KR102083880B1 - 최대 발전량을 가지는 bipv 설계 시뮬레이션 방법 - Google Patents

최대 발전량을 가지는 bipv 설계 시뮬레이션 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 시뮬레이션 방법에서는, 데이터 제공부가 건물의 주변지형을 판단하는 정보에 해당하는 3차원 지형공간 데이터 및 건물에 조사되는 일사량에 대한 정보에 해당하는 TMY(Typical Meteorological Year) 기후데이터를 제공할 수 있다. 기준값 계산기가 3차원 지형공간 데이터 및 TMY 기후데이터에 기초하여 건물의 차양 배치영역에 배치되는 차양장치의 차양길이 및 차양각도를 순차적으로 조절함에 따라 건물에 포함되는 일사영역에 일사되는 일사영역 일사량에 일사 가중치를 곱하여 순차적으로 합산한 일사 기준값을 제공하고, 차양장치에 포함되는 차양영역에 일사되는 차양영역 일사량에 차양 가중치를 곱하여 순차적으로 합산한 차양 기준값을 제공할 수 있다. 결과 계산기가 일사영역 일사량, 차양영역 일사량, 일사 기준값 및 차양 기준값을 연산하여 결과점수를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 BIPV 설계 시뮬레이션 방법에서는, 일사영역 일사량, 차양영역 일사량, 일사 기준값 및 차양 기준값을 연산하여 결정되는 결과점수에 기초하여 그림자 영향을 고려한 최적의 차양 및 최대 발전량을 가지는 BIPV를 설계할 수 있다.

Description

최대 발전량을 가지는 BIPV 설계 시뮬레이션 방법{BIPV DESIGN SIMULATION METHOD OF HAVING MAXIMUM GENERATION POWER}
본 발명은 최대 발전량을 가지는 BIPV(Building Integrated Photo Voltaic)설계 시뮬레이션 방법에 관한 것이다.
BIPV는 일반적으로 건물 입면에 설치되는 경우가 많으며, 건물의 입면은 지형과 주변 건물에 의해 그림자가 드리워져 가려질 수 있다. 또한 BIPV는 조사되는 일사의 각도와 수직인 면의 형태일 때 최대의 태양광 발전 생산이 가능할 수 있다. 최근에는 BIPV 설계와 관련하여 다양한 연구가 진행되고 있다.
(한국공개특허) 제10-2006-0072601호 (공개일자, 2006.06.28)
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 그림자 영향을 고려한 최적의 차양 및 최대 발전량을 가지는 BIPV 설계 시뮬레이션 방법을 제공하는 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 시뮬레이션 방법에서는, 데이터 제공부가 건물의 주변지형을 판단하는 정보에 해당하는 3차원 지형공간 데이터 및 상기 건물에 조사되는 일사량에 대한 정보에 해당하는 TMY(Typical Meteorological Year) 기후데이터를 제공할 수 있다. 기준값 계산기가 상기 3차원 지형공간 데이터 및 상기 TMY 기후데이터에 기초하여 상기 건물의 차양 배치영역에 배치되는 차양장치의 차양길이 및 차양각도를 순차적으로 조절함에 따라 상기 건물에 포함되는 일사영역에 일사되는 일사영역 일사량에 일사 가중치를 곱하여 순차적으로 합산한 일사 기준값을 제공하고, 상기 차양장치에 포함되는 차양영역에 일사되는 차양영역 일사량에 차양 가중치를 곱하여 순차적으로 합산한 차양 기준값을 제공할 수 있다. 결과 계산기가 상기 일사영역 일사량, 상기 차양영역 일사량, 상기 일사 기준값 및 상기 차양 기준값을 연산하여 결과점수를 제공할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 일사 기준값은 제1 일사 기준값 및 제2 일사 기준값을 포함할 수 있다. 제1 일사 기준값은 일년 중 여름을 대표하는 제1 대표일을 기준으로 상기 차양길이 및 상기 차양각도를 순차적으로 조절함에 따라 상기 일사영역에 일사되는 상기 일사영역 일사량에 상기 일사 가중치를 곱하여 순차적으로 합산한 값일 수 있다. 제2 일사 기준값은 일년 중 겨울을 대표하는 제2 대표일을 기준으로 상기 차양길이 및 상기 차양각도를 순차적으로 조절함에 따라 상기 일사영역에 일사되는 상기 일사영역 일사량에 상기 일사 가중치를 곱하여 순차적으로 합산한 값일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 일사 기준값에 상응하는 상기 일사영역 일사량이 작을수록 상기 결과점수는 증가할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 일사 기준값에 상응하는 상기 일사영역 일사량이 클수록 상기 결과점수는 증가할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 차양 기준값에 상응하는 상기 차양영역 일사량이 작을수록 상기 결과점수는 감소할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 결과점수는 제1 결과점수 및 제2 결과점수에 따라 결정될 수 있다. 