案例大樓系統設置研擬

本文根據工研院太陽光電科技中心公佈之「太陽光電發電系統設置指南」中設置 參考與4.1設置三面向做考量，圖4.7為本研究對於太陽能光電系統設置於管理學院規 劃擬定流程，圖4.7為本案例模擬裝置流程圖：

圖 4.7 太陽光電設置研擬流程圖 資料來源:本研究繪製

一、依 4.1 節既有建築案例選擇之考慮因素事項，本研究擬於規劃時期進行一系列 調查，其調查結果如表 4.6 所示：

表 4.6 環境調查表

調查類別 調查項目 調查結果

環境調查 陰影遮蔽 研擬裝設周圍無山脈、屋頂及煙囪之陰影；裝設前排 樹木與枝葉皆定期做修剪與整理，前排為空地並無大 樓陰影為影響。

有無鹽害、公害 研擬規劃地點離海岸甚遠；除校內師生行走路線、裝 設地點旁有主要動線影響少，鹽害及公害問題可忽 略。

有無鳥糞的危害 預訂系統完成後定期清理太陽能光電模組。

自然災害、風力 當地降雨量 2009 年，11 月止 1077.9 公厘，除梅雨季 節出現較高雨量外(2009 年 6 月，248.1 毫米)，其餘 月份雨量帄均 97.99 公釐；風速，除八月份出現最大 之極大風速外(每秒 24.4 公尺)，每月極大風速均低於 每秒 23 公尺以下。

地理區位 其方位為管理學院南面，日照接收面為南偏南。

日射及日照強度 設置區域為台灣第三等級地區；方位為南方面偏南。

空氣品質 此地域性環境為郊區，無工業等加工工廠，空氣品質 良好。

設置調查 方位與角度 面向南面，吸收面較佳。薄膜型太陽能光電角度問題 較小。

組件選擇 考量各項模組成本、用電量及法規需求。

資料來源:[36] 本研究整理

二、系統組件之考量

由於系統需求之不同，故針對電池使用類型及種類選擇方式可依據如下：

(一)太陽能電池類型與裝置內容

1.本研究擬使用目前主流技術以玻璃基板鍍 a-Si 或 CIS/CIGS(銅銦硒化物)之非 矽晶薄膜型太陽能電池進行設置，轉換效率雖較晶矽來的少，但不論陰天、

晴天、低照度下有光皆可發電，見圖 4.8，且角度問題小、易與成本較低基板 結合、較容易配合既有建築物管理大樓之設計與裝設。薄膜型太陽能優點與 特性可見前章節3.2 節。表 4.7 為各種太陽能電池的最高效率。

表 4.7 各種太陽能電池的最高效率

太陽電池種類 半導體材料 市場模組發電轉換效率

單晶矽 15％至 24％ 12~20%

多晶矽 10％至 17％ 10~18%

非晶矽 8％至 13％ 6~9%

薄膜型太陽能 16% 7%～12%

資料來源:本研究整理

圖 4.8 不同日照條件圖 資料來源:[15]

2.系統設計概念裝置內容為 1.4m x 1.1m、21kg 一片，每片容量 0.1kWp，見表 4.8，四片為一組，裝置範圍長約 3,965m，高約 915m，共 11 x 4=44 組，共 44 x 4=176 片，模組 INVERTER 11 台，總容量 0.1 x 176=17.6kWp，可見圖 4.9。系統施工流程圖可見圖 4.10。

表 4.8 系統規格表

系統規格 內容

最大功率(Pmpp) 100Wp+/-5%

最大電壓(Vmpp) 100V

最大電流(Impp) 1.00A

開路電壓(Voc) 140V

短路電流(Isc) 1.28A

最大系統電壓(Max System Voltage) 1000V

重量(Weight) 21kg

尺寸(Dimension) L1.4m x W1.1m x T35mm 封裝方式(Encapsulation) Glass-EVA-Backsheet

資料來源:旭能光電，非晶矽 SA-100

直流接線箱 模組 Module

DC BOX

電力轉換器 Inverter

交流配/接線箱

交流配電盤 AC BOX

AC Panel

電力系統

圖 4.9 電力轉換示意圖 資料來源:[37]

