摘要 :

本文旨在說明我們設計建築合太陽能設施時，如何規畫 BIPV（Building Integrated Photovoltaic，建築整合太陽能光電）專案以既能滿足提供電力功能，又能作為建築結構的功能構件，不論應用在

如大樓帷幕牆或外牆 ( Façade )、停車場的遮陽棚、大樓採光罩、建築垂直立面等場所，並舉案例說

明目前廠商所提供產品可以同時兼具透光、美感與結構強度及節能環保實用性。

其次是探討光電設施與結構整合施作所會面臨工程實務問題與解決方案以提供工程界參考。

黃怡領 營運長／綠盟建築科技股份有限公司

李景亮 土木結構技師／中國科技大學建築系

整合太陽能光電BIPV設施工程

一、前言

1.1 BIPV 釋義及應用說明所 謂 B I P V（B u i l d i n g I n t e g r a t e d

Photovoltaic），主要是指在建築結構的表面外

殼 ( Envelope ) 安裝太陽能光電設施以提供電

力，同時作為建築結構的功能構件，普遍應用

在如大樓帷幕牆或外牆 ( Façade )、停車場的遮

陽棚、大樓採光罩、建築垂直立面，以取代窗

戶玻璃、帷幕玻璃；亦可應用於採光天窗系統、

屋頂系統、遮陽板 (Canopy) 或斜頂式屋頂建築

之屋瓦、大型建築物屋頂 ( Roofing ) 等場所，

同時兼具美感與節能環保實用性。

初期都市區域的太陽光電設置地點，多是

在建築物屋頂或空地，予人單調佔空間之感。

為推動太陽光電系統更多元型態應用，創造國

內建築、設計的新方向，能源局近年亦極力推

動以太陽光電發電系統與建築結合的多樣化設

計，期望在國內建立示範性經典案例。比較起

台灣本地，國外已經有諸多普遍應用 BIPV 系

統於各種場所的案例 [1]，如圖 1 所示。

而地球暖化日趨嚴重，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，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，即建物所須能源來自本身外殼之太陽能源，