상기 제1 결과점수는 상기 제1 일사 기준값, 상기 제1 일사 기준값에 상응하는 상기 일사영역 일사량, 상기 제2 일사 기준값 및 상기 제2 일사 기준값에 상응하는 상기 일사영역 일사량에 기초하여 계산될 수 있다. 상기 제2 결과점수는 상기 차양 기준값 및 상기 차양 기준값에 상응하는 상기 차양영역 일사량에 기초하여 계산될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 결과점수는 상기 제1 결과점수에 제1 가중치를 곱한 제1 가중치 점수 및 상기 제2 결과점수에 제2 가중치를 곱한 제2 가중치 점수를 합한 값일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 가중치는 상기 제2 가중치보다 작을 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 상기 차양장치는 태양광 패널을 포함할 수 있다.
위에서 언급된 본 발명의 기술적 과제 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이상과 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명에 따른 BIPV 설계 시뮬레이션 방법에서는, 일사영역 일사량, 차양영역 일사량, 일사 기준값 및 차양 기준값을 연산하여 결정되는 결과점수에 기초하여 그림자 영향을 고려한 최적의 차양 및 최대 발전량을 가지는 BIPV를 설계할 수 있다.
이 밖에도, 본 발명의 실시 예들을 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 새롭게 파악될 수도 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 시뮬레이션 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 시뮬레이터를 나타내는 도면이다.
도 3 및 4는 차양장치의 차양길이에 따른 시뮬레이터의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 1의 시뮬레이션 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 1의 시뮬레이션 방법에서 사용되는 가중치를 설명하기 위한 도면이다.
도 7 및 8은 차양장치의 차양각도에 따른 시뮬레이터의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
본 명세서에서 각 도면의 구성 요소들에 참조번호를 부가함에 있어서 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.
한편, 본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한, 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하는 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부되는 도면을 참고하여 상기 문제점을 해결하기 위해 고안된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 시뮬레이션 방법을 나타내는 순서도이고, 도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 시뮬레이터를 나타내는 도면이고, 도 3 및 4는 차양장치의 차양길이에 따른 시뮬레이터의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 4를 참조하면, 본 발명에 따른 시뮬레이터(10)는 데이터 제공부(100), 기준값 계산기(200) 및 결과 계산기(300)를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 시뮬레이션 방법에서는, 데이터 제공부(100)가 건물(401)의 주변지형을 판단하는 정보에 해당하는 3차원 지형공간 데이터(PSS) 및 건물(401)에 조사되는 일사량에 대한 정보에 해당하는 TMY(Typical Meteorological Year) 기후데이터(TCD)를 제공할 수 있다(S100). 3차원 지형공간 데이터(PSS) 및 TMY 기후데이터(TCD)는 시뮬레이터(10) 외부에 배치되는 데이터베이스로부터 데이터 제공부(100)로 전달될 수 있다. 3차원 지형공간 데이터(PSS)는 건물(401)의 주변지형에 대한 정보를 포함할 수 있다. 건물(401)의 주변지형에 대한 정보는 건물주변의 지면의 형태, 경사도 등 뿐만 아니라, 건물주변의 건축물의 배치 등에 대한 정보를 포함할 수 있다. TMY 기후데이터(TCD)는 건물(401)의 일정영역에 일사되는 일사량을 계산하기 위해서 사용될 수 있다. TMY 기후데이터(TCD)는 전국의 일정지역들의 데이터만을 포함할 수 있다. TMY 기후데이터(TCD)가 제공되지 않는 특정지역의 TMY 기후데이터(TCD)는 TMY 기후데이터(TCD)가 제공되는 일정지역들의 데이터를 보간하여 생성할 수 있다.
