光電溫室屋頂外殼設施與植栽關聯性研究｜國立臺灣科技大學博碩士論文系統

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研究生：	黃怡領 I-Ling Huang
論文名稱：	光電溫室屋頂外殼設施與植栽關聯性研究 Research on Relation between Roof Shell and Plantation of Solar PV Greenhouse
指導教授：	呂守陞 Sou-Sen Leu
口試委員:	辛其亮 Chi-lyang Shing 施俊揚 Jun-Yang Shi
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工程學院 - 營建工程系 Department of Civil and Construction Engineering
論文出版年：	2020
畢業學年度：	108
語文別：	中文
論文頁數：	102
中文關鍵詞：	光電溫室、光合作用、實驗設計、系統模擬、迴歸分析
外文關鍵詞：	Solar Photovoltaics Greenhouse
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光合作用( photosynthesis ) 與光電效應( photoelectrical effect) 是太陽能光電溫室( Solar Photovoltaics Greenhouse ) 兩個理論支柱。光電溫室觀念是以能量環控來源發展節能，提高光能使用效率所發展的；希望溫室在兼顧植栽生產效率前提下，增設光電設施產生永續能源及具備經濟可行性，其重點手段在使用太陽能光電板取代遮陽網作為溫室頂層外殼。本研究實驗設計 ( Roof Shell DOE )，將薄膜透光太陽光電板作為溫室頂層兼具發電及控制光量，並可適用於溫室植物生長。並且利用調整光電板布局排列方式以調控生產效率及降低能源成本，以符合社會的經濟需求與永續性。
研究過程包含回顧文獻資料及理論發展，嘉南藥理大學環境學院綠館光電溫室監測數據蒐集及統計及氣象局資料比對，並利用參數式設計軟體Rhino 與Grasshopper 模擬溫室平台建置，可在平台模擬各種條件光電溫室並作預測。最後根據統計學變異數分析與迴歸分析，推導及驗證出系統預測模型方程式，對光電溫室設計條件可以事先評估，簡化設計及規劃程序。

Photosynthesis and Photoelectrical effect are the two pillars of theory about Solar PV greenhouse. The concept of Solar PV greenhouse is to develop energy saving by environmental energy control, if we could increase efficiency of solar energy utilization. We hope to develop sustainable energy usage as well as plantation production in the PV greenhouse , For attaining economic efficiency , the key point is using PV panels replacing of shading net as the envelope of the greenhouse roof.
In the design of experiment ( Roof Shell DOE ) of our research , we use transparency thin film PV panels on the roof skin of Greenhouse as power generating as well as light volume controlling. So it will be suitable for plants growth in the greenhouse environment. If the facility could be adjustable including PV panels layout and tiling angle even material, then the design of Solar PV greenhouse could get the best solution for production efficiency and cost down energy expense so as to meet the goal of economy demand and sustainability .
The research process in this thesis includes explanation of theory and statistical process for the monitoring data gathering of greenhouse in Environmental College of Chia Nan Medical University , and we build a simulation platform as Power generating and lighting by system software of Rhino and Grasshopper. Finally we derive the statistical model and explain the relationship between isolation into the different skin material and plants growth. Using the simulation platform and regression model , we can evaluate the performance of Solar PV Greenhouse design with different condition in advance, so the platform will simplify the process of design and planning .
Key

目 錄
中 文 摘 要 ............................................ I
ABSTRACT ............................................. III
誌 謝 .................................................. V
目 錄 .................................................  6
圖 目 錄 ..............................................  9
表 目 錄 .............................................. 12
第一章 緒論 ...........................................  14
1.1 研究背景與目的 ..................................... 14
1.2 研究範圍與內容 ..................................... 15
1.3 研究方法與流程 ..................................... 16
第二章 文獻探討與回顧 ................................... 18
2.1 光電理論與太陽能光電板發展 .......................... 19
2.1.1 光電理論...........................................19
2.1.2 太陽能光電模組發展................................. 20
2.2 薄膜光電模組特性與應用 ............................... 22
2.3 日照入射量與光合作用原理 ............................. 23
7
2.3.1 日照入射量 ..........................................23
2.3.2 光合作用原理.........................................26
2.4 溫室設計與植栽規劃 .................................... 28
第三章 實驗設計與研究方法 ................................. 31
3.1 嘉南藥理大學綠館基地特性與設施說明 ..................... 32
3.2 溫室屋頂外殼使用光電板與玻璃物理特性 ................... 34
3.3 溫室設計之外殼材料布局與日射量調節功能說明 .............. 36
3.3.1 光合有效輻射......................................... 37
3.3.2 作物栽培最適光強度................................... 39
3.3.3 光電溫室光電板布局設計................................ 42
3.4 監控系統數據彙整與分析 ................................. 44
第四章 系統模擬與實驗數據分析 .............................. 50
4.1 Rhino + Grasshopper .................................. 51
4.2 模擬程序 (Simulation Procedure) ....................... 52
4.3 變異數分析 ( ANOVA ) .................................. 61
4.4 簡單線性迴歸模型 (simple linear regression model) . ..........................................................  65
4.5 複迴歸分析 (multiple regression analysis) .............. 73
4.6 模擬系統驗證 ........................................... 83
8
第五章 結論與建議 .......................................... 85
5.1結論 ................................................    85
5.2建議 ................................................    87
參考文獻 .................................................. 92
附錄一 .................................................... 95
附錄二 .................................................... 97
                                

【1】【Dupraz , 2010】, Dupraz, C., H. Marrou, G. Talbo, L. Dufour, A. Nogier, and Y. Ferard. 2010. Combining solar photovoltaic panels and food crops for optimizing land use: towards new agrivoltaic schemes. Renew. Energ. 35:2725-2732.
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【3】【郭浩中，2010】，「太陽能光電技術」，郭浩中，五南書局
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【8】【蔡致榮，2013】，「未來可能的氣候智慧型溫室農耕技術」，蔡致榮，台中區農業改良場特刊第120號-氣候智能型農作生產。
【9】【李得元，2016】，校園溫室綠生活教育館之實務操作初探，中華民國環境工程學會，嘉藥李得元2016，環境資訊與規劃管理研討會。
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【15】【邱浩修，2014】，「後數位化建築演化論蛻變與湧現」，邱浩修,臺灣建築學會會刊雜誌 2010，東海大學創藝媒體中心
【16】【楊錦懷，2016】，台科大營建工程研究所楊錦懷，節能太陽能光電玻璃 HISG 產品資料。
【17】【張惠欽，2010】，「參數式設計應用於創意產品開發之研究」，宏國德霖科技大學創設系張惠欽、蔡怡如，德霖學報
【18】【李雯雯，2016】薄膜太陽能電池發展趨勢分析李雯雯工研院產經中心出處：工業材料雜誌255期。
【19】【黃怡領，2017】，「建築整合太陽能光電BIPV設施工程規劃與實施」，黃怡領、李景亮，技師期刊第76期頁23-30，2017年3月。

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