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開發高發電效率與隔熱功能之光電玻璃

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Academic year: 2021

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(1)

行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告

開發高發電效率與隔熱功能之光電玻璃 研究成果報告(精簡版)

計 畫 類 別 : 個別型

計 畫 編 號 : NSC 100-2221-E-011-133-

執 行 期 間 : 100 年 08 月 01 日至 101 年 07 月 31 日 執 行 單 位 : 國立臺灣科技大學營建工程系

計 畫 主 持 人 : 楊錦懷

計畫參與人員: 碩士班研究生-兼任助理人員:范姜睿豐 博士班研究生-兼任助理人員:陳弈霖

公 開 資 訊 : 本計畫可公開查詢

中 華 民 國 101 年 11 月 27 日

(2)

中 文 摘 要 : 經由研究統計,建築耗能約占總耗能之 40%,因此未來的建 築趨勢將是建築物的電力自給自足,即所謂的零碳建築,廣 泛的利用再生能源如太陽能產生電力,並且利用節能技術減 少建築物耗能。由本團隊所研發的三機一體太陽能節能玻 璃,具有發電、隔熱、自潔等功效。經過實驗證實,太陽能 節能玻璃相較於一般透光模組在 STC 標準光源測試下可提高 7%之發電功率,且經台科大工程二館頂樓建置的一般玻璃屋 及太陽能節能玻璃屋之試驗結果顯示,太陽能節能玻璃屋可 有效隔絕熱輻射之穿透,使室內溫度低於一般玻璃屋達 8℃

之溫差。本研究即是以這兩項試驗結果為理論基礎進行戶外 試驗,針對時間、角度、方位、氣候及模組型式等參數,進 行電力強化及熱輻射隔絕試驗,經試驗結果顯示,太陽能節 能玻璃相較於一般透光模組可提高 6W 之電量,且可隔絕 90%

以上之熱輻射穿透,有效達到零碳建築的目標。

中文關鍵詞: 太陽能節能玻璃、電力強化、節能

英 文 摘 要 : Through the study of statistics, the building energy consumption is estimated about 40% of the total energy consumption. Therefore, the trends of

construction in the future, the electricity of the building can be self-sufficiency, and we call it zero energy buildings. The extensive use of renewable energy such as solar energy is to produce

electricity, and we use energy-saving technology to reduce building energy consumption. The heat

insulation solar glass developed by our team, which can generate the power, and has the function of heat insulation and self-cleaning. After experiments, we can find out that the power generation of the heat insulation solar glass compared with general solar panel can increase 7% in the STC test. Besides, the test results of ordinary glasses house and heat insulation solar glasses house, the indoor

temperature of the heat insulation solar glasses house is lower about 8 degree Celsius than the normal glass house. This study is based on the two test results as the theoretical basis for the outdoor test. We do the power enhancement and heat insulation test for the parameters of time, angle, orientation, climate and module type. As a result, the heat

insulation solar glass compared with general solar

(3)

panel can increase 6W of power, and can insulate more than 90% of the heat radiation to penetrate.

Eventually, we can achieve the targets to zero energy building effectively.

英文關鍵詞: heat insulation solar glass, solar power enhancement, energy saving

(4)

國 國 國

國科 科 科 科會 會 會 會成 成 成 成果 果 果 果報告 報告 報告(精 報告 精 精 精簡 簡 簡 簡版 版 版 版)

開發高發電效率與隔熱功能之光電玻璃 開發高發電效率與隔熱功能之光電玻璃 開發高發電效率與隔熱功能之光電玻璃 開發高發電效率與隔熱功能之光電玻璃

前前 前前言言言

本研究利用太陽能節能玻璃進行時間、角度、方位、氣候等參數,進行電 力強化及熱輻射隔絕試驗,經試驗結果顯示,太陽能節能玻璃相較於一般 透光模組可提高 6W 之電量,且可隔絕 90%以上之熱輻射穿透,有效達到 零碳建築的目標。