기준값 계산기(200)가 3차원 지형공간 데이터(PSS) 및 TMY 기후데이터(TCD)에 기초하여 건물(401)의 차양 배치영역(403)에 배치되는 차양장치(404)의 차양길이(CHL) 및 차양각도(CHA)를 순차적으로 조절함에 따라 건물(401)에 포함되는 일사영역(402)에 일사되는 일사영역 일사량(IRI)에 일사 가중치(IW)를 곱하여 순차적으로 합산한 일사 기준값(IRV)을 제공할 수 있다. 건물(401)의 차양장치(404)에는 태양광 패널이 배치될 수 있다. 예를 들어, 일사 기준값(IRV)은 아래 [수학식1]과 같이 구해질 수 있다.
[수학식1]
Figure 112019105018526-pat00001
,
Figure 112019105018526-pat00002
= 1
여기서,
Figure 112019105018526-pat00003
는 일사 기준값,
Figure 112019105018526-pat00004
는 일사영역 일사량,
Figure 112019105018526-pat00005
는 일사 가중치일 수 있다.
예를 들어, K=1인 경우, 차양장치(404)의 차양길이(CHL)가 제1 길이(D1)일 수 있다. 차양장치(404)의 차양길이(CHL)가 제1 길이(D1)인 경우, 기준값 계산기(200)는 3차원 지형공간 데이터(PSS) 및 TMY 기후데이터(TCD)에 기초하여 건물(401)에 포함되는 일사영역(402)에 일사되는 일사영역 일사량(IRI)을 계산할 수 있다. 이후, 기준값 계산기(200)는 K=1인 경우에서의 일사영역 일사량(IRI) 및 일사 가중치(IW)를 곱한 제1 가중 일사량을 산출할 수 있다.
K=2인 경우, 차양장치(404)의 차양길이(CHL)가 제2 길이(D2)일 수 있다. 차양장치(404)의 차양길이(CHL)가 제2 길이(D2)인 경우, 기준값 계산기(200)는 3차원 지형공간 데이터(PSS) 및 TMY 기후데이터(TCD)에 기초하여 건물(401)에 포함되는 일사영역(402)에 일사되는 일사영역 일사량(IRI)을 계산할 수 있다. 이후, 기준값 계산기(200)는 K=2인 경우에서의 일사영역 일사량(IRI) 및 일사 가중치(IW)를 곱한 제2 가중 일사량을 산출할 수 있다. 일사 가중치(IW)는 사용자가 조절할 수 있는 값일 수 있고, 본 발명에 따른 시뮬레이터(10)가 동작하기 전에 미리 세팅된 값일 수도 있다.
위와 같은 방식으로, K=3 내지 n까지 차양장치(404)의 차양길이(CHL)를 순차적으로 조절하면서 제3 내지 n 가중 일사량을 산출할 수 있다. 이 경우, 기준값 계산기(200)는 [수학식 1]에 따라 제1 내지 n 가중 일사량을 합산하여 일사 기준값(IRV)을 산출할 수 있다.
위의 내용은 차양 길이를 기준으로 설명하고 있으나, 도 7 및 8에서 후술하는 바와 같이, 차양 각도를 조절하는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.
