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建築整合太陽光發電設備設計應用及相關法規之研究

計畫主持人	陳瑞鈴
協同主持人	詹肇裕
執行單位
執行行程	103 年 03 月至 103 年 12 月
GPN
ISBN
MOIS
組別	環境控制組
執行方式	協同研究計畫
關鍵詞	建築、太陽光發電、建築整合太陽光發電、建築與太陽光發電設備一體化、法規
參考文獻

中文摘要：一、研究緣起
(1)法規層面上，如何促進太陽光發電設備在建築應用上之推廣，自給自足，提升建築
物再生能源運用，減少市電依賴，邁向節能減碳、低耗能城市。
(2)建築應用上，如何促進太陽光發電設備與建築外殼構造、空間設計之整合應用，降
低太陽光發電設備成本，並提升建築外殼構造遮陽、隔熱、通風性能。
(3)建築整合太陽光發電設備設計之國內外相關法規及規範，標準為何？
(4)國內新建建築物與既有建築物整合太陽光發電設備設計應用時，建築計畫設計時之
相關法規參考依據，相關規章內容之完整性如何？
(5)建築整合太陽光發電 (BIPV)：係指使用太陽能光伏材料(太陽能光電板)取代傳統建
築外殼部分或全部材料，使建築物外殼之屋頂、天窗或外牆構造與太陽能光伏材料整合成為發電來源，而不必採用外加方式加裝太陽能光電板，可以部分或全部供應建築用電；降低太陽光發電設備成本並兼具美觀。(資料來源：National institute of building science http://www.wbdg.org/resources/bipv.php)
二、研究方法及過程
依據研究目的，本計劃採用之研究方法，包括：文獻蒐集法、現場調查法、與專家訪談法與資料分析檢核法。本計劃研究內容區分下列部份，包括：
(1)收集分析國內國外有關建築整合太陽光發電設備(BIPV)應用之相關法規、規範、標
準與作業技術要項，比較其差異；包括：設計、施工、完工驗收與性能驗證、營運使用與管理維護使用各階段面向。
(2)國內外有關建築整合太陽光發電設備實例資料收集分析。
(3)建築整合太陽光發電應用實例調查分析，匯整作業技術要項、現況問題與使用意見。
(4)就建築整合太陽光發電應用作業，分析現行相關建築與設備、能源法規；包括：
設計、施工、完工驗收與性能驗證、營運使用與管理維護使用各階段。包含：
土地管制、建築管理、電力、太陽光發電設備等各面向；區分:設置敷地、屋頂、外牆、遮陽裝置等部位。針對建築整合太陽光發電應用相關法規，進行專家意見調查。
(5)就促進建築整合太陽光發電應用推廣與提升利用效益觀點，包括：降低成本、提升
運轉效率與發電應用，提升建築外殼構造性能，匯整建築整合太陽光發電應用設計之相關法令與作業技術要項。擬提相關建築法規改進建議。
三、重要發現
本研究綜合建築整合太陽光發電設備各案例之現況問題與使用意見調查結果，彙整建築整合太陽光發電設備設計施工使用相關技術，分別就(一)設計面、(二)施工面、(三)使用面、(四)制度面，提出重點事項如下。
(一)設計面
1.氣候環境：設計時應考慮環境氣候因素，依據雨量、風速、地震、落雷等因素，加強BIPV構造之結構強度與週邊附屬電氣設備之耐候強度與壽命。
2.植栽環境：光電板設置位置應考慮大型喬木植栽未來成長後，樹蔭遮蔽光電板問題。
3.設計參考手冊：可建立完整建築整合太陽光發電設備設計參考手冊，主要內容包括:建築空間、整合構造、太陽光發電設備系統、相關法規、效益評估等相關事項，提供設計者參考。
3.系統故障顯示：由於太陽光發電設備竣工後使用，多數現場皆非由太陽光電專業人員或電氣專業人員管理設備系統，發電設備之監測記錄裝置，應可導入故障點及故障狀況或斷線停電等顯示功能，方便於使用者能掌握系統發電耗電運轉狀態，及早發現故障及故障點狀況，俾於通知太陽光電專業廠商進行系統檢修。
4.預組構件模組構造：就光電板安裝固定構造之設計，考慮光電板更新拆裝之方便性。建議可與相關產業配合開發預鑄預組構件。導入模組化設計觀念，每一塊太陽光電板應為一個獨立模組，在組裝與拆裝時應能單獨裝卸不影響其他板片或不受其他板片安裝之影響。
5.防銹耐久構件：考量支撐材料之防銹處理與耐久性，配線、接線盒、配線接頭等設備
之耐久性。
6.防水排水構造：配線接頭、配線貫穿構造體處應增設防水覆蓋板與防水填縫，版片單元與單元之接合處應強化防水處理。BIPV設計時可考慮參考鋁窗二次防水之設計概念；在防水橡膠老化或破損時，能以自然重力排水方式將雨水匯集至屋頂天溝或牆面排水導溝排放。