並降低空調耗能，達到電力自給自足，也是降

低地球暖化之具體展現。

建築

規劃與實施 規劃與實施

23技師期刊 76

建築節能

如圖 2 所示光電設施之組成要素發展，

BIPV 專案規劃太陽光電作為建材的一種，不僅

能供應電力，亦可取代部份建材成本，同時不

占空間，更可成為建築設計本身的特色。

其實在國家能源規劃發展策略下，國土

空間利用基本上應優先考慮空間成本問題，所

謂發展零碳建築，於再生能源自給自足前提上

BIPV 模式在都市空間利用是應該最佳選項。

BIPV 光電設施系統效益包含如下 :1. 有效利用建築物外殼 ( Envelope )，透過光電

系統產生電力，降低建築營運電力費用。

2. BIPV 讓建築可以自發用電，減少對市電的依

賴，是建築追求零耗能的重要手段，進而達

到減少碳排放。

3. 與建築物高度整合設計，可同時多面向考量

建築物之空間利用、結構安全性及美觀等問

題。

4. 縮短建築施工時間、降低整體建築成本，避

免系統設置二次施工。

5. 架設於車站等公共場所，可增加民眾接受度

並具有高 度宣導效果。薄膜式光電模組用以

外牆時並可降低建築物外表溫度，但仍持有

透光度。

1.2 BIPV 設計限制與其設計考量至於 BIPV 設計上限制大致彙整如下：

1. 發電效能降低：轉換效能及日照時數會受限

圖 1 BIPV 應用案例

BIPV 薄膜結構型節能光電模組可替代建築物的外表包覆材料，並擁有最佳採光量。

例如屋頂、牆面、天窗等。屋頂 採光罩 玻璃帷幕 牆面 遮雨棚 遮陽板

圖 2 PV ( 太陽能光電 ) 成本要素

太陽能光電模組組成三要素

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建築整合太陽能光電 BIPV 設施工程規劃與實施

圖 3 彩色多晶光電板

圖 4 臺北市松山區行政中心

彩色遮陽板太陽光電系統

圖 5 光電遮陽板近照

於裝設位置於屋頂或外牆方位及高度角之

不同，故發電量一般較傳統光電設施低。

2. 顏色受限：因為每家公司生產的建材一體

型顏色固定。顏色、創新受限制，但是目

前透光型色膜選擇範圍已經大為增加 ( 見圖 3)。

3. 光電廠商生BIPV產產品尺寸大小是固定的，

不太可能客製化模組，不然成本會非常高，

異形或曲面設計目前也是受限制。

無提供一般太陽光電發電系統之設備補助費。

此外，能源局為加強推廣「陽光屋頂百萬座」

政策，已成立「陽光屋頂百萬座推動辦公室」，

以整合相關資源，針對設置障礙提供專業協助，

提供國內業者、縣市政府、承裝者完整解決方

案，以加速推廣設置成效。

推動之配套措施包含簡化整體設置流程，

放寬免競標資格、結合地方政府與鄉（鎮、

市）、區公所合力推展、推動陽光社區設置

等，並提出導入 PV-ESCO ( Photovoltaic Energy Service Company , 光電能源技術服業 ) 推動模

式，此商業模式是透過改善能源使用方式節

省企業在能源上的費用支出，客戶不需支付任

何改善費用，而是由改善能源節約費用中，

分期攤提償還。其結合融資及躉購費率機制，

引導國內系統業者建立新的營運模式。規劃於

2030 年推廣太陽光電發電系統設置容量達到

6,200MW，目標建立我國太陽光電設置應用完

善環境，積極推動太陽光電發電系統。推動策

略採「逐步擴大、先屋頂後地面」，依經濟部

能源局推動計畫目標從 2012 年 100MW 逐年增

加到 2030 年臺灣太陽光電發電設置容量目標

6,200MW。現階段政府以鼓勵屋頂型太陽光電

系統為主，並以躉購費率及其他具體推動政策，

配套措施包括 (1) 簡化整體設置流程，放寬免

競標資格 (2) 結合地方政府與鄉（鎮、市）、

區公所合力推展 (3) 推動陽光社區設置等，皆

將會使 BIPV 的需求大幅增加，標準化規格契

機浮現 [2]。

二、 建築一體太陽能光電專案規畫流程

2.1 法規依據太陽能發電系統設置方式及條件依據行政

院函頒「公共工程或公有建築物設置再生能源發

電設備規劃設計參考原則」，設置地點及方式：

1. 設置於空地、屋頂、道路邊坡或道路隔音牆

等適宜場所。

2. 取代部分建築材料之建築整合型太陽光電系

以下是建置於台北市松山行政中心南向外

牆光電遮陽板 BIPV 案例 ( 見圖 4 及圖 5):

