第二章 太陽能光電系統…
第三節 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，其中 包含架設角度仰角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。另外，在國立 成功大學自強校區架設帷幕式光電板系統容量 165W，其中架設方位有 東向、南向、西向並利用電腦擷取電壓、電流、照度等資料，以分析帷 幕式光電板在不同方位下的發電效益。
二、系統配置說明
（一）系統 1 為 8.58kW 系統，流程圖如圖 2-5 所示。
圖2-5 系統 1 流程圖
(二)系統2 為 8.82kW 系統，流程圖如圖 2-6 所示。
（三）系統3 為 12.6 kW 系統，系統流程圖如圖 2-7 所示。
圖 2-7 系統 3 流程圖
（四）帷幕式系統為165W 系統，系統流程圖如圖 2-8 所示。
PIC-MPPT Controller
PIC-MPPT Controller
PIC-MPPT Controller
第四節 本計畫預期工作項目及成果：
本計畫預期有以下工作項目及成果：
1.測試S.O.P.部分 研擬測試S.O.P.
2.整合型太陽能光電板部分 a. 遮陽板部分
1. 持續收集分析設備館設置遮陽板前、後之室內氣溫變化 2. 持續收集分析設備館設置遮陽板前、後室內之溼度變化 3. 持續收集分析設備館設置遮陽板前、後室內之空調用電瓦數
變化
4. 持續收集分析帷幕牆形式之光電板在東、西、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. 持續分析比較不同材質太陽電池，在環境變動下效益的高低 2. 持續分析比較太陽能光伏系統，蓄電池備載與否的效益高低 3. 持續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. 持續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 c. 帷幕式光電板部分
分析比較不同方位下，其效益的高低
表2-1 預定研究進度表
環境下，太陽光以直 射與輻射的方式，其 效益的高低
分析比較不同方位 下，其效益的高低
期中期末報告
預 定 進 度
( 累 積 數 ) 6 % 12% 18% 24% 36% 48% 60% 72% 84% 96% 1 0 0
%
第三章 遮陽板節能效益分析
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 單的「部位性能規範法」。這些均依據其耗能重要性、操作簡易與建築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。
我國建築技術規則，第四十五條中，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 = a０＋a１×G＋ a２×L×DH＋ a３×（ ΣMk×IHk）
(1)其中：
ENVLOAD：建築外殼耗能量［Wh／(ｍ２-fl-area．yr)］
L：外殼熱損失係數［W／(ｍ２-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／(ｍ２-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／(ｍ２-fl-area．yr)］，見表3-1
a１、a２、a３：偏回歸係數，見表3-1
表3-1 現行ENVLOAD 計算公式各項係數表
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 熱流量，是構成空調負荷的最基本因子。在ENVLOAD公式中，由於日 射量變數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／(ｍ２-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ｍ２來計量的。
第三節 具體成果
台灣節能法令，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 3-2 所 示 之 基 準 值 ENVLOADs。
