BIPV 應用於建築設計施工注意事項

探 討 過 BIPV 建 材 一 體 型 太 陽 光 電 系 統 的 優 缺 點 後，一 個 重 點 是：

位 處 亞 熱 帶 的 台 灣 適 不 適 合 發 展 BIPV 建 築 呢 ？ 其 實 通 常 會 得 到 正 反 兩 方 面 的 意 見。如 果 以 強 調 發 電 效 率 來 分 析：台 灣 太 陽 能 光 電 板 較 好 的 設 置 角 度 約 是 面 南 成 某 個 度 數 的 仰 角 （ 因 應 每 個 地 區 角 度 稍 有 不 同 ）。事 實 上 很 難 要 求 因 應 各 個 建 築 部 位，BIPV 建 築 僅 能 設 計 此 角 度，

否 則 就 好 像 台 灣 目 前 較 常 見 於 屋 頂 露 台 架 設 排 排 站 的 太 陽 能 光 電 板 ， 不 屬 於 BIPV， 建 築 就 沒 有 創 意 了 。

台 灣 有 很 好 的 直 射 日 光 ， 平 均 日 照 時 數 還 比 歐 美 等 高 緯 度 國 家 多 ， 雖 然 粉 塵 量 大 了 點 。 事 實 上 對 於 BIPV 發 展 ， 若 能 以 節 約 能 源 設 計，先 落 實「 節 約 能 源 」再 開 發 此 BIPV「 再 生 能 源 」，才 是 建 築 結 合 太 陽 光 電 的 價 值 所 在 。

有 些 人 認 為：對 空 調 型 建 築 而 言，台 灣 不 適 合 發 展 BIPV，如 BIPV 之 透 光 型 帷 幕 牆 即 很 不 適 合，會 增 加 空 調 負 荷，發 的 電 可 能 還 不 夠 冷 氣 負 荷。但 反 過 來 說 有 時 我 們 也 可 以 從 建 築 人 的 思 維 去 想，人 不 一 定 要 住 在「 陰 暗 的 窯 穴 」。如 果 業 主 其 要 求 空 間 一 定 要 有 大 片 玻 璃，可 以 看 到 完 整 遼 闊 的 戶 外 景 觀（ 比 如 說 海 景、山 景 ）。若 以 此 情 形 為 例 ， 不 如 以 透 光 型 非 晶 矽 薄 膜 BIPV 來 取 代 Low-E 玻 璃 ， 且 尚 可 發 電 。

事 實 上 全 世 界 不 管 是 熱 帶 、 寒 帶 應 該 都 可 設 計 BIPV 建 築 ， 只 要 因 地 制 宜，建 築 師 按 照 合 理 的 程 序 來 做 設 計，在 不 同 的 地 區，就 是 用 不 同 的 手 法 來 設 計 BIPV 建 築 。 即 以 建 築 的 手 法 來 節 能 ， 誘 導 式 的 設 計 是 最 佳 化 策 略 ， 沒 有 絕 對 的 否 定 說 亞 熱 帶 台 灣 就 不 適 合 發 展 BIPV 建 築 。

例 如 台 灣 的 高 雄 市 運 主 場 館，其 看 台 上 的 屋 頂 遮 陽 棚 總 發 電 量 達 1MW，是 目 前 全 球 最 大 規 模 的 BIPV 建 築。設 計 者 伊 東 豐 雄 是 日 本 知 名 的 建 築 師，其 難 道 不 知 道 看 台 上 遮 陽 棚 有 些 角 度，其 發 電 效 率 可 能 不 好 。 又 或 者 日 本 殼 牌 光 電 中 心 （ Shell Solar） 的 整 體 BIPV， 有 些 角 度 發 電 效 率 是 不 好 的。難 道 這 些 國 際 知 名 建 築 師 與 太 陽 能 大 廠 都 不 懂 嗎 ？ 其 實 他 們 是 有 他 們 的 堅 持 的。當 建 築 美 學 與 發 電 效 率 之 間 必 須 有

