建議

本計畫利用氣動力實驗取得量化的風荷載分布情形，後續工作包括持續太 陽光電板陣列氣動力特性探討，進行有關建物整合方式架設的太陽光電板其風 荷在的差異、屋頂設置女兒牆對太陽光電板風荷載影響、屋頂面平貼式光電板 風載重評估、屋頂面大型雨庇造型光電板風載重評估等項目，期能建置更完整 的受風作用資料。結合風荷載分布情形將進行結構系統的荷載分析，以實驗資 料作為外力載重，選擇一般常用的支架系統，進行支架結構計算分析，了解不 同配置情形對於結構桿件內力的變化與影響，同時將考慮於分析中調整桿件布 局或增加斜撐等方式，觀察對於結構強化的效果，有助於提升結構耐風性能。

依據本計畫整理之資料，將以提升耐風性能為方向研擬應用於陽光屋頂類結構 物的設計準則。

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【建議一】

建物整合之太陽光電模組耐風性能檢討：立即可行建議 主辦機關：內政部建築研究所

協辦機關：中華民國風工程學會

太陽光電板的安裝採用建物整合方式進行，以減少對於建築外觀的影響，

甚至減輕支架結構成本，已是目前國內太陽光電發展的重要趨勢，但台灣地區 有颱風等極端氣候作用，光電板在強風作用下破壞是重要議題。建物整合的安 裝方式是否使太陽光電板更易受到安裝位置、懸伸角度或長度等因素影響，不 力於光電板的耐風性能，可能造成光電板破損以致在強風作用時發生嚴重毀損 破壞，有必組織研究團隊針對建物整合的光電板進行檢討，由常見的建物整合 裝設方式，觀察光電板受風荷載的差異，有助於永續建築的政策推動。

【建議二】

屋頂太陽光電模組受風振動反應實場量測：立即可行建議 主辦機關：中華民國風工程學會

協辦機關：內政部建築研究所

陽光屋頂的政策對於節能及永續利用有指標性的意義，台灣地區日照充足，

太陽光電發電甚具價值，但台灣地區亦有颱風等極端氣候作用，光電板破壞除 可能有強風破壞外，受風振動亦是重要議題，長期的振動雖不一定是大振福的 激烈反應，但長時期小振動對於材料有疲勞的影響，可能造成光電板破損以致 在強風作用時發生嚴重毀損破壞，有必組織研究團隊針對光電板受風振動反應 進行實場量測，累積觀察資料。同時由各不同觀察對象之結構系統中了解，光 電板受風振動現象的差異，有助於陽光屋頂的政策推動。

第五章 結論與建議

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【建議三】

特殊造型屋頂太陽光電模組之風荷載數據庫：長期性建議 主辦機關：內政部營建署

協辦機關：內政部建築研究所

本研究中採用的建築物造型為矩形構型，實際建築物屋頂造型各異，其他 如曲面屋頂、多邊形屋頂等條件下，對於安裝其上的太陽光電模組風荷載有何 影響，光電板架設方式是否有需要進行調整，如單純以本研究之個案成果尚不 足以解答此一問題，建議將曲面屋頂、多邊形屋頂及其包含的高寬比、深寬比、

安裝區位、風向等影響條件綜合考量，結合氣動力實驗與結構計算，建立更多 造型屋頂上合適的太陽光電模組風荷載預估模式或數據資料庫，以利建築設計 之用。

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附錄一

91

附錄一、陽光屋頂之耐風設計準則

一 、 耐 風 設 計 考 慮 因 素

1. 太陽光電板受風作用後，表面風壓主要受到分離剪力流的渦散作用為主，

因此表面風壓分布情形與渦流再接觸現象有密切關係，形成擾動性風壓主 要作用區域，就光電板受力情形需加以考慮。

2. 支承結構系統的桿件內力受到風壓擾動影響，如單純利用平均風壓資料以 靜載重進行結構分析，出現的內力分布與實際出現在結構趕建的內力有甚 大的差異，原因是風壓分布於光電板上具有甚強的時變性，特別是太陽光 電板受風力作用甚為不對稱，因此支承系統受風作用後，桿件內力分布極 不均勻，少數桿件接頭出現甚高的局部集中應力，可能對於結構安全不利。