目前國內已實施「再生能源發展條例」，

自該條例通過後，政府已採用電能躉購制度來

獎勵推動再生能源設置，除 BIPV 設施外，並

25技師期刊 76

建築節能

統（BIPV），如車站或航站之屋頂、採光罩、

月台頂棚等，及一般建築之外牆、屋頂、窗

戶、玻璃、遮陽板、雨披等。

3. 結合開放空間照明燈具、路燈、道路指引燈、

景觀燈具。

4. 採公共藝術造型。

5. 設置於觀光遊船棚頂，作為電力輔助設施。

BIPV 是太陽能技術應用的主要途徑，特別

是當下倡導節能環保、追求綠 色發展的背景

下，BIPV 在城市建築、農牧設施和市政交通設

施等領域廣泛應用是節能減碳的必要選擇。

在進行於 BIPV 專案流程，我們系統廠商

首重前期協助設計單位規劃 ; 除評估建築物能

源的合理需求，及空間條件與功能需求外並依

當地氣候條件與建築環境進行規劃。故建築整

合型的光電設施先決條件在於節約能源設計，

使滿足建築光熱環境機能，其次才是發電效率

考量，這才是建築整合型太陽光電建築的價值

所在。

2.2 BIPV 專案設計及實施流程專案初期我們需要了解業主對專案期望與

預算，再配合建築師所提原始構想與空間條件

提出規劃案，再逐一檢討可行性，如圖 6 所示。

BIPV 專案對於法規面及管理面與效益功能面需

要整體考量同時進行。

2.3 BIPV 專案考量因素BIPV 專案進行過程中 ( 見圖 7)，建築師設

計初期主要考慮美學及空間功能，其次對於光

電板材料特性如非透光型單晶矽、多晶矽及非

晶矽太陽能光電板以及透光型非晶矽薄膜太陽

能光電板等特性， 以及作為採光罩或遮陽板、

雨遮建材構件高樓層抗風壓、防水、防火技術

數據與光電設施在佈局規劃上南向或西向發電

效率需要整體考量。在整體規劃上如不使用

BIPV 時，亦可考慮以同色系材料如中空強化膠

合玻璃取代。

彙整 BIPV 設計評估要素及原則如下 : 1. 評估居住空間使用之電氣設備規格及規範以

評估所需能源需求及其效率。

2. 評估設計環境是用獨立型發電系統或市電併

聯型發電系統。 3. 需要設計足夠通風系統。 4. 評估整合自然採光系統。 5. 太陽能光電模組融入建築物遮陽系統。 6. 建築物座落地區氣象及環境調查。 7. 建築基地環境調查。 8. 太陽能發電模組陣列設計。

總之 BIPV 建築設計原則是包含光電設施

發電效率與建築物裡光熱環境並行考量，因此

光電板之透光度與建築物溫度濕度等居住舒適

度就成為建築師所關注 BIPV 專案議題。

圖 6 BIPV 專案流程圖與專案進行時考量相關因素 圖 7 BIPV 專案考量因素

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建築整合太陽能光電 BIPV 設施工程規劃與實施

圖 8 太陽能節能玻璃帷幕透視度

2.4 薄膜式光電板具有透視及

長期發電上優勢以下是台科大楊錦懷教授實驗

室帷幕玻璃 BIPV 節能光電模組透

視照片。在此設施採用了薄膜式光

電板，我們在透光率可以依規劃需

求選擇 10%、20% 甚至更高。實驗

顯示我們建築空間不僅在節能及光

熱環境都有非常優良表現，參見圖

8 及圖 9 , 有關更多細節可以參考楊

教授網站 [3] 參見圖 10 及圖 11。

圖 11 台科大太陽能實驗屋隔熱比較

圖 9 薄膜光電板在 BIPV 設施上優勢

圖 10 台科大太陽能實驗屋電力紀錄

Thin Film 為何適用於 BIPV 光電設施？

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建築節能

2.5 光電系統模擬作業當初步設計完成後，

設計單位會委託專業廠商作

系統模擬。如發電量與建物

日 照遮陰分析與框架結構分

析。如圖 12

2.6 結構系統設計至於結構設計部分則委

由結構技師檢核構件強度，

包含光電板抗壓強度及框架

系統在建築規範要求之結構

分析、自重與風壓、地震及

應變分析。

在整體 BIPV 專案中，經

常占有最大建置成本及結構安全因素考量部分，

就是框架設計，由於太陽能光電業者一般缺乏結

構設計觀念，過去幾次風災都導致太陽能設施巨

大財務損失。其實這個部分也是 BIPV 專案設計

中最耗時耗力部分。 參見 圖 13 及圖 14。

圖 12 PV 發電模擬

圖 14 BIPV 框架設計

年發電量

圖 13 台科大節能光電玻璃抗風壓實驗

2.7 機電系統設計在 BIPV 專案機電設計部分與其他太陽能

設施作業流程相同 [4] :1. 系統容量規畫與檢討 :

包含模組選用及選址檢討 ( 注意架設方位及

遮陰分析 )。2. 系統設計與配置 :

