系統規格說明

一、基本性能

在設備館二樓屋頂平台架設太陽能光電板系統容量為 30kW，架設 角度仰角 25°，架設方位南向，其中靠東側位置，約佔全面積 1/4 部分，

需為可以手動調整上下各 10°仰角之光電板。設備館二樓屋頂平台架設 太陽能實驗設備需考慮與遮陽板結合一體製作，呈現整體美感。

二、系統配置說明

（一）17.4 KW 系統流程圖

圖四. 17.4 kW 系統流程圖

（二）12.6 KW 系統流程圖

圖五. 12.6 KW 系統流程圖

第四節 本計畫有以下工作項目及成果：

　本研究有以下之工作項目：

A. 遮陽板部分

1. 收集分析設備館設置遮陽板前、後之室內氣溫變化 2. 收集分析設備館設置遮陽板前、後室內之溼度變化

3. 收集分析設備館設置遮陽板前、後室內之空調用電瓦特數變化 4. 收集分析帷幕牆形式之光電板在南向方位之實際效能。

5. 探討晶片帷幕牆本身之隔熱性能，並與其他帷幕牆作比較 B. 太陽能光電板部分

1. 分析比較不同材質太陽電池，在環境變動下效益的高低 2. 分析比較太陽能光伏系統，蓄電池備載與否的效益高低 3. 分析比較直交流轉換器以不同方式連接，其效益的高低 4. 分析比較太陽能光伏系統，以不同角度架設，其效益的高低 5. 分析比較相同環境下，太陽光以直射與輻射的方式，其效益的

高低

6. 分析系統實際與市電並聯之後，其效益如何 　　　

本研究有以下之具體成果﹕

A. 遮陽板部分

1. 太陽能光電板及遮陽板實驗設備對於既有建築物的空調節 能效益。

2. 帷幕牆形式之光電板在南向方位之實際效益值。

3. 晶片帷幕牆之隔熱性能與一般帷幕牆之分析結果。

B.太陽能光電板部分

1. 不同材質太陽電池對環境變動的發電效益 2. 太陽能光伏系統以不同方式連接的發電效益 3. 太陽光照射方式與照射角度變更的發電效益 4. 太陽能光伏系統實際與市電並聯之效益

研究進度：

分析比較相同環境 下，太陽光以直射 與輻射的方式，其 效益的高低 分析系統實際與市 電並聯之後，其效 益如何

期中期末報告

預定進度

(累積數) 6% 12% 18% 24% 36% 48% 60% 72% 84% 96% 100

% 說明：１工作項目請視計畫性質及需要自行訂定，預定研究進度以粗線表示其起訖日期。

２研究進度百分比一欄，係為配合追蹤考核作業所設計。

第三章 遮陽板節能效益分析

第一節 前言

台灣的建築節能法規，依辦公類、百貨商場類、旅館類、醫院類、

住宿類、學校、其他類等七種規範，分別訂立不同指標與基準。配合法 規公佈，也同時頒佈七本最新「建築節能設計技術規範」，以利建築管 理行政及實務應用上的計算依據。本協辦案由內政部建築研究所委託，

基地位於台南縣歸仁鄉國家性能研究室之設備館，，從空調模式及節能 指標分類，本案可歸納屬於「空調型建築」、「其他類建築」等二類型來 論其指標特性。

所謂「空調型建築」，是指如辦公廳、旅館、百貨公司、醫院等較 大規模且常使用中央空調之建築物。在這些建築形態中，均具有固定的 上下班的空調使用模式，以及相似的室內人員、照明的發熱量，例如全 國各地的辦公建築的室內及空調使用條件均大同小異。對於空調條件雷 同的建築物，通常較可以找出精確的公式來預測其空調耗能情形。因此 我國的建築節能法令，就分別針對各建築物分類，建立各自的回歸公式