3. 由氣動力實驗中，不同安裝位置產生光電板面風壓差異可知，太陽光電板 不宜安裝在屋頂角隅位置，且應避免安裝過於接近邊緣。

4. 要提升太陽光電板的耐風作用強度，可將太陽光電板適度墊高，促進氣流 亦可由版下大量通過，有助於減少版下所形成的風壓回昇現象。

5. 紊流擾動作用下，結構體所承受的載重幾乎均非對稱型式，且如僅用靜載 重分析，所得之桿件內力未能反映可能出現的最大載種狀況。

6. 基座與支撐結構柱腳連接強度，應有承受設計風速下所產生拉拔力搭配建 築耐風設計規範給定之陣風因子推估所得風荷載的能力。

二 、 研 擬 之 設 計 準 則

依據本計畫之研究成果，初擬陽光屋頂之耐風設計準則如下：

(一)總則

1.1 為積極推廣應用太陽光電發電技術，確保太陽光電系統安全可靠、性 能穩定，提升建築太陽光電系統耐風性能，特制訂本準則。

1.2 建築太陽光電系統應包括：光電板(含太陽電池及固定腳架)、蓄電池、

92

電力調解器、配電(線)箱體及其他管線容器等設備。

1.3 建築太陽光電系統耐風性能除可依本準則進行查驗及規劃支撐系統，

太陽光電模組應符合國家檢驗標準(CNS)中關於安全確認及撞擊損壞 能力測試等標準之規定。

(二)支撐結構系統設計與安裝

2.1 結構系統應能承受各種不同風向角作用下產生之風荷載，並保持材料內 應力小於材料容許設計強度。

2.2 結構系統設計須能達到分散外力載重與均勻分配內力的目的。

2.3 為提升結構系統整體耐風性能可採用方式包括：

2.3.1 增加底座的斜撐桿件。

2.3.2 增加太陽光電板高側支柱的斜撐。

2.3.3 對太陽光電板邊框中點加強支撐或增設斜撐桿件。

2.3.4 其他形成強化環繞結構體框架之設計。

2.3.5 於太陽光電板下方加裝檔風板，以不超過高度的 1/4 為原則，但仍 應保持支架下方的透風性能。

2.4 為提升太陽光電系統之耐風性能，在環境條件許可下，宜將太陽光電板 作墊高設計，以利下方渦流通過，減少風載重。

2.5 架高之太陽光電系統可利用大型鋼骨基座安裝於屋頂斜面上。

2.6 屋頂安裝位置：

2.6.1 太陽光電系統安裝於平屋頂面上時，以安裝於具備女兒牆圍護環境 下為佳。為確保光電板受到充足陽光照射，女兒牆高度不應超過 光電板高端之高度過多，必要時可以太陽高度角與方位角計算其

附錄一

93 陰影是否影響光電板版面陽光。

2.6.2 如無女兒牆保護，應避免安裝於屋頂邊緣週區及角隅區域，對於 低層建築物之建築屋頂邊緣週區為建築高度的十分之一帶寬環繞 屋頂面區域，角隅區為相同帶寬之轉角處。具有斜屋頂條件者，

應避免以跨於屋脊上之安裝位置。

2.6.3 屋頂坡度高於一比二者，對於安裝於其上之太陽光電系統所受風 荷載較高，應提高桿件斷面或其他加強支撐結構系統勁度之補強 措施。

2.6.4 太陽光電系統安裝於屋頂上時，為能提昇錨定效能，以能預作安裝 基座，並預埋固定件為佳。支撐結構直接以螺栓等元件錨定於屋 頂面時，應避免破壞屋頂防水層。

2.7 多片式安裝：如太陽光電板採多片式並排排列設計，則以兩端版面受 風作用最高，應特別加以防護。

2.8 太陽光電板與支架結合：太陽光電板應以螺絲加墊片的方式與支架系 統緊密接合，螺絲孔為應至少包括四個角落及長邊的中點。太陽光電 板與支撐架之結合應避免採用槽鋼夾持或嵌入方式結合。

(三)安全性能檢驗

3.1 系統與建築結合的安全措施檢驗 3.1.1 錨固承載力檢驗

1 承載力的檢驗

(1)太陽光電系統傳遞予建築主體結構的風荷載和作用力，應不影響建築主 體結構或結構構件的安全。

(2)太陽光電系統的連接件與主體結構的錨固，應能完全抵抗風力對光電板

94 模組的拉拔及推壓作用。

(3)太陽光電板的支承不應安裝在輕質填充牆上。

2 太陽光電系統與建築主體結構採用後加錨栓連接時，應符合下列規定：

(1) 碳鋼錨栓應作防腐處理。

(2) 建議每個連接節點的錨栓數不應少於 2 個。

3.1.2 支架強度檢驗

1.支撐架材質一般可採用熱浸鍍鋅處理的鋼材、鋁合金或不銹鋼等。

2.支架應符合設計要求，支架應無破損及變形。金屬支撐架於現場施工時應 避免再鑽孔、焊接或切割。

3.防蝕措施應以二道防蝕之觀念進行規劃，腐蝕消耗為表面的第二道防線，

並可重新維護處理。

3.1.3 耐蝕性能檢驗

1.塗層的厚度應符合設計要求，鋼支架表面的防腐塗層應光滑平整，無流掛、

起皺、露底等缺陷。

2.表面處理如為熱浸鍍鋅其鍍鋅量應有 500g/m

²

以上，在重工業區或海岸地 區需有550g/m

²

以上，郊區則應有400g/m

²

以上。

3.鋁合金之陽極處理膜厚度應有 7μm 以上，並建議再外加一層 7μm 以上之 壓克力透明漆。

附錄二

96

附錄二 約1/20~1/30，本案採用 哪種比例?

98 增修有關，未來如何具 體實現?

3. 實驗的模型應先選定，

並說明，未來進行實是 斜屋頂或是矩形樓層及 太陽光電板的形式…等 等。

驗風速必須顧及雷諾相似性，已 能滿足雷諾數達氣動力行為穩定 及相似為選用原則。為能表現極 端氣候作用，實驗資料均經無因 次化處理，結構分析時以設計風 速進行計算，以貼近台灣地區極 端氣候條件及符合建築物耐風設 計規範要求。

2.透過氣動力實驗成果，檢討現行

2.透過氣動力實驗成果，檢討現行

在文檔中 陽光屋頂耐風評估與設計準則 (頁 113-146)