KR100777248B1 - Sky simulator for daylighting evaluation - Google Patents

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김정태
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경희대학교 산학협력단
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Abstract

A sky simulator for daylighting evaluation is provided to perform scale-down model experiment of natural daylighting by implementing overcast sky artificially. A frame comprises a cylindrical part(15) installed on the bottom and a hemispherical part(16) installed on the top of the cylindrical part, and the inside of the hemispherical part is finished with a diffusive material. An artificial light source(50) is installed between the bottom of the frame and the top of the cylindrical part, and controls brightness and illumination angle independently. An exhaust member(19) exhausts air in the frame. A temperature control member(60) controls temperature in the frame. A height control unit(80) controls height of a scale-down model. A blocking member(54) is installed in front of the artificial light source, and prevents a direct ray of light of the artificial light source from being incident on the scale-down model.

Description

채광성능 평가용 인공 천공 장치{Sky simulator for daylighting evaluation}Sky simulator for daylighting evaluation

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 채광성능 평가용 인공 천공 장치의 외관을 보여주는 사시도. 1 is a perspective view showing the appearance of the artificial drilling device for evaluating the light performance according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2는 도 1의 인공 천공 장치의 종단면도.FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the artificial drilling device of FIG. 1. FIG.

도 3은 도 1의 인공 천공 장치의 평단면도. 3 is a plan sectional view of the artificial perforation device of FIG.

도 4 및 도 5는 각각 도 1의 인공 천공 장치에 구비되는 높이조절 유니트가 작동되는 것을 나타낸 측면도. Figure 4 and Figure 5 is a side view showing that the height adjustment unit provided in the artificial drilling device of Figure 1, respectively.

도 6은 도 1의 인공 천공 장치에 사용되는 축소 모형을 나타낸 사시도. 6 is a perspective view showing a reduced model used in the artificial drilling device of FIG.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10 : 프레임 20 : 실험 공간10: frame 20: experiment space

40 : 바닥 50 : 인공 광원40: floor 50: artificial light source

60 : 온도 조절 부재 70 : 축소 모형60: temperature control member 70: reduced model

80 : 높이조절 유니트 80: height adjustment unit

100 : 채광성능 평가용 인공 천공 장치100: artificial perforation device for evaluating mining performance

본 발명은 채광성능 평가용 인공 천공 장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 인위적으로 담천공(overcast sky)을 구현하여 자연 채광에 대한 축소 모형 실험이 가능한 인공 천공 장치에 관한 것이다. The present invention relates to an artificial drilling device for evaluating skylight performance, and more particularly, to an artificial drilling device capable of artificially implementing an overcast sky to perform a scale model experiment for natural light.

건축 환경에 대한 질적 요구의 증가와 건물 에너지 절약에 대한 관심의 증대로 인하여 자연 채광의 중요성이 점점 증가하고 있다. 자연 채광에 대한 성능 평가를 위해서는 설계 과정에서 다양한 방안이 고려되어야 하며, 정확성을 갖춘 기준으로 평가되어야 한다.The importance of natural light is increasing due to the increasing quality demands on the building environment and the growing interest in energy savings in buildings. In evaluating the performance of natural light, various methods should be considered in the design process and evaluated with an accurate standard.

자연 채광 성능 평가를 위해서는 현장 측정, 컴퓨터 시뮬레이션 등의 방법이 사용되고 있다. For the evaluation of natural light performance, methods such as field measurement and computer simulation are used.

상기 컴퓨터 시뮬레이션은 최근에 개발된 자연 채광 설계 및 해석용 프로그램을 이용한 평가 방법이다. 그러나, 컴퓨터 시뮬레이션을 통한 연구는 대상 공간으로서 장방형과 같은 단순한 형태만이 가능하고, 그 해석 결과의 신뢰성이 충분히 확보되지 않는다는 문제점이 있다.The computer simulation is an evaluation method using a recently developed program for natural light design and analysis. However, the study through computer simulation has a problem that only a simple form such as a rectangle is possible as an object space, and the reliability of the analysis result is not sufficiently secured.

상기 현장 측정 방법은 다양한 형태의 공간을 평가할 수 있으며, 측정 결과의 정확성과 객관성이 보장되기 때문에 높은 신뢰도를 갖는 방법이다. 그러나, 현장 측정 방법은 장소 선택상의 제약이 있고, 천공(天空) 상태가 언제든지 변할 수 있다는 문제점을 가지고 있다. The field measurement method can evaluate various types of spaces and has high reliability because the accuracy and objectivity of the measurement results are guaranteed. However, the field measurement method has a problem in that the choice of place is limited and the perforation state can change at any time.

