建築設計整合

建築設計整合是指將太陽能應用技術納入整個建築設計過程，以達到建築設計 對美觀、實用與經濟的要求。從規劃設計方案到完成施工圖的整個過程中，應考慮 建築物所在地的緯度和氣候條件，太陽能熱水系統的不同類型、技術可行性、建築 造型構想、平面機能要求與集熱器位置等因素，達到既符合游泳池建築造型和使用 機能要求，又能滿足太陽能熱水供應要求。

一、 現況問題

目前的太陽能熱水系統安裝其現況問題可分為二方面來討論：首先是建築完成 後的系統設備安裝。由太陽能熱水器供應廠商負責，由於在建築設計時配合事項的 考慮不周或根本沒有考慮太陽能熱水系統的如何安裝，因而造成對建築物防水或結 構材料的破壞，甚至可能衍生潛在的安全隱憂。其次是在建築設計階段的建築師對 太陽能熱水系統相關產品的瞭解不夠，雖然已考慮在集熱器的配置安裝設計，但對 儲熱水箱、管路系統等相關構件並未給予合理的設計整合。此類的設計考慮不周，

不但造成設備材料的浪費，也因為在室內室外的管路混亂情況而影響建築美觀，並 對維護和檢修作業帶來很多原本可避免的麻煩。目前存在於設備統合設計中的主要 問題如下：

（一）在屋頂逕行安裝集熱器，破壞原有的防水和結構材料，造成屋面漏水或降低 屋頂原有的保溫隔熱能力。

（二）在平屋頂上貼地鋪設的設備支架橫樑和管線，經常妨礙原有屋頂排水的暢通 性。

（三）建築設計未留設管道間或管線構造預埋孔洞，造成系統管路暴露在外與雜亂 放置，影響室內美觀。

（四）建築設計未預留儲熱水箱的空間，也未預留應有的水電配合設施及考慮防水、

排水等保護措施。若系統發生漏水現象就造成室內裝修被破壞問題。

（五）平常的維護檢修作業並無安全防護措施。

二、 基本考慮事項

（一）游泳池建築的座向及建築形態，應配合基地的地形、日照和風向條件，滿足 太陽能熱水系統設計和安裝的技術要求。

（二）游泳池建築與鄰棟距離應滿足集熱器有不少於 4 小時日照時數的要求。

（三）在游泳池周圍環境的植栽，不應遮蔽可投射到集熱器上的陽光。

（四）游泳池建築的太陽能熱水系統，其設備在安裝後不應對相鄰建築物產生不利 的影響，例如光害或日照條件。

（五）集熱器的主要座向宜朝南，建築本身的量體應互不遮擋，讓集熱器能充分接 收太陽的輻射熱。

（六）規劃設計階段須與太陽能熱水系統業者溝通和協調，瞭解其技術條件，配合 實際需求，選擇適用的太陽能熱水系統類型。

（七）讓集熱器做為建築設計元素，與建築有效結合，達到造型美觀、構件耐用、

安裝維護方便的目的。

（八）太陽能熱水系統的規劃應與建築設計同步，給予合理的配置空間。

（九）進行生命週期經濟效益分析，選擇適用的太陽能熱水系統，達到節能、安全、

環保、永續的要求。

三、 建築外殼設計要點

（一）太陽能熱水游泳池在建築設計階段須確定下列各項要求，以便於建築平面及 立面的設計。

1. 集熱器安裝位置與整體建築環境的關係；

2. 太陽能加熱系統類型及其裝設技術條件；

3. 儲熱水箱的位置和其安裝、維修空間的需求；

4. 用水項目（池水、淋浴）及輔助能源加熱設備的種類、裝設位置；

5. 管路系統配置方式、管道間位置；

6. 集熱器的安裝、維護檢修通道。

（二）確認在建築物上安裝的集熱器型式、安裝面積、尺寸，集熱器的安裝位置、

材質、造型等應儘量與建築物及周圍整體環境的協調一致。

（三）平面設計應結構嚴謹、配置合理。游泳池各出水點和設備空間的位置關係應 考慮輔助能源及輔助設施的條件。例如儲熱水箱的滿載重量、體積尺寸要求 的設計空間。

（四）集熱器不宜設置在建築伸縮縫處。

（五）集熱器與建築體的錨固應確保其安全、堅固。若與建築物共同構成圍護結構 時，應與建築整體構造結合，且不影響該建築部位的結構強度以及防護、保 溫、防水、排水等建築機能。

（六）合理配置管線位置。管線配置應集中、整齊。水平段管線宜採用明管設置於 線架上的方式，，垂直段管線應集中設置管道間，並預留檢修口。

（七）建築設計必須為集熱器的安裝施工提供安全防護措施，並為日常維護檢修預 留通道。

四、 游泳池建築的屋頂設計

集熱器可設置在游泳池建築物的平屋頂、弧形或斜屋頂等位置。因此，游泳池 建築屋頂設計，可利用集熱器為元素，營造建築立面的韻律感和節奏感。

（一）單層建築游泳池

集熱器可靈活配置並配合屋頂形狀、屋面材料及構造型式變化，選擇 EPDM

橡膠集熱器，使太陽能集熱器融入建築整體設計。建築設計人員可運用太陽 能熱水系統的技術特性，發揮建築設計創意。

（二）多層建築游泳池

集熱器的設置通常只能利用屋頂空間，同時也需考慮相關設備、管線的安裝。

南向的屋頂面設計，可滿足集熱器設置面積要求。若集熱器與斜屋頂結合，

注意其安裝傾斜度與屋面及材質產生的設計變化。

（三）集熱器設置在平屋頂上

在平屋頂上設置集熱器，對建築量體的座向並無特別要求。集熱器支架和系 統管線與屋面的連接構造簡單，對建築立面的設計較無影響。此外，平屋頂 便於安裝與日後的維護。集熱器在平屋頂上設置時需注意以下事項：

