헬리오돈
Heliodon헬리오돈(HIE-leo-don)은 특정 위도의 수평면과 태양 광선 사이의 각도에 맞춰 평면과 광선 사이의 각도를 조정하는 장치다.헬리오돈은 주로 건축가와 학생들이 사용한다.조사관은 헬리오돈의 평평한 표면에 모형 건물을 배치하고 조명/표면 각도를 조정함으로써 하루 중 다양한 날짜와 시간에 3차원 태양광 빔에서 건물이 어떻게 보일지 알 수 있다.
역사
제2차 세계대전 직후인 1950년대에는 기후에 대응하는 건축설계 기법을 생산하는데 많은 관심이 있었다.[1]프린스턴 건축 연구소에서 테르모헬리오돈은 올기예스에 의해 건축 설계를 통해 인간의 안락함을 주는 생리학적 조건을 창조하고자 발명되었다.Thermolheliodon은 높은 수준의 계산과 정확도로 측정된 특정 기후 조건에서 스케일링된 건축 모델을 위한 돔 단열 평가 베드였다.[1]이 장치는 크기가 조정된 모델의 열 성능을 다른 온도에서 평가할 수 있는 커버된 시뮬레이션 환경이었다.[1]그러나 정확한 평가 달성은 열성능에 미치는 저울의 영향 때문에 서멀리오디온의 문제가 되었다.테르모헬리오돈은 정확하게 측정된 환경을 만들어내지 못했지만, 이 장치는 건물의 적응적이고 효율적인 설계 방향에 대한 추가 연구로 이어졌고, 생물학적 설계 원리의 기초를 개발했다.
1950년대 영국의 핵심 기관인 The Bruilding Research Station(BRS)은 헬리오돈(Heliodon)을 열대 건축과 생물-임상 건축의 일부로 설계했다.[2]그 기관은 식민지의 건설에 필요한 주택여건과 지역자원의 개발을 촉진하는 것을 목표로 삼았다.[2]헬리오돈은 빛의 지점을 통해 건축 스케일 모델에서 태양을 복제하도록 설계되었다.[2]기기는 이동 및 기울여서 주어진 날짜, 시간 또는 위치에서 태양의 정확한 위치를 얻을 수 있다.[2]
1960년대에 이스라엘에서 게르손 프루흘링에 의해 헬리오돈이 발명되었는데, 미국 특허청이 기록하였다.[3]이 헬리오돈은 격리를 평가해야 할 건물의 모델을 고정하기 위해 만들어진 플랫폼으로 구성되어 있다.[3]수평 플랫폼은 축에서 회전할 수 있는 회전식 수직축 위에서 흔들릴 수 있다.회전은 호랄과 계절적 조정을 허용하고 유닛을 거의 기저값으로 회전시킨다.[3]축의 적정치는 위도 눈금의 다양한 지리적 위치에 대한 조정을 가능하게 한다.[3]태양과 함께 어떤 외부 광원을 이용할 수 있고 이 광원의 위치는 관측 내내 정지 상태로 유지될 수 있다.[3]이 헬리오돈은 빠르고 간단하게 조절할 수 있는 정확한 기구다.그리고 정확하게 위치한 광원을 제공하는 요건은 필요하지 않다.[3]
1990년대에, 더 빠른 시뮬레이션과 더 높은 수준의 정확도를 가진 현대식 헬리콥터들이 발명되었다.로잔에 있는 EPFL 태양 에너지 및 건물 물리학 연구소 LESO-PB는 직접 빛을 시뮬레이션하는 로봇 헬리오돈(Heliodon)을 설계했다.[4]이 헬리오돈은 스카이 스캐닝 시뮬레이터(인공하늘)와 결합해 1년 동안 건물의 빛 분포를 예측한다.[4]이 장치는 지구상의 어느 위치에서나 직접 빛을 재현할 수 있다.[4]
2000년대 이후, 교수는.건축가, LEED AP, 에너지 반응형 건축 전문가인 Norbert Lechner는 수동 Emulator Heliodon을 발명했다.[5]그는 이전 모델보다 일광 시뮬레이션 평가가 훨씬 더 쉬운 헬리오돈(헬리오돈)을 발명했다.[5]태양 에뮬레이터 헬리오돈은 모든 태양 반응 설계 원리 및 전략을 정확하게 보여줄 수 있다.[5]비록 이 장치는 작은 건축 스케일 모델만 수용할 수 있지만, 태양 기하학을 가르치는데 훌륭한 도구다.이 헬리오돈은 고정밀 소자(High Precision Devices)에 의해 제조되었으며, 현재 대안 장치는 선 에뮬레이터 헬리오돈의 발명자의 승인을 받아 betanit.com에서 생산한 Order Heliodon이다.
