建議事項

根據研究發現，本研究針對非封閉式廠房建築物風載重評估，提出下列具 體建議。以下分別從立即可行的建議、及長期性建議加以列舉。

1. 立即可行之建議：

國內廠房建築物外殼破壞發生機制及影響性的調查：

主辦機關：內政部建築研究所

協辦機關：內政部營建署、行政院公共工程委員會

低層建築物受內外壓擾動造成破壞，易發生在表面披覆物的受負壓吸力作用而 撕開，因此較具有此風險的區位，如屋頂上游角隅附近，可針對台灣地區在颱 風等強風作用下所需強化的抗風設計，調查一般廠房建築物設計上的作法及實 際產生的破壞程度，並檢討設計方式，作出具標準化的設計建議。

2. 長期性建議：

提升大跨度廠房構架耐風性能的結構系統改進 主辦機關：內政部建築研究所

協辦機關：內政部營建署、行政院公共工程委員會

大跨度廠房構架在風向與構架平面平行（本研究中為垂直於屋脊方向）時，

由於較不易安排更多的結構桿件，此型構造更有效率的抗風結構系統應就現行常 見的廠房結構設計進行進一步的討論，以提高結構系統的性能與經濟效益。

附錄一、期中審查會議紀錄與審查意見回應

內政部建築研究所九十七年度協同研究計畫「小型風力發電機 測試平台能力之建立」及「非封閉式結構風載重特性研究」

等二案期中審查會議紀錄

一、日 期：97 年 8 月 4 日（星期一）下午 2 時 30 分 二、地 點：大坪林聯合辦公大樓 15 樓第一會議室 三、主 持 人：王組長榮進

四、出席人員：（詳如簽到簿）

五、記 錄：黎益肇、劉文欽 六、主席致詞：略。

七、計畫簡報（每案各 20 分鐘）：略。

八、與會人員發言要點：

　小型風力發電機測試平台能力之建立 工研院能源與環境研究所：

1.制訂測試程序時建議可參考 IEC 61400 相關規定。此規範已由 金屬中心主導翻譯為中文版，未來可能大幅影響台灣測試驗 證之相關規範。

2.報告中提到測量項目包括震動及噪音，然工作進度中並未提 及，未來工作項目中也未列出，請確認是否將進行此測試。

3.新高公司網頁有風力機之基本性能曲線（power vs. wind

speed），建議可與實驗數據相比對以確認實驗準確度。

中華民國風工程學會

1. 廠商在測試其風機時，因保護其研發結果，除自行帶來測 試風機，量測設備和負載，測試結果亦不肯分享，建議本 研究案要考慮此問題。

2. 建 議 量 測 風 機 可 耐 的 最 大 風 速 ， 及 推 力 係 數 （ thrust coefficient）以做為設計風機強度之參考。

經濟部標準檢驗局：

IEC 61400-2 小型風力機之設計規定第九節中列有一些試驗項 目，本計畫執行單位在規劃試驗項目時可列為參考。

中華民國結構工程技師公會全國聯合會：

量測分析項目建議增加設計風速所產生之風力載重，以做為支 撐結構設計之參考依據。

林教授富淞：

1. 凡涉及公式之符號，請務必說明其定義，另其說明盡可能 寫在公式之下方。

2. 報告書 P.23 第 3「量測在不風速下風力機組」是否應為「不 同風速」？

3. P.27 文章中描述共進行 10 次測量，但表４-１中僅列出 9 次結果。

4. P.28 表４-２於風扇轉速 60 時，電壓峰對值一為 39.60，另 一為 29.80，差距頗大，請述明原因。

5. P.29 表４-２於風扇轉速 95 時，量測所得之電壓方均根值 為 13.40 及 19.30，誤差很大，請述明原因。。

6. 簡報中之測試基準應統一，以利日後之比較。

王技師亭復：

1. 本計畫建立之小型風力發電機測試平台宜能測試市面上生 產之大部分之小型發電機組，本試驗採用新高能源 DS200 發電功率似嫌過小，宜將測試範圍加大，如採用 DS400、