所 取 捨 時，端 看 你 如 何 做 最 有 利 的 決 定。當 然 某 些 部 位 是 可 以 建 築 的

部 位 適 合 之 太 陽 能 光 電 板 適 用 場 合 備 註

使 用 執 照。其 一 般 工 程 包 含：土 木 工 程 設 計 及 施 工、BIPV 太 陽 光 電 系 統 設 計 及 施 工 。

土 木 工 程 設 計 及 施 工 包 括：基 礎、地 梁、鋼 構 系 統、管 線、電 氣 機 房 、 光 電 板 支 撐 系 統 工 程 等 。

BIPV 太 陽 光 電 系 統 設 計 及 施 工 包 括 ： 機 房 設 備 安 裝 、 光 電 板 安 裝、光 電 板 區 佈 設 拉 線、串 並 聯 接 線、系 統 連 線 測 試、機 房 設 備 連 線 、 併 接 運 轉 等 工 程 ； 另 因 應 需 求 也 可 有 監 測 及 展 示 系 統 工 程 。

通 常 鋼 構 與 支 撐 系 統 工 程 之 介 面 以 建 築 鋼 構 一 次 部 材 為 設 計 介 面 分 水 嶺 ;一 次 部 材 尺 寸 與 設 計 強 度 由 建 築 師 設 計 ， 一 次 部 材 以 上 之 繫 件 及 整 體 支 撐 系 統 與 鋁 擠 型 斷 面 由 支 撐 系 統 廠 商 設 計。支 撐 系 統 廠 商 需 整 合 光 電 系 統 與 鋼 構 接 合 部 份 ， 提 供 鋼 構 所 需 之 加 工 處 理 (開 孔 或 銜 接 鐵 件 等 )細 部 圖 面 予 建 築 師 整 合 後 由 鋼 構 廠 施 作 ， 並 需 考 量 可 調 整 吸 收 鋼 構 之 誤 差 值 (由 建 築 師 提 供 )，以 確 保 太 陽 能 光 電 板 精 確 之 安 裝。

參 、 建 築 師 應 用 BIPV 於 建 築 設 計

BIPV 的 使 用 期 限 一 般 需 要 達 到 20~25 年，故 建 築 師 使 用 該 材 料 除 了 空 間 設 計 美 學 與 發 電 效 率 及 配 合 當 地 景 觀 的 考 量 外，尚 須 符 合 當 地 建 築 法 規 對 建 材 性 質 的 規 定。且 因 四 周 如 有 對 太 陽 能 光 電 板 造 成 遮 蔭 的 物 件，就 會 影 響 發 電 效 率。例 如 對 非 晶 矽 薄 膜 太 陽 能 光 電 板 若 一 塊 面 板 被 陰 影 遮 到 5％，它 尚 有 95％ 的 面 積 可 以 發 電；可 是 若 結 晶 矽 太 陽 能 光 電 板 被 陰 影 遮 到 5％ ， 就 整 塊 面 板 都 不 能 發 電 了 。

建 築 師 站 在 一 個 整 合 者 的 立 場，必 須 有 效 統 合 太 陽 光 電 廠 商、支 撐 系 統 廠 商（ 鋁 擠 型 廠 商 或 金 屬 廠 商 ），理 清 設 計 規 範 與 相 關 設 計 準 則 及 工 程 介 面 ， 選 用 適 當 的 BIPV 材 質 做 搭 配 。 而 且 要 視 使 用 部 位 符 合 相 關 材 料 規 範 － 如 防 火 時 效、氣 密 性、水 密 性、抗 風 壓 性、層 間 變 位 吸 收 性 能 、 隔 熱 性 、 隔 音 性 等 ， 其 設 計 BIPV 注 意 事 項 一 般 如 下 ： 1. 選 擇 適 合 之 太 陽 光 電 系 統 ： 因 應 所 設 置 的 太 陽 光 電 系 統 區 域 不

同 ， 一 般 可 選 用 下 列 三 種 ^{3 5}： （ 1 ） 獨 立 型 太 陽 光 電 系 統

BIPV，以 下 列 出 須 討 論 的 注 意 事 項：（ 1）BIPV 應 用 的 部 位 在 何 ，

裝 、 光 電 板 安 裝 、 光 電 板 區 佈 設 拉 線 、 串 並 聯 接 線 、 系 統 連 線 測 試 、 機 房 設 備 連 線 、 併 接 運 轉 等 工 程 細 部 討 論 ； 或 因 應 需 求 有 監 測 及 展 示 系 統 工 程 時 ， 其 位 置 區 域 及 相 關 設 備 與 佈 設 拉 線 等 相 關 事 宜 考 慮 。