1. 集熱器的排列應整齊美觀，在前後兩排間應留有足夠的間距，以滿足 4 小 時日照條件的要求。

2. 建築設計時應考慮設置在屋面上集熱器、基座、支架的總載重。

3. 建築設計應注意集熱器支架或基座固定的設計以及集熱器安裝構造的設 計。基座處的防水應特別留意。

4. 集熱器支架的基座與管線設施不應影響屋面排水。

5. 所有管線穿過屋面處，均應通過集中管道間或預埋穿線套管，避免在已做 好防水的屋面上鑿孔打洞。

6. 頂層須留設出入口或設置樓梯間，便於安裝、檢修之用。

（四）集熱器設置在弧形或斜屋頂上

弧形或斜屋頂經常是單層建築游泳池的屋頂主要構造型式。太陽能熱水系統 與此類建築的設計整合最重要的考慮是南向坡面的利用。其南向坡面的傾角

應能與集熱器設置的傾斜角度配合。但這種方式的屋面防水、隔熱、排水要 求較高，而且施工、安裝、維護難度也較大。因此，在設計時應留意下述要 點：

1. 應依據集熱器接收陽光的最佳傾角，約為當地緯度±15°的範圍來確定屋面 坡度。如建築設計對屋頂造型或空間有特殊坡度要求時，亦可依據屋頂坡 度來適度調整集熱器的傾斜角度。

2. 在屋頂結構上預埋繫接件的位置須先確認集熱器模組的尺寸。

3. 若屋面為弧形、斜面或摺板等構造型式，其集熱器的結構設計和施工難度 較大，因維修人員不易站立，所以維修保養的操作難度較高，故應在屋頂 上設置專用維修安全設施。

4. 弧形或斜屋頂上設置的集熱器可採用 EPDM 橡膠或金屬平板式集熱器，形 成與屋面一體型、疊合型或支架型式的設置方式。

5. 建築施工圖面應包括屋頂集熱器基座圖和集熱器安裝構造圖。

6. 樓梯間或頂層須設計專用的安裝、檢修出入口，並在屋面上設置安全可靠 的維護設施，供專業人員安裝、檢修用。

（五）集熱器安裝考慮事項 1. 方位

在台灣，太陽能集熱器的集熱板面以朝正南方放置為原則。由於集熱板是 以吸收比較大量的熱能為主，許多有關於全日空氣溫度分佈狀況的量測結 果都顯示，在下午 1 時左右有較高的氣溫出現，因此在晴朗的日子，集熱 器的朝向可調整為正南偏西 10°～15°，參考圖 4.2.1。此方位選擇的考慮適 用於 EPDM 橡膠集熱器以及吸熱板面裸露無玻璃蓋板的集熱器。事實上，

EPDM 橡膠集熱板並不受方位的影響，有橡膠材料板管構造可直接吸收在 任何時間存在於空氣中的較高溫度的熱量，視池水溫度要求而定。相對

的，其熱損失問題也必須注意。

15度15度 北

南

圖 4.2.1 集熱器安裝的方位 [資料來源：RSPEC, U.S. DOE]

2. 方位差義之補償面積計算

在實際工程中受到建築設計的機能或美觀等條件的限制，集熱器不一定能 夠按照最佳的安裝位置擺放，這時可在經濟條件、建築條件允許的情況 下，對計算出來的集熱器面積適當增大，參考表 4.2.1。

表 4.2.1 方位偏離角度與集熱板面積增加百分比之關係

方位偏離角度 10˚ 20˚ 30˚ 40˚

面積增加百分比 2% 6% 13% 23%

[資料來源：太陽能溫水游泳池設計]

3. 傾角

固定式金屬平板太陽能集熱器為獲得最大的年太陽輻射量，必須讓集熱器 的吸熱面在正午時分與太陽光線垂直。也就是說，集熱器的傾角等於當地 的緯度。

若考量太陽能集熱器的使用季節，太陽能集熱器的傾角選擇可分為三種情

形：

（1）全年使用為主

如前所述，集熱器的傾角等於當地的緯度。

（2）夏季月份使用為主

集熱器的傾角等於當地緯度-15°。

（3）冬季月份使用為主

集熱器的傾角等於當地緯度+15°。

例如，高雄市的緯度約為北緯 23°，若太陽能集熱器是以提供冬季月 份的熱水使用為主時，集熱器的設計傾角約為 38°，但在實務上太陽 能集熱器的安裝傾角可定為 30°，並無任何明顯的差異問題。

4. 陽光遮蔽檢討

在安裝太陽能集熱器時，必須考慮鄰近建築物或安裝屋面上的屋頂突出物

在安裝太陽能集熱器時，必須考慮鄰近建築物或安裝屋面上的屋頂突出物