본 발명인 채광성능 평가용 인공 천공 장치는 상기 문제점들을 해결하기 위 해 안출된 것으로서, 인위적으로 담천공(overcast sky)을 구현하여 자연 채광에 대한 축소 모형 실험이 가능한 인공 천공 장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.In order to solve the above problems, the present inventors artificial perforation device for evaluating the skylight performance, artificially implement the overcast sky (overcast sky) to provide an artificial perforation device that can be reduced model experiments for natural light There is a purpose.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 채광성능 평가용 인공 천공 장치는, 그 내부에 반구(半球) 형상의 밀폐된 실험 공간이 형성된 프레임; 및 실험 공간에 설치된 인공 광원을 구비하고, 인공 광원을 이용하여 담천공의 구현이 가능하다.In order to achieve the above object, the artificial perforation apparatus for evaluating the light performance according to the present invention includes a frame in which a hemispherical closed experimental space is formed therein; And an artificial light source installed in the experiment space, and it is possible to implement bile perforation using an artificial light source.

바람직하게, 상기 인공 광원은 실험 공간의 둘레를 따라 설치되고, 각각의 인공 광원은 그 밝기와 조명 각도를 독립적으로 조절 가능하다. Preferably, the artificial light source is installed along the circumference of the experiment space, and each artificial light source can independently adjust its brightness and illumination angle.

바람직하게, 상기 프레임에는 내부의 공기를 배출하기 위한 배출 부재가 설치된다.Preferably, the frame is provided with a discharge member for discharging the air inside.

바람직하게, 상기 실험 공간에는 내부의 온도를 조절하기 위한 온도조절 부재가 설치된다.Preferably, the experiment space is provided with a temperature control member for adjusting the temperature inside.

여기에서, 상기 인공 천공 장치는 축소 모형이 설치되는 높이를 조절하기 위한 높이 조절 유니트를 더 구비하는 것이 바람직하다. Here, the artificial drilling device is preferably further provided with a height adjustment unit for adjusting the height of the reduced model is installed.

바람직하게, 상기 높이 조절 유니트는, 축소 모형이 놓여지는 상부 평판; 상부 평판의 하부에 설치된 하부 평판; 및 상부 평판과 하부 평판 사이에 설치된 실린더를 구비하고, 실린더의 신장과 수축에 의하여 상부 평판의 높이가 조절된다.Preferably, the height adjustment unit, the upper plate on which the reduced model is placed; A lower plate installed below the upper plate; And a cylinder provided between the upper plate and the lower plate, and the height of the upper plate is adjusted by extension and contraction of the cylinder.

또한, 상기 인공 천공 장치는 인공 광원의 전방에 설치되어 축소 모형에 인공 광원의 직사광이 닿는 것을 방지하는 차단 부재를 더 구비하는 것이 바람직하 다.In addition, the artificial drilling device is preferably further provided with a blocking member that is installed in front of the artificial light source to prevent the direct light of the artificial light source to reach the reduced model.

이하, 첨부된 도면들을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as having a conventional or dictionary meaning, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 채광성능 평가용 인공 천공 장치의 외관을 보여주는 사시도이고, 도 2는 상기 인공 천공 장치의 종단면도이며, 도 3은 상기 인공 천공 장치의 평단면도이다. 1 is a perspective view showing the appearance of the artificial drilling device for evaluating the light performance according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 2 is a longitudinal cross-sectional view of the artificial drilling device, Figure 3 is a plan sectional view of the artificial drilling device.

도면을 참조하면, 상기 인공 천공 장치(100)는 반구(半球) 형상의 프레임(10)과, 프레임(10)의 내부에 설치된 인공 광원(50)을 구비한다. Referring to the drawings, the artificial drilling device 100 includes a hemispherical frame 10 and an artificial light source 50 installed inside the frame 10.

상기 프레임(10)의 내부에는 반구(半球) 형상의 밀폐된 실험 공간(20)이 형성된다. 프레임(10)은 소정 곡률을 가진 평판(11)이 가로 연결부재(12)와 세로 연결부재(13)에 의하여 서로 연결되어 제조된다. Inside the frame 10 is a semi-spherical closed experimental space 20 is formed. The frame 10 is manufactured by connecting the flat plates 11 having a predetermined curvature to each other by the horizontal connecting member 12 and the vertical connecting member 13.

