KR20190062307A - Apparatus for evaluating indoor thermal environment using thermal camera and method thereof - Google Patents

Apparatus for evaluating indoor thermal environment using thermal camera and method thereof Download PDF

Info

Publication number
KR20190062307A
KR20190062307A KR1020180149640A KR20180149640A KR20190062307A KR 20190062307 A KR20190062307 A KR 20190062307A KR 1020180149640 A KR1020180149640 A KR 1020180149640A KR 20180149640 A KR20180149640 A KR 20180149640A KR 20190062307 A KR20190062307 A KR 20190062307A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
wall surface
temperature
indoor
average
model
Prior art date
Application number
KR1020180149640A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102130402B1 (en
Inventor
조재훈
이동석
Original Assignee
인하대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 인하대학교 산학협력단 filed Critical 인하대학교 산학협력단
Publication of KR20190062307A publication Critical patent/KR20190062307A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102130402B1 publication Critical patent/KR102130402B1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/30—Control or safety arrangements for purposes related to the operation of the system, e.g. for safety or monitoring
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/62—Control or safety arrangements characterised by the type of control or by internal processing, e.g. using fuzzy logic, adaptive control or estimation of values
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F2120/00—Control inputs relating to users or occupants
    • F24F2120/10—Occupancy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F2120/00—Control inputs relating to users or occupants
    • F24F2120/10—Occupancy
    • F24F2120/12—Position of occupants
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10048—Infrared image

Abstract

The present invention relates to an apparatus and a method for evaluating indoor thermal environment using a thermal camera. The method for evaluating indoor thermal environment using a thermal camera, according to the present invention, comprises the steps of: separating and simplifying each wall surface of an inside of a building to be measured, and modeling the simplified inside shape to create a 3D model; respectively setting coordinate values of a selected occupancy position in a 3D model space, when the occupancy position to be predicted is selected by a user in the generated 3D model; respectively calculating solid angles from the selected occupancy position to respective surfaces using the coordinate values; calculating an angle factor using the solid angles; respectively scanning temperature values of all surfaces of the inside using a thermal camera provided in the inside of the building; respectively calculating an average surface temperature value for each wall surface of the 3D model using the temperature values; and deriving a mean radiant temperature (MRT) value of the corresponding occupancy location using the solid angle of the selected occupancy location and the average surface temperature value of each wall surface. As described above, according to the present invention, the indoor thermal environment can be evaluated by predicting and monitoring the MRT at each point of the large space building in real time using an infrared thermal camera, thereby efficiently controlling cooling and heating facilities in the large space building.

Description

열화상 카메라를 이용한 실내 온열 환경 평가 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR EVALUATING INDOOR THERMAL ENVIRONMENT USING THERMAL CAMERA AND METHOD THEREOF}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an indoor thermal environment evaluating apparatus and a method for evaluating indoor thermal environment using a thermal imaging camera,

본 발명은 열화상 카메라를 이용한 실내 온열 환경 평가 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 적외선 열화상 카메라를 이용하여 대공간 건축물의 각 지점별 평균복사온도(MRT)를 실시간으로 예측 및 모니터링하여 실내 온열 환경을 평가하기 위한 열화상 카메라를 이용한 실내 온열 환경 평가 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an indoor thermal environment evaluating apparatus and a method thereof using a thermal imaging camera, and more particularly, to an indoor thermal environment evaluating apparatus and method for estimating and monitoring an average radiation temperature (MRT) To an indoor thermal environment evaluating apparatus and a method thereof using a thermal imaging camera for evaluating an indoor thermal environment.

건물의 실내 공간은 건축 환경 설비 측면에서 실내외 환경 변화로부터 재실자의 쾌적함을 유지시켜 주는 공간이다. 재실자의 쾌적감은 여러 온열 인자들의 조합으로 인해 실시간으로 달라질 수 있는데, 이중 가장 대표적인 온열 인자로는 온도 값이 있다.The indoor space of the building is a space that maintains the comfort of the occupant from the change of the indoor and outdoor environment in terms of the building environment facilities. The pleasantness of the occupant can be changed in real time due to the combination of various heating factors. Among the most common heating factors, there is a temperature value.

재실 공간 내에 분포되는 균일한 온도는 재실자가 느끼는 쾌적감에 큰 영향을 주기 때문에, 재실자에게 쾌적한 실내 환경을 조성해주기 위한 온도 분포 평가가 필요하다.Since the uniform temperature distributed in the space occupies a great influence on the sense of comfort experienced by occupants, it is necessary to evaluate the temperature distribution to create a comfortable indoor environment for occupants.

종래의 온도 분포 평가는 건물의 설계 단계에서 수행되어 최적의 냉난방 설비 설계안을 결정하기 위한 용도로 이용되었으며, 대부분의 냉난방설비 제어에서 냉난방 설비 가동을 위한 기준이 되는 지표로 실내 공기 온도를 이용하고 있다.Conventional temperature distribution evaluation was performed at the design stage of the building to determine the optimum design of the cooling and heating facilities and the indoor air temperature is used as a standard for the operation of the heating and heating equipment in most of the heating and cooling equipment control .

이러한 실내 공기 온도는 소규모 공간(사무실, 주거 공간 등)에서의 냉난방 제어의 대표적 온열 환경 지표로 사용이 가능하지만, 대규모 공간(돔 경기장, 아트리움, 공항 등)에서는 다양한 온열 환경 지표(풍속, 평균복사온도, 습도)를 종합적으로 평가해야 할 필요가 있다.Such indoor air temperature can be used as a representative thermal environment index for controlling air conditioning in a small space (office, residential space, etc.). However, in a large space (dome stadium, atrium, Temperature, and humidity) need to be evaluated comprehensively.

특히, 대규모 공간은 일반적으로 경량의 구조 형태이므로, 철골 트러스와 같이 열전도가 높은 부재를 사용하게 되며, 이에 따라 실내 벽체 표면의 온도 변화 폭이 외부의 기상에 따라 커질 수 있다. 이러한 실내 표면온도는 평균복사온도(MRT, mean radiant Temperature)에 영향을 주므로, 대공간 건축물에서는 평균복사온도의 측정이 중요하다.Particularly, since a large-scale space is generally a lightweight structure, a member having high thermal conductivity such as a steel truss is used, so that the temperature variation width of the surface of the indoor wall can be increased according to the external weather. Since this indoor surface temperature affects the mean radiant temperature (MRT), it is important to measure the average radiation temperature in large space buildings.

평균복사온도는 실내 표면과 재실자 사이의 복사열 전달에 의한 재실자 위치에서의 온열 환경을 평가하기 위한 지표로, 실내표면온도와 대상 지점의 각 표면 사이의 형태계수(angle factor)를 통해 정의될 수 있다.The mean radiant temperature is an index for evaluating the warm environment at the occupant position by radiant heat transfer between the room surface and the occupant, and can be defined through the angle factor between the room surface temperature and each surface of the object point .

종래에는 이러한 평균복사온도를 예측하기 위해 흑구온도계를 이용하였다. 여기서, 흑구온도계(Black bulb thermometer)는 표면이 흑색이고 지름이 15cm인 속이 비어 있는 동구에 봉상온도계를 삽입한 것으로서 실내의 벽면 등으로부터 복사열이 체감에 미치는 영향을 평가하기 위하여 사용된다.Conventionally, a black bulb thermometer was used to predict the average radiation temperature. Here, a black bulb thermometer is a black bulb thermometer having a black surface and a diameter of 15 cm. The bulb thermometer is used to evaluate the effect of radiant heat on the sensation in the room.

