第四章 研究結果與討論
第一節 平屋頂上太陽能板氣動力特性
由文獻中可知，不同風向角對於低矮建築物屋頂表面風壓的分布有重大的影響，
而太陽能版等附屬設施常安裝於低矮建築物屋頂面上，所受之氣動力載重亦將隨風向 角的改變有所變化。平屋頂上太陽能板表面風壓變化如圖 4-1 所示，在無女兒牆的平 屋頂中央區位的太陽能版所受平均淨風壓係數之分布，圖中淨風壓係數為上下版面瞬 時風壓同步相減的結果，正值代表以上版面觀點時風壓指向版面，負值代表風壓遠離 版面(定義同 ASCE 7 版面風壓係數的符號規定)。如圖 4-1 所示，風向 0 度及 180 度 時，版面淨風壓分布並未有明顯劇烈變化(如圖 4-1(a)、4-1(h))，風向角 180 度時版面 淨風壓呈現正值的分佈且接近零值，風向角 0 度時版面淨風壓呈現正值的分佈且接近 零值，而版面風壓變化較為大的情形多出自 45 度附近的風向角，不論是斜版的高側或 是低側，均使版面承受較大的氣動力載重。如圖 4-1(b)~(d)所示，風向由版的高側逼近，
版面淨風壓係數為甚低的負值，特別是在上風的角隅附近，有甚低的負風壓值，顯示 此時版面承受較大的抬升的外力，對太陽能版而言，則存在掀翻的尾險性。而風向來 自低側的 45 度附近時，版面相同承受較大的氣動力載重，但其值大多為正值，顯示此 時氣動力載重以指向版面為主，對於結構而言屬偏安全的情況。
44
wind angle 180 degree h=0, no parapet at middle of roof High
wind angle 150 degree h=0, no parapet at middle of roof high
10 Cpn-mean
0.5
wind angle 135 degree h=0, no parapet at middle of roof
High
wind angle 120 degree h=0, no parapet at middle of roof
X
wind angle 90 degree h=0, no parapet at middle of roof
X
wind angle 45 degree h=0, no parapet at middle of roof
(g) (h)
wind angle 30 degree h=0, no parapet at middle of roof
X at middle of roof
wind
46
10 Cpn-rms
0.36
wind angle 0 degree h=0, no parapet at middle of roof
wind
wind angle 90 degree h=0, no parapet at middle of roof High
10 Cpn-rms
0.31
wind angle 135 degree h=0, no parapet at middle of roof
High
wind angle 180 degree h=0, no parapet at middle of roof High
(a) (b)
wind angle 45 degree h=0, no parapet at middle of roof
X
10 Cpn-peak
-1.8
wind angle 135 degree h=0, no parapet at middle of roof High
wind angle 180 degree h=0, no parapet at middle of roof High
48
圖 4-4 位於平屋頂上(含女兒牆)太陽能板整體平均淨風壓係數 隨 風 向 角 變 化
資料來源：本研究整理
而圖 4-5 與 4-6 則顯示有較大的起伏變化，特別是在 45 度斜吹的條件下，不論太 陽能版置放於屋頂前中後三個區域，均有較極端的出現；比較風向角 45 度附近，整體 淨平均風壓係數為正值，特別是位於後方的位置有較高的正值，但幅度並不大，因此 三個區位其值可視作相似。風向角 135 度附近，則有最低的負值，表示此風向角附近 來流對太陽能版風載重將大幅增加，同時其值為負值，代表版面承受掀翻的可能性大 增，對於結構系統而言，屬較危險的配置。與具備女兒牆的模型實驗成果相比較其值 仍高出甚多，因此就保護太陽能板減少風害的角度而言，能將太陽能系統安裝於距女 兒牆的屋頂，是較安全的規劃。同時圖 4-5 與 4-6 兩這比較顯示，抬高版下間隙，似乎 未能明顯減緩氣動力載重，推測由於平屋頂建築其外周邊流場仍是由主建築物分離剪 力流所形成的拱門型渦漩所主導，因此模型下方的間隙，尚未對氣動力載重產生改變。
-1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
C p n e t
風攻角
平屋頂含女兒牆 太陽能板Cpnet
h=0cm
前
中
後
圖 4-5 位於平屋頂上太陽能板整體平均淨 風 壓 係 數 隨 風 向 角 變 化 資料來源：本研究整理
圖 4-6 位於平屋頂上抬高 3 公分之太陽能板整體平均淨風壓係 數 隨 風 向 角 變 化
資料來源：本研究整理
-1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
C p n e t
風攻角
h=0cm
前 中 後
-1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
C p n e t
風攻角 平屋頂 太陽能板Cpnet
h=3cm
前 中 後
50 太陽能板Cpnet rms
h=0cm 太陽能板Cpnet rms
h=0cm
前 中 後