DS1500 等功率較大之機型，且宜不限於垂直式風機，水平

式風機亦應能測試。

2. 建議調查國內生產風機型態，如垂直型或水平型、葉片直 徑、高度等，並考慮將來可能之發展，使本測試平台之測 試範圍能夠容納業界需求。

3. 建議本實驗室與未具風洞實驗室之驗證廠商策略聯盟，以 增加本實驗室使用率。

邱顧問昌平：

1. 國內生產之小型風力發電機利用歸仁風洞實驗室進行重要 項目以期獲得一些有用之資料，目前已有初步成果，未來 之工作項目亦能符合計畫所需。

2. 如計畫許可，請利用一水平式風力發電機進行比對試驗。

3. 結構震動或葉片高速轉動產生的週期性尾流可能造成輸出 功率有較大之震盪幅度，請探討是否有克服之可能。

非封閉式結構風載重特性研究 工研院能源與環境研究所：

1. 實驗數據結果與學術文獻趨勢吻合，顯示實驗設計周詳，

結果亦具可信度。

2. 未來對其他形狀模型進一步測試時，建議可採取實際廠房 尺寸製作模型，以便將實驗結果與實物進行比對，且能更 符合實際狀況及需求。

中華民國風工程學會

1. 內風壓係數是否會因量測位置不同而使得量測值有所差 異？大型建築物是否依然有類似特性？

2. 應說明 Helmholtz frequency 計算方式，而實驗結果是否有量 測得此頻率？此頻率是否會影響內風壓的變化？

3. P.30 剪力速度 U _* 應標示單位（m/s）。

4. 實驗結果顯示國內規範值可用於平均室內風壓之計算，但 小於風洞實驗之極值（圖 3-8，3-9，3-10）。此狀況是否表 示規範值不夠保守，需進行修正。

中華民國結構工程技師公會全國聯合會：

請說明模型表面之粗糙度是否會影響實驗數據。

林教授富淞：

1. 各公式符號之說明務必詳實，以利讀者了解及代入計算。

2. 試驗試體之假定是否應先行做樣品之調查分析，了解現行 建築物之開窗設計後，妥適規劃風洞模型試驗個案？

3. 當作山形屋頂及拱型屋頂試驗時，務必考慮其傾斜角度之 變化。由於當風進入室內後，其上揚力會因其角度改變而 不同。

王技師亭復：

1. 國內規範內風壓係數（GCpi）與紐澳 AS/NZS、英國 BS 及 日本 AIJ 等規範中所規定之差距不小。且國內規範規定 GCpi 為“＋、－＂值，亦即不論迎風面、背面之牆面、屋 面、側牆面均取絕對值之和。類似上述情況，建議能在本 研究中利用實驗成果予與確認。

2. 現行風規範對於帷幕牆、鋁門窗及輕型屋面等搆件設計影 響甚大，建議本案宜有帷幕牆、鋁窗等設計者參與審查並 提供意見。

邱顧問昌平：

1. 本計畫名稱宜為非封閉式建築物風載重特性研究。

2. 本研究中針對國內 95 年之規範與美、紐澳、日本等國之規 範進行比較，但國內範圍對外風壓係數、內風壓係數分別 用 Cp 及 GCpi 表示，與國外規範並不一致，使得本計畫第 三章之表述似乎有點混雜，請予適度修正。