그러나 대공간에서 흑구온도계의 사용은 측정 시간이 오래 걸리고 또한 넓은 재실공간에 다수의 흑구온도계를 설치해야 하는 문제점이 있다. 특히 대공간의 경우 재실 위치마다 흑구온도계, 풍속계, 건구온도계가 설치되어야 하며, 주변의 공기온도와 풍속 변화에 따라 평균복사온도 값이 민감하게 반응한다. 따라서 정확한 풍속과 공기온도의 측정이 요구되며, 재실자가 밀집된 공간의 경우 위치마다 흑구온도계, 풍속계, 건구온도계의 설치에 한계가 있다.However, the use of the black-globe thermometer in the large space requires a long measuring time and also requires the installation of a large number of black-glove thermometers in a large room. Especially, in case of large space, a black bulb thermometer, anemometer, and dry bulb thermometer should be installed in each room, and the average radiation temperature value responds sensitively to changes in ambient air temperature and wind speed. Therefore, it is necessary to measure the accurate wind speed and the air temperature. In the case of the space where the occupant is dense, there is a limit to the installation of the black bulb thermometer, the anemometer, and the dry bulb thermometer.

이에 재실자의 동선에 방해가 되지 않도록 대상 위치에 센서를 설치하지 않고도 평균복사온도를 예측할 수 있는 장치의 개발이 필요하다.Therefore, it is necessary to develop a device capable of predicting the average radiation temperature without installing a sensor at the target location so as not to interfere with the circulation line.

본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 등록특허공보 제10-1776567호(2017. 09. 04. 공고)에 개시되어 있다.The technique which is the background of the present invention is disclosed in Korean Patent Registration No. 10-1776567 (published on Sep. 19, 2017).

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 적외선 열화상 카메라를 이용하여 대공간 건축물의 각 지점별 평균복사온도(MRT)를 실시간으로 예측 및 모니터링하여 실내 온열 환경을 평가하기 위한 열화상 카메라를 이용한 실내 온열 환경 평가 장치 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide an indoor thermal environment using an infrared camera for evaluating an indoor thermal environment by predicting and monitoring an average radiation temperature (MRT) for each point of a large- Evaluation apparatus and method therefor.

이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시예에 따른 열화상 카메라를 이용한 실내 온열 환경 평가 방법은, 측정하고자 하는 건물 실내의 각 벽면을 구분하여 단순화시키고, 단순화된 실내 형태를 모델링하여 3D 모델을 생성하는 단계; 상기 생성된 3D 모델에서 사용자로부터 예측하고자 하는 적어도 하나 이상의 재실 위치가 선택되면, 상기 3D 모델 공간상에서 상기 선택된 재실 위치별 좌표 값을 각각 설정하는 단계; 상기 좌표 값을 이용하여 상기 선택된 재실 위치에서 각 면으로 향하는 입체각(solid angle)을 각각 연산하는 단계; 상기 입체각을 이용하여 형태계수(angle factor)를 연산하는 단계; 상기 건물 실내에 설치된 열화상 카메라를 이용하여 실내 모든 표면의 온도 값을 각각 스캐닝하는 단계; 상기 온도 값들을 이용하여 상기 3D 모델의 각 벽면에 대해 평균 표면온도 값을 각각 연산하는 단계; 및 상기 선택된 재실 위치의 입체각과 각 벽면의 평균 표면온도값을 이용하여 해당 재실 위치별 평균복사온도(MRT) 값을 도출하는 단계를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method for evaluating a room thermal environment using a thermal imaging camera, the method comprising: dividing and simplifying wall surfaces of a building to be measured, modeling a simplified indoor shape, ; Setting coordinate values of the selected occupancy position in the 3D model space when at least one occupancy position to be predicted is selected from the user in the generated 3D model; Computing solid angles from the selected rearmost position to the respective surfaces using the coordinate values; Calculating an angle factor using the solid angle; Scanning the temperature values of all the surfaces of the room using a thermal imaging camera installed in the building; Calculating an average surface temperature value for each wall surface of the 3D model using the temperature values; And deriving an average radiant temperature (MRT) value for each room location using the solid angle of the selected room location and the average surface temperature value of each wall surface.

또한, 상기 3D 모델을 생성하는 단계는 실내 벽체 마감재의 표면 및 종류에 따라 벽면을 각각 구분하거나, 벽면과 벽면이 만나는 지점을 기준으로 벽면을 각각 구분하여 건물 실내 형태를 단순화시켜 상기 3D 모델을 생성할 수 있다.In addition, the step of creating the 3D model may include dividing the wall surface according to the surface and type of the indoor wall finishing material, or dividing the wall surface based on the point where the wall surface and the wall surface meet, can do.

또한, 상기 입체각을 각각 연산하는 단계는 다음의 수학식을 이용하여 각 위치별 입체각을 각각 연산할 수 있다.In addition, each of the solid angles may be calculated using the following equations.

Figure pat00001
,
Figure pat00001
,

Figure pat00002
Figure pat00002

여기서,

Figure pat00003
는 입체각,
Figure pat00004
는 벽면 구분 기호,
Figure pat00005
는 벽면 식별 기호,
Figure pat00006
은 벽면
Figure pat00007
의 모서리,
Figure pat00008
는 선택된 재실 위치에서 각 모서리를 향하는 벡터를 각각 나타낸다.here,
Figure pat00003
Is a solid angle,
Figure pat00004
The wall separator,
Figure pat00005
Is a wall identifier,
Figure pat00006
Wall surface
Figure pat00007
The corner of,
Figure pat00008
Represents a vector pointing to each edge at the selected rearmost position.

또한, 상기 형태계수(angle factor)를 연산하는 단계는 다음의 수학식을 이용하여 상기 형태계수를 연산할 수 있다.Also, the step of calculating the angle factor may calculate the shape factor using the following equation.

Figure pat00009
Figure pat00009

여기서,

Figure pat00010
는 형태계수,
Figure pat00011
는 입체각,
Figure pat00012
는 벽면 구분 기호를 나타낸다.here,
Figure pat00010
Is the form factor,
Figure pat00011
Is a solid angle,
Figure pat00012
Represents a wall delimiter.

또한, 상기 해당 재실 위치별 평균복사온도 값을 도출하는 단계는 다음의 식에 의해 상기 평균복사온도 값을 도출할 수 있다.The step of deriving the average radiant temperature value for each room may derive the average radiant temperature value by the following equation.

Figure pat00013
Figure pat00013

여기서,

Figure pat00014
은 복사온도이며,
Figure pat00015
는 각 벽면의 평균 표면온도 값이고,
Figure pat00016
는 각 벽면의 형태계수(Angle factor)이다.here,
Figure pat00014
Is the radiation temperature,
Figure pat00015
Is the average surface temperature value of each wall surface,
Figure pat00016
Is the angle factor of each wall surface.