包含串併數量設計、INVERTER 選用、溫度

補償分析 ( 含三相平衡分析 ) 、支撐架設計

與結構計算及發電量數據電腦模擬。

3. 細部設計 :包含電力單線圖設計及直交流盤體配置與設

計。

三、 建築一體太陽能光電專案施工實務

3.1 BIPV 專案施工重點光電設施機電部分施工與其他太陽能設施

相同，主要差異在配線部分。框架要求有線槽

隱藏線材並加蓋以利維修。其實所有工程最易

出錯都在介面工程，包含機電、結構與排水防

水設計。這部份技術建議可參考採光罩與外牆

施工與鋼構書籍即可，在此不再贅述。一般光

28 技師期刊 76

建築整合太陽能光電 BIPV 設施工程規劃與實施

電設施所不強調防水要求，在 BIPV 施作上反

而是客戶所要求重點。

BIPV 施工建材與建築物整合後續清潔維護

與操作管理 , 尤其線路維修框架必須有室內側

之蓋板設計 ( 如圖 15 及 16 所示 )。

3.2 光電板之彩色與透視性大樓的帷幕牆由於強調視覺景觀，透視度

非常重要，非晶矽薄膜太陽光電模組板 所做

的產品，可 BIPV 透過調整鐳射，透光率就可

自由調整；有透光 10%、20% 等， 甚至可達

80%，可從居室看到戶外完整景色，並可發電，

替代部分傳統建材 ( 見圖 17 及 18)，組模類型

可參考圖 19，單元式施工見圖 20。至於防水和防火作業規範在此就不多贅

言，目前國內建築法規並沒有針對光電設施及

相關建材強度有所規範，主管機關對於 BIPV建築亟需加強法規方面之建立。至於建築師常

提到光電板之異形或可撓性目前還是有生產技

術上限制，但是應該會逐漸克服。圖 16 實體設施案例

圖 15 BIPV 框架斷面設計

圖 17 透光與不透光光電板比較

圖 18 建築科技中心立面外牆案例

圖 19 框架夾具

圖 20 單元式施工

台科大建築科技中心大樓

模組類型● 薄膜模組分為有框

與無框兩種形式

● 有框之薄膜模組與

晶矽之安裝考量相

同

● 無框模組之夾具應

有耐候墊片

29技師期刊 76

建築節能

四、 BIPV 專案申請補助及併聯或售電行政流程

目前台電對於再生能源太陽

能光電提供 20 年固定費率購電補

助，在投資評估階段，FIT 財務補

助是非常重要考慮重點。再生能

源發電設備與台電公司系統連接

之線路由再生能源發電設備設置

者負責興建及維護，亦得委託台

電公司負責興建及維護，惟所需

費用由再生能源發電設備設置者

負擔。

至於能源局對於 BIPV 專案另

行有優惠補助，目前最高每 KW 為新台幣五萬

元；相信未來會有更優惠獎勵措施。據能源局

「設置再生能源設施免請領雜項執照標準」，

只要高度不超過３米光電設施，經結構技師簽

證送建管單位核准即可免雜項執照申請程序。

申請售電行政手續流程圖見圖 21，行政作

業流程需要相當送件審查時間，一直要到台電

同意備案才能進場施工，因此　BIPV 專案時程

規劃這必須考量確實之作業時程。

伍、結論

總結 BIPV 光電設施效益如下 :1. 可有效利用建築物的外表大面積可替代建築

物的外表包覆材料。

2. 代替屋頂、牆面、窗戶之建材。

3. 可遮陽，降低建築物外表溫度。

4. 兼具建材及發電之功能 與生活、用電緊密結

合。

5. 高可見度、高宣傳效果。

6. 建築成本整體降低，縮短建築施工時間、避

免二次施工。

7. 建築物美觀安全結構，利用充分空間性。

圖 21 申請售電行政手續流程圖

長期趨勢而言，石化能源是必然要被綠色

能源所逐漸取代，而太陽能設施與建築物整合

也確實是都市節省空間與成本作法，因此綠色

永續能源推廣與 BIPV 專案規畫與施工內容是

值得我們營建產業同仁用心鑽研之領域。

參考文獻 [1] 財團法人台灣綜合研究院研究員 楊正光 : 對

建材一體型太陽光發電系統之推動情形（台

灣 ESCO 會訊 第二十六期）第 8-10 頁。

[2] 經濟部能源局網站：再生能源發展條例及設

置再生能源設施免請領雜項執照標準。

[3] 台科大營建所楊錦懷教授網站 : http://web.ntust.edu.tw/~young/ 太陽能節能建築設計與

施工及發電節能自潔三機一體光電玻璃之研

發與應用簡報下載

[4] 睿庭國際股份有限公司 陳博昌 台科大太陽

能光電 BIPV 課程教材講義

太陽能光電系統建置台電售電作業流程

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