바람직하게, 상기 프레임(10)은 하부에 설치된 원통부(15)와, 원통부(15)의 상부에 설치된 반구부(16)를 구비한다. 원통부(15)의 상단은 실제 경우의 지표면에 해당되고, 바닥(40)에서부터 원통부(15)의 상단 사이에는 각종 설비 예를 들면, 인공 광원(50)과 온도 조절부재(60) 등이 설치된다. 원통부(15)에 각종 설비가 설치되는 것은 설비로 인하여 실험에 지장을 주지 않도록 하기 위해서이다.Preferably, the frame 10 includes a cylindrical portion 15 provided at the lower portion and a hemisphere portion 16 provided at the upper portion of the cylindrical portion 15. The upper end of the cylindrical portion 15 corresponds to the ground surface of the actual case, and various equipment, for example, the artificial light source 50 and the temperature control member 60, etc. are disposed between the bottom 40 and the upper end of the cylindrical portion 15. Is installed. Various equipment is installed in the cylindrical part 15 in order to prevent an obstacle to an experiment by a facility.

상기 반구부(16)는 실제 경우의 천공(天空)에 해당하는 부분이다. 바람직하게, 상기 반구부(16)의 내부는 확산성이 높은 도료로 마감되어 담천공 재현시 이상적인 빛의 분포가 이루어지도록 한다. 한편, 본 명세서에서 담천공(overcast sky)은 구름이 천공을 100% 덮고 있는 하늘을 의미하고, 청천공(clear sky)은 구름이 천공을 덮고 있는 비율이 30% 이하인 하늘을 의미한다. The hemisphere part 16 is a part corresponding to perforation in actual cases. Preferably, the interior of the hemispheres 16 is finished with a highly diffused paint so that the ideal light distribution is made when the piercing is reproduced. Meanwhile, in the present specification, overcast sky refers to a sky in which clouds cover 100% of the sky, and clear sky refers to a sky in which 30% or less of clouds cover the sky.

바람직하게, 상기 프레임(10)에는 출입을 위한 출입문(18)과 내부의 공기를 배출하기 위한 배출부재(19)가 설치된다. Preferably, the frame 10 is provided with a door 18 for the entrance and the discharge member 19 for discharging the air inside.

출입문(18)은 프레임(10)에 회동 가능하게 설치된다. 출입문(18)은 외부의 빛이 내부로 유입되지 않게 내부를 밀폐할 수 있도록 설치된다. The door 18 is rotatably installed in the frame 10. The door 18 is installed to seal the inside so that light from outside does not flow into the inside.

배출 부재(19)는 인공 광원(50)의 열로 인하여 가열된 내부의 공기를 외부, 바람직하게는 배기 덕트(미도시)로 배출한다. 따라서, 배출 부재(19)는 반구부(16)의 상단에 설치되는 것이 효과적이다. 배출 부재(19)로는 통상적인 팬이 사용될 수 있다. The discharge member 19 discharges the inside air heated by the heat of the artificial light source 50 to the outside, preferably to the exhaust duct (not shown). Therefore, it is effective that the discharge member 19 is provided at the upper end of the hemisphere 16. As the discharge member 19, a conventional fan may be used.

상기 인공 광원(50)은 실험 공간(20)을 조명함으로써 담천공을 구현한다. 바람직하게, 상기 인공 광원(50)은 실험 공간(20)의 둘레를 따라 설치된다. 또한, 각각의 인공 광원(50)은 그 밝기와 조명 각도의 조절이 가능한 것이 바람직하다. 이것은 다양한 천공 상태를 구현하기 위함이다. 인공 광원(50)의 밝기를 조절하기 위 하여 각 인공 광원(50)마다 각각의 스위치(미도시)가 설치된다. 인공 광원(50)으로는 할로겐 램프가 사용될 수 있다. 도면은 3열의 할로겐 램프 셋트 24개가 설치된 것을 나타내고 있으나 인공 광원(50)의 수는 적절히 증감될 수 있다. 한편, 미설명 참조 부호 52는 인공 광원(50)을 지지하는 지지 부재이다.The artificial light source 50 implements bile perforation by illuminating the experiment space 20. Preferably, the artificial light source 50 is installed along the circumference of the experiment space 20. In addition, each artificial light source 50 is preferably capable of adjusting the brightness and the illumination angle. This is to implement various puncture states. In order to adjust the brightness of the artificial light source 50, each switch (not shown) is installed for each artificial light source 50. As the artificial light source 50, a halogen lamp may be used. Although the figure shows that three sets of halogen lamps in three rows are installed, the number of artificial light sources 50 can be appropriately increased or decreased. On the other hand, reference numeral 52 is a support member for supporting the artificial light source 50.