또한, 각 표면의 방사율 값, 반사율 값 및 공기 온도를 이용하여 상기 평균 표면온도값을 보정하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include correcting the average surface temperature value using an emissivity value, a reflectance value, and an air temperature of each surface.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 열화상 카메라를 이용한 실내 온열 환경 평가 장치는, 측정하고자 하는 건물 실내의 각 벽면을 구분하여 단순화시키고, 단순화된 실내 형태를 모델링하여 3D 모델을 생성하는 모델링부; 상기 생성된 3D 모델에서 사용자로부터 예측하고자 하는 적어도 하나 이상의 재실 위치가 선택되면, 3D 모델 공간상에서 상기 선택된 재실 위치별 좌표 값을 각각 설정하고, 설정된 좌표 값을 이용하여 상기 선택된 재실 위치에서 각 면으로 향하는 입체각(solid angle)을 각각 연산하는 제1 연산부; 상기 건물 실내에 설치된 열화상 카메라를 이용하여 실내 모든 표면의 온도 값을 각각 스캐닝하고, 스캐닝된 온도 값들을 이용하여 상기 3D 모델의 각 벽면에 대해 평균 표면온도 값을 각각 연산하여, 상기 연산된 평균 표면온도값과 상기 제1 연산부에서 연산된 입체각을 이용하여 해당 재실 위치별 평균복사온도(MRT) 값을 도출하는 제2 연산부를 포함한다.In addition, the indoor thermal environment evaluating apparatus using the thermal imaging camera according to the embodiment of the present invention includes a modeling unit for classifying and simplifying each wall surface of a building to be measured, and modeling a simplified indoor shape to generate a 3D model; When at least one or more redundant positions to be predicted from the user are selected in the generated 3D model, coordinate values of the selected redundant position are respectively set in the 3D model space, and the coordinates A first calculator for calculating a solid angle of the light beam; The temperature values of all the surfaces of the room are scanned by using a thermal camera installed in the building and the average surface temperature values are calculated for each wall surface of the 3D model using the scanned temperature values, And a second arithmetic unit for deriving an average radiant temperature (MRT) value according to the surface temperature value and the solid angle calculated in the first arithmetic unit.

이와 같이 본 발명에 따르면, 적외선 열화상 카메라를 이용하여 대공간 건축물의 각 지점별 평균복사온도(MRT)를 실시간으로 예측 및 모니터링하여 실내 온열 환경을 평가할 수 있어, 개폐식 대공간 건축물에서의 냉난방 설비를 효율적으로 제어할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, the indoor thermal environment can be evaluated by predicting and monitoring the average radiation temperature (MRT) for each point of the large-space building in real time using the infrared thermal imaging camera, Can be efficiently controlled.

또한 본 발명에 따르면, 장비의 설치가 용이한 곳에 열화상 카메라를 둘 수 있으므로, 재실 밀도와 재실자의 동선에 방해가 되지 않는 곳에 장비를 설치할 수 있다.Further, according to the present invention, since the thermal imaging camera can be placed in a place where the equipment can be easily installed, the equipment can be installed in a place that does not interfere with the occupant density and the moving line of the occupant.

또한 본 발명에 따르면, 한 개의 열화상 카메라를 이용하여 다중 위치에서의 평균복사온도 도출이 가능하므로 저렴한 설치 비용으로 냉난방 제어가 가능한 효과가 있다.Further, according to the present invention, it is possible to derive an average radiation temperature at multiple positions using one radiographic camera, so that cooling and heating control can be performed with a low installation cost.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열화상 카메라를 이용한 실내 온열 환경 평가 장치를 나타낸 블록구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열화상 카메라를 이용한 실내 온열 환경 평가 장치가 적용되는 장소를 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 열화상 카메라를 이용한 실내 온열 환경 평가 방법의 동작 흐름을 도시한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 열화상 카메라를 이용한 실내 온열 환경 평가 방법에서 건물 실내의 3D 모델 생성예이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 열화상 카메라를 이용한 실내 온열 환경 평가 방법에서 입체각 연산 과정을 설명하기 위한 참고도이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 열화상 카메라를 이용한 실내 온열 환경 평가 방법에서 평균복사온도(MRT) 값을 도출하는 과정을 설명하기 위한 참고도이다.1 is a block diagram showing an indoor thermal environment evaluating apparatus using a thermal imaging camera according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing a place where an indoor thermal environment evaluation apparatus using a thermal imaging camera according to an embodiment of the present invention is applied.
3 is a flowchart showing an operation flow of the indoor thermal environment evaluation method using the thermal imaging camera according to the embodiment of the present invention.
4 is an example of generating a 3D model of a building indoor in the indoor thermal environment evaluation method using the thermal imaging camera according to the embodiment of the present invention.
5 is a reference diagram for explaining a process of calculating a solid angle in a method for evaluating a room thermal environment using a thermal imaging camera according to an embodiment of the present invention.
6 to 8 are reference views for explaining the process of deriving the average radiation temperature (MRT) value in the indoor thermal environment evaluation method using the thermal imaging camera according to the embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this process, the thicknesses of the lines and the sizes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation.

또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Further, the terms described below are defined in consideration of the functions of the present invention, which may vary depending on the intention or custom of the user, the operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout this specification.

먼저, 도 1 및 도 2를 통해 본 발명의 실시예에 따른 열화상 카메라를 이용한 실내 온열 환경 평가 장치에 대하여 설명한다.First, an indoor thermal environment evaluation apparatus using a thermal camera according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열화상 카메라를 이용한 실내 온열 환경 평가 장치를 나타낸 블록구성도이다.1 is a block diagram showing an indoor thermal environment evaluating apparatus using a thermal imaging camera according to an embodiment of the present invention.

도 1에서와 같이 본 발명의 실시예에 따른 열화상 카메라를 이용한 실내 온열 환경 평가 장치(100)는, 모델링부(110), 제1 연산부(120), 제2 연산부(130)를 포함한다.As shown in FIG. 1, an indoor thermal environment evaluation apparatus 100 using a thermal imaging camera according to an embodiment of the present invention includes a modeling unit 110, a first calculation unit 120, and a second calculation unit 130.

먼저, 모델링부(110)는 측정하고자 하는 건물 실내의 각 벽면을 구분하여 단순화시키고, 단순화된 실내 형태를 모델링하여 3D 모델을 생성한다.First, the modeling unit 110 classifies and simplifies each wall surface of a building to be measured, and creates a 3D model by modeling a simplified indoor shape.

자세히는, 방사율은 마감재의 종류에 따라 달라지므로 실내 벽체 마감재의 표면 및 종류에 따라 벽면을 각각 구분하거나, 벽면과 벽면이 만나는 지점을 기준으로 벽면을 각각 구분하여 건물 실내 형태를 단순화시켜 3D 모델을 생성할 수 있다. In detail, the emissivity varies depending on the type of finishing material. Therefore, it is possible to classify the wall surface according to the surface and type of the interior wall finishing material, or to separate the wall surface based on the point where the wall surface and the wall face meet, Can be generated.

본 발명의 실시예에 따른 건물은 대규모의 실내 건축물, 공연장 및 경기장 등과 같이 다수의 인원을 수용할 수 있는 실내 공간으로, 냉난방설비 제어 프로그램을 이용하여 냉난방 기기를 제어하기 위한 장소일 수 있다.A building according to an embodiment of the present invention may be a room for controlling a cooling and heating appliance using a cooling and heating facility control program in an indoor space capable of accommodating a large number of people such as a large-scale indoor building, a performance hall and a stadium.

그리고, 제1 연산부(120)는 모델링부(110)에서 생성된 3D 모델에서 사용자로부터 예측하고자 하는 적어도 하나 이상의 재실 위치가 선택되면, 3D 모델 공간상에서 사용자에 의해 선택된 재실 위치별 좌표 값을 각각 설정하고, 설정된 좌표 값을 이용하여 사용자로부터 선택된 재실 위치에서 각 면으로 향하는 입체각(solid angle)을 각각 연산한다.When at least one or more redundant positions to be predicted from the user are selected in the 3D model generated by the modeling unit 110, the first calculation unit 120 sets the coordinate values of the selected occupancy positions selected by the user on the 3D model space, respectively And calculates a solid angle from the user's selected room position to each surface using the set coordinate values.