關鍵詞:太陽能節能玻璃、電力強化、節能

1 研研研究研究究目究目目的目的

經由研究統計,建築耗能約占總耗 能之 40%,因此未來的建築趨勢將是建 築物的電力自給自足,廣泛的利用再生 能源產生電力,並且利用節能設備減少 建築物的耗能,達到所謂的「零碳建 築」。太陽能節能玻璃有別於一般的傳統 建材,具有隔熱、發電、自潔等功效,

較一般傳統單多晶型的太陽能模組更具 美觀性及透視性。經由本團隊研究成果 得知,太陽能節能玻璃之電力強化效能 也使發電功率優於傳統薄膜型太陽能模 組,經過實驗證實能提高 7.6%的發電功 率,除此之外,太陽能節能玻璃更具備

良好之熱輻射隔絕效能,經本團隊的實 體試驗屋研究成果發現,太陽能節能玻 璃屋相較於一般玻璃屋有低於 8℃之溫 差,有效減少建築物耗能。本研究即是 以這兩項研究成果作為理論基礎,進行 戶外量測及試驗。本研究的目的即是針 對時間、角度、方位、氣候、模組型式 等五項參數進行戶外試驗,藉以了解時 間、角度、方位、氣候等參數對太陽能 節能玻璃電力強化與熱輻射隔絕效能的 影響,作為未來太陽能節能玻璃在零碳 建築上應用的依據。

(5)

2 研研研究研究究方究方方法方法

2.1 試驗試驗試驗試驗材料材料材料材料

本研究使用一般透光模組及太陽能

節能玻璃如圖 2-1 所示,進行戶外測試 量測發電功率及熱輻射穿透量。

圖 2 -1 一 般 透 光 模 組 ( 左 ) 與 太 陽 能 節 能

玻 璃 ( 右 )

2.2 試驗方法試驗方法試驗方法試驗方法 2.2.1 時間試驗時間試驗時間試驗時間試驗

將太陽能節能玻璃與一般透光型模 組分別架設於太陽能戶外實驗車上,配 合太陽能戶外最大功率追蹤系統及熱輻 射計,將模組設定在南向後調整試驗之 角度,自上午 9 點日出至下午 5 點日落 進行試驗,每整點量測三機一體太陽能 節能玻璃與一般透光型模組之發電功率 及熱輻射穿透量。

2.2.2 角度試驗角度試驗角度試驗角度試驗

將太陽能節能玻璃及一般透光模 組,分別架設於太陽能戶外實驗車上,

配合太陽能戶外最大功率追蹤系統及熱 輻射計,將模組設定於欲試驗之方位

後,將模組調整於試驗計畫之角度,分 別量測太陽能節能玻璃及一般透光模組 之發電功率及熱輻射穿透量。

2.2.3 方位試驗方位試驗方位試驗方位試驗

將太陽能節能玻璃及一般透光模 組,分別架設於太陽能戶外實驗車上,

配合太陽能戶外最大功率追蹤系統及熱 輻射計,將模組設定在試驗計畫之角 度,再利將模組方位設定在東向,分別 量測太陽能節能玻璃及一般透光模組之 發電功率及熱輻射穿透量之後,迅速將 模組旋轉 90 度設定在南向,量測各別發 電功率及熱輻射穿透量,最後再將模組 旋轉 90 度設定在西向,量測各別發電功 率及熱輻射穿透量。

2.2.3 氣候試驗氣候試驗氣候試驗氣候試驗

將太陽能節能玻璃及一般透光模 組,分別架設於太陽能戶外實驗車上,

配合太陽能戶外最大功率追蹤系統及熱 輻射計,在日射量低於 400W/m2之氣 候,重複進行時間試驗、角度試驗及方 位試驗。

2.3 試驗儀器試驗儀器試驗儀器 試驗儀器

本研究利用自主設計的太陽能戶外 實驗車(如圖 2-2),實驗車採用可調式框 架系統,可在實驗車上架設太陽能節能

(6)