바람직하게, 상기 인공 광원(50)의 전방에는 차단 부재(54)가 설치된다. 차단 부재(54)는 인공 광원(50)의 직사광이 축소 모형(70)에 직접적으로 닿는 것을 방지한다.Preferably, the blocking member 54 is installed in front of the artificial light source 50. The blocking member 54 prevents the direct light of the artificial light source 50 from directly contacting the scaled model 70.

상기 인공 천공 장치(100)는 실험 공간(20)의 온도를 조절하기 위한 온도 조절부재(60)를 구비할 수 있다. 온도 조절부재(60)는 인공 광원(50)에 의하여 실험 공간의 온도가 상승되는 것을 방지한다. 온도 조절부재(60)로는 통상적인 에어컨디셔너가 사용될 수 있다. The artificial drilling device 100 may be provided with a temperature control member 60 for adjusting the temperature of the experiment space (20). The temperature adjusting member 60 prevents the temperature of the experiment space from being increased by the artificial light source 50. As the temperature control member 60, a conventional air conditioner may be used.

바람직하게, 상기 인공 천공 장치(100)는 축소 모형(70)의 높이를 조절하기 위한 높이조절 유니트(80)를 구비한다. 높이조절 유니트(80)는 축소 모형(70)의 높이를 조절함으로써 다양한 실험이 가능하도록 한다. Preferably, the artificial drilling device 100 is provided with a height adjusting unit 80 for adjusting the height of the scaled model 70. The height adjusting unit 80 enables various experiments by adjusting the height of the scaled model 70.

높이조절 유니트(80)는, 도 4 및 도 5에 나타난 바와 같이, 축소 모형(70)이 놓여지는 상부 평판(82)과, 상부 평판(82)의 아래에 설치된 하부 평판(83) 및, 상부 평판(82)과 하부 평판(83) 사이에 설치되어 상부 평판(82)의 높이를 조절하는 실린더(84)를 구비한다. 4 and 5, the height adjusting unit 80 includes an upper plate 82 on which the reduced model 70 is placed, a lower plate 83 provided below the upper plate 82, and an upper portion. A cylinder 84 is provided between the flat plate 82 and the lower flat plate 83 to adjust the height of the upper flat plate 82.

상부 평판(82)과 하부 평판(83)은 제1,2 회동 부재(85)(86)에 의하여 연결된다. 제1,2 회동 부재(85)(86)는 상부 평판(82)과 하부 평판(83)에 회동 가능하게 설치된다. The upper plate 82 and the lower plate 83 are connected by the first and second pivot members 85 and 86. The first and second rotating members 85 and 86 are rotatably installed on the upper flat plate 82 and the lower flat plate 83.

실린더(84)는 상부 평판(82)과 하부 평판(83)에 회동 가능하게 설치된다. 유압공급 부재(87)에 의하여 실린더(84)가 신장 또는 수축되면 상부 평판(82)이 상승 또는 하강된다. 이 때, 제1,2 회동부재(85)(86)는 상부 평판(82)의 상승 또는 하강을 지지한다. 유압공급 부재(87)는 실험자가 패달부(87a)를 가압함으로써 유압을 공급하는 부재이다.The cylinder 84 is rotatably provided to the upper plate 82 and the lower plate 83. When the cylinder 84 is extended or contracted by the hydraulic pressure supply member 87, the upper plate 82 is raised or lowered. At this time, the first and second pivot members 85 and 86 support the rising or falling of the upper plate 82. The hydraulic pressure supply member 87 is a member to which the experimenter supplies hydraulic pressure by pressing the pedal part 87a.

상기 축소 모형(70)은 연구 대상인 건물 등을 축소하여 모형화한 것이다. 축소 모형(70)의 창문(72)을 통하여 빛이 들어가면 축소 모형(70) 내부에 설치된 조도 센서(74)에 의하여 그 밝기가 측정된다.The scaled down model 70 is modeled by minimizing a building and the like. When light enters through the window 72 of the scaled model 70, its brightness is measured by an illuminance sensor 74 installed inside the scaled model 70.