3. 表 3-1、圖 3-2、圖 3-3 說明設計之模型屋面坡度與拱高與 跨度比，可加入簡圖表示其幾何特性。

九、計畫協同主持人回應說明

小型風力發電機測試平台能力之建立

1. 本研究團隊將 ICE61400 規飯相關測試項目納入考慮，而關 於躁音與震動將於風洞實驗中進行規劃測試。

2. 可耐最大風速測試可能造成風車結構上的破壞，進而造成

風洞設備損壞，固破壞性測試在目前計畫並無相關規劃。

試結果進行比對。

4. 報告中繕打錯誤及內容敘述不完備部份，將於期末報告做 修正。而發電機結構測試將在時間允許情況下進行規劃。

5. 目前規劃測試風機的發電量在 1KW 以下，本案研究成果會 針對此類問題提出最大測試尺寸之建議。

非封閉式結構風載重特性研究

1. 本計畫將參考實際廠房建築常用的外型規劃實驗模型，使 實驗成果與實務工程設計所需能更加配合。

2. 有關 Helmholtz frequency 計算方式及對實驗數據的影響狀 況，將補充於成果報告中加以詳細說明。

3. 對於更大比例尺建築物模型之內壓在內部空間分佈是否仍 與本階段實驗狀況相同，將進一步檢討。

4. 本研究將利用實驗的內外壓歷時資料配合實際結構系統做 結構分析，其結果亦有助於瞭解實驗量測結果與規範建議 值之間差異的影響性。

5. 關於模型幾何尺寸的說明將修正配合圖說一併呈現。

十、會議結論：

「小型風力發電機測試平台能力之建立」及「非封閉式結構風 載重特性研究等二項協同研究案期中審查原則通過。

相關意見詳實紀錄，並請斟酌與會委員意見修正研究方向與預 期研究成果。

十一、散會： （下午 4 時 30 分）

審查意見回應對照表

2.應說明 Helmholtz frequency 計算方 式，而實驗結果是否有量測得此頻 率？此頻率是否會影響內風壓的變 化？

Helmholtz frequency 計 算方式補充於 p.24 第 之極值（圖3-8，3-9，3-10）。此狀況

實驗量測所得極值部份 有超過規範建議值，依 本研究實驗資料顯示，

正。 口情形，如搭配外風壓

正負兩種情形均有可能 出現，因此建議正負均 須加以考慮，再取影響 較大者。

2.現行風規範對於帷幕牆、鋁門窗及 輕型屋面等搆件設計影響甚大，建議 本案宜有帷幕牆、鋁窗等設計者參與 審查並提供意見。

感謝指導，本研究在探 討結合內外風壓共同作 用的淨風壓計算時，即 特別重視角隅出現極端 風壓可能對外表披覆物 不利的區域。

1.本計畫名稱宜為非封閉式建築物風 載重特性研究。

感謝指導，本研究均以 低層廠房建築物為主要 研究對象。

2.本研究中針對國內 95 年之規範與 美、紐澳、日本等國之規範進行比較，

但國內範圍對外風壓係數、內風壓係 數分別用Cp 及 GCpi 表示，與國外規 範並不一致，使得本計畫第三章之表 述似乎有點混雜，請予適度修正。

感謝指正，研究報告將 特別注意避免混淆。

邱顧問昌平

3.表 3-1、圖 3-2、圖 3-3 說明設計之 模型屋面坡度與拱高與跨度比，可加 入簡圖表示其幾何特性。

感謝指正，已補充圖說 於研究報告。

附錄二、期末審查會議紀錄與審查意見回應

內政部建築研究所工程技術組 97 年度協同研究計畫「小型風 力發電機測試平台能力之建立」及「非封閉式結構風載重 特性研究」等 2 案期末審查會議紀錄

一、日 期：97 年 12 月 1 日(星期一) 下午 2 時 30 分 二、地 點：本所簡報室

三、主 持 人：王組長榮進 四、出席人員：（詳如簽到簿）

五、記 錄：黎益肇、劉文欽 六、主席致詞：略。

七、計畫簡報（每案各 15 分鐘）：略。

八、與會人員發言要點：

小型風力發電機測試平台能力之建立 工研院能源與環境研究所：

胡研究員斯遠

1. 測試起始扭矩之測試位置僅取 0°、45°、90°可能略嫌粗糙，由實驗 所用風機為120°對稱來看，至少應涵蓋 120°的測試範圍方具有代表 性。另根據經驗，測試起始角度以每30°一測為宜。