기준값 계산기(200)는 차양장치(404)에 포함되는 차양영역(406)에 일사되는 차양영역 일사량(CRI)에 차양 가중치(CW)를 곱하여 순차적으로 합산한 차양 기준값(CRV)을 제공할 수 있다. 건물(401)의 차양장치(404)에는 태양광 패널이 배치될 수 있고, 도 8에 도시된 바와 같이 차양영역(406)은 차양장치(404)에 포함되는 일정영역일 수 있다. 예를 들어, 차양 기준값(CRV)은 아래 [수학식2]와 같이 구해질 수 있다.
[수학식2]
Figure 112019105018526-pat00006
,
Figure 112019105018526-pat00007
= 1
여기서,
Figure 112019105018526-pat00008
는 차양 기준값,
Figure 112019105018526-pat00009
는 차양영역 일사량,
Figure 112019105018526-pat00010
는 차양 가중치일 수 있다.
예를 들어, K=1인 경우, 차양장치(404)의 차양길이(CHL)가 제1 길이(D1)일 수 있다. 차양장치(404)의 차양길이(CHL)가 제1 길이(D1)인 경우, 기준값 계산기(200)는 3차원 지형공간 데이터(PSS) 및 TMY 기후데이터(TCD)에 기초하여 건물(401)에 포함되는 차양영역(406)에 일사되는 차양영역 일사량(CRI)을 계산할 수 있다. 이후, 기준값 계산기(200)는 K=1인 경우에서의 차양영역 일사량(CRI) 및 차양 가중치(CW)를 곱한 제1 차양 일사량을 산출할 수 있다.
K=2인 경우, 차양장치(404)의 차양길이(CHL)가 제2 길이(D2)일 수 있다. 차양장치(404)의 차양길이(CHL)가 제2 길이(D2)인 경우, 기준값 계산기(200)는 3차원 지형공간 데이터(PSS) 및 TMY 기후데이터(TCD)에 기초하여 건물(401)에 포함되는 차양영역(406)에 일사되는 차양영역 일사량(CRI)을 계산할 수 있다. 이후, 기준값 계산기(200)는 K=2인 경우에서의 차양영역 일사량(CRI) 및 차양 가중치(CW)를 곱한 제2 차양 일사량을 산출할 수 있다. 차양 가중치(CW)는 사용자가 조절할 수 있는 값일 수 있고, 본 발명에 따른 시뮬레이터(10)가 동작하기 전에 미리 세팅된 값일 수도 있다.
위와 같은 방식으로, K=3 내지 n까지 차양장치(404)의 차양길이(CHL)를 순차적으로 조절하면서 제3 내지 n 차양 일사량을 산출할 수 있다. 이 경우, 기준값 계산기(200)는 [수학식 2]에 따라 제1 내지 n 차양 일사량을 합산하여 차양 기준값(CRV)을 산출할 수 있다.
위의 내용은 차양 길이를 기준으로 설명하고 있으나, 도 7 및 8에서 후술하는 바와 같이, 차양 각도를 조절하는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 BIPV 설계 시뮬레이션 방법에서는, 일사영역 일사량(IRI), 차양영역 일사량(CRI), 일사 기준값(IRV) 및 차양 기준값(CRV)을 연산하여 결정되는 결과점수(RP)에 기초하여 그림자 영향을 고려한 최적의 차양 및 최대 발전량을 가지는 BIPV를 설계할 수 있다.