그러면, 인공 천공 장치(100)를 이용하여 축소 모형 실험하는 과정을 설명하기로 한다. Then, the process of the scale model experiment using the artificial drilling device 100 will be described.

먼저, 축소 모형(70)을 높이조절 유니트(80)의 상부 평판(82)에 설치하고, 상부 평판(82)의 높이를 조절한다. 상부 평판(82)의 높이를 조절함으로써 연구 대상인 구조물의 실제 고도에 대응되는 높이에 축소 모형(70)이 위치되도록 한다. First, the reduced model 70 is installed on the upper plate 82 of the height adjusting unit 80, and the height of the upper plate 82 is adjusted. By adjusting the height of the upper plate 82, the scaled model 70 is positioned at a height corresponding to the actual height of the structure under study.

이어서, 인공 광원(50)을 점등한다. 이 때, 각 인공 광원(50)의 밝기와 조명 각도를 조절하여 원하는 담천공이 구현되도록 한다. 차단 부재(54)는 인공 광원(50)의 직사광이 축소 모형(70)에 직접적으로 닿는 것을 방지한다.Next, the artificial light source 50 is turned on. At this time, by adjusting the brightness and the illumination angle of each artificial light source 50 to achieve the desired bile perforation. The blocking member 54 prevents the direct light of the artificial light source 50 from directly contacting the scaled model 70.

온도 조절 부재(60)는 인공 광원(50)으로 인하여 가열된 실험 공간(20)의 공기를 냉각시키고, 배출 부재(19)는 가열된 실험 공간(20)의 공기를 외부로 배출한다. The temperature control member 60 cools the air of the heated experimental space 20 due to the artificial light source 50, and the discharge member 19 discharges the air of the heated experimental space 20 to the outside.

축소 모형(70) 내부에 설치된 조도 센서(74)는 각 위치에 따른 조도를 측정하여 데이터 저장부(미도시)에 전달한다. The illumination sensor 74 installed inside the scaled model 70 measures the illumination according to each position and transmits the illumination to the data storage unit (not shown).

본 발명에 따른 채광성능 평가용 인공 천공 장치는 인위적으로 담천공(overcast sky)을 구현하여 자연 채광에 대한 축소 모형 실험이 가능하도록 한다. Artificial perforation device for evaluating the skylight performance according to the present invention to artificially implement the overcast sky (tocast sky) to enable a scale model experiment for natural light.

Claims (7)

하부에 설치되는 원통부와, 상기 원통부의 상부에 설치되는 반구부로 구성되며, 상기 반구부의 내측면은 확산성 도료로 마감된 프레임;A cylindrical part installed at a lower part, and a hemisphere part installed at an upper part of the cylindrical part, wherein an inner surface of the hemisphere part is finished with a diffused paint; 상기 프레임 내부의 바닥에서부터 원통부의 상단 사이에 설치되며 밝기와 조명 각도를 독립적으로 조절 가능한 인공광원;An artificial light source installed between a bottom of the inside of the frame and an upper end of the cylindrical part and independently adjusting brightness and an illumination angle; 상기 프레임 내부의 공기를 배출하기 위한 배출 부재;A discharge member for discharging air in the frame; 상기 프레임 내부의 온도를 조절하기 위한 온도조절 부재;A temperature regulating member for controlling the temperature inside the frame; 축소 모형이 설치되는 높이를 조절하기 위한 높이 조절 유니트; 및A height adjusting unit for adjusting a height at which the scaled model is installed; And 상기 인공 광원의 전방에 설치되어 축소 모형에 인공 광원의 직사광이 닿는 것을 방지하는 차단 부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 채광성능 평가용 인공 천공 장치.And a blocking member installed in front of the artificial light source to prevent direct light of the artificial light source from reaching the scaled-down model. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 높이 조절 유니트는,The height adjustment unit, 축소 모형이 놓여지는 상부 평판; An upper plate on which the scaled model is placed; 상부 평판의 하부에 설치된 하부 평판; 및A lower plate installed below the upper plate; And 상부 평판과 하부 평판 사이에 설치된 실린더를 구비하고, 실린더의 신장과 수축에 의하여 상부 평판의 높이가 조절되는 것을 특징으로 하는 채광성능 평가용 인공 천공 장치.And a cylinder provided between the upper plate and the lower plate, wherein the height of the upper plate is adjusted by extension and contraction of the cylinder. 삭제delete
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