國國際貿易協會網頁http://www.trade-taiwan.org/hp/84970894/Chinese/other.htm
2. *：表外牆構造 Ui 及 ηi 數值來源為營建雜誌社出版「建築節約能源設計技術規範」「2005 年版，辦公廳類建築專用」。
3. **：表根據廠商型錄所示數據。