– 結構的強度、耐不耐颱風吹襲?
颱風是台灣每年夏、秋季一定會碰到的嚴峻氣候，
不僅是強勁的風力吹襲暴露在外頭的太陽光電棚架，整個棚架的結構會因此被破壞、吹散。
強風所沿路颳起的物體，以高速在空中飛行。
如果砸中太陽能板，輕則單一一片太陽能板被打破了，
重則有可能因為一片太陽能板從結構體上鬆脫，而讓整排太陽能板跟著放飛了。
這些，不是只有投入者自己覺得是心頭大患，系統商自己也要下足功夫、
在工法上努力尋求更保障的作法，不然接案越多，颱風夜就越難睡覺。
首先，先介紹一下標準棚架的結構，請看圖：
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第二個部分，支架材料的選擇：
基本概念：
架高 – 一律用鋼材。
離地很近的短支架 – 可使用鋁合金系統支架。
如圖，各種支架材料與名稱(有些圖很醜...請見諒)：
住宅的屋頂設置太陽光電，除非不是作成棚架的型態，
而是直接黏在屋頂地板上短短的支架，把太陽能板鎖在屋頂樓面上，
不然，只要是架高的形式，筆者建議是都不要使用鋁合金材質的柱或樑。
也就是說，如果要搭一個棚子起來上面放太陽能板，
不是用黑鐵加工後熱浸鍍鋅，就是鍍鎂鋁鋅的系統支架。
這並不是說，鋁合金的支架就一定不穩固。
而是因為材料的特性上，鋁合金的確鋼性較弱。
雖然系統支架廠商都是用鋁擠型的方式，以幾何結構的柱狀體來增加整個柱體的鋼性。如圖。
但是只要這個柱狀體的長度拉長，長期的荷重及風吹拂的震動，就容易造成鋁柱體鋼性上的疲乏。
隨時間拉長，在強風吹襲下棚架的形變就變大了，進而造成結構強度減弱。
結論，如果結構的長度要拉長：如柱子頂上去頂很高，
或是柱子與柱子之間的距離很長(跨距)，則上面的樑就跨很長。
這樣的結構狀態，都需要鋼性強度較高的材料，才足以穩固地支撐太陽能板，超過二十年的時間。
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第三個重點，結構的固定方式。
所謂結構的固定方式就是，我們裝了一根柱子上去，
上面頂著樑，柱子與樑是怎麼連接在一起的?
這反而是我們製作的太陽光電棚架是否牢固，最關鍵的因素，但也是最常被忽略的地方。
所謂的固定工法，有焊接、螺栓固定、
固定件的設計 - 有無連接片? 連接片的樣式?
最末端是太陽能板與下面的支架結構體是怎麼固定的?
有用螺絲、螺帽鎖固，有用壓塊(夾具)加上螺絲鎖固。
如圖所示：
這些不同的位置，有非常多種不一樣的固定方法，每一種固定方式又各有該掌握的重點：
a.焊接：焊接點的數量夠不夠? 或是應該整個接面焊滿。
焊接後表面有沒有妥善處理? 焊點應該補漆防鏽。
b.螺絲、螺帽材質：螺絲螺帽的材質是白鐵的? 還是鍍鋅的?
有沒有使用墊片? 更講究的會再加彈簧墊片、打螺絲膠等。
c.螺絲螺帽鎖固連接片：連接片的樣式? 連接片的面積有多大?
面積越大結固的力量就越大(但是比較不好看)。
d.太陽能板的鎖固：用壓塊(夾具)由上往下壓、
以螺絲螺帽鎖固太陽能板邊框下面的固定孔、兩種方式都用? 太陽能板下面墊襯幾根副樑?
因為太陽光電的棚架，是整個暴露在屋頂上，
每天接受風吹日曬，再來每年還要經過幾個颱風的吹襲。
所以要考量的點，真的非常的多。
這邊建議想要裝設的客人，還是多問多參考，多作一些比較。
另外，最好在與系統商簽約之後，就要請系統商盡早準備設計圖來作確認。
這邊雖然沒有把所有的情況跟設置原則都數字化寫得很清楚(還賴有德有能者幫忙啊~~)，
但大概也點出一些重點了，把各個設計安排都白紙黑字寫下來，
這樣日後出問題的機率，可以大幅地降低。
這邊舉個例子，常見住宅上的太陽光電棚架都是請鐵工依據住宅現場尺寸、房屋形貌客製化的產品。
而現在很常看到新的案場，都裝配了工字樑柱，就是H beam、H型鋼。
就我們的了解，H beam的優點是在強大的承重力 – 耐折、耐剪力強，
但是缺點是柱本體的重量非常重，在柱子底板、基樁上需要特別注意，甚至能靠牆就盡量靠牆。
在太陽光電的應用上，H beam多半是為了要減少柱子的落點，讓柱間的跨距可以拉大。
通常這是為了要避免在樓板上鑽洞，所以讓H beam從一側的女兒牆直接跨到另一側去。
但從反方向思考，因為我們的棚架上只有太陽能板，沒有其他的重量壓下來了。
這樣的狀況與一棟大樓的樓層上要再裝載更多鋼樑、要上樓板、要作隔間、
甚至要放幾百公斤的機械這些承重狀況相比，太陽能板實在是輕到可以忽略的狀態。
所以，用H beam來作太陽能棚架的骨幹，確實能達到優異的穩固效果，
但也有一點殺雞焉用牛刀的味道。
感覺、看起來爽的用意比實際需要的耐受度大得多。
而且，因為整個棚架非常重，立柱落點的耐受力若不夠，反而有安全疑慮。
最後回顧一下提到的幾個重點，
我們評估一組太陽光電棚架，不是只有看這幾根樑柱，而是要以整體來思考!
這些樑、柱是如何連接起來的? 連接的點、接著面能夠承受多大的力量?
太陽能板又是如何固定的?
這些都考慮進來，都還不見得代表一個太陽能電廠是可以耐住颱風吹襲的!
因為還有太陽能板本體!
這一圈鋁框中間的電池模組可以耐風吹的壓力，也有一定的限度。
尤其，我們在住宅作的棚架是通透的，風壓不是只有由上往下吹，也有由下往上的。
不過還好，如果是被風由下往上頂到破掉的，
中間的電池模組會像一團破布一樣變得軟爛，就比較沒有砸傷人、砸破房子的問題。
關於這兩篇結構的漫談，小弟的學經歷是機電控制相關，而非土木、建築類。
這邊所談的不過是在眾多的案例及與工班師傅研究討論中，取得的相關經驗。
如果這些就都符合相關學理，那念土木、建築的都不用混了。
今天不怕獻醜地拿來與大家分享，就是在這平台上留下些紀錄可以參考、可以引起相關討論。
相信還有許多博學者、專業者有更精闢的了解，也歡迎指教。
讓這個少有標準、少有學理支撐的實務操作能變得更嚴謹，
施作與設計出來的成品能更安全，對投資人更有保障。
謝謝耐心的觀看!
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最後補充一下，有人會問，那颱風吹壞了怎麼辦?
第一，太陽能電廠都可以投保產險，但是現在產險公司都會看案場照片、看支架結構，
甚至檢查結構計算書。
作太爛可能會不承保，或是保費會比較貴。
第二，系統商都有五年的保固期，五年內大小事系統商都得扛。
但是如果裝設時就二二六六的，那就很難奢望到時出事系統商不會耍賴了。
這屋頂上的系統一放就是二十年，一共是七千三百天，少說也得熬過三、四十次颱風吹襲。
小弟還是勸說大家，好好作功課、多多參考，
而不是只挑幾個廠商來估價，比比價就作了。