2. 參考文獻格式不一，建議統一致以便於檢索。第二項參考文獻僅含 一個引號，建議檢查格式。

中華民國結構工程技師公會全國聯合會：

陳技師正平

1. 研究成果建議包含基礎設計所需之參數，例如振幅限制、不平衡力、

頻率範圍等。

經濟部標準檢驗局：

楊工程師政晁

1. 目前國際間對於垂直式風機尚未有規範可供依循，建議利用風洞試驗 進行垂直式風機葉片設計之相關研究與分析，並建立資料以供標檢局 未來訂定標準時可資參考。

2. 垂直式風力機大都安裝在高樓上，需有承受強風的安全顧慮，若現階 段在時間與經費方面無法滿足，建議在後續的研究中將此部分納入。

李工程師其榮

1. 有關小型風力機國家標準已於 97 年 9 月 30 日公佈，建議本計畫之 測試內容可參考前揭國家標準之內容。

2. 上揭標準所適用之風機係水平軸式風機，與本案測試所用之垂直軸 式風機有所不同，本案測試內容若須參考國家標準，建議採用水平 風機。

方教授富民：

1. 報告書中有若干筆誤，如圖 4-1 中「風力機“做＂動」請修正。

2. 報告中公式應標號。

3. 第五章中「結論」與「建議」宜依據本研究案預期目標與成果敘述 之，以彰顯本研究之貢獻度。

4. 簡報中提及「噪音」與「振動」之良策，但在報告中著墨不多。

王技師亭復：

1. 本研究案既為建立小型風力發電機測試平台，宜對於本所測試實驗 室之測試穩定性及測試結果有所比對，且能取得TAF 實驗室認證，

方能驗證本所風洞實驗室測試之公信力。

2. 本期末報告仍未對於系統震動性測定法及系統噪音測定法有所說 明，宜予補充。對於(1)啟動風速；(2)額定風速；(3)額定轉速；(4) 額功率；(5)空載電壓特性；(6)風能利用係數；(7)系統功率輸出特性 及功率曲線等之測定，雖有說明解釋，然仍應依測試步驟以表單方 式呈現。

3. 根據國內外風力發電機運轉經驗，風力發電機破壞都在葉片脫落造 成鄰近損傷，亦即葉片接合螺栓因疲勞而折損，此種狀況宜予解決。

邱顧問昌平：

1. 本計畫之預期成果在訂出測試之項目及測試標準(含程序)並建立一 測試平台，期末簡報已完成一些實際測試之結果。

2. P.7 規劃測試之項目、第三章第二節測試項目及標準與第四章第一節 量測流程，建請前後次序與重點內容重新整理。另包含第三章、第

四章之標題與各節之主題也一併修正，並與 IEC61400 規範或 CNS 標準之測試項目作一對照。

3. 本試驗使用 DS-2000 型之 Durrieus (不同於 P.17) 風力機其基本設計 資料宜列表介紹，否則P.44 中所言約在 13m/s 下達到此風力機的額 定功率之數值就難以比對。

4. 英文名、中文名及其符號等在文中、圖中及表中宜正確一致，如：

(1) Tip speed ratio:尖端速度比(P.15、P.17)，翼尖速度(比)(P.15、

P.32)。

(2) Cut-in wind speed 之中文譯名共有四種:起動風速(P.7)、起始風 速(P.28)，啟動風速(P.35)，啟始風速(P.37)。

(3) Power coefficient :功率係數 Cp(P.47)與風能利用係數(P.7)。

(4) 圖 4-7、4-9 之英文多 maximum

5. 圖 4-4 上出現 steady-state test，第五章第二節建議(4)亦指出只探討穩 態下風力發電機之特性。是否圖4-4 之標題改為「穩態下各風速對應 風力機之轉速」為宜。又，何為穩態亦請介紹一下。