玻璃及一般薄模型模組進行試驗。實驗 車上設有電動伸縮桿(如圖 2-3),可任意 調整模組角度,實驗車上並設有太陽能 模組量角器(如圖 2-4)及方位指示器(如 圖 2-5),可以將模組設定在任何角度及 方位,配合太陽能功率追蹤設備(如圖 2-6)及熱輻射計(如圖 2-7)進行量測。

圖 2 -2 太 陽 能 戶 外 實 驗 車

圖 2 -3 電 動 伸 縮 桿

圖 2 -4 太 陽 能 模 組 量 角 器

圖 2 -5 模 組 方 位 指 示 器

圖 2 -6 太 陽 能 功 率 追 蹤 設 備

圖 2 -7 熱 輻 射 計

3 結 果結 果結 果結 果 與與與 討與討討 論討論3.1 時 間 試 驗時 間 試 驗時 間 試 驗 時 間 試 驗

將 一 般 透 光 模 組 與 太 陽 能 節 能 玻 璃 設 定 在 試 驗 之 角 度,一 天 之 中 上 午 9 點 至 下 午 5 點 每 整 點 的 發 電 功 率 量 測 (如 圖 3-1 至 圖 3-5 所 示 ) 及 熱 輻 射 穿 透 量 量 測 (如 圖 3-6 至 圖 3-10 所 示 ), 經 由 試 驗 的 結 果 顯 示,太 陽 能 節 能 玻 璃 的 發 電 功 率 無 論 在 任 何 時 間 均 高 於 一 般 透 光 模 組,證 實 太 陽 能 節 能 玻 璃 的 電 力 強 化 效 能 不 受 時 間 的 影 響,均 可 有 效 提 升 整 體 發 電 功 率。且 經 試 驗 的 結 果 顯 示,在 一 天 的 量 測 之 中,太 陽 能 節 能 玻 璃 的 熱 輻 射 穿 透 量 遠 低

(7)

於 一 般 透 光 模 組,熱 輻 射 隔 絕 效 能 可 達 90%以 上,遠 高 於 一 般 透 光 模 組 的 60%,證 實 太 陽 能 節 能 玻 璃 的 熱 輻 射 隔 絕 效 能 不 受 時 間 的 影 響,均 可 隔 絕 90%以 上 之 熱 輻 射 。

圖 3 -1 時 間 與 發 電 功 率 關 係 圖 ( 晴 天 南

向 0 度 )

圖 3 -2 時 間 與 發 電 功 率 關 係 圖 ( 晴 天 南

向 2 3. 5 度 )

圖 3 -3 時 間 與 發 電 功 率 關 係 圖 ( 晴 天 南

向 4 5 度 )

圖 3 -4 時 間 與 發 電 功 率 關 係 圖 ( 晴 天 南

向 6 0 度 )

圖 3 -5 時 間 與 發 電 功 率 關 係 圖 ( 晴 天 南

向 9 0 度 )

圖 3 -6 時 間 與 熱 輻 射 量 關 係 圖 ( 晴 天 南

向 0 度 )

圖 3 -7 時 間 與 熱 輻 射 量 關 係 圖 ( 晴 天 南

向 2 3. 5 度 )

(8)

圖 3 -8 時 間 與 熱 輻 射 量 關 係 圖 ( 晴 天 南

向 4 5 度 )

圖 3 -9 時 間 與 熱 輻 射 量 關 係 圖 ( 晴 天 南

向 6 0 度 )

圖 3 -1 0 時 間 與 熱 輻 射 量 關 係 圖 ( 晴 天 南

向 9 0 度 )

3.2 角 度角 度角 度角 度 試 驗試 驗試 驗 試 驗

將 一 般 透 光 模 組 與 太 陽 能 節 能 玻 璃 設 定 在 試 驗 之 方 位 , 從 0 度 至 90 度 的 發 電 功 率 量 測 ( 如 圖 3-11 至 圖 3-13 所 示 )及 熱 輻 射 穿 透 量 量 測 ( 如 圖 3-14 至 圖 3-16 所