예를 들어 측정하고자 하는 건물이 대규모 실내 경기장인 경우, 사용자로부터 선택되는 재실 위치는 각각의 스탠드(객석) 위치로 지정될 수 있다.For example, if the building to be measured is a large indoor arena, the occupant position selected from the user may be designated as the position of each stand (seat).

그리고, 제2 연산부(130)는 건물 실내에 설치된 열화상 카메라(200)를 이용하여 실내 모든 표면의 온도 값을 각각 스캐닝하고, 스캐닝된 온도 값들을 이용하여 모델링부(110)에서 생성된 3D 모델의 각 벽면에 대해 평균 표면온도 값을 각각 연산하여, 연산된 평균 표면온도값과 제1 연산부(120)에서 연산된 입체각을 이용하여 해당 재실 위치별 평균복사온도(MRT) 값을 도출한다.The second calculation unit 130 scans the temperature values of all the surfaces of the room using the thermal imaging camera 200 installed in the building and calculates the temperature of the 3D model generated by the modeling unit 110 using the scanned temperature values, And derives the average radiation temperature (MRT) value for each occupant position by using the calculated average surface temperature value and the solid angle calculated by the first calculation unit 120. [

이때, 제2 연산부(130)는 각 표면의 방사율 값, 반사율 값 및 공기 온도를 이용하여 평균 표면온도값을 보정할 수도 있다.At this time, the second calculator 130 may correct the average surface temperature value using the emissivity value, reflectance value, and air temperature of each surface.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열화상 카메라를 이용한 실내 온열 환경 평가 장치가 적용되는 장소를 나타낸 예시도이다.FIG. 2 is a view showing a place where an indoor thermal environment evaluation apparatus using a thermal imaging camera according to an embodiment of the present invention is applied.

도 2에서와 같이 건물 실내에 설치된 열화상 카메라(200)를 이용하여 건물 실내의 모든 표면 온도 값을 각각 스캐닝 한다.As shown in FIG. 2, all the surface temperature values of the building interior are scanned using the thermal imaging camera 200 installed inside the building.

이때, 제2 연산부(130)는 연산된 평균 표면온도값과 제1 연산부(120)에서 연산된 입체각을 이용하여 평균복사온도 값을 도출할 수 있다.At this time, the second calculation unit 130 can derive the average radiation temperature value using the calculated average surface temperature value and the solid angle calculated in the first calculation unit 120. [

여기서, 평균복사온도 값은, 예상평균온열값(Predicted Mean Vote, PMV) 측정을 위한 6가지 인자인 공기온도(air temperature, T), 평균복사온도(mean radiant temperature, MRT), 기류속도(air velocity, V), 상대습도(relative humidity, RH), 착의량(clothing insulation, CLO), 대사량(metabolic rate, MET) 중 하나의 인자로, 본 발명의 실시예에서 도출된 평균복사온도 값을 가상온열센서의 예상평균온열값(PMV) 연산 알고리즘에 반영하고, 열화상 이미지의 온도값 분석을 통해 사람의 위치를 검출하여 위치별 재실 밀도를 파악하여 파악된 위치별 재실 밀도를 냉난방설비 제어 프로그램에 전송하여 냉난방 기기가 제어되도록 할 수도 있다.Here, the average radiation temperature value is an air temperature (T), a mean radiant temperature (MRT), an air flow rate (air temperature) the average radiation temperature value derived from the embodiment of the present invention as a factor of one of the velocity, V, relative humidity (RH), clothing insulation (CLO) and metabolic rate (MET) (PMV) calculation algorithm of the thermal sensor, and by detecting the position of the person by analyzing the temperature value of the thermal image, the laydar density is ascertained by the position, So that the heating / cooling apparatus can be controlled.

또한, 제2 연산부(130)는 실내 모든 표면의 온도 값을 실시간 스캐닝하여 연산되는 평균 표면온도 값을 이용하여, 실시간으로 평균복사온도 값을 도출할 수도 있다.Also, the second calculation unit 130 may derive an average radiation temperature value in real time using an average surface temperature value calculated by real-time scanning of the temperature values of all the surfaces in the room.

즉, 실시간으로 도출되는 재실 위치별 평균복사온도 값을 예상평균온열값(PMV) 연산 알고리즘에 실시간으로 반영하여 냉난방 기기가 제어되도록 함으로써 실내 온도가 항시 쾌적하게 유지되도록 할 수 있다.That is, it is possible to keep the room temperature comfortable at all times by controlling the cooling / heating device by reflecting in real time the average radiant temperature value according to the room location derived in real time to the estimated average heating value (PMV) calculation algorithm in real time.

이하에서는 도 3 내지 도 8을 통해 본 발명의 실시예에 따른 열화상 카메라를 이용한 실내 온열 환경 평가 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a method for evaluating the indoor thermal environment using the thermal imaging camera according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3 through FIG.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 열화상 카메라를 이용한 실내 온열 환경 평가 방법의 동작 흐름을 도시한 순서도로서, 이를 참조하여 본 발명의 구체적인 동작을 설명한다.FIG. 3 is a flowchart illustrating an operational flow of a method for evaluating a room thermal environment using a thermal imaging camera according to an embodiment of the present invention, and a specific operation of the present invention will be described with reference to FIG.

본 발명의 실시예에 따르면, 먼저 실내 온열 환경 평가 장치 (100)의 모델링부(110)가 측정하고자 하는 건물 실내의 각 벽면을 구분하여 단순화시키고, 단순화된 실내 형태를 모델링하여 3D 모델을 생성한다(S310).According to the embodiment of the present invention, first, the modeling unit 110 of the indoor thermal environment evaluation apparatus 100 divides and simplifies each wall surface of a building to be measured and models a simplified indoor model to generate a 3D model (S310).

자세히는, 방사율은 마감재의 종류에 따라 달라지므로 실내 벽체 마감재의 표면 및 종류에 따라 벽면을 각각 구분하거나, 벽면과 벽면이 만나는 지점을 기준으로 벽면을 각각 구분하여 건물 실내 형태를 단순화시켜 3D 모델을 생성할 수 있다. In detail, the emissivity varies depending on the type of finishing material. Therefore, it is possible to classify the wall surface according to the surface and type of the interior wall finishing material, or to separate the wall surface based on the point where the wall surface and the wall face meet, Can be generated.

즉, 측정하고자 하는 건물 실내를 경기장이라고 가정했을 때, 마감재 표면의 종류에 따라 객석, 천정, 경기장 필드 등으로 크게 구분할 수 있다. 그리고, 객석은 벽면과 벽면이 만나는 지점을 기준으로 구분할 수 있다.That is, when the interior of a building to be measured is assumed to be a stadium, it can be largely classified into an auditorium, a ceiling, and an arena field depending on the type of the surface of the finish material. Also, seats can be distinguished based on the point where the wall surface and the wall surface meet.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 열화상 카메라를 이용한 실내 온열 환경 평가 방법에서 건물 실내의 3D 모델 생성예이다.4 is an example of generating a 3D model of a building indoor in the indoor thermal environment evaluation method using the thermal imaging camera according to the embodiment of the present invention.

도 4에서와 같이, 객석부인 A1 내지 A4는 동일한 마감재로 구성될 수 있으며, 이에 따른 방사율 값이 동일하다. 그러나 벽면과 벽면이 만나는 지점을 기준으로 나누면 4곳으로 나눌 수 있다. 그리고, A5 및 A6는 각각 천정과 경기장 필드이므로 마감재의 종류로 각각 구분될 수 있다.As shown in FIG. 4, the audience segments A1 to A4 may be formed of the same finishing material, and the emissivity values thereof are the same. However, it can be divided into 4 places based on the point where the wall and the wall meet. Since A5 and A6 are the ceiling and arena field, respectively, they can be classified into the types of finish materials.

