目前國內越來越多大型建築物基於節能、保護構造物、商業廣告等不同的因素，裝設建築物整合太陽光電設施(BIPV)或於既有建築物外牆加裝遮陽板、雨庇、棚架、廣告招牌…等附屬構件。而臺灣颱風過境頻繁，建築物外牆及附屬構件受風作用荷載為設計時重要課題之一，就目前國內耐風設計規範對此尚未其提出較明確規定，因此本案利用風洞實驗深入探討BIPV外牆，於不同孔隙、建物安裝位置、風向等因素下其所受風荷載，以縮尺模型量測內外表面風壓氣動力特性之影響，期望掌握並釐清建築物含此類構造下最不理想的荷載條件，並將結果回饋在現有規範修正及提出有效的耐風設計建議。
為能準確有效的提供規範修正建議，本案彙整國內建築物整合太陽能光電板較常見之安裝型態，比較其所受風荷載，提出較適合國內氣候條件之安裝型態；並開發可變化懸伸長度、傾斜角、間距比、安裝位置等條件之附屬構件氣動力實驗模型組與模板淨風壓量測技術，以建立不同安裝形態下之建築物整合太陽能光電板的合理風壓係數建議值，且檢討其受風荷載的影響，根據實驗成果，建議合理安裝間隙與背風壓係數關係值，供相關耐風設計者參考使用。
本案運用本所封閉式循環風洞實驗場進行氣動力模型實驗，採地況C大氣邊界層流場，以熱膜探針(Hot film probe)配合移動機構加以量測，觀測紀錄流場剖面資料。對於風荷載採用板所受的整體淨風壓係數為代表，分別探討其平均值、擾動值與尖峰風壓的變化，據以觀察包括排列間距、風攻角、排列位置等因素的影響。在氣動力模型設計上分為建築物與太陽光電板兩部份，建築物模型選取較具代表性型式製作，而太陽能光電板以薄平板型式為基礎製作，配合外伸板及平貼版兩大種類進行調整，分別表現水平排列、垂直排列、具向下傾角、具外推間隔、雙層帷幕牆型式等不同外牆附屬物安裝方式，其薄平板於兩面相對應位置均佈設壓力孔，利於搭配壓力管線系統量測風壓變化。
本案實驗研究發現：
1. 以遮陽板形式之建物整合光電板所受整體淨風壓的歷時資料分析可知，其擾動風力作用的機率密度函數形式呈現接近常態分布，有助於簡化尖峰風壓的推估。
2. 水平排列與垂直排列之遮陽板型式
在多排排列情況下，緊靠建物邊緣之遮陽板所受風荷載甚大，其餘中間部位的遮陽板所受的淨風壓多在零值附近；而在不同間距排列情況下，各遮陽板風荷載並無明顯影響，主要仍是簷口高度處之遮陽板所受風荷載最大；另以垂直佈設時，如遇與牆面正交或小攻角之來流作用下，最邊緣的遮陽板所受風荷載較大，其尖峰風壓亦相對較高，因此在結構安全考量下，應針對最邊緣板加強其支撐結構系統。
3. 水平佈設具向下傾角之遮陽板型式
如採用向下傾角之裝設方式，可使其所受之淨風壓相對於無向下傾角的水平遮陽板所受淨風壓略為下降；本案採用向下傾角15度及30度，兩者淨風壓係數分布狀況並無太大差異。而就簷口高度處的遮陽板其尖峰風壓係數的分布情形而言，具備向下傾角的水平遮陽板在小攻角來流作用下，其值有略低於無傾角的情況，且當遮陽板位於背風區時，其尖峰風壓係數變化區間最小。
4. 水平佈設具外推間隔之遮陽板型式
採取外推方式裝設時，氣流可透過因遮陽板與建物垂直牆面間形成之間隙流通，使具備外推間隔型式的遮陽板在無傾角或有傾角的條件下，其整體淨風壓係數均略低於無外推型式，但由於增加了板身後方的氣流流動現象，板面擾動性風壓係數有小幅上升的情況。
5. 雙層帷幕牆型式
以來流風攻角零度作用下，在側邊有開口間隙比大於10%時，具孔隙之立面外牆其淨風壓係數上升，且除邊緣地帶外均為正值；而頂部有開口時其正風壓值略低於側邊有開口；另在小間隙比的情形下，外牆牆面頂緣的負風壓分布則甚為明顯，但隨間隙比的增加負風壓區域則逐漸消失。因此內外牆立面之間隙比增加時，具有孔隙之立面外牆其平均淨風壓係與擾動性淨風壓係數變化趨勢數均為上升，其兩者變化關係均為：頂側面全開孔 > 側面開孔 > 頂側開孔，如圖1所示。
在相同側邊或頂部開口條件與雙層牆間距比情況下，比較不同開孔率所受風荷載發現，隨開孔率上升其所受之平均淨風壓係數及擾動性淨風壓係數均有下降趨勢，顯示增加開孔率可有效顯減輕外牆所受風荷載。
本案針對建築物整合太陽光電板(BIPV)外牆之設計探討其耐風特性，運用風洞實驗建立相關受風荷載資料，提供不同設計條件下風荷載之影響趨勢；本研究結果可助於國內推廣太陽能光電板政策之落實，在未來亦可作為耐風設計規範修正參考之依據。
圖1.雙層牆外牆板面風荷載情況