（見下述ENVLOAD公式）來預測其空調耗能量，以作為其外殼節能設計 的指標。我國關於「空調型建築」的規範，一共有辦公廳、旅館、百貨 公司、醫院等四種版本。

所謂「其他類建築」，是指如體育館、集會堂、航空站、文化中心、

禮堂、廠房、教堂、寺廟等，上述三類未能涵蓋的建築物。其建築種類 複雜多樣，其機能空間、室內發熱量、空調形式、空調時段均無固定模 式可尋，其空調耗能量很難掌握。由於這些建築物大多具有巨大的屋頂 面積，同時其垂直外殼立面對整體耗能量影響較小，因此在我國的建築 法令中，遂採「屋頂平均熱傳透率Uar」來規範其空調耗能量。這雖非 周延的耗能指標，但對於這些複雜巨形的建築空調耗能，確有決定性的 節能管制作用。

以上為設備館適用我國建築外殼節能設計指標的背景說明，其中

「空調型建築」的ENVLOAD指標屬目前最先進與最精密的「綜合耗能規 範法」；而其他的隔熱U值與遮陽性能 ksi值(AWSG之簡算指標)則屬最簡

專業人員之要求而作的分類分級性能規範系統，同時也是基於台灣特殊 熱濕氣候所發展「隔熱遮陽並重型指標」，可說是目前國際建築節能法 令最先端之建築節能體系。

第二節 研究方法

依據我國建築節能法令ENVLOAD，檢討設備館之外殼耗能情形。台灣 目前最新的建築技術規則，在第二章第八節四十五條中，已規定辨公、

百貨、旅館、醫院建築等，中央空調型建築類型之計算ENVLOAD，必須 小於基準值ENVLOADs。

3.2.1 建築外殼耗能量ENVLOAD公式

對於「空調型建築」，我國採用建築外殼耗能量ENVLOAD指標，作為 外殼節能設計的依據。所謂ENVLOAD，即為Envelope Load的簡稱，意指 為了維持健康、舒適的室內熱環境，臨接窗、牆、屋面、開口等外周區 空間，在全年中的冷房顯熱熱負荷量。我國的規範對於ENVLOAD，以簡 單的一次方程式來計算精確的空調耗能量，其簡算式的形式如下：

ENVLOAD = a^０＋ a^１×G＋ a^２×L×DH＋ a^３×（ Σ Mk×IHk） (1) 其中：

ENVLOAD：建築外殼耗能量［Wh／(ｍ^２-fl-area．yr)］

L：外殼熱損失係數［W／(ｍ^２-fl-area．K)］

Mk：k方位外殼面的日射取得係數

G：全年室內發散熱量［Wh／(ｍ^２-fl-area．yr)］

DH：當地之"冷房度時"或"暖房度時"［K．H／yr］，冷、暖房度時以 基準溫度23、20℃為計算標準

IHk：當地k方位外殼面之"冷房日射時"或"暖房日射時"［Wh／(ｍ^２． yr)］，冷、暖房日射時以基準溫度23、20℃為計算標準 a０：常數［Wh／(ｍ^２-fl-area．yr)］，見「表1」

a１、a２、a３：偏回歸係數，見「表 1」

[表 2] 現行ENVLOAD 計算公式各項係數表 0:00～24:00

冷 房

暖 房

-20947

2291

0.250

0.068

-0.054

0.954

1.127 10:00～22:00

冷 房

暖 房

-10070

22756

1.713

-1.351

0.413

1.105

1.457 8:00～18:00

冷 房

暖 房

-20370

14208

2.512

-1.493

-0.326

1.484

1.079 18:00～24:00

冷 房

暖 房

-21093

13173

1.523 -0.657

0.309

1.935

0.911

-0.573

0.89

0.94

「表 2」中之ENVLOAD公式原本包含了冷房及暖房的耗能量預測公 式，但鑑於台灣一般中央空調型建築物甚少設有暖房設備，即使有微量 的暖房耗能，比起巨大的冷房耗能量，亦顯得微不足道，因此在法令中 對於所有ENVLOAD的計算，均只計算冷房耗能而把暖房耗能量忽略不 計。亦即，我國的建築節能規範只採用了「表 2」中的冷房部份的公式 而已。

公式(1)中雖然有兩個氣象變數Dh、IHk，以及三個建築設計變數G、

L、M，但是其中的DH、IHk與G均為常數，由規範可輕易查得。公式(1) 中之L×DH與Mk×IHk兩項變數，就是「內外溫差」與「日射」所引起的熱

變數IHk遠大於溫度差變數DH，因此建築外殼的遮蔽變數M對ENVLOAD的 影響力，顯然遠比隔熱變數L來得大，這就是為何外殼遮陽因子遠比隔 熱因子重要的原因的。所謂建築節能設計，也只不過是調整方位、開口、