따라서 실제의 복잡한 건물 실내의 표면은 도 4에서와 같이 단순화 될 수 있고, 단순화된 모델은 3D 공간에서 모델링 될 수 있다.Thus, the actual complex interior surface of the building can be simplified as in FIG. 4, and the simplified model can be modeled in 3D space.

그리고, S310 단계에서 생성된 3D 모델에서 사용자로부터 예측하고자 하는 재실 위치가 선택되면(S320), 제1 연산부(120)는 3D 모델 공간상에서 사용자로부터 선택된 재실 위치의 좌표 값을 각각 설정한다(S330).In operation S320, the first calculator 120 sets coordinate values of the selected occupancy positions from the user on the 3D model space in operation S330, when the occupancy position to be predicted is selected from the 3D model created in operation S310 (S320) .

즉, 3D 모델이 완성되면, 예측하고자 하는 각각의 재실 위치를 선택하고, 선택된 재실 위치에 대해서 단순화 모델의 공간상의 x, y, z의 좌표 값을 각각 설정한다.That is, when the 3D model is completed, each of the reordering positions to be predicted is selected, and the coordinate values of x, y, and z on the space of the simplified model are set for the selected reordering position.

그리고, 제1 연산부(120)는 S330 단계에서 설정된 좌표 값을 이용하여 S320 단계에서 선택된 재실 위치에서 각 면으로 향하는 입체각(solid angle)을 각각 연산한다(S340).In operation S340, the first calculator 120 calculates a solid angle from the selected rearmost position selected in step S320 to each of the surfaces using the coordinate values set in step S330.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 열화상 카메라를 이용한 실내 온열 환경 평가 방법에서 입체각 연산 과정을 설명하기 위한 참고도이다.5 is a reference diagram for explaining a process of calculating a solid angle in a method for evaluating a room thermal environment using a thermal imaging camera according to an embodiment of the present invention.

도 5에서와 같이, 입체각은 각 재실 위치에서 실내 표면(A1 내지 A6)으로 향하는 각을 의미한다. 따라서 입체각은 건물 공간에서 한쪽 벽면에 해당하는 각도를 구하는 것을 의미하고, 입체각 연산은 평면상의 삼각형에 대해서 연산이 가능하며, 이를 용이하게 하기 위해서는 사용자로부터 선택된 재실 위치(O)로부터 삼각형의 꼭지점을 향하는 벡터 중 1개는 좌표축과 평행하여야 한다. 그러므로, 입체각 연산을 위한 실내 표면(

Figure pat00017
)은 수학식 1과 같이 구분될 수 있다.As shown in Fig. 5, the solid angle refers to an angle from each occupant position to the indoor surfaces A1 to A6. Accordingly, the solid angle means obtaining an angle corresponding to one wall surface in a building space, and the solid angle calculation can be performed on a triangle on a plane. In order to facilitate this operation, One of the vectors should be parallel to the coordinate axis. Therefore, the interior surface for the solid angle calculation (
Figure pat00017
) Can be classified as shown in Equation (1).

Figure pat00018
Figure pat00018

여기서, Ai는 벽면 구분 기호, k는 벽면 식별 기호를 나타낸다.Where A i is the wall separator and k is the wall separator.

또한, 재실 위치(O)에서 실내표면상의 삼각형(Ai,k)으로 향하는 입체각은 다음의 수학식 2와 같이 연산된다.Further, the solid angle toward the triangle A i, k on the indoor surface at the occupied position O is calculated by the following equation (2).

Figure pat00019
Figure pat00019

여기서,

Figure pat00020
는 입체각,
Figure pat00021
는 벽면 구분 기호,
Figure pat00022
는 벽면 식별 기호,
Figure pat00023
은 벽면
Figure pat00024
의 모서리,
Figure pat00025
는 선택된 재실 위치에서 각 모서리를 향하는 벡터를 각각 나타낸다.here,
Figure pat00020
Is a solid angle,
Figure pat00021
The wall separator,
Figure pat00022
Is a wall identifier,
Figure pat00023
Wall surface
Figure pat00024
The corner of,
Figure pat00025
Represents a vector pointing to each edge at the selected rearmost position.

즉, 재실자 위치에서 실내 표면(

Figure pat00026
)로 향하는 입체각은 다음의 수학식 3과 같이 연산될 수 있다.In other words,
Figure pat00026
) Can be calculated by the following Equation (3). &Quot; (3) "

Figure pat00027
Figure pat00027

이때, 입체각은 스테라디안 값(Sr)으로 표현되며, 입체각을 형태계수(Angle factor)로 변환하는 식은 다음의 수학식 4와 같다.In this case, the solid angle is represented by a stradane value (Sr), and the equation for converting a solid angle to an angle factor is expressed by the following equation (4).

Figure pat00028
Figure pat00028

여기서,

Figure pat00029
는 형태계수를 나타내며, 수학식 3에 의해 연산된 입체각을
Figure pat00030
, 즉, 720˚로 나눈 값으로 산출된다.here,
Figure pat00029
Represents the shape factor, and the solid angle calculated by the equation (3)
Figure pat00030
, I.e., 720 deg.

이때, 한 개의 재실 위치(지점)에서 모든 면으로 향하는 형태계수의 총 합은 1이 되며, 이는 다음의 수학식 5와 같이 표현할 수 있다.At this time, the total sum of the shape coefficients from one rearmost position (point) to all the surfaces is 1, which can be expressed by the following equation (5).

Figure pat00031
Figure pat00031

그리고 제2 연산부(130)는 건물 실내에 설치된 열화상 카메라(200)를 이용하여 실내 모든 표면의 온도 값을 각각 스캐닝한다(S350).The second calculation unit 130 scans the temperature values of all the surfaces of the room using the thermal imaging camera 200 installed in the building (S350).

그리고 제2 연산부(130)는 S350 단계에서 스캐닝된 온도 값들을 이용하여 3D 모델의 각 벽면에 대해 평균 표면온도 값을 각각 연산한다(S360).In operation S360, the second calculator 130 calculates an average surface temperature value for each wall surface of the 3D model using the temperature values scanned in operation S350.

그리고 제2 연산부(130)는 각 표면의 방사율 값, 반사율 값 및 공기 온도를 이용하여 S360 단계에서 연산된 평균 표면온도값을 보정한다(S370).The second calculating unit 130 corrects the average surface temperature value calculated in step S360 using the emissivity value, the reflectance value, and the air temperature of each surface (S370).

마지막으로 제2 연산부(130)는 S320 단계에서 선택된 재실 위치의 입체각과 각 벽면의 평균 표면온도값을 이용하여 해당 재실 위치의 평균복사온도(MRT) 값을 도출한다(S380).Finally, the second calculator 130 derives the average radiant temperature (MRT) value of the corresponding room position using the solid angle of the selected room position and the average surface temperature value of each wall in step S320.