7.雨水利用自淨：光電板採用傾斜式安裝方式，利用雨水淨化板面污塵。對於水平面屋
頂太陽光電系統，可增設噴水自淨裝置，以澆水方式自淨光電板提升光電板發電效率。
8.維修作業空間：建築設計階段時，建議設計者應考慮未來使用階段時，光電板及周邊
設備之清理、檢查、維修、更新操作作業空間、吊裝更換作業方式等。例如:預先留設
檢修清理走道、施工吊架掛勾或地面吊車停放操作空間等。
9.機房空間：考量直交流轉換器、控制盤、配電盤空間之通風散熱與施工維修操作空間。
10.系統整合：考慮空間、構造、電氣設備與太陽光發電設備之整合與介面處理；太陽光
發電設備次系統之間，包括：模組、設備系統組件、支撐構造之整合與施工介面處理。
(二)施工面
1.施工流程規範：建立標準的施工作業流程規範，目前對於BIPV之施作未建立標準施作流程，導致施工品質不一，廠商多憑經驗累積與其他帷幕工程之施作經驗為參考。
2.竣工使用檢測：依據工業技術研究院所訂「太陽光電發電設備採購設置規範書」，所列:
「十一、驗收要求/(二)驗收項目與標準：
/21.太陽光電模組功率和設備容量:其允收標準須符合:(1)光電板標示功率與型錄之額
定功率規格一致；(2)PL(單片模組出廠實測功率)≧0.95*Pm型錄額定功率全部模組出廠實測功率大於或等於申請設置設備容量。」目前有關竣工之驗收檢測，工業研究院訂定有「竣工後安裝廠商自我檢查表」及「竣工查驗PA量測表」及「量測方法」供參考，但私有案例是否依此驗收有待商確，亦將影響系統運轉性能。
/25.太陽光電設備一般功能測試:安裝須與合約資料相符，設備並能維持正常運轉與發
電並聯。」目前有關竣工之驗收檢測，工業技術研究院訂有「竣工自我檢查表」、「竣
工查驗RA量測表」及量測法，但是私有案例是否依此驗收，則有待商榷；也影響系
統運轉性能。
3.專業證照：施工人員未建立專業的技術人員認證證照制度，目前是以室內配線或工業配線技術人員即可，因而使施作品質良莠不齊。
(三)使用面
1.保固與維修年期：如何鼓勵廠商延長竣工後保固年期，或延長系統維護檢修年期；定期進行系統維護檢修工作，以協助使用戶確保系統運轉性能。
2.維修專業廠商：鼓勵上下遊產業或同業專業廠商結盟，投入太陽光電設備維修產業，建構區域性維修專業商系統及網路資訊，方便使用戶洽詢維護檢修。
3.維護檢修合約：宣導光電系統使用者與專業廠商簽訂維護合約，協助光電系統運轉性
能維持。
4.使用維修手冊：結合政府單位、設計者、專業廠商及施工者共同研擬建築整合太陽光發電設備之使用管理維護保養維修手冊，內容包括:空間使用、構造建材使用、太陽光發電設備及監測設備使用；提供使用者建立使用管理知識。
並考慮將來是否將設備與使用手冊一併列入建築物權利轉換之附屬物件。
5.推廣知識：建議產業機構相關公會，辦理講習或印製文宣或建構知識資訊網站，向社會大眾及使用者宣導，建立太陽光發電系統之維護使用觀念及正確使用管理知識。
(四)制度面
1.廠商評鑑制度：逐步建立專業廠商評鑑制度，獎勵推薦優良產品廠商、設計者、專業施工廠商及公告施工服務不良廠商，以提升鼓勵專業廠商服務能力及服務品質。
2.躉售電價：提高臺電躉售價格，提高民眾投資設置太陽能發電設備之意願，目前躉售價格接近設置成本，民眾投資大筆金額，但其投資報酬率不高，投資回收期過長回收慢，因而使得推廣誘因不足，加上運轉期間若有損壞，高額維修費用會使成本回收期延長。
3.保險制度：建立BIPV設備之保險制度，太陽能發電設備是精密電子設備，長期暴露日久老化問題，若遇天災更會造成嚴重損壞，可以由政府協調保險業者開設太陽光發電設備專門保險項目，投資者日後在發生重大故障與天災時，可降低與分攤維修成本。
四、主要建議事項
本研究提出下列具體建議，分別從立即可行建議及中長期建議加以列舉。
(建議事項)建議一立即可行之建議：建立建築整合太陽光發電設備設計技術參考手冊；研
擬建築整合太陽光發電設備之使用管理維護保養維修手冊。
主辦機關：行政院內政部建築研究所
協辦機關：行政院公共工程委員會、經濟部能源局
1.建立建築整合太陽光發電設備設計技術參考手冊
(1)建築設計階段時，建議設計者應考慮未來使用階段時，光電板及周邊設備之清理檢查維修，更新操作作業空間、吊裝更換作業方式等。例如:預先留設檢修清理走道、施工吊架掛勾或地面吊車停放操作空間等。就光電板安裝固定構造之設計，考慮光電板更新拆裝之方便性。建議可與產業配合開發預鑄預組構件。
(2)可建立建築整合太陽光發電設備設計參考手冊，主要內容包括:建築空間、整合構造、