7. 設 計 手 法 ： 因 為 並 不 是 每 個 角 度 建 置 BIPV 都 能 有 很 好 的 發 電 效 果 ， 有 些 角 度 發 電 效 率 是 不 好 的 。 當 建 築 美 學 與 發 電 效 率 之 間 必 須 有 所 取 捨 時 ， 端 看 建 築 師 如 何 做 最 有 利 的 決 定 。 當 然 某 些 部 位 是 可 以 建 築 的 手 法 來 設 計 調 整 ， 例 如 高 雄 市 運 主 場 館 其 遮 陽 棚 在 一 些 幾 乎 無 法 發 電 的 角 度 ， 就 用 深 色 強 化 玻 璃 來 取 代 。 同 樣 的 情 形 在 其 他 BIPV 建 築 也 可 用 設 計 的 手 法 調 整 ， 端 看 建 築 師 的 功 力

肆 、 支 撐 系 統 廠 商 設 計 施 工 要 求

BIPV 建 材 一 體 型 太 陽 光 電 系 統 其 支 撐 系 統 設 計 為 介 於 建 築 結 構 與 太 陽 能 光 電 板 之 間 之 支 撐 系 統 ， 需 符 合 下 列 要 求 ：

1. 涵 蓋 範 圍 ： （ 1） 支 撐 系 統 之 框 架 設 計 ； （ 2） 支 撐 系 統 之 理 線 槽 與 框 架 接 合 設 計 ； （ 3） 支 撐 系 統 與 建 築 結 構 及 太 陽 能 光 電 板 間 之 相 關 接 合 細 部 設 計 ； （ 4） 支 撐 系 統 本 身 之 材 料 強 度 計 算 以 及 整 體 BIPV 建 材 一 體 型 太 陽 光 電 系 統 之 整 體 結 構 強 度 計 算 及 結 構 安 全 證 明 ； （ 5） 支 撐 系 統 邊 緣 與 建 築 結 構 收 尾 包 版 設 計 ； （ 6） 支 撐 系 統 安 裝 太 陽 能 光 電 板 後 整 體 之 排 水 設 計 ； （ 7） 日 後 維 修 規 劃 ， 相 關 維 修 走 道 或 維 修 人 員 防 護 措 施 之 固 定 點 等 之 設 計 , 並 考 量 不 可 遮 蔭 至 太 陽 能 光 電 板 。

2. 性 能 要 求：整 體 BIPV 系 統 之 太 陽 能 光 電 板 與 支 撐 系 統 結 合 後 必 須 具 有 防 火 時 效、氣 密 性、水 密 性、抗 風 壓 性、層 間 變 位 吸 收 性 能 、 隔 熱 性 、 隔 音 性 等 （ 由 建 築 師 視 需 要 要 求 ） 。

3. 支 撐 系 統 斷 面 及 理 線 槽 設 計 要 求 ：（ 1）避 免 遮 陰 要 求 － 系 統 之 設 計 不 可 遮 蔽 有 效 區 之 範 圍 ， 並 考 量 其 明 框 於 早 晨 及 下 午 造 成 之 陰 影 ， 設 計 需 避 免 影 響 光 電 板 受 光 後 之 發 電 效 能 。 （ 2） 理 線 槽 設 計 要 求 － 太 陽 光 電 系 統 之 理 線 槽 設 計 需 考 量 美 觀 需 求 ， 附 屬 於 系 統 之 一 體 化 設 計 ， 與 系 統 框 架 同 寬 度 且 同 一 顏 色 及 材 質 （ 整 體 美

感 ） ， 並 具 耐 候 性 及 洩 水 功 能 (不 可 造 成 積 水 及 累 積 塵 土 )。 其 上 入 線 孔 之 孔 徑 大 小 及 孔 位 由 太 陽 光 電 廠 商 提 供 ， 並 需 於 完 工 後 可 方 便 拆 卸 蓋 板 理 線 維 修 。

4. 維 修 及 更 換 太 陽 能 光 電 板 設 計 要 求 ： （ 1） 維 修 通 道 及 安 全 繫 件 － 支 撐 系 統 廠 商 應 設 計 便 於 日 後 維 修 及 更 換 太 陽 能 光 電 板 所 需 之 必 要 通 道 或 爬 梯 ， 並 設 計 維 修 及 施 工 人 員 所 需 之 安 全 固 定 繫 件 ， 以 提 供 日 後 維 修 及 更 換 太 陽 能 光 電 板 施 工 人 員 固 定 安 全 措 施 所 需 。

（ 2）日 後 維 修 及 相 關 施 工 安 全 計 畫 － 支 撐 系 統 廠 商 提 供 日 後 為 維 修 及 更 換 太 陽 能 光 電 板 之 相 關 操 作 及 安 全 計 畫 並 滿 足 建 築 師 及 業 主 要 求 。