도 6 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 열화상 카메라를 이용한 실내 온열 환경 평가 방법에서 평균복사온도(MRT) 값을 도출하는 과정을 설명하기 위한 참고도이다.6 to 8 are reference views for explaining the process of deriving the average radiation temperature (MRT) value in the indoor thermal environment evaluation method using the thermal imaging camera according to the embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에서의 평균복사온도(MRT) 값(

Figure pat00032
)은 도 6에서와 같이 주변 표면온도로부터 도출되며 실내 표면과 재실자 사이의 복사 열전달에 의한 재실자 위치에서의 온열 환경을 평가하기 위한 지표로, 각 면의 평균 표면 온도값(T1 내지 T6)과, 대상지점과 각 표면 사이의 형태계수(angle factor)를 통해 정의 될 수 있다.The average radiant temperature (MRT) value in the embodiment of the present invention
Figure pat00032
Is an index derived from the peripheral surface temperature and is an index for evaluating the thermal environment at the occupant position due to radiative heat transfer between the indoor surface and the occupant, as shown in FIG. 6. The average surface temperature values (T1 to T6) It can be defined through an angle factor between the target point and each surface.

따라서, S380 단계는 다음의 수학식 6에 의해 도 7에서와 같이 재실 위치별(a point 및 b point) 평균복사온도 값을 도출할 수 있다.Accordingly, in step S380, it is possible to derive an averaged radiation temperature value (a point and b point) according to the residence location as shown in FIG. 7 by the following equation (6).

Figure pat00033
Figure pat00033

여기서,

Figure pat00034
은 복사온도이며,
Figure pat00035
는 각 벽면의 평균 표면온도 값이고,
Figure pat00036
는 각 벽면의 형태계수(Angle factor)이다.here,
Figure pat00034
Is the radiation temperature,
Figure pat00035
Is the average surface temperature value of each wall surface,
Figure pat00036
Is the angle factor of each wall surface.

즉, 도 8에서와 같이 본 발명의 실시예에 따르면 건물의 단순화 모델에서 선택된 재실 위치에서의 입체각을 연산하고, 열화상 카메라(200)를 통해 측정된 건물 실내의 전체 표면온도 스캔하여 각 실내면의 표면온도값을 연산하고, 연산된 입체각과, 표면온도값을 이용하여 평균복사온도(MRT) 값을 도출할 수 있다.That is, as shown in FIG. 8, according to the embodiment of the present invention, the solid angle at the selected room location selected in the simplified model of the building is calculated, the entire surface temperature of the building measured by the thermal imaging camera 200 is scanned, And calculate the average radiation temperature (MRT) value by using the calculated solid angle and the surface temperature value.

또한, 본 발명은 한번 건물의 모델링이 완성되고, 각 필요 지점에서의 입체각이 연산되면, S350 단계에서 S380 단계만 반복 수행하여 실시간 실내면의 표면온도를 스캔하여 각 재실 위치별 평균복사온도 값을 모니터링할 수 있다.When the modeling of the building is completed and the solid angle at each required point is calculated, the surface temperature of the real-time indoor surface is scanned by repeating only S380 in step S350, and the average radiation temperature value Can be monitored.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 열화상 카메라를 이용한 실내 온열 환경 평가 장치 및 그 방법은 적외선 열화상 카메라를 이용하여 대공간 건축물의 각 지점별 평균복사온도(MRT)를 실시간으로 예측 및 모니터링하여 실내 온열 환경을 평가할 수 있어, 대공간 건축물에서의 냉난방 설비를 효율적으로 제어할 수 있는 효과가 있다.As described above, the indoor thermal environment evaluating apparatus and method using the thermal imaging camera according to the embodiment of the present invention can estimate the average radiation temperature (MRT) at each point of the large-space building using the infrared thermal imaging camera in real time And the indoor thermal environment can be evaluated by monitoring the air conditioner, so that it is possible to efficiently control the air conditioner in the large-space building.

또한 본 발명에 따르면, 장비의 설치가 용이한 곳에 열화상 카메라를 둘 수 있으므로, 재실 밀도와 재실자의 동선에 방해가 되지 않는 곳에 장비를 설치할 수 있다.Further, according to the present invention, since the thermal imaging camera can be placed in a place where the equipment can be easily installed, the equipment can be installed in a place that does not interfere with the occupant density and the moving line of the occupant.

또한 본 발명의 실시예에 따르면, 한 개의 열화상 카메라를 이용하여 다중 위치에서의 평균복사온도 도출이 가능하므로 저렴한 설치 비용으로 냉난방 제어가 가능한 효과가 있다.Further, according to the embodiment of the present invention, it is possible to derive the average radiation temperature at multiple positions using one radiographic camera, so that cooling and heating control can be performed with a low installation cost.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the scope of the invention as defined by the appended claims. will be. Therefore, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the following claims.

100 : 실내 온열 환경 평가 장치 110 : 모델링부
120 : 제1 연산부 130 : 제2 연산부
200 : 열화상 카메라100: indoor thermal environment evaluation device 110: modeling part
120: first calculation unit 130: second calculation unit
200: Thermal camera

Claims (12)

실내 온열 환경 평가 장치를 이용한 실내 온열 환경 평가 방법에 있어서,
측정하고자 하는 건물 실내의 각 벽면을 구분하여 단순화시키고, 단순화된 실내 형태를 모델링하여 3D 모델을 생성하는 단계;
상기 생성된 3D 모델에서 사용자로부터 예측하고자 하는 적어도 하나 이상의 재실 위치가 선택되면, 상기 3D 모델 공간상에서 상기 선택된 재실 위치별 좌표 값을 각각 설정하는 단계;
상기 좌표 값을 이용하여 상기 선택된 재실 위치에서 각 면으로 향하는 입체각(solid angle)을 각각 연산하는 단계;
상기 입체각을 이용하여 형태계수(angle factor)를 연산하는 단계;
상기 건물 실내에 설치된 열화상 카메라를 이용하여 실내 모든 표면의 온도 값을 각각 스캐닝하는 단계;
상기 온도 값들을 이용하여 상기 3D 모델의 각 벽면에 대해 평균 표면온도 값을 각각 연산하는 단계; 및
상기 선택된 재실 위치의 입체각과 각 벽면의 평균 표면온도값을 이용하여 해당 재실 위치별 평균복사온도(MRT) 값을 도출하는 단계를 포함하는 실내 온열 환경 평가 방법.An indoor thermal environment evaluation method using indoor thermal environment evaluation device,
Dividing and simplifying each wall surface of a building to be measured, and modeling a simplified indoor shape to generate a 3D model;
Setting coordinate values of the selected occupancy position in the 3D model space when at least one occupancy position to be predicted is selected from the user in the generated 3D model;
Computing solid angles from the selected rearmost position to the respective surfaces using the coordinate values;
Calculating an angle factor using the solid angle;
Scanning the temperature values of all the surfaces of the room using a thermal imaging camera installed in the building;
Calculating an average surface temperature value for each wall surface of the 3D model using the temperature values; And
And deriving an average radiant temperature (MRT) value for each room location using the solid angle of the selected room location and the average surface temperature value of each wall surface. 제1항에 있어서,
상기 3D 모델을 생성하는 단계는,
실내 벽체 마감재의 표면 및 종류에 따라 벽면을 각각 구분하거나, 벽면과 벽면이 만나는 지점을 기준으로 벽면을 각각 구분하여 건물 실내 형태를 단순화시켜 상기 3D 모델을 생성하는 실내 온열 환경 평가 방법.The method according to claim 1,
Wherein the step of generating the 3D model comprises:
A method for evaluating a indoor thermal environment in which a wall surface is divided according to a surface and a type of an indoor wall finishing material, or a wall surface is divided based on a point where a wall surface and a wall surface meet, 제1항에 있어서,
상기 입체각을 각각 연산하는 단계는,
다음의 수학식을 이용하여 각 위치별 입체각을 각각 연산하는 실내 온열 환경 평가 방법:
Figure pat00037
,
Figure pat00038