蕭教授葆羲：

1. 除了使用手冊，原規劃四項預期成果皆已達成，建議使用手冊可增 列納入附錄。

2. 第五章結論，應補增敘述所使用之風機機型，以確定第一節之結論 是依據在該等機型測試所得之結果。

3. 建議第五章之結論，可增補具體數據之結論。

非封閉式結構風載重特性研究

工研院能源與環境研究所：

胡研究員斯遠

1. 報告書中第 42 頁圖 4-15(b)與(c)皆針對外型對稱之模型，故所得結果 亦呈現對稱。圖(c)確實呈現對稱狀況，但圖(b)卻明顯未呈現對稱，

請檢查實驗資料是否有誤。

2. 參考文獻格式不一，建議能統一格式，以便檢索。參考文獻中第一 項僅含一個引號，建議更正格式。

中華民國結構工程技師公會全國聯合會：

陳技師正平

1. 建築物耐風設計規範中，對於「部分封閉式」與「封閉式」建築物 之正壓與負壓值相同，似乎並不合理，建議本案能針對此問題提供

修正值。

方教授富民：

1. 針對國內現有之建築物耐風設計規範之相關規定，請就本研究案之 實際發現，敘述一般性準則或現象，做為未來相關設計之參考。

王技師亭復：

1. 本研究案應在探討部分封閉式建築物內風壓與開孔位置之關係。整 體平均來說，內風壓係數(GCpi)並未超過±1.146，亦即在結構系統風 力分析方面，目前規範已够安全。但在局部構件之內風壓係數，因 開孔位置不同，可能局部內風壓係數超過±1.146。亦即本研究案須有 明確指出在何種開孔位置及開孔大小，其局部內風壓係數峰值及發 生位置，並結合外風壓時該局部位置之風力係數，以作為設計非結 構構材之參考。

2. 部分封閉式結構之風壓，對於橫向風力及扭轉方向扭矩是否有影 響，宜於報告中加以說明。

邱顧問昌平：

1. 本計畫以 TTU WERFL 縮尺模型(平屋頂)在風洞實驗室進行可信度 實驗後，再以山形屋頂(gable)及拱形屋頂(arch)等兩種模型在不同之 開口率及配置位置下，檢測內、外風壓係數之變化，得到頗多具有 價值之發現。

2. 表 3-2 及 3-3 之開口率、開口數量之定義宜適當說明，並與圖 5-1 至 圖5-16 之表示相互對照。

3. 圖 5-1 起英文 AOA(如第 15 頁)、coefficient of correlation 等名詞，在 第四章(如 P.36)適當位置宜有中文說明。

4. 模型之長、寬等尺寸效應是否會對本研究的一些量測值有不同影響?

建議能在未來試驗中，多做一些長條型廠房模型試驗，且必要時室 內增加一些粗糙物之模擬(廠房內很少空蕩蕩的)，以符合現實廠房設 計狀況。

蕭教授葆羲：

1. 關於本研究四項預期成果，皆已完成。

2. 有關第五章推估淨風壓係數極端值部分，建議補充說明如何決定極 端值。

小型風力發電機測試平台能力之建立

1. 本研究未完成實驗部分將會加以補足，並於成果報告加入振動、噪 音等實驗分析結果。

2. 格式錯誤的地方會於成果報告中加以修正。

3. 成果報告將製定出使用手冊，並納入附錄中，並增加各測試風力機 之規格。

4. 成果報告將參考 CNS 國家標準，並遵循此規範，製定標準測試流程。

5. 審查委員提及增加測試起始扭矩之點數將於後續實驗完成，並將其 結果納入成果報告中。

非封閉式結構風載重特性研究

1. 依 本 研 究 氣 動 力 實 驗 成 果 顯 示 ， 實 驗 採 用 的 開 口 率 範 圍 內 (4%~28%)，建築物表面有開口所形成的部分封閉式建築物其表面風 壓分布情形與封閉式建築物幾無差異，顯示對於低層廠房建建築物 而言，主導表面風壓分布的仍是以建築物幾何外型及邊界層流場條 件，驗證規範對於兩種建築物採用相同的表面風壓分佈應屬合理。

2. 報告書中第 42 頁圖 4-15(b)與(c)關於內壓隨風攻角的變化由圖面觀察 應屬對稱，而圖 4-15(a)則因開口條件為單邊，因此內壓隨風攻角的 變化並不對稱。

3. 參考文獻格式將於定稿版報告中依規定修正為統一的格式。

4. 成果報告中將配合實驗成果，補充一般性準則或現象解說，以提供

4. 成果報告中將配合實驗成果，補充一般性準則或現象解說，以提供

在文檔中 非封閉式結構風載重特性研究 (頁 101-128)