示 ) , 經 由 試 驗 量 測 的 結 果 顯 示 , 太 陽 能 節 能 玻 璃 的 發 電 功 率 無 論 在 任 何 角 度 均 高 於 一 般 透 光 模 組,證 實 太 陽 能 節 能 玻 璃 的 電 力 強 化 效 能 不 受 角 度 的 影 響,均 可 有 效 提 升 整 體 發 電 功 率。且 經 試 驗 的 結 果 顯 示,在 各 角 度 的 量 測 之 中,太 陽 能 節 能 玻 璃 的 熱 輻 射 穿 透 量 遠 低 於 一 般 透 光 模 組,熱 輻 射 隔 絕 效 能 可 達 90%以 上,遠 高 於 一 般 透 光 模 組 的 60%,證 實 太 陽 能 節 能 玻 璃 的 熱 輻 射 隔 絕 效 能 不 受 角 度 的 影 響,均 可 隔 絕 90%以 上 之 熱 輻 射 。

圖 3 -1 1 角 度 與 發 電 功 率 關 係 圖 ( 晴 天 東

向 )

圖 3 -1 2 角 度 與 發 電 功 率 關 係 圖 ( 晴 天 南

(9)

向 )

圖 3 -1 3 角 度 與 發 電 功 率 關 係 圖 ( 晴 天 西

向 )

圖 3 -1 4 角 度 與 熱 輻 射 量 關 係 圖 ( 晴 天 東

向 )

圖 3 -1 5 角 度 與 熱 輻 射 量 關 係 圖 ( 晴 天 南

向 )

圖 3 -1 6 角 度 與 熱 輻 射 量 關 係 圖 ( 晴 天 西

向 )

3.3 方 位方 位方 位 試 驗方 位試 驗試 驗試 驗

將 一 般 透 光 模 組 與 太 陽 能 節 能 玻 璃 設 定 在 試 驗 之 方 位,從 東 向 旋 轉 至 南 向 再 旋 轉 至 西 向 的 發 電 功 率 量 測 (如 圖 3-17 所 示 )及 熱 輻 射 穿 透 量 量 測 (如 圖 3-18 所 示 ),經 由 試 驗 量 測 的 結 果 顯 示,太 陽 能 節 能 玻 璃 的 發 電 功 率 無 論 在 任 何 方 位 均 高 於 一 般 透 光 模 組,證 實 太 陽 能 節 能 玻 璃 的 電 力 強 化 效 能 不 受 方 位 的 影 響,均 可 有 效 提 升 整 體 發 電 功 率。且 經 試 驗 的 結 果 顯 示,在 各 方 位 的 量 測 之 中,太 陽 能 節 能 玻 璃 的 熱 輻 射 穿 透 量 遠 低 於 一 般 透 光 模 組,熱 輻 射 隔 絕 效 能 可 達 90%

以 上 , 遠 高 於 一 般 透 光 模 組 的 60%, 證 實 太 陽 能 節 能 玻 璃 的 熱 輻 射 隔 絕 效 能 不 受 方 位 的 影 響,均 可 隔 絕 90%以 上 之 熱 輻 射 。

圖 3 -1 7 方 位 與 發 電 功 率 關 係 圖 ( 晴 天 )

(10)

圖 3 -1 8 方 位 與 熱 輻 射 隔 絕 百 分 比 關 係

圖 ( 晴 天 )

3.4 氣 候 試 驗氣 候 試 驗氣 候 試 驗氣 候 試 驗

太陽能節能玻璃及一般透光模組,

分別架設於太陽能戶外實驗車上,配合 太陽能戶外最大功率追蹤系統及熱輻射 計,在日射量低於 400W/m2之氣候,重 複進行時間、角度及方位試驗。經 由 試 驗 量 測 的 結 果 顯 示 ( 如 圖 3-19 至 3-27 所 示 ), 太 陽 能 節 能 玻 璃 的 發 電 功 率 無 論 在 任 何 氣 候 均 高 於 一 般 透 光 模 組,證 實 太 陽 能 節 能 玻 璃 的 電 力 強 化 效 能 不 受 氣 候 的 影 響,均 可 有 效 提 升 整 體 發 電 功 率 。 且 經 試 驗 的 結 果 顯 示,在 陰 天 的 量 測 之 中 (如 圖 3-28 至 3-36 所 示 ),