도 5는 도 1의 시뮬레이션 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 도 1의 시뮬레이션 방법에서 사용되는 가중치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 6를 참조하면, 결과 계산기(300)가 일사영역 일사량(IRI), 차양영역 일사량(CRI), 일사 기준값(IRV) 및 차양 기준값(CRV)을 연산하여 결과점수(RP)를 제공할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 일사 기준값(IRV)은 제1 일사 기준값(IRV1) 및 제2 일사 기준값(IRV2)을 포함할 수 있다. 제1 일사 기준값(IRV1)은 일년 중 여름을 대표하는 제1 대표일(PD1)을 기준으로 차양길이(CHL) 및 차양각도(CHA)를 순차적으로 조절함에 따라 일사영역(402)에 일사되는 일사영역 일사량(IRI)에 일사 가중치(IW)를 곱하여 순차적으로 합산한 값일 수 있다. 일년 중 7, 8, 9월은 여름에 포함될 수 있다. 여름을 대표하는 제1 대표일(PD1)은 사용자의 선택에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 제1 대표일(PD1)은 8월 10일일 수 있다. 제1 대표일(PD1)이 8월 10일인 경우, 기준값 계산기(200)가 3차원 지형공간 데이터(PSS) 및 8월 10일에 상응하는 TMY 기후데이터(TCD)에 기초하여 위에서 설명한 방식으로 제1 일사 기준값(IRV1) 및 여름 일사영역 일사량(IRI)을 산출할 수 있다.
제2 일사 기준값(IRV2)은 일년 중 겨울을 대표하는 제2 대표일(PD2)을 기준으로 차양길이(CHL) 및 차양각도(CHA)를 순차적으로 조절함에 따라 일사영역(402)에 일사되는 일사영역 일사량(IRI)에 일사 가중치(IW)를 곱하여 순차적으로 합산한 값일 수 있다. 일년 중 12, 1, 2월은 겨울에 포함될 수 있다. 겨울을 대표하는 제2 대표일(PD2)은 사용자의 선택에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 제2 대표일(PD2)은 1월 20일일 수 있다. 제2 대표일(PD2)이 1월 20일인 경우, 기준값 계산기(200)가 3차원 지형공간 데이터(PSS) 및 1월 20일에 상응하는 TMY 기후데이터(TCD)에 기초하여 위에서 설명한 방식으로 제2 일사 기준값(IRV2) 및 겨울 일사영역 일사량(IRI)을 산출할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 결과 계산기(300)가 여름 일사영역 일사량(IRI), 겨울 일사영역 일사량(IRI), 차양영역 일사량(CRI), 제1 일사 기준값(IRV1), 제2 일사 기준값(IRV2) 및 차양 기준값(CRV)을 연산하여 결과점수(RP)를 제공할 수 있다. 결과점수(RP)는 아래 [수학식3]과 같이 구해질 수 있다.
[수학식3]
Figure 112019105018526-pat00011
여기서, RP는 결과점수,
Figure 112019105018526-pat00012
는 제1 일사 기준값,
Figure 112019105018526-pat00013
는 제2 일사 기준값,
Figure 112019105018526-pat00014
는 여름 일사영역 일사량,
Figure 112019105018526-pat00015
는 겨울 일사영역 일사량,
Figure 112019105018526-pat00016
는 차양 기준값,
Figure 112019105018526-pat00017
는 차양영역 일사량,
Figure 112019105018526-pat00018
는 제1 가중치 및
Figure 112019105018526-pat00019
