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他應用則有護欄、安裝於停車場的遮陽棚或是屋簷遮陽板等。(楊 2014)

本 研 究 探 討 外 牆 附 屬 構 件 如 建 物 整 合 太 陽 光 電 板 (Building-integrated photovoltaics, BIPV)外牆之耐風性能,研究成果亦可回饋於遮陽板、廣告招牌…

等耐風性能檢討,本研究以剛性模型的氣動力實驗建立建築物受風載重資料,並 利用統計分析推估設計合理的風壓係數,對於建物整合太陽光電板等支撐結構系 統的設計風載重作成建議。由實驗載重資料及合理的設計風壓係數,有助於提升 類似構造物耐風性能設計參考,並協助本所風雨風洞實驗室建立結構物風載重實 驗量測與資料分析等技術能量。

臺灣地區颱風頻仍,如何決定此類建築物外牆及附屬構件受風作用的荷載 常困擾著設計者。不同安裝條件下與建築物牆面垂直的附屬構件應有合理的風 荷載,而與建築物牆面平貼的附屬構件除表面風壓外尚有合適的內壓值設定需 考量,因其造型變化與安裝條件差異過大,規範未對此類構造物風荷載給出明 確規定,尚待釐清。

第二節 研究內容與方法

本研究利用風洞實驗更深入的探討 BIPV 外牆所受到的風荷載狀況,包括 內外表面風壓及其氣動力特性的討論,需考慮不同安裝方式或內外風壓的差異 成為風荷載的來源,因此孔隙、安裝於建築的位置、風向等多項因素均有影響,

量測對象主要為風壓分布狀況,以近一步分析,因此須以風洞進行氣動力模型 實驗,採用縮尺模型可有效掌握建築物含此構造物的整體受風情形,有助於釐 清孔隙、安裝於建築的位置、風向等因素對於氣動力特性的影響,進而尋找最 不利的荷載條件。

本計畫將利用地況 C 條件進行 BIPV 外牆風載重實驗,探討其氣動力特性 與耐風性能,規劃研究內容與方法如下:

1. 文獻資料蒐集:本研究與建物整合太陽光電板設置相關的建築物外牆及附屬

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構件設計風載重文獻、安裝方式、設計建議進行蒐集與彙整,整理較具代表 性及尚未有明確設計規範可供依循的案例,進行必要的氣動力實驗量測,以 了解其風荷載特性。

2. 流場模擬: 本研究以本所風洞實驗室現有大氣邊界層流場,初步選取地況 C 的流場條件,作為來流條件。

3. 流場量測將利用本所的熱膜探針(Hot film probe)配合移動機構加以量測,觀 測記錄流場的剖面資料。

4. 模型阻塞比:模型的尺寸需考慮安裝後,風洞實驗斷面的阻塞比控制於 8%

以下,以避免局部加速現象,影響成果的準確性。

5. 氣動力實驗規劃:

(1) 流場規劃:本研究使用本所位於臺南市歸仁區之內政部建築研究所風雨 風洞實驗室,進行建築物氣動力模型實驗研究。

(2) 模型設計:選取較具代表性的形式作為典型建物,製作模型,進行氣動 力實驗研究。主要量測對象之氣動力模型為薄平板型態,由文獻顯示,

BIPV 外牆種類可分為包括牆面外伸板及平貼板兩大類。外伸板安裝於 建築物模型表面有水平排列及垂直排列兩種;平貼板為建築物雙層帷幕 牆形式,以單元片組成,具備可調整機構,可變化安裝位置與間隔,模 擬不同的單元板間隙與雙牆間隔條件。依動力相似律(Simulation law) 將試驗模型與試驗風況適當搭配。氣動力模型將安裝於大型建築物表 面,需使光電板模型氣動力特性由建築物表面渦流主導,以符合實況。

(3) 計畫進行中使用風洞試驗室相關試驗與量測儀器包括定溫流速儀(含熱 膜探針流速計與相關設備)、流速率定儀、微壓壓力轉換器、微壓量測 儀、A/D 轉換系統、電子式壓力掃描系統等。

(4) 模型氣動力實驗量測:利用本所實驗室現有的電子式壓力掃描器量測模 型同步的風壓資料,以及風洞試驗段中的旋轉臺變化風攻角。

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(5) 由實驗量測所得之建築物表面風壓資料首先將計算其表面風壓均值、擾 動值、尖峰因子(peak factor)等,以完整掌握表面風壓分佈情形。

(6) 利用氣動力模型表面風壓,採有效貢獻面積加權積分方式,計算板面單 元瞬時載重,可供結構分析之用。

6. 資料分析:

(1) 由實驗量測所得之表面風壓資料首先將計算其表面風壓均值、擾動值、

空間相關性、機率密度函數型態等。

(2) 氣動力模型風壓係數在不同的內外牆間距、板面上孔隙率及位置等條件 下的比較。

(3) 以淨風壓觀念計算建築物外牆附屬構件版面的風荷載。

(4) 利用量測所得資料進行尖峰風壓檢討。

7. 耐風性能評估:依據幾何尺寸條件及受風荷載特性,檢討不同安裝條件對於 受風荷載的影響,使本研發技術成果得以推廣應用,提供實務界參考使用。

8. 提昇 BIPV 系統耐風性能的設計策略:本研究由結構受風荷載檢討其耐風性 能,嘗試做安裝位置的調整,並重新進行受風作用下不同布局受風力的分析 計算工作,可作為改進設計的參考。

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