Ecotect 일사/일조/음영분석(Solar Analysis) 01

임의면에 도달하는 태양복사(일사량) 분석방법 : Insolation Analysis

Ecotect에서는 임의 면에 도달하는 일사량을 분석할 수 있는 다양한 방법을 제공한다. 크게 보면 아래와 같이 3가지 방법으로 구분할 수 있다.

[Solar Exposure]

• 모델 내의 1개 면에 대해 분석.
  
• 시간별 값의 평균으로 결과제시 : W/㎡
  
• 일별, 시간별, 월별 / 도달일사량, 기상자료(법선면 직달 및 확산 일사) 값으로 제시
  
• 일일 시간별, 월평균 시간별 음영면적 결과값 제시
  
• Overshadowing Accuracy 5단계 옵션(none, 1, 5*5, 10*10, 25*25)을 통해 음영영향 고려
  

  
  

[Analysis Grid (Insolation Grid)]

• 모델 내의 1개 면을 세부 그리드로 분할하여 분석.
  
• 일정 기간동안의 일평균 적산일사량으로 제시 : Wh/㎡day
  
• 콘타그래프 형식으로 결과 제시
  
• 면 내에 그리드 분할을 자유자재로 할 수 있기 때문에, 그리드를 분할 하면 할 수록 음영영향에 대한 고려를 정밀히 할 수 있음.
  

- Insolation(일사량) : Incident Solar Radiation의 약자로 일정기간동안 특정 지점 또는 면에 도달한 태양복사의 양으로 정의됨.

[Culmulative Insolation (Surface Insolation)]

• 모델 내의 모든 면에 대해 분석.
  
• 일정 기간동안의 일평균 적산일사량으로 제시 : Wh/㎡day
  
• Text, Vector, Color의 3개 형식으로 결과 제시.
  
• 모델 내의 각 면 단위로 적산일사량을 계산한다. 따라서, Surface subdivision 명령을 통해 원하는 면을 세부 분할 할 경우, 해석의 정밀도 및 해상도를 필요한 만큼 높일 수 있다. 즉 음영 영향에 대한 고려를 원하는 만큼 정밀히 수행 가능.
  
• 모델 내에 Analysis Gird가 정의되어 있지 않으면, 자동으로 Culmulative Insolation 계산모드로 진행되어 모든 면에 대해 적산일사량을 계산한다.
  
• Culmulative Insolation 옵션창의 Detailed Shading 정밀도 옵션을 통해 Solar Exposure의 경우와 유사하게 4단계 수준(low(1점), Medium(5*5), High(10*10), Full( 25*25)) 으로 각 면의 음영계산 기본 정밀도를 조정할 수 있다.
  

임의 면에 도달하는 적산일사량 분포 계산 : “Culmulative Insolation”

일사가 도달하는 전체 면(건물들을 포함한 모든 객체)에 대해 지정된 기간동안 도달한 총일사량값을 각 면별로 계산하여 제시해주는 기능이다.

Solar Exposure는 개별 면에 대해 도달하는 일사량을 분석해주는 반면, Culmulative Insolation는 전체 건물 또는 도시 블록 단위의 전체 일사량 분포를 해석할 수 있다.

따라서 아래와 같은 문제 해결에 아주 효과적으로 활용할 수 있다.

• 건물의 전체 외피 부위 중 어느 지역에 차양이 필요할까 ?
  
• 태양열 집열기의 설치위치는 어디가 가장 적절할 것이가 ?
  
• 1년 전체기간 동안 PV를 통한 발전량을 극대화 시킬 수 있는 부위가 어디인가?
  
• 계획 대상 부지내에서 인접건물 및 장애물로부터 일조의 영향을 가장 적게 받는 부위는 어디인가 ?
  

[분석방법]

• 분석하고자 하는 모델(건물 또는 단지)을 정의한다.
  
• 분석대상 지역의 기상파일을 지정한다.(climate-select weather file…)
  
• Calculate – Culmulative Insolation 명령을 선택한다.
  