玻璃、隔熱、遮陽等外殼變數，使其符合節能的要求（使ENVLOAD的計 算值下降）而已。

此外，我國的節能法規規定，「建築外殼」的計算範圍，是從建築 外皮起算到距外皮5.0M以內的外周區（perimeter zone）範圍，5.0M以 上的內部區不在ENVLOAD計算範圍內，惟接鄰外氣的頂樓及撐高之底 樓，全部視為外周區而列入計算範圍。在學理上，外周區域是被認為是 受外界氣候影響空調耗能量的範圍，其他內部區的耗能量只受內部發散 熱影響, 與外殼設計無關。

亦即，我國的ENVLOAD指標只管制接觸外氣之外周5.0M範圍內的空調 耗能情形，至於地下室或大型建築之內部空間的耗能情形，則不予管 制。因此，對大規模空調型建築而言，過份狹長形且彎曲變化的建築物，

受到外氣候熱流侵襲的面積較大(外周區大)，因而其ENVLOAD就變大，

在節能設計上非常不利。反之，格局造形方正的大規模空調型建築，因 相對外表面積較小，受熱較小，較有利於空調節能。

由於ENVLOAD是涵蓋整個外周區樓地板的空調耗能量， ENVLOAD是以 單位樓地板面積來計量，單位以kWh／(ｍ^２-fl-area．yr) 來表之。至 於ENVLOAD的其他變數，如L、M計算中的所有變數，都是以外殼表面積 ｍ^２來計量的。

第三節 具體成果

台灣目前最新的建築技術規則，在第二章第八節四十五條中，已規 定辨公、百貨、旅館、醫院建築等，中央空調型建築類型之計算ENVLOAD，

必須小於表2所示之基準值ENVLOADs。

「表 3」中央空調型建築物ENVLOAD設計最大值

建築類別 氣候分區 基準值ENVLOADs 北區 80 kWh／(ｍ^２年) 中區 90 kWh／(ｍ^２年) 辦公廳類

南區 115 kWh／(ｍ^２年) 北區 240 kWh／(ｍ^２年) 中區 270 kWh／(ｍ^２年) 百貨商場類

南區 315 kWh／(ｍ^２年) 北區 100 kWh／(ｍ^２年) 中區 120 kWh／(ｍ^２年) 旅館類

南區 135 kWh／(ｍ^２年) 北區 140 kWh／(ｍ^２年) 中區 155 kWh／(ｍ^２年) 醫院類

南區 190 kWh／(ｍ^２年)

․設備館之原ENVLOAD值

性能實驗室有五大實驗館，其中設備館、環境館及門廳為一連棟建 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 電板及遮陽板計畫，實施於設備館範圍內，針對設備館檢討其改善之效 益評估，作前後之對照分析，較為符合研究案之本意與精神。所以對於 建築物外殼耗能指標(Envload)之評估，經過調閱原設計圖相關圖面，

計算設備館原ENVLOAD值約為120~130 kWh／(ｍ^２年)，從新 版（2003 年版）建築節能法規而言，已超過法規最大值115 kWh／(ｍ^２年)。

․設備館之新ENVLOAD值

依據九十一年太陽能及外遮陽實驗設備建置規劃研究案，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(圖七)。

目前正接洽太陽能及外遮陽實驗設備建置案得標廠商，待收集相關 資料及圖面後，從新檢討計算其ENVLOAD值，以了解外殼耗能指標值之 變化。

圖六. 設備館架設太陽能光電板及遮陽板設計構想圖

圖七. 設備館架設太陽能光電板及遮陽板完工圖

第四節 太陽能光電板與建築物帷幕牆隔熱性能比較

動機與目的：由於建築物現行裝設太陽能光電板之行為，大多於建築物 興建完成後，再加裝於屋頂，造成建築成本增加。所以本研究探討太陽

動機與目的：由於建築物現行裝設太陽能光電板之行為，大多於建築物 興建完成後，再加裝於屋頂，造成建築成本增加。所以本研究探討太陽