表3-2 中央空調型建築物ENVLOAD設計最大值 算設備館原ENVLOAD值約為120~130 kWh／(ｍ２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／(ｍ２年)。
3.3.2 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。
依據外遮陽實驗設備之遮陽板深度以4m計算，模擬其ENVLOAD 值，已下降為75~90kWh/m2年，亦即空調負荷約下降25%。
圖3-1 設備館架設太陽能光電板及遮陽板設計構想圖
圖3-2 設備館架設太陽能光電板及遮陽板完工圖
圖3-3 設備館架設太陽能光電板及遮陽板完工圖一隅
第四章 遮陽及隔熱效益分析
第一節 前言
建築物外殼採用玻璃帷幕構造常見於辦公類建築物，原因在於可以 因為晝光利用而節省照明能源(在寒帶地區甚至可因溫室效應而減少室 內暖房耗能)。此外在心理層面上，辦公空間視野開闊，有助於提升辦 公人員之工作效率。因此，玻璃帷幕牆遂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 大樓便應運而生，在忽視玻璃構造性能情況下，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。因 此，本研究彙整國內外關於玻璃性能之文獻，闡述節能原理，據以進行 本土性氣候條件之收集與材料性能檢測，提出具體可行之對策，讓使用 者得以直接應用。
第二節 研究方法
玻璃帷幕牆之特性 壹、透光部分：
一、技術原理與說明：
玻璃的節能特性主要根源於兩個特性，一是玻璃的隔熱能力，即熱 傳透率 U 值；另一則是玻璃的遮陽能力，亦即日射透過率 ηi 值。然而，
台灣地區室內外溫度差並非很大，而日射熱卻是很驚人。因此，阻絕溫 差的熱傳透率 U 值比不上阻絕輻射傳透的 ηi 值重要；亦即，在台灣的 玻璃節能對策首重玻璃的遮蔽性能。
二.技術對策：
對於玻璃的選用有以下之原則：
1.隔熱性能（熱傳透率 Ui）：
（1）玻璃的隔熱性能與玻璃的厚度有關，但與反射及吸熱性能無關。
即相同厚度之普通、吸熱及反射玻璃之 Ui 均十分接近。（如表 4-1 所示）
（2）雙層玻璃由於有空氣層，其隔熱性能較佳。（如表4-1 所示）
表4-1 常用玻璃熱傳透率一覽表
2.遮陽性能（日射透過率 ηi 值）：
（1）玻璃的遮蔽性能與其表面的金屬塗膜有密切關係，其中遮陽性能 以反射玻璃最佳，吸熱玻璃次之，透明玻璃最差。（如表4-2 所示）
（2）雙層玻璃對於遮陽性能並無幫助。
（3）目前市面上有一種 Low-E 玻璃，為一種選擇性日射透過玻璃。
為中間塗佈低輻射化學反射膜之雙層玻璃，其日射取得係數ηi 可 在0.3 以下對空調節能甚有助益。
在台灣，遮陽處理較隔熱處理在節能上更有效，因此優先考慮玻璃的 遮陽性能，亦即採反射玻璃優於吸熱玻璃，更優於透明玻璃。其中又以 選擇性日射透過膜之Low-E 玻璃為最佳(圖 4-1)。
表4-2 玻璃之遮陽性能
圖 4-1 不同玻璃之日射透過率
三.設計資料
（4）Low-E 玻璃（Low- emissivity glass）：
為一種選擇性日射透過玻璃。為中間塗佈低輻射化學反射膜
就外表面材料而言，以使用明度較高之表面材料增加反射率為宜，通常 以淺色材料為佳，白色牆體具有90﹪之反射率而一般紅磚混凝土建材則 在10﹪~50﹪之間，相差頗大。
就外牆構造之熱傳透率（U 值）而言：
1.以 12cm 厚的 RC 外牆為例其 U 值高達 3.78(W/m2K)，而有良好隔熱層 的鋁金屬帷幕牆可在 0.71(W/m2K)以下，可知 RC 外牆既笨重且隔熱 能力又不佳，唯有加裝隔熱材才有良好之節能外殼。
2.輕量化的玻璃或金屬外殼，只要加強中間空氣層及隔熱處理，就是十 分優良的外殼。
二.技術對策：
因此建築物在外壁上的節能對策如下：
1.採用高隔熱性之外殼材料，例如採用纖維材、合板、多孔質矽酸鈣 板、玻璃棉材作為隔熱材。U 值最好在 2.5(W/m2K)以下為宜。
2.提高壁體之遮蔽性，減少直接日射。
3.使用日射吸收率低及淺色的外表材料。
4.增加構造體的厚度或絕緣性，可增加熱容量及延長時滯。
5.室內發散熱大之建築物（如百貨商場），避免過度隔熱以免夜間排 熱不易。
6.採用雙層外殼的構造方式不僅外層可以遮蔽裡層，而且中間空氣層
6.採用雙層外殼的構造方式不僅外層可以遮蔽裡層，而且中間空氣層