第二章 資料蒐集與文獻分析
第五節 本所性能實驗中心 BIPV 案例
內政部建築研究所性能實驗中心於民國92 年完成「太陽能及外遮陽實驗設 備」工程建置計畫（圖 2-1），並於 93 年執行「太陽能光電系統結合建築外殼 效益分析」研究計畫。發包施工過程之品質管制與檢驗之研究，藉由全程督導 施工廠商按照合約標的，架設遮陽設備及太陽能光電設備，除了確保施工品質 之外，亦可印證及檢討國內外既有節能數據之準確性，實驗偵測模型效能，解 析預測適合本土氣候條件下的最大效益值，以作為進一步推廣節約能源之數據 基礎。
圖2-1 設備館架設太陽能光電板及遮陽板完工圖之一
圖2-2 設備館架設太陽能光電板及遮陽板完工圖之二
亞洲地區：台灣 基本資料
名稱/容量 性能實驗中心BIPV / 30kWp 地點/城市 台南縣歸仁鄉
國 家 中華民國 太陽能光
電板系統
裝設於 ■屋頂 □牆面
晶片系統 ■單晶矽 ■多晶矽 ■非晶矽 建築類型 □住宅 ■辦公暨實驗研究室
建物狀態 ■新建建築物 □舊有建築物 氣候特徵
經 緯 度 120° 13' E 23° 02' N 日 射 量 3.9 kWh/m2
標高(M) 12
氣候類型 亞熱帶高溫高濕氣候（溫度：年平均25℃）
日照時數 年平均= 5.6 小時/日 案例照片
第二章 資料蒐集與文獻分析 計畫背景 1. 內政部建築研究所為國家建築政策研究單位，所屬性能實驗中
心（Performance Experiment Center, PEC）為國內首屈一指的建 築相關性能實驗室。
2. 2002 年內政部建築研究所建置太陽能及外遮陽實驗設備計 畫，基地位於台南縣歸仁鄉。
設計內容 1. 性能實驗中心太陽能及外遮陽實驗設備建構於設備館平屋頂 上方，並向建築物南側出挑形成遮陽。
晶矽系統（單晶矽、
kW，面積約為 350m2；遮 180m2。
2. 太陽電 （cell池 ）部分，設置有三種不同 多晶矽及非晶矽），裝置容量共計30 陽板部分，設置穿孔金屬板，面積約為 發 電 量 每KW 太陽能光電板發電 2.35 kWh。
相關照片
2-1 太陽 2-1.1
太陽 系統容量為 30kW。光電板陣
動調整上下各
2-1.2 系統組成
要 式市電並聯與緊急供電直
器、電池組及量測分析、監視系統。
圖2-3 太陽能發電系統單線圖 能光電系統
設計說明
能光電板架設在設備館二樓屋頂平台，
列傾斜角25°，方位正南，其中靠東側位置，約佔全面積 1/4 部分設計為可以手 10°，以備未來實驗所需。
系統主 由四部分組成，太陽能發電模組，整合 交流電轉換
第二章 資料蒐集與文獻分析
2-1.3 系統配置
BIPV 系統分別有單晶矽、多晶矽及非晶矽三種電池，依據未來實 驗計畫而區分三個系統，系統容量及規格如下所示：
系統一為 p，流程圖如圖 2-4 所示：
-30 KW
1. 8.58kW
圖2-4 系統一流程圖
2.系統二為 8.82kWp，流程圖如圖 2-5 所示：
第二章 資料蒐集與文獻分析 2.系統三為 12.6kWp，流程圖如圖 2-6 所示：
圖2-6 系統三流程圖
2-1.4 光電板規格
♦ 非晶矽太陽能光電板 (Pmax﹕50W) 2.7 KW * 1 SET
項目 規格說明
組裝方式 6 串 9 並，共 54 片 串聯電壓 99 Vdc ~ 102 Vdc
並聯電流 25.74 Amps
蓄電池 12V 100AHr 10個串聯，2組並聯
♦ 單晶矽太陽能光電板 (Pmax﹕70W) 2.94 KW * 1 SET
項目 規格說明
組裝方式 7 串 6 並，共 42 片 串聯電壓 99 Vdc ~ 115.5 Vdc
並聯電流 59.5 Amps
蓄電池 12V 100AHr 10個串聯，2組並聯
♦ 多晶矽太陽能光電板 (Pmax﹕70W) 2.94 KW * 3 SET
項目 規格說明
組裝方式 7 串 6 並，共 42 片 串聯電壓 99 Vdc ~ 118.3 Vdc
並聯電流 24.84 Amps
♦ 單晶矽太陽能光電板 (Pmax﹕70W) 0.42 KW* 1 SET
項目 規格說明
組裝方式 7 串 6 並，共 42 片 串聯電壓 99 Vdc ~ 117.9 Vdc
並聯電流 24.84 Amps
蓄電池 12V 100AHr 10個串聯，2組並聯
♦ 多晶矽太陽能光電板 (Pmax﹕70W) 2.52 KW* 1 SET
項目 規格說明
組裝方式 7 串 6 並，共 42 片 串聯電壓 99 Vdc ~ 117.9 Vdc
