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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 김강수
- 발행연도
- 2019
- 저작권
- 고려대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
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본 연구는 건물의 디자인 단계에서 외부방해물을 고려한 수직면조도와 수직면일사량을 비교적 간단한 방법으로 예측할 수 있게 하는데 그 목적이 있다. 예측한 수직면조도와 수직면일사량은 실내조도와 PV발전량을 사전에 미리 계산할 수 있게 하여 재실자에게 정성적, 정량적 관점에서 모두 좋은 건물을 디자인하는데 도움을 줄 수 있다.
수직면조도와 수직면일사량을 예측하기 위해 천공휘도의 분포를 분석하고 평가하였다. 천공은 CCD카메라를 사용하여 측정된 후, PhotoSphere프로그램을 사용하여 HDRI로 변환 및 분석되었다. 대표적인 천공휘도분포모델인 Perez의 all weather model, Igawa의 all sky model과 비교한 결과, 측정한 천공휘도분포는 Igawa의 all sky model과의 일치율이 더 높았다.
검증된 천공휘도분포모델로 수직면조도와 수직면일사량을 계산한 후 면방위각을 변수로 하여 계산 결과를 검증하였다. 그 결과 동향 120도부터 서향 120도까지는 예측성이 검증되었다. 수직면일사량 역시 면방위각을 변수로 하여 검증한 결과, 동향 90도부터 서향 90도까지 예측성이 검증되었다.
본 연구에서는 차양이나 외부방해물이 있을 때의 수직면조도와 수직면일사량을 예측하는 알고리즘을 제안했다. 녹색건축인증기준에서 제안한 길이의 차양이 있을 때의 수직면조도를 시뮬레이션 결과와 비교한 결과 예측 알고리즘의 MBE, Cv(RMSE)가 제시된 기준보다 낮아 예측성이 검증되었다. 또한 외부 방해물이 있을 때의 수직면일사량은 외부방해물의 각도가 35도보다 낮을 때의 MBE, Cv(RMSE)가 기준보다 낮았다.
예측된 수직면조도를 사용하여 실내조도를 계산한 결과, 실내 중앙점에 대해 MBE, Cv(RMSE)가 기준보다 낮았으며, 수직면일사량을 사용한 수직면 PV발전량 계산에서는 동향 90도부터 서향 90도까지 MBE, Cv(RMSE)가 기준보다 낮아 예측성이 높았다. 외부방해물이 있을 때는 외부방해물의 각도가 25도보다 낮을 때 MBE, Cv(RMSE)가 기준보다 낮아 높은 예측성을 보였다.
수직면조도와 수직면일사량을 예측하기 위해 천공휘도의 분포를 분석하고 평가하였다. 천공은 CCD카메라를 사용하여 측정된 후, PhotoSphere프로그램을 사용하여 HDRI로 변환 및 분석되었다. 대표적인 천공휘도분포모델인 Perez의 all weather model, Igawa의 all sky model과 비교한 결과, 측정한 천공휘도분포는 Igawa의 all sky model과의 일치율이 더 높았다.
검증된 천공휘도분포모델로 수직면조도와 수직면일사량을 계산한 후 면방위각을 변수로 하여 계산 결과를 검증하였다. 그 결과 동향 120도부터 서향 120도까지는 예측성이 검증되었다. 수직면일사량 역시 면방위각을 변수로 하여 검증한 결과, 동향 90도부터 서향 90도까지 예측성이 검증되었다.
본 연구에서는 차양이나 외부방해물이 있을 때의 수직면조도와 수직면일사량을 예측하는 알고리즘을 제안했다. 녹색건축인증기준에서 제안한 길이의 차양이 있을 때의 수직면조도를 시뮬레이션 결과와 비교한 결과 예측 알고리즘의 MBE, Cv(RMSE)가 제시된 기준보다 낮아 예측성이 검증되었다. 또한 외부 방해물이 있을 때의 수직면일사량은 외부방해물의 각도가 35도보다 낮을 때의 MBE, Cv(RMSE)가 기준보다 낮았다.
예측된 수직면조도를 사용하여 실내조도를 계산한 결과, 실내 중앙점에 대해 MBE, Cv(RMSE)가 기준보다 낮았으며, 수직면일사량을 사용한 수직면 PV발전량 계산에서는 동향 90도부터 서향 90도까지 MBE, Cv(RMSE)가 기준보다 낮아 예측성이 높았다. 외부방해물이 있을 때는 외부방해물의 각도가 25도보다 낮을 때 MBE, Cv(RMSE)가 기준보다 낮아 높은 예측성을 보였다.
목차
영문초록i국문초록iii목차iv표목차vii그림목차x1. 서론 11.1. 연구의 목적 및 배경11.2. 선행연구분석61.2.1. 천공휘도분포모델에 관한 선행연구61.2.2.수직면일사량, 수직면조도 예측에 관한 선행연구91.3. 연구의 방법112. 연구에 적용된 알고리즘142.1. 천공 휘도 분포 알고리즘142.1.1. CIE standard general sky model142.1.2. Perez all weather model192.1.3. Igawa all sky model222.2. 수직면조도예측알고리즘272.3. 실내조도예측알고리즘302.4. 수직면일사량예측알고리즘342.5. PV발전량예측알고리즘352.6. M&V guide line373. 계산알고리즘 제안383.1. 계산알고리즘 검증을 위한 데이터 측정383.1.1. 측정모델383.1.2. 측정 방법393.1.3. High Dynamic Range Image(HDRI)423.2. 계산 알고리즘 검증을 위한 시뮬레이션 프로그램453.2.1. DIVA for Rhino453.2.2. Energy Plus473.2.3. PVsyst483.2.4. VBA(Visual Basic for Applications)513.3. 계산알고리즘 제안523.3.1. 알고리즘 계산에서 VBA의 활용523.3.1. 차양을 설치 했을 때의 수직면조도543.3.2. 방해물이 있을 때의 수직면일사량593.3.3. 실내조도 계산식에서의 반사성분의 적용694. 천공휘도분포의 측정과 분석 방법704.1. 천공휘도분포 분석을 위한 HDRI의 활용704.1.1. HDRI의 활용방법과 검증704.1.2. sun shade의 유무에 따른 측정된 HDRI의 분석744.2. CIE standard sky model 선정방법 및 그 역할774.3. 천공휘도분포 알고리즘의 상수 a-e 분석864.3.1. Perez all weather model의 휘도분포 상수 a, b, c, d, e864.3.2. Igawa all sky model의 휘도분포 상수 a, b, c, d, e934.4. 측정한 천공휘도분포와 계산모델의 비교 분석994.5. 소결1115. 수직면조도, 수직면일사량 예측모델과 그 활용방안1155.1. 실내조도 예측을 위한 외부 수직면조도 예측1155.1.1. 측정과의 비교를 통한 계산알고리즘과 조도시뮬레이션 툴 검증1155.1.2. VBA프로그램을 사용하여 계산한 외부 수직면조도 검증1215.1.3. 수직면조도를 이용한 실내조도 예측 활용방안 및 검증1315.1.4. 소결1355.2. BIPV 발전량 예측을 위한 외부 수직면일사량 예측1385.2.1. VBA프로그램을 사용하여 계산한 수직면일사량 검증1385.2.2. 수직면일사량을 활용한 BIPV의 발전량 예측1545.2.3. 소결1636. 결론165참고문헌169Appendix I. VBA Algorithm179Appendix II. 수직면조도와 수직면일사량의 대표일 데이터197
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