2004년부터 이탈리아 회사인 betanit.com은 건축가 줄리오 M이 디자인한 다양한 헬리오돈(헬리오돈)을 개발하고 있다.대학과 건축 회사의 채광 실험실에서 사용하는 포데스타.[6]건축가는 태양 에뮬레이터 헬리오돈(Norbert Lechner에 의해 개발됨)과 유사한 특징을 가진 Ocardian Heliodon을 설계했다.보다 정밀한 시뮬레이션을 위해 고정된 광원을 가진 로봇 헬리오돈(Robotic Heliodon)을 사용하기 쉬운 오렌지 헬리오돈(Orange Heliodon)이 설계되어 2007년 시장에 출시되었다.[6]더욱이 오렌지 헬리오돈은 베스트 부서의 건축 설계 연구실인 포레티크니코 디 밀라노에서 사용되었다.[7]그것은 태양 광선을 재현하기 위해 컴퓨터화되고 자동화된 헬리오돈을 사용했다.[7]게다가, 건축가는 일광 연구에 사용되는 협업 설계와 발표를 위해 종종 풀 돔 인공 하늘과 합쳐지는 고정 광원을 가진 로봇 헬리오돈인 튤립 헬리오돈(Tullip Heliodon)을 설계했다.[6]
홍콩대학교 건축학과 교수 겸 연구원인 궈펑칭은 다양한 헬리오돈들을 개발했다.Chung은 건축학교에서 사용할 수 있는 간단한 탁상용 헬리오돈과 멀티 램프 헬리오돈을 개발했다.[8]게다가, 움직이는 광원을 가진 탁상 헬리오돈은 건축 사무소를 위해 개발되었다.카메라 삼각대에 설치된 특허받은 휴대용 직사광선 경량 범용 헬리오돈은 소형 건축 모델이나 건물 부품에 대한 직사광선의 영향을 평가하기 위해 개발되었다.
과학적 배경
지구는 태양으로부터 평행 에너지 광선의 원통을 영구히 가로채는 우주 공이다. (테니스 공이 바람에 떠 있는 것을 생각해 보라.)태양 광선에 대한 지상의 각도는 다음과 같이 결정된다.
- 적도와 북극 중 하나 사이의 지구의 곡선에서 위치를 알려주는 이 지점의 위도.
- 일출에서 일몰까지 지구의 축을 중심으로 동쪽으로 진척되는 것으로 측정한 현장의 하루의 시간.
- 지구는 매년 태양 궤도에 위치한다.
날짜에 따른 변화가 가장 가시화되기 어렵다.지구의 축은 일정하지만 기울어져 있다: 축에 수직인 지구의 적도를 포함하는 평면은 태양의 중심과 지구의 중심을 포함하는 평면에 평행하지 않으며, 황반이라 불린다.지구를 관람차 위의 차라고 생각해라.자동차의 축은 항상 "아래"를 가리키며, 이것은 바퀴의 중심과의 관계를 바꾼다.바퀴의 중앙에 있는 빛은 궤도 상단의 자동차 바닥과 궤도 하단의 자동차 상단을 닿게 될 것이다.지구의 궤도를 돌면서 태양 실린더의 중심선의 위치가 바뀌면서 암의 트로피컬(6월)에서 염소자리 트로피컬(12월)으로 미끄러져 다시 되돌아온다.이것은 날짜에 따라 지구 전역의 태양 각도를 바꾼다.진통법에서 더 많은 것을 보아라.
효용
헬리오돈은 위도, 시간, 날짜를 흉내 낼 수 있다.그들은 또한 모델들의 방향을 정하기 위해서 그들의 표면에 분명한 남북 방향을 보여주어야 한다.어떤 헬리오돈들은 큰 스튜디오를 가로질러 빛을 운반하기 위해 높은 천장의 트랙을 사용하는 등 매우 정교하다.다른 것들은 매우 간단하다. 해시계를 광원으로 조정과 오늘의 태양에 대한 지침으로 사용한다.일반적으로 날짜 조정은 헬리오돈 설계자에게 가장 큰 어려움을 야기하는 반면 광원은 사용상의 문제를 가장 많이 제시한다.태양의 평행선은 유용한 스케일의 인공광으로 복제하기가 쉽지 않은 반면, 실제 태양은 마감시간이나 수업시간을 존중하지 않는다.
