| 研究生: |
林川佑 Lin, Chuan-Yu |
|---|---|
| 論文名稱: |
既有建築結構新增綠能發電系統的結構安全性評估 Structural Safety Assessment for the Addition of Green Power Systems to Existing Building Structures |
| 指導教授: |
朱聖浩
Ju, Shen-Haw |
| 學位類別: |
碩士 Master |
| 系所名稱: |
工學院 - 土木工程學系碩士在職專班 Department of Civil Engineering (on the job class) |
| 論文出版年: | 2024 |
| 畢業學年度: | 112 |
| 語文別: | 中文 |
| 論文頁數: | 99 |
| 中文關鍵詞: | 節能減碳 、太陽能光電板 、風機 |
| 外文關鍵詞: | Energy-saving and carbon reduction, solar photovoltaic panels, wind turibes |
| 相關次數: | 點閱:83 下載:7 |
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當前,全球氣候變化已經成為國際社會關注的焦點,並引起了廣泛的關切。科學界普遍接受的觀點是,氣候變化主要由人類活動引起,其中一個主要因素是大量的溫室氣體排放,尤其是二氧化碳(CO2)的排放。在這種背景下,建築行業作為能源和碳排放的主要來源之一,受到了極大的關注。既有建築,即已經建造並投入使用的建築物,在碳排放方面具有相當大的潛在影響。這些建築可能存在著能源效率低下、設備老舊以及高碳足跡等問題,導致能源浪費和碳排放的增加。因此,評估和改進既有建築的能源性能已經變得至關重要。減少既有建築的碳排放不僅有助於達到全球氣候目標,還可以降低能源成本、提高生活品質以及增加建築物的價值。然而,這一過程面臨著各種挑戰,包括技術、經濟和政策方面的問題。因此,研究如何有效評估和改進既有建築的碳排放已經變得至關重要。針對既有建築物提出二種節能減碳探討(太陽能光電板設置、風機設置),檢視這二種節能減碳方法的可行性。經過本次研究分析,由對於樑構件在同一風力或同一地震力下應力比數據及差異中得知,應力比隨樓層數增加而增加,風力對太陽能板樑構件的影響較地震力更為明顯。對於柱構件在同一風力或同一地震力下應力比數據及差異中得知,應力比隨樓層數增加而增加,地震力對太陽能板柱構件的影響較風力更為明顯。經由強風強震下不同高度建物的桿件斷面積差異結果顯示,樓層高度對於鋼構截面積影響較不明顯;另外在建築物頂層增設小型風力發電機對建築物結構應力的影響較小,基本不會對建築物的結構安全造成重大影響。因此,在現有建築物頂層增設風力發電機是一個可行且經濟有效的方案,不僅能提高能源自給自足能力,還能有效減少對公共電網的依賴,實現環保和可持續發展的目標。分析結果雖顯示於建築物上方增設太陽能板及小型風力發電機,對於桿件的應力比影響較小,但仍需於建築設計時逐案作結構分析,方可確保建築物的安全性。
Currently, global climate change has become the focus of international attention and has raised widespread concern. The widely accepted view in the scientific community is that climate change is primarily caused by human activities, with a major factor being the large-scale emissions of greenhouse gases, especially carbon dioxide (CO2). Against this backdrop, the construction industry, as a major source of energy consumption and carbon emissions, has garnered significant attention. Existing buildings, which are structures that have already been built and put into use, have considerable potential impacts on carbon emissions. These buildings may suffer from low energy efficiency, outdated equipment, and high carbon footprints, leading to increased energy waste and carbon emissions. Therefore, assessing and improving the energy performance of existing buildings has become crucial. Reducing the carbon emissions of existing buildings not only helps achieve global climate goals but also can lower energy costs, improve quality of life, and increase the value of buildings. However, this process faces various challenges, including technical, economic, and policy issues. Thus, researching effective ways to evaluate and improve the carbon emissions of existing buildings has become essential. This study explores two energy-saving and carbon-reduction methods for existing buildings (installation of solar photovoltaic panels and wind turbines) and examines their feasibility. The analysis of this study shows that for beam components under the same wind or seismic force, the stress ratio increases with the number of floors, with wind force having a more significant impact on the solar panel beam components than seismic force. For column components under the same wind or seismic force, the stress ratio also increases with the number of floors, with seismic force having a more significant impact on the solar panel column components than wind force. The results of the sectional area differences of members in buildings of different heights under strong wind and strong seismic conditions indicate that the floor height has a less significant impact on the sectional area of steel structures. Additionally, adding small wind turbines on the top floor of buildings has a minor impact on structural stress and does not significantly affect the structural safety of buildings. Therefore, installing wind turbines on the rooftops of existing buildings is a feasible and economically effective solution that can not only improve energy self-sufficiency but also effectively reduce dependence on the public power grid, achieving environmental protection and sustainable development goals. Although the analysis results show that adding solar panels and small wind turbines on top of buildings has a minor impact on the stress ratios of members, the structural analysis must still be conducted case by case during building design to ensure the safety of buildings.
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