는 제2 가중치일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 일사 기준값(IRV1)에 상응하는 일사영역 일사량(IRI)이 작을수록 결과점수(RP)는 증가할 수 있다. 예를 들어, 제1 일사 기준값(IRV1)에 상응하는 일사영역 일사량(IRI)은 여름 일사영역 일사량(IRI)일 수 있다. [수학식3]에서 알 수 있는 바와 같이, 여름 일사영역 일사량(IRI)이 증가할수록 결과점수(RP)는 감소할 수 있고, 여름 일사영역 일사량(IRI)이 감소할수록 결과점수(RP)는 증가할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제2 일사 기준값(IRV2)에 상응하는 일사영역 일사량(IRI)이 클수록 결과점수(RP)는 증가할 수 있다. 예를 들어, 제2 일사 기준값(IRV2)에 상응하는 일사영역 일사량(IRI)은 겨울 일사영역 일사량(IRI)일 수 있다. [수학식3]에서 알 수 있는 바와 같이, 겨울 일사영역 일사량(IRI)이 증가할수록 결과점수(RP)는 증가할 수 있고, 여름 일사영역 일사량(IRI)이 감소할수록 결과점수(RP)는 감소할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 차양 기준값(CRV)에 상응하는 차양영역 일사량(CRI)이 작을수록 결과점수(RP)는 감소할 수 있다. 또한, 차양영역 일사량(CRI)이 증가할수록 결과점수(RP)는 증가할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 결과점수(RP)는 제1 결과점수(RP1) 및 제2 결과점수(RP2)에 따라 결정될 수 있다. 제1 결과점수(RP1)는 제1 일사 기준값(IRV1), 제1 일사 기준값(IRV1)에 상응하는 일사영역 일사량(IRI), 제2 일사 기준값(IRV2) 및 제2 일사 기준값(IRV2)에 상응하는 일사영역 일사량(IRI)에 기초하여 계산될 수 있다. 제2 결과점수(RP2)는 차양 기준값(CRV) 및 차양 기준값(CRV)에 상응하는 차양영역 일사량(CRI)에 기초하여 계산될 수 있다. 예를 들어, 결과점수(RP)는 제1 결과점수(RP1)에 제1 가중치(W1)를 곱한 제1 가중치 점수 및 제2 결과점수(RP2)에 제2 가중치(W2)를 곱한 제2 가중치 점수를 합한 값일 수 있다. 이 경우, 제1 가중치(W1)는 제2 가중치(W2)보다 작을 수 있다. 제1 가중치(W1) 및 제2 가중치(W2)는 사용자가 조절할 수 있는 값일 수 있고, 본 발명에 따른 시뮬레이터(10)가 동작하기 전에 미리 세팅된 값일 수도 있다.
일 실시예에 있어서, 차양장치(404)는 태양광 패널을 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 BIPV 설계 시뮬레이션 방법에서는, 일사영역 일사량(IRI), 차양영역 일사량(CRI), 일사 기준값(IRV) 및 차양 기준값(CRV)을 연산하여 결정되는 결과점수(RP)에 기초하여 그림자 영향을 고려한 최적의 차양 및 최대 발전량을 가지는 BIPV를 설계할 수 있다.
도 7 및 8은 차양장치의 차양각도에 따른 시뮬레이터의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 8을 참조하면, 기준값 계산기(200)가 3차원 지형공간 데이터(PSS) 및 TMY 기후데이터(TCD)에 기초하여 건물(401)의 차양 배치영역(403)에 배치되는 차양장치(404)의 차양각도(CHA)를 순차적으로 조절함에 따라 건물(401)에 포함되는 일사영역(402)에 일사되는 일사영역 일사량(IRI)에 일사 가중치(IW)를 곱하여 순차적으로 합산한 일사 기준값(IRV)을 제공할 수 있다.
예를 들어, K=1인 경우, 차양장치(404)의 차양각도(CHA)가 제1 각도(A1)일 수 있다. 차양장치(404)의 차양각도(CHA)가 제1 각도(A1)인 경우, 기준값 계산기(200)는 3차원 지형공간 데이터(PSS) 및 TMY 기후데이터(TCD)에 기초하여 건물(401)에 포함되는 일사영역(402)에 일사되는 일사영역 일사량(IRI)을 계산할 수 있다. 이후, 기준값 계산기(200)는 K=1인 경우에서의 일사영역 일사량(IRI) 및 일사 가중치(IW)를 곱한 제1 가중 일사량을 산출할 수 있다.
K=2인 경우, 차양장치(404)의 차양각도(CHA)가 제2 각도(A2)일 수 있다. 차양장치(404)의 차양각도(CHA)가 제2 각도(A2)인 경우, 기준값 계산기(200)는 3차원 지형공간 데이터(PSS) 및 TMY 기후데이터(TCD)에 기초하여 건물(401)에 포함되는 일사영역(402)에 일사되는 일사영역 일사량(IRI)을 계산할 수 있다. 이후, 기준값 계산기(200)는 K=2인 경우에서의 일사영역 일사량(IRI) 및 일사 가중치(IW)를 곱한 제2 가중 일사량을 산출할 수 있다.
