第二章 文獻回顧
第一節 太陽光電板之氣動力特性
對一太陽能光電系統安裝於建築屋頂上，在缺少遮蔽物保護的情況下，使 得太陽能光電板耐風性能備受考驗。文獻中對於太陽能光電板的氣動力特性，
因為升力對太陽能光電板的安裝固定有相當程度的決定因素，故有較多且深入 的探討。
有關太陽能板氣動力現象探討，Chung 等人(2008)研究單片太陽能集熱板的 氣動力現象。由其研究結果可得知，在風速在20 m/s~45 m/s 區間時，太陽能集 熱板的表面壓力係數無明顯變化，顯示其雷諾數獨立之現象。該研究亦透過於 太陽能集熱板迎風面處加裝導流板，藉以降低太陽能集板升力。其最佳效果可 減少62%之升力。Chung 等人(2011)及 Chou 等人(2014)研究在不同傾斜角及風 向角的情況下，太陽能集熱板的升力變化。其研究呈現，隨著傾斜角度增加，
太陽能集熱的升力亦呈增線性增加。而在不同風向角的情況下，太陽能集熱板 最大升力約發生於風向角約為30°。
隨著太陽光電發電系統日漸成熟及應用，陣列式太陽能光電板因不同於單 片太陽能光板的氣動力現象，亦逐漸被拿來探討。Bienkiewicz and Sun (1992a) 指出陣列太陽能光電板的氣動力現象會因每排間距不同、傾斜角度、離地高度 而有所不同。Kopp 等人(2012)研究指出，陣列式太陽能光電板，以迎風面第一 排承受最大風荷載，且安裝時的傾斜角為重要影響參數。陳(2015)研究亦同樣指 出陣列式太陽能光電板的受風作用以第一排最為強列。而在陣列式太陽能光電 板整合建築物的研究中，陳等人(2015)研究發現，當風流經建築物時，風會因建 築物幾何形狀產生分離流且加速的效應會形成強烈負風壓，此現象不利於太陽 能光電板的風荷載。另在不同風向角的情況下，風接觸建築物角隅產生的角渦 流效應亦不利陣列式太陽能光板風荷載。另針對平屋頂建築物女兒牆對陣列式 太陽能光電板的風荷重影響，Kopp 等人(2005)及 Trung 等人(2009)研究推論，
當女兒牆高度越高時，平屋頂建築物上方的升力亦隨之增加。此現象亦將會使 太陽能光電板的最大升力增加。
近年相關研究亦有透過CFD 方法瞭解陣列式太陽能板的氣動力現象。Axint 等人(2014)比較陣列式太陽能光電板有/無加裝導流板情況下的淨風壓係數。研
究結果指出，在不同風向角的情況下，陣列式太陽能光電板加裝導流板的淨風 壓係數皆小於未安裝的情況。Aly(2016)研究透過單片太陽光電板，在相同邊界 參數及初始條件的情況下，比較CFD 方法與風洞實驗的差異。其研究結果指出，
於均勻流的情況下，在平均風壓係數(mean pressure coefficient)與最大擾動壓力 (peak pressure fluctuations)的比較上，CFD 方法的結果大致符合風洞實驗的結果。
然而若考慮大氣邊界層的情況，風洞實驗的最大擾動壓力會小於CFD 的結果。
推論其原因在於風洞實驗的過程中，無大尺度的紊流效應所造成的現象。
第二節 相關規範及管理辦法
目前國際尚無針對太陽能光電板安裝於屋頂上之相關規範，因此本研究針對 國內相關規範首先進行蒐集。
一、建築技術規則
建築技術規則第一章用語定義第1 條第 1 項第 10 款，對於屋頂突出物之定 義為突出於屋頂之附屬建築物及雜項工作物，包含有：
1. 樓梯間、昇降機間、無線電塔及機械房。
2. 水塔、水箱、女兒牆、防火牆。
3. 雨水貯留利用系統設備、淨水設備、露天機電設備、煙囪、避雷針、風向器、
旗竿、無線電桿及屋脊裝飾物。
4. 突出屋面之管道間、採光換氣或再生能源使用等節能設施。
5. 突出屋面之三分之一以上透空遮牆、三分之二以上透空立體構架供景觀造 型、屋頂綠化等公益及綠建築設施，其投影面積不計入第九款第一目屋頂 突出物水平投影面積之和。但本目與第一目及第六目之屋頂突出物水平投 影面積之和，以不超過建築面積百分之三十為限。
6. 其他經中央主管建築機關認可者。
依此建築規則第4 點：再生能源使用等節能設施來看，太陽能光電設施 可視為屋頂突出物。
二、再生能源設施免請領雜項執照標準
而有關太陽能光電板安裝於平屋頂上之管理，經濟部及內政部於 99 年發布 設置再生能源設施免請領雜項執照標準，並分別於101 年及 103 年修訂，其條文