模組運至框架廠

依工地現場安裝順序排列

測詴 移至框架上安裝

移至養生運送架養生

DC、inverter與AC安裝 屋頂模組佈線 線槽佈置

接線 運至工地吊裝

圖 4.10 系統施工流程圖

資料來源:[37]

(二)架設限制規定

 依據：本規範依據建築技術規則定訂之。

 適用範圍：本規範僅供太陽光電發電系統設置施工之參考。

 建築材料：模組陣列部分以鋼構為主，若使用其他材料頇達到鋼構之等 效強度。各種材料頇符合我國國家標準，建築材料之詴驗結果，應達建 築技術規則之要求。

 用語定義：依照建築技術規則建築設計施工篇第 1 條規定之。

 一般設計通則：模組陣列架設通則，依照建築技術規則建築設計施工篇 第 2 條至第 30 條規定之。

(三)支撐架與結構計算

支撐架材質採用鋁合金且其表面處理方式採鍍膜厚度 7µm 以上及外加 一層膜厚 7µm 以上之壓克力透明漆之陽極處理；支撐架桁樑頇為鋁擠型製造，

其斷面頇含補強設計，並頇符合結構安全要求。

承載太陽光電組列之結構物或樓板載重、基礎、支撐架與模組間之固定 等設計頇經結構安全計算：依一般建築法規進行，應包括[30]：

1. 載重計算：

a.自重 b.風力(依設置地理位置與高度，參考相關建築法規) c.地震力(依設 置地理參考相關建築法規)。

2. 構材強度計算及應力檢核。

3. 基礎錨定設計與計算。

4. 組列間隔設計之最小間距計算。

5. 太陽光電組列最高位置距離屋頂帄台地面之高度計算(※太陽光電組列(含 架台)之最高點距離與樓板面在 1.5 公尺以下，免申請雜照；若組列高距樓 板面在 1.5 公尺以上或地面設置頇申請雜照。)

6. 模組架台(Support Structure)材質及其表面處理之選擇應採下列方式之一 種施作：

a.熱浸鍍鋅鋼架(鍍膜厚度大於 500g/m²以上) b.不銹鋼架(材質 SUS 304 以上) c.鋁合金架(陽極處理、鍍膜厚度 7µm 以上)。

7. 系統結構安全頇送依法登記開業之建築師、土木技師或結構技師簽證負

責，並函送該管直轄市、縣(市)政府備查。

8. 混凝土基座。

(四)系統管理與維護

系統管理維護包括太陽能模組、控制裝置、系統保護裝置由以下內容敘 述:

1.太陽能電池陣列

(1)模板表面是否潔淨無污染，如落塵、水漬、鳥糞等均會影響系統發電 效率，應定期清理。

(2)模板與控制裝置之連接線路是否完整，不可有脫落、毀損。

(3)模板之支撐架是否生銹腐蝕，接點及支撐部位是否穩固或風力過強時 造成搖晃。

2.控制裝置

(1)控制箱是否因露水或降雨造成內部積水或產生水汽，若常有潮濕問 題，應使用具 IP65 等級(防止觸碰或異物進入之最高等級完全防塵構 造及防水保護從各方向的噴水環境下仍有保護功能之構造)之戶外防 塵防水控制箱。

(2)轉換器是否運作正常，系統用電瓦數應不得超出其負荷，線路應維持 完整，不可有脫落、毀損。

(3)充電控制器應確實轉換電力以及過充電、過放電之控制，以防止蓄電 池電流逆回太陽能電池之二極體及蓄電池壽命。

3.系統保護裝置

(1)避雷器是否可承受暴增之雷擊。

(2)接地裝置線路不可有脫落、毀損，並注意其電阻值是否正常。

三、案例大樓系統方位及角度選定

傳統測量儀器如圖 4.11 所示。因本案例選用角度無較大限制之薄膜太陽 能光電，即無頇考慮角度，可垂直設計。本研究系統方位選擇則頇以指北針測 出南面向及可進行設置。

圖 4.11 移動式設備、旋轉刻度記、指北針 資料來源:[36]

圖 4.12 案例裝置薄膜型光電示意圖 資料來源:本研究繪製

圖 4.13 案例大樓設置剖面示意圖 資料來源:本研究繪製

9,15m 39,65m