5. 材 料 要 求 ： 包 括 鋁 框 材 料 、 五 金 及 繫 件 材 料 、 固 定 螺 栓 及 螺 母 材 料 、 矽 利 康 材 料 等 材 質 之 強 度 及 耐 候 等相關測試。

6. 其 他 要 求 ：（ 1） 系 統 之 設 計 需 在 日 後 太 陽 能 光 電 板 、 鋁 板 及 蓋 板 飾 條 等 材 料 破 損 時 ， 均 能 方 便 替 換 設 計 。 （ 2） 支 撐 系 統 需 提 供 足 夠 之 變 位 量 ， 以 吸 收 溫 差 、 地 震 、 颱 風 及 建 築 結 構 變 位 時 所 產 生 之 位 移 誤 差 。

伍 、 太 陽 光 電 廠 商 設 計 施 工 要 求

過 去 由 於 國 內 BIPV 生 產 業 者 其 生 產 的 BIPV 均 銷 往 國 外，很 少 用 在 國 內 建 築 。 因 此 ， 當 其 被 業 主 要 求 在 國 內 興 建 BIPV 建 築 時 ， 甚 至 不 知 道 與 建 築 設 計 施 工 配 合 時 要 注 意 哪 些 事 項 。

太 陽 光 電 廠 商 要 如 何 與 建 築 師 合 作 使 用 BIPV 產 品 ， 及 後 續 保 固 如 何 處 理（ 是 支 撐 系 統 廠 商 的 責 任 或 太 陽 光 電 廠 商 的 責 任 ），均 是 太 陽 光 電 廠 商 要 拓 展 國 內 BIPV 市 場 要 考 慮 的 因 素 。

因 為 以 前 國 內 BIPV 生 產 業 者 在 將 BIPV 外 銷 國 外 時，純 粹 當 產 品 的 供 應 商。因 此 主 要 在 研 發 產 品，考 慮 發 電 效 率 的 提 升。至 於 要 在 國 內 推 廣 實 際 案 例 與 建 築 整 合，其 保 固 維 修 就 要 注 重。在 台 灣，一 般 的 保 固 維 修 約 為 兩 年 ， 頂 多 三 年 ； 雖 然 BIPV 太 陽 能 光 電 板 其 壽 命 有 20 年，但 是 只 要 超 過 保 固 期 限，故 障 後 有 的 廠 商 就 不 管 了。所 以 台 灣 的 光 電 廠 商 要 想 打 開 國 內 BIPV 市 場 ， 與 其 他 廠 商 的 保 固 介 面 要 釐 清 ，

不 然 台 灣 的 建 築 師 更 不 敢 用 。 事 實 上 從 2008 年 中 開 始 發 生 的 金 融 海 嘯，已 經 使 相 當 多 體 質 不 建 全 的 太 陽 光 電 廠 商 倒 閉 了。如 此 更 可 將 體 質 好 的 留 存 下 來，對 好 的 太 陽 光 電 廠 商 是 正 面 的。亦 有 太 陽 光 電 廠 商 走 系 統 商 的 模 式 ， 即 統 包 BIPV 太 陽 光 電 工 程 ， 再 找 搭 配 的 支 撐 系 統 廠 商 ， 保 固 部 份 由 太 陽 光 電 廠 商 負 責 。

一 般 來 說 太 陽 光 電 廠 商 裡 面 的 人 員 沒 有 辦 法 對 營 建 很 專 業，所 以 即 使 接 到 BIPV 的 案 子 ， 也 必 須 與 支 撐 系 統 廠 商 等 做 搭 配 。 BIPV 並 不 僅 是 架 設 太 陽 能 光 電 板 於 建 物 上 ， 還 必 須 考 量 到 背 面 通 風 層 的 設 計 。 因 通 常 溫 度 越 高 ， 發 電 效 率 會 降 低 ， 故 做 設 計 非 常 重 要 。

BIPV 太 陽 光 電 系 統 設 計 及 施 工 包 括 ： 機 房 設 備 安 裝 、 光 電 板 安 裝、光 電 板 區 佈 設 拉 線、串 並 聯 接 線、系 統 連 線 測 試、機 房 設 備 連 線 、 併 接 運 轉 等 工 程；另 因 應 需 求 也 可 有 監 測 及 展 示 系 統 工 程，此 部 分 皆 須 密 切 與 建 築 師 及 相 關 支 撐 系 統 廠 商 等 討 論 配 合 。