위와 같은 방식으로, K=3 내지 n까지 차양장치(404)의 차양각도(CHA)를 순차적으로 조절하면서 제3 내지 n 가중 일사량을 산출할 수 있다. 이 경우, 기준값 계산기(200)는 [수학식 1]에 따라 제1 내지 n 가중 일사량을 합산하여 일사 기준값(IRV)을 산출할 수 있다.
위의 설명은 차양길이(CHL) 및 차양각도(CHA) 중 하나를 기준으로 설명하고 있으나, 차양길이(CHL) 및 차양각도(CHA)를 같이 순차적으로 조절하는 경우에도 본 발명에 따른 시뮬레이션 방법을 적용할 수 있다.
기준값 계산기(200)는 차양장치(404)에 포함되는 차양영역(406)에 일사되는 차양영역 일사량(CRI)에 차양 가중치(CW)를 곱하여 순차적으로 합산한 차양 기준값(CRV)을 제공할 수 있다.
예를 들어, K=1인 경우, 차양장치(404)의 차양각도(CHA)는 제1 각도(A1)일 수 있다. 차양장치(404)의 차양각도(CHA)가 제1 각도(A1)인 경우, 기준값 계산기(200)는 3차원 지형공간 데이터(PSS) 및 TMY 기후데이터(TCD)에 기초하여 건물(401)에 포함되는 차양영역(406)에 일사되는 차양영역 일사량(CRI)을 계산할 수 있다. 이후, 기준값 계산기(200)는 K=1인 경우에서의 차양영역 일사량(CRI) 및 차양 가중치(CW)를 곱한 제1 차양 일사량을 산출할 수 있다.
K=2인 경우, 차양장치(404)의 차양각도(CHA)는 제2 각도(A2)일 수 있다. 차양장치(404)의 차양각도(CHA)가 제2 각도(A2)인 경우, 기준값 계산기(200)는 3차원 지형공간 데이터(PSS) 및 TMY 기후데이터(TCD)에 기초하여 건물(401)에 포함되는 차양영역(406)에 일사되는 차양영역 일사량(CRI)을 계산할 수 있다. 이후, 기준값 계산기(200)는 K=2인 경우에서의 차양영역 일사량(CRI) 및 차양 가중치(CW)를 곱한 제2 차양 일사량을 산출할 수 있다. 차양 가중치(CW)는 사용자가 조절할 수 있는 값일 수 있고, 본 발명에 따른 시뮬레이터(10)가 동작하기 전에 미리 세팅된 값일 수도 있다.
위와 같은 방식으로, K=3 내지 n까지 차양장치(404)의 차양각도(CHA)를 순차적으로 조절하면서 제3 내지 n 차양 일사량을 산출할 수 있다. 이 경우, 기준값 계산기(200)는 [수학식 2]에 따라 제1 내지 n 차양 일사량을 합산하여 차양 기준값(CRV)을 산출할 수 있다.
위의 설명은 차양길이(CHL) 및 차양각도(CHA) 중 하나를 기준으로 설명하고 있으나, 차양길이(CHL) 및 차양각도(CHA)를 같이 순차적으로 조절하는 경우에도 본 발명에 따른 시뮬레이션 방법을 적용할 수 있다.
