第三章 太陽光電板氣動力特性實驗
第二節 實驗量測與模型規劃
本計畫研究重點為太陽光電板風載重，利用模型安裝於風洞測試段探討不 同風向角因起的表面風壓變化。採用剛性(rigid)構造物模型設計，變化不同幾 何形狀的模型與風向角，氣動力實驗研究成果並與文獻資料相驗證。規劃進行 的建築模型設計包括不同高寬比的建築物三組。
氣動力實驗設置與內容規劃包括：
1. 建築物屋頂太陽光電板模型系列實驗：採用不同排列方式的太陽光電 板。
2. 流場規劃：氣動力實驗所用之流場採用本所台南歸仁風雨風洞實驗室現 有之鄉村地況大氣邊界層流場，以模擬之邊界層厚度及規範中地況C 之 邊界層厚度比例為實驗之幾何縮尺，取用1/200。
3. 氣動力模型設計：氣動力模型包括建築物與太陽光電板兩部分，建築物 模型以5mm 厚之壓克力板黏合，模型尺寸為寬 60cm、高 20cm、深 40cm，
建築物模型表面未設風壓孔。太陽光電板模型利用3mm 壓克力板製作，
模型尺寸為30 cm x2cm，版之兩面相對應位置均佈設壓力孔，搭配壓力 管線系統，量測風壓變化。
屋頂面上一半面積為開放開口，各太陽光電板模型可鋪排在屋頂面上，為 表現間距比的變化則採用不同尺寸的壓克力板條穿插其間，可變化不同的太陽 光電板間距，本研究在太陽光電板間距變化方面包括0、2cm、4cm 及 6cm 等，
在太陽光電板數量方面包括有1、2、3 排等變化。
模型安置於風洞試驗段之中央圓盤，該圓盤可利用馬達驅動改變模型面對 來流的座向，模擬不同風攻角的影響。
第三章 太陽光電板氣動力特性實驗
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圖 3-2 氣動力模型
資料來源：本研究拍攝4. 實驗控制參數：氣動力實驗研究主要探討不同風向角及太陽光電板排列 方式對板面風壓影響，因此實驗參數控制以風向角及排列數量、排列間 距、排列方向等為主。
圖 3-3 模型風攻角定義
資料來源：本研究繪製5. 由實驗量測所得之板面風壓資料首先將計算其表面風壓均值、擾動值等，
以完整掌握表面風壓分佈情形。氣動力係數定義如下所示：
0 deg.
90 deg.
wind
Soalr panel
270 deg.
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第三章 太陽光電板氣動力特性實驗
25 7. 氣動力模型製作
本研究建築物氣動力模型利用壓克力板製作，各光電板氣動力模 型之上下版面各均布風壓孔30 個，因此一片光電板氣動力模型布設有 60 個風壓孔，風壓孔以細管線製作之壓力傳感管線系統(tubing system) 與量測儀器相接，管線材質為PVC 因此具備良好的可撓性，不致影響 風壓信號傳送，模型實驗控制風壓孔數量在200 個以下，利用本所實 驗室現有的電子式壓力掃描器量測模型屋頂上下面同步的風壓資料。
氣動力模型實驗量測時，透過旋轉工作平台，表現不同風向角對模型 風壓變化之效果。
圖 3-4 電子式壓力掃描模組
資料來源：本研究拍攝圖 3-5 壓力訊號處理系統
資料來源：本研究拍攝26
壓力量測管線系統為內徑1mm、長度 25cm 的管線，實驗前經具 白噪音(white noise)特性之擾動壓力信號進行率定，驗證無扭曲頻率可 達35Hz 以上。管線系統連接至電子式壓力掃瞄模組上的壓力輸入埠，
電子式壓力掃瞄器以64 個量測孔為一模組，壓力量測模組安置於模型 內部，模型規劃以鄰近64 個孔位規劃為同一壓力模組，分別接入電子 式壓力掃瞄器。表面風壓量測使用之壓力掃描器(ZOC33/64 PX 如圖 3-4)，該系統每個單一模組有 64 個壓力輸入管( pneumatic inputs )，對 應64 個壓電式壓力感應器，每一壓力感應器皆可單獨校正。藉由管線 連接至模型量測點以量測壓力。各模組接連接至壓力訊號處理系統 (RAD BASE 3200 如圖 3-5)，此系統可支援類比數位之轉換，最高可 支援 8 個模組，其解析度達 16bits，最大採樣頻率為 500Hz，傳輸介 面為 USB，具備網路控制及傳輸功能。本研究之採樣頻率為 256Hz，
每次實驗採樣120 秒，擷取之資料轉換完成之後藉由此系統傳至個人 電腦供儲存及分析之用。
8. 氣動力模型實驗方案
氣動力實驗以探討各種不同太陽光電板排列方式產生的風荷載為主，因此 本研究規劃的實驗太陽光電板不同數量及排列方式如表 3-1 所示。採用的建築 物模型有平屋頂及雙斜屋頂兩類，建築物模型長寬高均相同但變化屋頂坡度，
如表3-2 所式。本研究中共進行的實驗項目，如表 3-3 所式。
第三章 太陽光電板氣動力特性實驗
270 deg.
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表 3-2 建築物屋頂型式
屋頂型式 屋頂坡度 示意圖平屋頂 0
雙斜屋頂 1:8 雙斜屋頂 1:4 雙斜屋頂 1:2 資料來源：本研究整理
表 3-3 實驗項目統整表
屋頂型式 屋頂坡度 片數變化
變化片與 片之間距
變化與屋頂前
緣距離 女兒牆 備註
平屋頂 0 ◎ ◎ ◎ ◎
雙斜屋頂 1:8 ◎ ◎
雙斜屋頂 1:4 ◎ ◎
雙斜屋頂 1:2 ◎ ◎
◎表有進行測試 資料來源：本研究整理