第二章 文獻回顧 如下：
第一條： 本標準依再生能源發展條例（以下簡稱本條例）第十七條第二項 規定訂定之。
第二條： 本標準所適用之範圍，以設置太陽能熱水系統產品及太陽光電發 電設備為限。。
前項太陽光電發電設備除應有利用太陽電池轉換太陽光能為電 能之發電設備外，並得包含無頂蓋之支撐架及運轉維護孔道或通 道之設施。
第三條： 本標準所稱建築物，指符合下列情形之一者：
一、依建築法規定取得建造執照及其使用執照，或合於建築法第 九十八條規定之合法建築物。
二、實施建築管理前，已建造完成之合法建築物。
三、經直轄市、縣（市）政府依其自治條例所許可設置太陽光電 發電設備之建築構造物。
四、依廢止前臺灣省違章建築拆除認定基準第二點第十款規定，
取得專供畜禽生產證明文件，或取得專供農業生產之寮舍接 水、接電證明書且專供畜禽生產之寮舍。
第四條： 設置於建築物屋頂之太陽能熱水系統產品，其高度為二公尺以下 者，得免依建築法規定申請雜項執照。
第五條： 設置太陽光電發電設備，符合下列條件之一者，得免依建築法規 定申請雜項執照：
一、設置於建築物屋頂或露臺，其高度自屋頂面或露臺面起算三 公尺以下。
二、設置於屋頂突出物，其高度自屋頂突出物面起算一點五公尺 以下。
三、設置於中央主管機關公告劃設之嚴重地層下陷區地面，其高 度自地面起算四公尺以下。
四、設置於鹽業用地或由該用地變更為特定目的事業用地之地 面，其高度自地面起算四公尺以下。
五、設置於前二款以外之地面，其高度自地面起算三公尺以下。
六、架高於設置面之運轉維護孔道或通道設施，其水平投影面積 不得超過太陽光電發電設備整體水平投影面積百分之三十。
七、太陽光電發電設備設置於屋頂、露臺或屋頂突出物者，該設 備不得超出該設置區域之範圍。
第六條： 設置前條太陽光電發電設備者，應於設置前，檢附下列證明文件 送所在地主管建築機關備查：
一、再生能源發電設備同意備案文件影本。
二、依法登記開業或執業之建築師、土木技師或結構技師出具太 陽光電發電設備免請領雜項執照簽證表及結構安全證明書。
三、設置前條第一項第三款或第四款之太陽光電發電設備者，應 另檢附太陽光電發電設備結構計算說明書。
前條太陽光電發電設備應於竣工後，檢附依法登記開業或執業之 建築師、土木技師或結構技師出具之太陽光電發電設備工程完竣 證明書，報請所在地主管建築機關備查。
第七條： 本標準自發布日施行。
此外，各地方政府為推廣太陽能，亦另訂自制條例辦法。以下為高雄市建築 物設置射陽能光電設施辦法，其中主要差異點為第五條太陽能光電設施從屋頂面 之起算高度及水平投影面積。
第一條： 充分利用高雄市日照充足，以利太陽光電再生能源發展之地方特 色，規範建築物屋頂太陽光電設施之設置，以達到節能減碳之目 的，並依建築技術規則總則編第三條之二第一項規定訂定本辦 法。
第二條： 本辦法之主管機關為高雄市政府，執行機關為高雄市政府工務 局。
第三條： 本辦法所稱太陽光電設施，指太陽能光電板、支架（含欄杆）、
維修設施及轉換太陽光能為電能之必要設施。
第四條： 陽光電設施應依建築法規定申請雜項執照，於領得雜項執照後，
應依再生能源發電設備設置管理辦法規定向中央主管機關申請 同意備案。
前項太陽光電設施符合設置再生能源設施免請領雜項執照標準 規定者，得免請領雜項執照。
第二章 文獻回顧
極粗糙( 𝐷𝐷 ≅ 0.08) 0.8 1.0 1.2 圓型
(D√𝑞(𝑧) > 1.70)
所有 0.7 0.8 1.2
註：(1) 假設風力作用方向與風向平行 (2) 欲求其他 h/D 值之 Cf，可做線性內插。
(3) D：結構物之直徑或最小水平尺寸，m D′：結構物表面突出構材的深度，m h：結構物高度，m
q(z)：風速壓，kgf/m2
(4) 計算設計風力所用之受風作用特徵面積為結構物投影在與風向垂直之平面上的面積。
四、小結
由目前的蒐集相關規範可得知，國內針對屋頂突出物的耐風壓結構安全與設 計係由土木技師或結構技師進行估算，缺乏相關風壓設計建議值。然而國內太陽 能光電板設施的架設，係以現有的建屋頂為主要裝設群體。因此對於另外加裝的 太陽光電板及設施，可考慮建立風壓設計建議值，提供給國內廠商或相關工程人 員做為設計參考。
第三章 太陽能光電板氣動力特性研究