太陽光發電設備系統、相關法規、效益評估等相關事項，提供設計者參考。
2.研擬建築整合太陽光發電設備之使用管理維護保養維修手冊
(1)結合政府單位、設計者、專業廠商及施工者共同研擬建築整合太陽光發電設備之使
用管理維護保養維修手冊，內容包括:空間使用、構造建材使用、太陽光發電設備及
監測設備使用；提供使用者建立使用管理知識。
(2)考慮將來是否將設備與使用手冊一併列入建築物權利轉換之附屬物件。

(建議事項)建議二中長期性建議：修訂建築技術規則有關太陽光發電設備設紙條文。
主辦機關：內政部營建署
協辦機關：內政部建築研究所、經濟部
1.修訂建築技術規則有關太陽光發電設備設置之條文
依據太陽能光電板設置部位別:屋頂、外牆、遮陽、地面等四部分，檢核建築技術規則有關建築整合太陽光發電設備應用之現行條文規定內容，經由法規分析、專家意見、期末審查委員意見彙整；並且參考高雄市政府頒行「高雄市建築物設置太陽光電設施辦法」，提出修訂與增訂條文內容建議，如下表。另參考圖3-3、3-4、3-5、3-6。
英文摘要：This research focus on the application of Building integrated photovoltaic(BIPV) containing the designing data, construction process, maintenance and use management, regulation and evaluation, for the purpose of promoting the BIPV application.
First, the designing data were collected, including the recent policy, planning and installation process, climate data, PV system, construction of BIPV, regulation, software and document.
Second, the regulation, code and standard of BIPV designing were collected and the contents were analized, including the building, photovoltaic and electrics, during the process of desiging, construction and maintainenance.
Third, the data of BIPV cases in domestic and overseas were collected and analized for comprehending different concepts of BIPV design.
Fourth, the survey of BIPV installation expenence were conducted for gaining the user’s experence of BIPV installation.
The conclusions shows that the maintenance space of BIPV is needed and had better could be preserved during desinging process. It’s proposed to form the designing reference and maintenance code of BIPV for architects and owner. The results of the BIPV reserch includes the evaluation of BIPV power, knowledge of designing, construction, document and installation regulation. The modification of the artiele of building code were suggeted for promoting the application of BIPV by viewing the contents of the code.

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