太 陽 能 節 能 玻 璃 的 熱 輻 射 穿 透 量 遠 低 於 一 般 透 光 模 組,熱 輻 射 隔 絕 效 能 可 達 90%以 上,遠 高 於 一 般 透 光 模 組 的 60%,證 實 太 陽 能 節 能 玻 璃 的 熱 輻 射 隔 絕 效 能 不 受 氣 候 的

影 響 , 均 可 隔 絕 90% 以 上 之 熱 輻 射 。

圖 3 -1 9 時 間 與 發 電 功 率 關 係 圖 ( 陰 天 南

向 0 度 )

圖 3 -2 0 時 間 與 發 電 功 率 關 係 圖 ( 陰 天 南

向 2 3. 5 度 )

圖 3 -2 1 時 間 與 發 電 功 率 關 係 圖 ( 陰 天 南

向 4 5 度 )

圖 3 -2 2 時 間 與 發 電 功 率 關 係 圖 ( 陰 天 南

(11)

向 6 0 度 )

圖 3 -2 3 時 間 與 發 電 功 率 關 係 圖 ( 陰 天 南

向 9 0 度 )

圖 3 -2 4 角 度 與 發 電 功 率 關 係 圖 ( 陰 天 東

向 )

圖 3 -2 5 角 度 與 發 電 功 率 關 係 圖 ( 陰 天 南

向 )

圖 3 -2 6 角 度 與 發 電 功 率 關 係 圖 ( 陰 天 西

向 )

圖 3 -2 7 方 位 與 發 電 功 率 關 係 圖 ( 陰 天 )

圖 3 -2 8 時 間 與 熱 輻 射 關 係 圖 ( 陰 天 南 向

0 度 )

圖 3 -2 9 時 間 與 熱 輻 射 關 係 圖 ( 陰 天 南 向

23. 5 度 )

圖 3 -3 0 時 間 與 熱 輻 射 關 係 圖 ( 陰 天 南 向

(12)

45 度 )

圖 3 -3 1 時 間 與 熱 輻 射 關 係 圖 ( 陰 天 南 向

60 度 )

圖 3 -3 2 時 間 與 熱 輻 射 關 係 圖 ( 陰 天 南 向

90 度 )

圖 3 -3 3 角 度 與 熱 輻 射 關 係 圖 ( 陰 天 東

向 )

圖 3 -3 4 角 度 與 熱 輻 射 關 係 圖 ( 陰 天 南

向 )

圖 3 -3 5 角 度 與 熱 輻 射 關 係 圖 ( 陰 天 西

向 )

圖 3 -3 6 方 位 與 熱 輻 射 隔 絕 百 分 比 關 係

圖 ( 陰 天 )

4. 結 論結 論結 論 結 論

經由研究統計,建築耗能約占總耗 能之 40%,因此未來的建築趨勢將是建 築物的電力自給自足,廣泛的利用再生 能源產生電力,並且利用節能設備減少

建築物的耗能,達到所謂的「零碳建 築」。由本團隊所研發的太陽能節能玻璃 除了有效提升一般透光模組之外,更具 備良好之隔熱效能,經本研究試驗的結 果可得以下之結論:

(13)

1. 經文獻中指出,太陽能節能玻璃因 結構內具有高反射低輻射之隔熱 膜,可反射穿透模組之光源,使模 組背面接收到反射光源而產生二次 發電,經本研究之試驗結果可以得 知,太陽能節能玻璃不受時間、角 度、方位、氣候及模組型式等影響,

皆可有效的使模組產生二次發電之 電力強化效能,可提升模組 6W 之 整體發電功率。

2. 因三機一體太陽能節能玻璃結構中 具有高反射低幅射之隔熱膜,根據 台科大工程二館頂樓建置之太陽能 節能玻璃屋與一般玻璃屋之試驗結 果,兩者可達 8℃之溫差。經本研 究之試驗結果可得知,太陽能節能 玻璃不受時間、角度、方位、氣候 及模組型式等影響,皆可有效地隔