並聯電流 24.84 Amps
蓄電池 12V 100AHr 10個串聯，2組並聯
第二章 資料蒐集與文獻分析 註 以上為獨立系統，配有蓄電池以備台電不定期停電之需，ON LINE 方式提
(Pmax﹕75W
： 供電力。
♦ 單晶矽太陽能光電板 ) 12.6 KW * 1 SET
項目 規格說明
組裝方式 28 串 6 並，共 168 片 串聯電壓 460 Vdc ~ 476 Vdc
並聯電流 26.4 Amps
蓄電池 12V 100AHr 41個串聯，2組並聯 註：以並聯方式提供電力，並備有蓄電池提供提供緊急防災。
2 備
外殼採用玻璃帷幕構造，在心
於提升使用人員之舒適度或工作效率。在晝光利用上也可能減少照明用電(在 玻璃帷幕牆常成 為近年來歐美溫帶國家辦公建築流行之外殼構造型式。台灣深受西方建築流行 趨勢影響，玻璃帷幕大樓也應運而生，在忽視亞熱帶氣候特徵與相對應構造性 能情況下，只能大量使用空調能源以對抗室外熱負荷，不僅降低室內環境舒適 度，也加重能源之使用負荷。
陽台；屋頂構造 也達法規基本隔熱性能（屋頂平均熱傳透率 1.2(W/m2K)及外牆平均 熱傳透率 應小於3.5(W/m2K)）。2002 之研究，除了 架設太陽能光電板外，亦須研究建築物外遮陽效益，因此在實驗群建築中選擇 設備館屋頂作為實驗場址，進行外遮陽熱負荷效益研究，並作為建築物節能減 的示範意義。設備館架設之外遮陽板設計為金屬穿孔板，面積約為180m2（請
2-2.1 設備館之原ENVLOAD值
驗室有五大實驗館，其中設備 門廳為一連棟建築物，
在節能法令檢討上，理應視為一棟而一併檢討。但由於太陽能光電板及遮陽板 畫，實施於設備館範圍內，因此僅針對設備館檢討其改善之效益評估。
關於建築物外殼耗能指標(Envload)評估，先調閱設備館原設計圖之相關圖 -2 外遮陽設
建築物 理層面上，讓室內空間視野開闊，有
助
寒帶地區甚至可因溫室效應而減少室內暖房空調耗能)。因此，
本所設備館外殼雖非全玻璃帷幕構造，南側也有 1.2m 的 Uar 應小於
Uaw 年實驗計畫投入BIPV
碳
參閱圖2-1、2-2）。
性能實 館、環境館及
計
面，據以計算 ENVLOAD 值，得出約為 120~130 kWh／(ｍ２年)，符合 2000 以前標準。若以 2003 年版建築節能法規檢討，則已超過法規最大值 115
準 逐 年 提 升 之 故，設備館建築原設計檢討的版本為 2000
2 之新ENVLOAD值
十一年太陽能及外遮陽實驗設
之遮陽板深度 4m計算，模擬計算其ENVLOAD值已下降為75~90kWh/m2年， 亦 即 空 調 負
-1 設置遮陽設備前、後的溫度比較表 年
kWh／(ｍ２年) （超過法令標準之因在於我國節能法令標 以前的標準）。
-2.2 設備館
依據九 備建置規劃研究案，對於設備館所做
之實驗，屋頂架設太陽能光電板及南向遮陽板。外遮陽實驗設備 以
荷約可下降25%。
2-2.3 設置遮陽設備的空調節能效益
設備館設置遮陽設備（太陽能光電板與遮陽板）對於空調節能效益，藉由 實測架設前、後溫度的差異，以探討節能效益。（本小節資料節錄自2005 年研 究計畫）
溫溼度感測計放置於建研所設備二樓陽台，不受陽光直射與不受雨水影響 處。另外，設置三只數位瓦時計，觀察遮陽設備後 A105 室、A106 室與 A107 室冷氣耗電量變作情形。冷氣耗電量資開擷取範圍為工作天每日九時至十七時 為止，計算每日平均耗電，假設每月有二十二個工作天計算，推算一個月冷氣 耗電量。
2003 年(遮陽設備設置前)、2004 年(遮陽設備設置後)與 2005 年(遮陽設備 設置後)綜合耗電量為三個辦公室加總，節能效益計算方式為：節能效益=(節省 瓦特數/2003 年綜合耗電量)*100%。
表2
第二章 資料蒐集與文獻分析 由表2-1 可觀察出：
2003 年八月份平均溫度差為-1.4℃
2003 年九月份平均溫度差為-0.2℃
2004 年八月份平均溫度差為 1.3℃
1.1℃
陽板後，由於建築物吸收能量的情形減少，使得平均溫度 為下降。
備前、後的空調耗電表
由表2-2 可觀察出：
設置遮陽設備後可以有效節省空調耗電量，由2003 年、2004 年與 2005 年 八月、九月的節能效益觀察出可有9.17%~31.95%的效果。
2004 年九月份平均溫度差為
2005 年八月份平均溫度差為 0.14℃
2005 年九月份平均溫度差為 0.09℃
(溫差計算方式：氣象局溫度扣掉建研所溫度) 裝置光電板與遮
略
表2-2 設置遮陽設