여기서,
Figure pat00039
는 입체각,
Figure pat00040
는 벽면 구분 기호,
Figure pat00041
는 벽면 식별 기호,
Figure pat00042
은 벽면
Figure pat00043
의 모서리,
Figure pat00044
는 선택된 재실 위치에서 각 모서리를 향하는 벡터를 각각 나타낸다.The method according to claim 1,
The step of calculating the solid angle,
A method for evaluating a room thermal environment in which a solid angle for each position is calculated using the following equation:
Figure pat00037
,
Figure pat00038

here,
Figure pat00039
Is a solid angle,
Figure pat00040
The wall separator,
Figure pat00041
Is a wall identifier,
Figure pat00042
Wall surface
Figure pat00043
The corner of,
Figure pat00044
Represents a vector pointing to each edge at the selected rearmost position. 제1항에 있어서,
상기 형태계수(angle factor)를 연산하는 단계는,
다음의 수학식을 이용하여 상기 형태계수를 연산하는 실내 온열 환경 평가 방법:
Figure pat00045

여기서,
Figure pat00046
는 형태계수,
Figure pat00047
는 입체각,
Figure pat00048
는 벽면 구분 기호를 나타낸다.The method according to claim 1,
Wherein the step of calculating the angle factor comprises:
An indoor thermal environment evaluation method for calculating the shape coefficient using the following equation:
Figure pat00045

here,
Figure pat00046
Is the form factor,
Figure pat00047
Is a solid angle,
Figure pat00048
Represents a wall delimiter. 제1항에 있어서,
상기 해당 재실 위치별 평균복사온도 값을 도출하는 단계는,
다음의 식에 의해 상기 평균복사온도 값을 도출하는 실내 온열 환경 평가 방법:
Figure pat00049

여기서,
Figure pat00050
은 복사온도이며,
Figure pat00051
는 각 벽면의 평균 표면온도 값이고,
Figure pat00052
는 각 벽면의 형태계수(Angle factor)이다.The method according to claim 1,
The step of deriving the average radiant temperature value according to the corresponding occupant position may include:
An indoor thermal environment evaluation method for deriving the average radiation temperature value by the following formula:
Figure pat00049

here,
Figure pat00050
Is the radiation temperature,
Figure pat00051
Is the average surface temperature value of each wall surface,
Figure pat00052
Is the angle factor of each wall surface. 제1항에 있어서,
각 표면의 방사율 값, 반사율 값 및 공기 온도를 이용하여 상기 평균 표면온도값을 보정하는 단계를 더 포함하는 실내 온열 환경 평가 방법.The method according to claim 1,
And correcting the average surface temperature value using the emissivity value, the reflectance value, and the air temperature of each surface. 열화상 카메라를 이용한 실내 온열 환경 평가 장치에 있어서,
측정하고자 하는 건물 실내의 각 벽면을 구분하여 단순화시키고, 단순화된 실내 형태를 모델링하여 3D 모델을 생성하는 모델링부;
상기 생성된 3D 모델에서 사용자로부터 예측하고자 하는 적어도 하나 이상의 재실 위치가 선택되면, 3D 모델 공간상에서 상기 선택된 재실 위치별 좌표 값을 각각 설정하고, 설정된 좌표 값을 이용하여 상기 선택된 재실 위치에서 각 면으로 향하는 입체각(solid angle)을 각각 연산하고, 상기 입체각을 이용하여 형태계수(angle factor)를 연산하는 제1 연산부;
상기 건물 실내에 설치된 열화상 카메라를 이용하여 실내 모든 표면의 온도 값을 각각 스캐닝하고, 스캐닝된 온도 값들을 이용하여 상기 3D 모델의 각 벽면에 대해 평균 표면온도 값을 각각 연산하여, 상기 연산된 평균 표면온도값과 상기 제1 연산부에서 연산된 입체각을 이용하여 해당 재실 위치별 평균복사온도(MRT) 값을 도출하는 제2 연산부를 포함하는 실내 온열 환경 평가 장치.An indoor thermal environment evaluation device using a thermal imaging camera,
A modeling unit for classifying and simplifying each wall surface of a building to be measured and generating a 3D model by modeling a simplified indoor shape;
When at least one or more redundant positions to be predicted from the user are selected in the generated 3D model, coordinate values of the selected redundant position are respectively set in the 3D model space, and the coordinates A first calculation unit for calculating a solid angle of the solid angle and calculating an angle factor using the solid angle;
The temperature values of all the surfaces of the room are scanned by using a thermal camera installed in the building and the average surface temperature values are calculated for each wall surface of the 3D model using the scanned temperature values, And a second arithmetic unit for deriving an average radiant temperature (MRT) value according to the room temperature value and the solid angle calculated in the first arithmetic unit. 제7항에 있어서,
상기 모델링부는,
실내 벽체 마감재의 표면 및 종류에 따라 벽면을 각각 구분하거나, 벽면과 벽면이 만나는 지점을 기준으로 벽면을 각각 구분하여 건물 실내 형태를 단순화시켜 상기 3D 모델을 생성하는 실내 온열 환경 평가 장치.8. The method of claim 7,
The modeling unit,
The indoor thermal environment evaluating device generates the 3D model by dividing the wall surface according to the surface and the type of the indoor wall finishing material or by dividing the wall surface based on the point where the wall surface and the wall surface meet, 제7항에 있어서,
상기 제1 연산부는,
다음의 수학식을 이용하여 각 위치별 입체각을 각각 연산하는 실내 온열 환경 평가 장치:
Figure pat00053

Figure pat00054

여기서,
Figure pat00055
는 입체각,
Figure pat00056
는 벽면 구분 기호,
Figure pat00057
는 벽면 식별 기호,
Figure pat00058
은 벽면
Figure pat00059
의 모서리,
Figure pat00060
는 선택된 재실 위치에서 각 모서리를 향하는 벡터를 각각 나타낸다.8. The method of claim 7,
The first calculation unit calculates,
An indoor thermal environment evaluating apparatus for calculating a solid angle for each position using the following equation:
Figure pat00053

Figure pat00054

here,
Figure pat00055
Is a solid angle,
Figure pat00056
The wall separator,
Figure pat00057
Is a wall identifier,
Figure pat00058
Wall surface
Figure pat00059
The corner of,
Figure pat00060
Represents a vector pointing to each edge at the selected rearmost position. 제7항에 있어서,
상기 제1 연산부는,
다음의 수학식을 이용하여 상기 형태계수를 연산하는 실내 온열 환경 평가 장치:
Figure pat00061

여기서,
Figure pat00062
는 형태계수,
Figure pat00063
는 입체각,
Figure pat00064
는 벽면 구분 기호를 나타낸다.8. The method of claim 7,
The first calculation unit calculates,
An indoor thermal environment evaluating apparatus for calculating the form factor using the following equation:
Figure pat00061

here,
Figure pat00062
Is the form factor,
Figure pat00063
Is a solid angle,
Figure pat00064
Represents a wall delimiter. 제7항에 있어서,
상기 제2 연산부는,
다음의 식에 의해 상기 평균복사온도 값을 도출하는 실내 온열 환경 평가 장치:
Figure pat00065