• 옵션 창에서 분석하고자 하는 기간을 선정한다. Ecotect에서 구분하는 계절의 기준 일은 다음과 같다.
  

  ▹ 겨울(Winter)     : 12월 1일 – 2월 28일
  

  ▹ 봄(Spring)     : 3월 1일 – 5월 31일
  

  ▹ 여름(Summer)    : 6월 1일 – 8월 31일
  

  ▹ 가을(Autumn)     : 9월 1일 – 11월 30일
  

• Detailed Shading “Accuracy” 옵션을 통해 음영 영향에 대한 정밀도 수준을 결정한다.
  

  ▹ low(1점), Medium(5*5), High(10*10), Full( 25*25)의 4단계 정밀도
  

• Detailed Shading 옵션은 Analysis Grid가 없는 경우만 선택가능하다.
  

예를 들어 Low의 경우 모델내 모든 면의inter-zonal adjacency analysis 수행시 그 면의 대표 1점에 대해서만 분석을 수행한다는 의미.

❋ 다음 과정은 Analysis Gird의 여부에 따라 분석방법이 틀려진다.

1) 특정 면에 대해 Analysis Grid가 On된 경우(보이는 경우)는 Analysis Grid면 만을 대상으로 분석 수행.

2) Analysis Gird가 Off된 경우는 즉, 어떠한 면에도 Analysis가 정의되지 않은 경우는, 모델 내 thermal zone의 모든 외부면에 대해 도달 일사량을 계산한다.

1) Analysis Grid가 정의된 경우 Culmulative Insolation을 수행하면 그 면에 대해서만 적산일사량 분석을 수행한다.

Analysis Grid가 정의된 경우

➡그 면에 대해서만 적산일사량 분석을 수행한다.

2) Analysis Grid가 정의되지 않은 경우는, 모델 내의 전체 면에 대해 각 면에 떨어지는 적산일사량 분석을 수행한다.

(각 면의 적산일사량 계산결과가 도식되어 있다.)

• 일사량값은 모두 기간 평균 일일 적산 일사량(Wh/㎡day)을 의미한다.
  
• 예를 들어 winter 기간을 정의한 경우 12월1일-2월28일 까지 3개월 동안 총 적산일사량을 산출한 후 이를 총 일수로 나눈 일평균 적산일사량값을 결과로 제시하는 것이다.
  

[정밀도를 높이는 방법 : “Surface Subdivision”]

• 특정 영역에 대해 보다 정밀하게 일사량 분포를 해석하고자 하는 경우, Surface Subdivision을 통해 대상 면을 작게 분할 시킬 경우 각각의 분할된 면에 대해 적산일사량을 계산하기 때문에 그 면 자체내에서의 일사량 분포도 해석 가능하게 된다.
  

  → Surface Subdivision절 참조
  

• 아래 그림은 위의 사례에서 남측면 1개 면을 Surface Subdivision 명령을 통해 보다 작은 면으로 분할 한 후 분석을 수행한 결과이다. 결과에 도식된 바와 같이 각각의 분할면에 대해서 적산일사량 일평균치 결과값을 제시하고 있다.
  

(벡타 모드로 OpenGL 화면에서 볼 경우 각 면별 적산일사량 크기가 벡타의 크기로 비교된다.)

• Detailed Shading의 Accuracy 옵션은 모델 내 전체면의 정밀도를 정의하며,
  
• Surface Subdivision은 모델 내 특정 면들에 대해 특별히 더 정밀해석을 하고자 할 때 정의한다.
  

• 면 분할(Surface Subdivision)은 모델 내의 어떠한 면에도 가능하며, 동시에 여러면에 적용가능하며, 이때 면분할의 크기도 다르게 지정 가능하다.
  

[면분할 “Surface Subdivision”을 통한 해석 사례]

아래 그림과 같이 어떠한 면에 수평차양이 설치된 경우 그 면에 도달하는 일사량 분포를 분석하고자 한다. 좌측은 면분할을 하지 않은 경우이며, 우측은 250mm의 단위면으로 분할한 경우를 비교한 것이다.

Version : 2016. 1.1

Jongho Yoon