10: 시뮬레이터 100: 데이터제공부
200: 기준값 계산기 300: 결과 계산기
401: 건물 402: 일사영역
403: 차양 배치영역 404: 차양장치

Claims (9)

  1. 데이터 제공부(100)가 건물의 주변지형을 판단하는 정보에 해당하는 3차원 지형공간 데이터 및 상기 건물에 조사되는 일사량에 대한 정보에 해당하는 TMY(Typical Meteorological Year) 기후데이터를 제공하는 단계;
    기준값 계산기가 상기 3차원 지형공간 데이터 및 상기 TMY 기후데이터에 기초하여 상기 건물의 차양 배치영역에 배치되는 차양장치의 차양길이 및 차양각도를 순차적으로 조절함에 따라 상기 건물에 포함되는 일사영역에 일사되는 일사영역 일사량에 일사 가중치를 곱하여 순차적으로 합산한 일사 기준값을 제공하고, 상기 차양장치에 포함되는 차양영역에 일사되는 차양영역 일사량에 차양 가중치를 곱하여 순차적으로 합산한 차양 기준값을 제공하는 단계;
    결과 계산기가 상기 일사영역 일사량, 상기 차양영역 일사량, 상기 일사 기준값 및 상기 차양 기준값을 연산하여 결과점수를 제공하는 단계를 포함하고,
    상기 결과점수는 아래 [수학식]과 같이 표현되고,
    [수학식]
    Figure 112019126902127-pat00028

    여기서, RP는 결과점수,
    Figure 112019126902127-pat00029
    는 제1 일사 기준값,
    Figure 112019126902127-pat00030
    는 제2 일사 기준값,
    Figure 112019126902127-pat00031
    는 여름 일사영역 일사량,
    Figure 112019126902127-pat00032
    는 겨울 일사영역 일사량,
    Figure 112019126902127-pat00033
    는 차양 기준값,
    Figure 112019126902127-pat00034
    는 차양영역 일사량,
    Figure 112019126902127-pat00035
    는 제1 가중치 및
    Figure 112019126902127-pat00036
    는 제2 가중치인 것을 특징으로 하는 시뮬레이션 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 일사 기준값은 제1 일사 기준값 및 제2 일사 기준값을 포함하고,
    제1 일사 기준값은 일년 중 여름을 대표하는 제1 대표일을 기준으로 상기 차양길이 및 상기 차양각도를 순차적으로 조절함에 따라 상기 일사영역에 일사되는 상기 일사영역 일사량에 상기 일사 가중치를 곱하여 순차적으로 합산한 값이고,
    제2 일사 기준값은 일년 중 겨울을 대표하는 제2 대표일을 기준으로 상기 차양길이 및 상기 차양각도를 순차적으로 조절함에 따라 상기 일사영역에 일사되는 상기 일사영역 일사량에 상기 일사 가중치를 곱하여 순차적으로 합산한 값인 것을 특징으로 하는 시뮬레이션 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 일사 기준값에 상응하는 상기 일사영역 일사량이 작을수록 상기 결과점수는 증가하는 것을 특징으로 하는 시뮬레이션 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 일사 기준값에 상응하는 상기 일사영역 일사량이 클수록 상기 결과점수는 증가하는 것을 특징으로 하는 시뮬레이션 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 차양 기준값에 상응하는 상기 차양영역 일사량이 작을수록 상기 결과점수는 감소하는 것을 특징으로 하는 시뮬레이션 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 결과점수는 제1 결과점수 및 제2 결과점수에 따라 결정되고,
    상기 제1 결과점수는 상기 제1 일사 기준값, 상기 제1 일사 기준값에 상응하는 상기 일사영역 일사량, 상기 제2 일사 기준값 및 상기 제2 일사 기준값에 상응하는 상기 일사영역 일사량에 기초하여 계산되고,
    상기 제2 결과점수는 상기 차양 기준값 및 상기 차양 기준값에 상응하는 상기 차양영역 일사량에 기초하여 계산되는 것을 특징으로 하는 시뮬레이션 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 결과점수는 상기 제1 결과점수에 제1 가중치를 곱한 제1 가중치 점수 및 상기 제2 결과점수에 제2 가중치를 곱한 제2 가중치 점수를 합한 값인 것을 특징으로 하는 시뮬레이션 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 가중치는 상기 제2 가중치보다 작은 것을 특징으로 하는 시뮬레이션 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 상기 차양장치는 태양광 패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 시뮬레이션 방법.
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