여기서,
Figure pat00066
은 복사온도이며,
Figure pat00067
는 각 벽면의 평균 표면온도 값이고,
Figure pat00068
는 각 벽면의 형태계수(Angle factor)이다.8. The method of claim 7,
Wherein the second calculation unit comprises:
An indoor thermal environment evaluation device that derives the average radiation temperature value by the following equation:
Figure pat00065

here,
Figure pat00066
Is the radiation temperature,
Figure pat00067
Is the average surface temperature value of each wall surface,
Figure pat00068
Is the angle factor of each wall surface. 제7항에 있어서,
상기 제2 연산부는,
각 표면의 방사율 값, 반사율 값 및 공기 온도를 이용하여 상기 평균 표면온도값을 보정하고,
상기 실내 모든 표면의 온도 값을 실시간 스캐닝하여 연산되는 평균 표면온도 값을 이용하여, 실시간으로 상기 평균복사온도 값을 도출하는 실내 온열 환경 평가 장치.8. The method of claim 7,
Wherein the second calculation unit comprises:
The average surface temperature value is corrected using the emissivity value, reflectance value and air temperature of each surface,
And derives the average radiation temperature value in real time using an average surface temperature value calculated by real-time scanning the temperature value of all the surfaces in the room.
KR1020180149640A 2017-11-28 2018-11-28 Apparatus for evaluating indoor thermal environment using thermal camera and method thereof KR102130402B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170160483 2017-11-28
KR20170160483 2017-11-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190062307A true KR20190062307A (en) 2019-06-05
KR102130402B1 KR102130402B1 (en) 2020-07-07

Family

ID=66844978

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180149640A KR102130402B1 (en) 2017-11-28 2018-11-28 Apparatus for evaluating indoor thermal environment using thermal camera and method thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102130402B1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110645630A (en) * 2019-10-10 2020-01-03 吉林工程技术师范学院 Heating method and device
CN110986314A (en) * 2019-12-05 2020-04-10 青岛海尔空调器有限总公司 Intelligent air supply adjusting method of air conditioner and air conditioner
KR20210027868A (en) * 2019-09-03 2021-03-11 인하대학교 산학협력단 Apparatus for measuring indoor surface temperature using infrared thermal imaging camera and method thereof
KR20210131048A (en) 2020-04-23 2021-11-02 (주)엘엑스하우시스 Apparatus for in-situ assessing Indoor Thermal Comfort using Infrared Thermography (IRT) and method therefor
KR20220098622A (en) 2021-01-04 2022-07-12 한국토지주택공사 Comfort level evaluation environment implementation device, Comfort evaluation system
KR20230093780A (en) * 2021-12-20 2023-06-27 (주)미래환경플랜건축사사무소 System and method for estimating surface heat transfer coefficient of building envelope

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0755227A (en) * 1993-08-20 1995-03-03 Kumagai Gumi Co Ltd Hot heat environment control system utilizing infrared ray imaging device
JP2005301487A (en) * 2004-04-08 2005-10-27 Rikogaku Shinkokai Thermal environment prediction method for inside/outside of building
JP2006040095A (en) * 2004-07-29 2006-02-09 Rikogaku Shinkokai Mass system heat transfer model production support system
JP2011127782A (en) * 2009-12-15 2011-06-30 Toshiba Corp Air conditioning control device, air conditioning control method, and device for measuring radiation temperature
JP2011242129A (en) * 2008-09-10 2011-12-01 Mitsubishi Electric Corp Air conditioner and radiation temperature calculation method
JP2013057476A (en) * 2011-09-09 2013-03-28 Toshiba Corp Pmv estimating device and program thereof
JP2017049008A (en) * 2016-05-31 2017-03-09 パナソニック株式会社 Warm/cold feeling estimation method, warm/cold feeling estimation device, air conditioner and program

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0755227A (en) * 1993-08-20 1995-03-03 Kumagai Gumi Co Ltd Hot heat environment control system utilizing infrared ray imaging device
JP2005301487A (en) * 2004-04-08 2005-10-27 Rikogaku Shinkokai Thermal environment prediction method for inside/outside of building
JP2006040095A (en) * 2004-07-29 2006-02-09 Rikogaku Shinkokai Mass system heat transfer model production support system
JP2011242129A (en) * 2008-09-10 2011-12-01 Mitsubishi Electric Corp Air conditioner and radiation temperature calculation method
JP2011127782A (en) * 2009-12-15 2011-06-30 Toshiba Corp Air conditioning control device, air conditioning control method, and device for measuring radiation temperature
JP2013057476A (en) * 2011-09-09 2013-03-28 Toshiba Corp Pmv estimating device and program thereof
JP2017049008A (en) * 2016-05-31 2017-03-09 パナソニック株式会社 Warm/cold feeling estimation method, warm/cold feeling estimation device, air conditioner and program

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210027868A (en) * 2019-09-03 2021-03-11 인하대학교 산학협력단 Apparatus for measuring indoor surface temperature using infrared thermal imaging camera and method thereof
CN110645630A (en) * 2019-10-10 2020-01-03 吉林工程技术师范学院 Heating method and device
CN110986314A (en) * 2019-12-05 2020-04-10 青岛海尔空调器有限总公司 Intelligent air supply adjusting method of air conditioner and air conditioner
KR20210131048A (en) 2020-04-23 2021-11-02 (주)엘엑스하우시스 Apparatus for in-situ assessing Indoor Thermal Comfort using Infrared Thermography (IRT) and method therefor
KR20220098622A (en) 2021-01-04 2022-07-12 한국토지주택공사 Comfort level evaluation environment implementation device, Comfort evaluation system
KR20230093780A (en) * 2021-12-20 2023-06-27 (주)미래환경플랜건축사사무소 System and method for estimating surface heat transfer coefficient of building envelope

Also Published As

Publication number Publication date
KR102130402B1 (en) 2020-07-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20190062307A (en) Apparatus for evaluating indoor thermal environment using thermal camera and method thereof
US9644857B1 (en) Virtual thermostat for a zonal temperature control
JP5238679B2 (en) Air conditioning control device, air conditioning control method, and radiation temperature measuring device
JP5674193B2 (en) Air conditioning environment monitoring system
US9464819B2 (en) Air conditioning control system and air conditioning control method
JP5931281B2 (en) Air conditioning system controller
WO2015118739A1 (en) Air conditioning control device, air conditioning control system, air conditioning control method, and program
KR20180082764A (en) Apparatus for thermal environment prediction based on machine learning and method thereof
US20150041550A1 (en) Air conditioning controlling device and method
KR101905308B1 (en) Apparatus for cooling and heating control using predicted mean vote and method thereof
WO2021117343A1 (en) Spatial temperature estimation system, warm/cold sensation estimation system, spatial temperature estimation method, warm/cold sensation estimation method, and program
JP6396542B2 (en) Air conditioning control device, method, and program
Vidhyashankar et al. Modelling spatial variations in thermal comfort in indoor open-plan spaces using a whole-building simulation tool
JP6280456B2 (en) Air conditioning system and air conditioning control method
JP2016205633A (en) Air-conditioning control device
KR102246575B1 (en) Apparatus for measuring indoor surface temperature using infrared thermal imaging camera and method thereof
JP2014240729A (en) Air conditioning energy management system, air conditioning energy management method, and program
JP7372201B2 (en) Air conditioning control method and its system
Dizeu et al. Mapping of the indoor conditions by infrared thermography
KR20200036978A (en) Air conditioning control apparatus and method
Mathai A Comfort-based Control Strategy in Buildings Using an Infrared Camera
WO2012008288A1 (en) Output controller
CN108291733B (en) Method for determining target operation point, target operation point determining device and user input device
KR102611880B1 (en) Method for creating a predictive model of environment variable comprising indoor temperature for optimal control of building energy
KR102568132B1 (en) System and method for estimating surface heat transfer coefficient of building envelope

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant