研究動機

第一章 緒論

1.1 研究動機

文明的發展與能源的消耗密不可分，當人們文明發展的越迅速，對於能源的 需求也越來越強烈。近年來，由於世界各國對能源需求大增，導致資源快速減少，

油價攀高；天然氣的存量雖較石油多，也因許多國家使用量激增，供應量已急遽 升高。

面對地球資源的短缺和傳統利用石化燃料或核能發電所引發的污染和安全 問題，許多先進國家皆致力發展綠色新能源，期待能減少二氧化碳和有害物質的 排放，最終達到環境永續及發展永續的理想。因此在「全國能源會議」的結論上，

「新及再生能源發展」與「能源效率提昇」是我國未來能源發展的主軸，並將2020 年再生能源的供給目標訂定為12%以上，亦即，推廣再生能源利用是重要政策之 一，而我國的再生能源中以太陽能最為豐富，目前太陽能的推廣，仍以太陽熱能 為主(圖1-1)，主要應用於熱水供應。

圖 1-1 傳統太陽能熱水器示意圖【1】

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經濟部能源局近年來制定相關法規與獎勵制度，包括設備補助措施(太陽能 熱水系統推廣獎勵辦法)與財稅獎勵措施(促產條例)，並訂定 2020 年太陽能熱水 器推廣目標要達到每年年安裝量 14 萬帄方公尺安裝面積，約為推動獎勵措施前 1999 年安裝的 2.5 倍，目前國內的利用普及率已由推動獎勵措施前的 3.3%提升 至 4.6%。在安裝利用統計方面，已為國際能源總署(IEA)所統計；經分析，我國 在國土面積的安裝密度上排序第三位達 42m²/km²，成為全球高度利用太陽能的 國家【2】。

目前，太陽能熱水器的利用已經日漸普及，但往往在設計上並不太講究產品 外觀與安裝的便利性，所以造成國內太陽能熱水器在推廣上出現以下問題：

1. 破壞景觀：在大量推廣太陽能時，如果太陽熱能集熱產品設計不能配合建物 規劃而造成環境景觀的破壞，對新建物的利用推動會有所影響，如圖 1-2。

圖 1-2 太陽能熱水器的安裝導致景觀破壞

2. 屋頂可安裝面積不足：由於建築結構問題及太陽光電系統逐漸大力推動進行，

對於同樣利用建物屋頂的太陽熱能，將會互有影響。

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國外這幾年在有關太陽能集熱器走向建物化技術的潮流中，已經有許多公 司開發完成一系列建築物整合化集熱系統，主要集中在德國、美國、奧地利、中 國大陸及日本等國家，例如德國 Wagner & Co Solartechnik Gmbh、SOLVIS Gmbh&Co KG 及 IKARUS Solar AG 等公司，美國 American Solar Roofing Company 及 Duke Solar Inc 等公司，日本 YAZAKI 公司及奧地利 AEE INTEC 公 司，建物化集熱器技術可分為架構式及嵌入式建築整合及建材化(建築一體化)建 築結合型式(圖 1-3)，但其所發展之接合技術大部分針對木造及輕鋼架構造之建 築，不見得可以適用於國內以混凝土構造為主之建築【2】。

圖 1-3 建築化集熱器(左-架構式、右-嵌入式)

目前，台灣也逐漸發展架構式、嵌入式的太陽能熱水器整合應用於建築結構，

如圖 1-4、1-5，但只處於草創階段技術還未成熟；運用層面多分布於新式建築，

還無法直接與現有的建築結合，因此並不普及。

圖 1-4 嵌入式結合太陽能熱水器(台灣)

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圖 1-5 架構式太陽能熱水器(台灣)

架構式與嵌入式的太陽能熱水器雖然是台灣未來與建築整合的主流，但同樣 都面臨到一個問題，那就是施工和組裝不易。無論是嵌入式或架構式的太陽能熱 水器，設計皆非一體式，因此除了集熱器本身是與建築體整合外，熱水器系統中 之熱水管路、儲水槽及閥件等的施工佈局，尚需符合建築規格才可安裝，施工極 為麻煩。

如果可以成功開發出「一體式」太陽能熱水器產品，熱水器全部在工廠完成 組裝與品管，搬抵現場接上冷、熱水管即可完成安裝，不浪費施工時間，並且建 材化整合應用於建築結構，這樣不僅可突破目前國內太陽能熱水器的推廣瓶頸，

更有機會外銷國外。