絕熱輻射之穿透達 90%以上,相較 於一般透光模組更可廣泛地應用在 BIPV 上,可減少大量之建築耗能,

有效達到零碳建築的目標。

5 .參 考 文 獻參 考 文 獻 : 參 考 文 獻參 考 文 獻

1. 林柏伸,「太陽能節能玻璃建築發電 與節能效益分析」,國立台灣科技大 學營建工程系碩士論文(2010)。

2. 楊錦懷、陳弈霖、陳俊宇,「節能建 材研發推廣應用計畫-開發兼具太陽 能與斷熱之多功能節能建材」,內政 部建築研究所期末報告(2010)。

3. 葉爵慶,「光電隔熱節能屋監測與分 析」,國立台灣科技大學營建工程系 碩士論文(2009)

(14)

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表

日期:2012/11/27

國科會補助計畫

計畫名稱: 開發高發電效率與隔熱功能之光電玻璃 計畫主持人: 楊錦懷

計畫編號: 100-2221-E-011-133- 學門領域: 土木材料

研發成果名稱

(中文) 光電模組

(英文) solar module

成果歸屬機構

國立臺灣科技大學

發明人 (創作人)

楊錦懷

技術說明

(中文) 本研發之關鍵技術在於將”Off-module Power Enhanced之技術應用於光電模組, 用最低之成本達到最高之發電效率,本技術目前可提升8%之發電效率,最可貴的是 它還可因此達到隔熱之效能,也就是同時達到開源(提升發電力)與節流(節省冷房 空調)之雙重效能,再加上表面之奈米處理技術,達到自潔之功能,所以稱之”三機 一體光電玻璃”.此技術引起日本光電產業之重視,因為可用最低成本提升發電效 率並同時隔熱節能,因此日本翠光株式會社與本校簽技轉合約,進軍日本市場,因 此在2009年東京光電展中,榮獲最有潛力之太陽能產品.此先進技術也引起 Discovery頻道之重視,分別於2009年與2011年播出專輯介紹,2009年為亞洲環保 尖鋒,2011年為科技新亞洲,為校爭光.此外,在工程應用方面,國外有馬來西亞之 光電牌樓,國內有建研所EAG HOUSE,新光集團別墅,捷運大安森林公園站,2010 台北國際花博美國館與高雄龍興國小等。將為未來之光電節能建築注入一股新的 應用趨勢.本光電玻璃之紫外線穿透率為零,可保護室內之人員與傢俱不受紫外 線傷害。紅外線穿透率亦為零,有效隔絕室外熱源。利用高效率反射膜之技術,

提升8%之發電效率,最大發電量為晴天正午 106 W/m2。在實際應用上,因為有 隔熱之效能,所以屋內不會熱,節省冷氣之耗電,實體屋試驗,冷房測試可節省 40%之冷氣耗電,冬天亦有保暖作用,可省30%之暖房耗電。光電玻璃所產生之電 力則可與台電並聯使用,降低對台電供電之需求,達到環保與節能之新建築概念。

(英文) A high reflect and low emission thin film technology is applied on the back of the semi- conductor thin film. It can both increase the solar power up to 8 % and reduce the radiation heat penetration up to 75 % at the same time. The increase of solar power can supply more renewable energy for a building and the decrease of radiation heat can help reduce the indoor temperature and save more air condition consumption up to 50% during the summer time. The heat insulation solar glass not only saves energy consumption of air condition in summer time but also saves energy consumption of heater up to 30%

during the winter time due to its heat conservation function of the glass structure.

產業別

其他工業製品製造業

技術/產品應用範圍

建築,太陽能,交通,綠能產業

技術移轉可行性及 預期效益

本發明技術在台灣已技術移轉勵儀科技股份有限公司與光体玻璃股份有限公司,在日本 之技術移轉經理人為日本翠光株式會社。預期效益為年產值壹仟五百萬.

註:本項研發成果若尚未申請專利,請勿揭露可申請專利之主要內容。

(15)

100 年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人:楊錦懷 計畫編號:100-2221-E-011-133- 計畫名稱:開發高發電效率與隔熱功能之光電玻璃

量化

成果項目 實際已達成

數(被接受 或已發表)

預期總達成 數(含實際已

達成數)

本計畫實 際貢獻百

分比

單位

備 註 質 化 說 明:如 數 個 計 畫 共 同 成 果、成 果 列 為 該 期 刊 之 封 面 故 事 ...

期刊論文 0 0 100%

研究報告/技術報告 1 1 100%

研討會論文 10 6 150%

論文著作 篇

專書 0 0 100%

申請中件數 0 0 100%

專利 已獲得件數 1 1 100% 件

件數 1 1 100% 件

技術移轉

權利金 10000 10000 100% 千元

碩士生 1 1 100%

博士生 1 1 100%

博士後研究員 0 0 100%

國內

參與計畫人力

(本國籍)

專任助理 0 0 100%

人次

期刊論文 0 0 100%

研究報告/技術報告 0 0 100%

研討會論文 0 0 100%

論文著作 篇

專書 0 0 100% 章/本

申請中件數 0 0 100%

專利 已獲得件數 0 0 100% 件

件數 0 0 100% 件

技術移轉

權利金 0 0 100% 千元

碩士生 0 0 100%

博士生 0 0 100%

博士後研究員 0 0 100%

國外

參與計畫人力

(外國籍)

專任助理 0 0 100%

人次

(16)

其他成果

(

無法以量化表達之成 果如辦理學術活動、獲 得獎項、重要國際合 作、研究成果國際影響 力及其他協助產業技 術發展之具體效益事 項等,請以文字敘述填 列。)

(1) 獲選教育部''100 年度全國技專校院績優商品化成果獎'',2011.12.02 (2) 台科大 100 學年度優良研究及創作獎,2011.11.23

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程/模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動/競賽 0

研討會/工作坊 0

電子報、網站 0

目 計畫成果推廣之參與(閱聽)人數 0

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國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度、達成預期目標情況、研究成果之學術或應用價 值(簡要敘述成果所代表之意義、價值、影響或進一步發展之可能性) 、是否適 合在學術期刊發表或申請專利、主要發現或其他有關價值等,作一綜合評估。

1. 請就研究內容與原計畫相符程度、達成預期目標情況作一綜合評估

■達成目標

□未達成目標(請說明,以 100 字為限)

□實驗失敗

□因故實驗中斷

□其他原因 說明:

2. 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形:

論文:□已發表 ■未發表之文稿 □撰寫中 □無 專利:■已獲得 □申請中 □無

技轉:■已技轉 □洽談中 □無 其他:(以 100 字為限)

3. 請依學術成就、技術創新、社會影響等方面,評估研究成果之學術或應用價 值(簡要敘述成果所代表之意義、價值、影響或進一步發展之可能性)(以 500 字為限)

地球暖化日趨嚴重,全球都在努力降低碳排放。建築耗能產生之溫室氣體更是其中之大 宗,根據歐盟之調查,建物之耗能約佔全球各種民生耗能之 40%,尤以製造傳統電力所產 生之二氧化碳與室內冷氣空調所產生之氫氟碳化物(HFCs)為兩大主要溫室氣體,因此最新 之建築理念為讓建物本身可產生再生能源並降低建築耗能,也就是說建物所須能源來自本 身外殼之太陽能源,並同時降低空調耗能,達到電力自給自足,這才是降低地球暖化之具 體展現。這種理念在歐洲稱為 Passive House,在新加坡稱為 Zero Energy Building。此 政策在歐盟現在為研發推廣階段,2020 年開始將全面強制實施。

建築耗能產生之溫室氣體,尤以製造傳統電力產生之二氧化碳與室內冷氣空調產生之氫氟 碳化物(HFCs)為大宗,因此最新之建築理念為降低建築仰賴外來能源,也就是說建物所須 能源來自再生能源,並同時降低建物耗能,達到電力自給自足,這才是降低地球暖化之具 體展現。國立台灣科技大學營建系新科技材料研發團隊,在楊錦懷教授之帶領下,成功研發 出世界第一片,結合自潔,隔熱與發電三機一體之太陽能玻璃。此光電玻璃之外部表面塗佈 奈米光觸媒,可分解光電玻璃表面之污染物,住戶不須為玻璃不易清洗而煩惱。此光電玻璃 亦同時結合隔熱技術,將太陽光產生之輻射熱有效隔絕,不致傳到屋內,降低冷氣使用之耗 電量。除了自潔與隔熱功能外,本身也有發電功能。這是一個發電自給自足概念之實現,

因為採光與隔熱讓電量需求降低,再透過本身之發電,可大幅降低來自台電之供電需求,

徹底解決地球暖化之問題。本研發之關鍵技術在於將'Off-module Power Enhanced 之技 術應用於光電模組,用最低之成本達到最高之發電效率,本技術目前可提升 8%之發電效率,

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最可貴的是它還可因此達到隔熱之效能,也就是同時達到開源(提升發電力)與節流(節省 冷房空調)之雙重效能,再加上表面之奈米處理技術,達到自潔之功能,所以稱之'三機一 體光電玻璃'.此技術引起日本光電產業之重視,因為可用最低成本提升發電效率並同時 隔熱節能,因此日本翠光株式會社與本校簽技轉合約,進軍日本市場,因此在 2009 年東京光 電展中,榮獲最有潛力之太陽能產品.此先進技術也引起 Discovery 頻道之重視,分別於 2009 年與 2011 年播出專輯介紹,2009 年為亞洲環保尖鋒,2011 年為科技新亞洲,為校爭 光.此外,在工程應用方面,國外有馬來西亞之光電牌樓,國內有建研所 EAG HOUSE,新光集 團別墅,捷運大安森林公園站,2010 台北國際花博美國館與高雄龍興國小等。將為未來之 光電節能建築注入一股新的應用趨勢.本光電玻璃之紫外線穿透率為零,可保護室內之人 員與傢俱不受紫外線傷害。紅外線穿透率亦為零,有效隔絕室外熱源。利用高效率反射膜 之技術,提升 8%之發電效率,最大發電量為晴天正午 106 W/m2。在實際應用上,因為有 隔熱之效能,所以屋內不會熱,節省冷氣之耗電,實體屋試驗,冷房測試可節省 40%之冷 氣耗電,冬天亦有保暖作用,可省 30%之暖房耗電。光電玻璃所產生之電力則可與台電並 聯使用,降低對台電供電之需求,達到環保與節能之新建築概念。

數據

圖 3 -8   時 間 與 熱 輻 射 量 關 係 圖 ( 晴 天 南 向 4 5 度 )   圖 3 -9   時 間 與 熱 輻 射 量 關 係 圖 ( 晴 天 南 向 6 0 度 )   圖 3 -1 0  時 間 與 熱 輻 射 量 關 係 圖 ( 晴 天 南 向 9 0 度 )   3.2 角 度 角 度角 度 角 度 試 驗試 驗 試 驗  試 驗         將 一 般 透 光 模 組 與 太 陽 能 節 能 玻 璃 設 定 在 試 驗 之 方 位 , 從 0 度 至 90 度 的 發
圖 3 -1 8  方 位 與 熱 輻 射 隔 絕 百 分 比 關 係 圖 ( 晴 天 )   3.4 氣 候 試 驗 氣 候 試 驗氣 候 試 驗 氣 候 試 驗           太陽能節能玻璃及一般透光模組, 分別架設於太陽能戶外實驗車上,配合 太陽能戶外最大功率追蹤系統及熱輻射 計,在日射量低於 400W/m 2 之氣候,重 複進行時間、角度及方位試驗。經 由 試 驗 量 測 的 結 果 顯 示 ( 如 圖 3-19 至 3-27 所 示 ), 太 陽 能 節 能 玻 璃 的 發 電 功 率 無

參考文獻

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