모든 헬리오돈은 모형의 어떤 표면과 일치하도록 설정될 수 있는 이동 가능하고 기울일 수 있는 장치를 포함시켜 발생 각도를 표시함으로써 이익을 얻을 수 있다.발생 장치의 각도는 표면에 있는 직접 빔의 상대 강도를 나타낸다.장치는 다이어그램에 수직인 그림자 주물 포인터 주위의 동심 고리 다이어그램으로 구성된다.각각의 고리는 표면에서 직접 태양 광선이 발생하는 비율을 나타낸다.백분율은 100%(레이가 다이어그램에 수직으로 있는 포인터 아래로 직선으로 이동)에서 0(레이가 다이어그램에 평행하게 실행되며 표면이 누락됨)까지 다양하다.발생 각도의 코사인(cosine)은 백분율을 제공한다.예를 들어 코사인 0.9, 90%는 발생각 26.84도에 해당한다.각도에 대한 링의 반경은 섀도 캐스팅 포인터의 높이에 접선 곱하기와 같다.예를 들어 45도의 발생 각도는 약 .7, 70%의 코사인을 생성한다.45도의 접선이 1이므로 70% 링의 반경은 그림자 주물봉의 높이와 같을 것이다.
헬리오돈의 종류
수동 테이블 상판 헬리오돈
수동 테이블 상판 헬리오돈은 주어진 위도와 언제든지 태양 차광 분석에 사용된다.모델 지원 플랫폼은 기존의 테이블이나 책상에 탑재되어 있다.그것은 축척된 건축 모델을 회전하고 기울일 수 있다.[9]이 헬리오돈들은 컴퓨터를 사용하지 않고 수동으로 작동하며, 좋은 정확도를 제공한다.테이블 위에 탑재된 모델 스탠드는 위도를 위해 기울어진 후 하루의 시간을 얻기 위해 회전한다.[9]한 해의 시간을 복제하기 위해, 단일 광원은 한 해의 월이 표시되고 문의 가장자리에 부착된 리본을 사용한다.[9]램프가 있는 실내 공간과 직사광선이 있는 외부 공간에서 장치를 사용해 정확도를 높일 수 있다.야외에서 사용하는 동안 해시계는 모델 스탠드의 기울기와 회전을 제어한다.가장 큰 장점은 저렴한 가격과 작은 사이즈다.[9]이 헬리오돈은 태양 기하학을 이미 알고 있는 사람들이 이용할 때 정확하다.그러나 태양 기하학과 태양 반응 설계의 기본 원리를 배우기에는 좋지 않다.[9]
수동 태양 에뮬레이터 헬리오돈
수동 헬리오돈은 평평한 테이블로 구성되며, 테이블은 태양등만 움직이는 상태로 고정되어 있다.헬리오돈은 수평 플랫폼과 매월 21일 태양길을 상징하는 7개의 고리로 구성돼 하루의 시간을 재현할 수 있다.건축가, 기획자, 개발자의 교구 역할을 한다.[5]헬리오돈은 과학 박물관에서 태양 기하학과 태양 반응 설계 원리를 가르치는 데 사용될 수 있다.[5]외부 하늘 조건에 의존하지 않고 어느 위도에서도 태양 음영 분석을 평가하는 것이 간단하다.이런 종류의 헬리오돈은 조정하고 작동하기에 매우 직관적이다.[10]이 헬리오돈은 이해와 조작이 용이해 제한된 훈련만 하면 된다.
특성을 고려해 수동태양광 에뮬레이터는 기능, 과학, 재미로 아이들에게 태양역학 설명과 추기경 포인트도 탁월하다.
수동태양광 에뮬레이터 헬리오돈은 다음과 같은 다양한 대학에서 사용된다.
- 앨라배마, 오번 대학교 - 이 대학교는 HPD 모델 126 헬리오돈으로 알려진 직경 48인치(1.2m)의 포미카 덮개 태양 에뮬레이터 헬리오돈을 사용한다.[10]
- 텍사스 크리스천 대학교, 텍사스 – 이 대학의 학생들은 조명 디자인 프로젝트에서 일광 연구를 위해 태양 에뮬레이터 헬리오돈을 사용한다.[11]
- 루이지애나 주 남동부 루이지애나 대학교 – 이 대학교는 태양계 인식 건축을 설계할 때 교습 목적으로 헬리오돈(Heliodon)을 대화형 도구로 사용한다.[12]
- Nebraska의 Durham 엔지니어링 및 건설 학교 – 교수노르베르트 르치너는 태양계 에뮬레이터 헬리오돈(Heliodon)을 사용하여 축척 모델의 태양 음영 분석을 설명한다.[13]
- 인디애나[10] 주 볼 스테이트 대학교 CERES 센터
- 앨라배마[10] 주드슨 칼리지
고정 광원을 가진 로봇 헬리오돈
이런 종류의 로봇 헬리오돈은 가장 정확한 태양 시뮬레이터다.로봇 플랫폼의 지원을 받아 고정된 광원을 가진 콤팩트한 공간에서 스케일 모델을 평가하는 데 사용된다.두 축을 중심으로 컴퓨터의 도움을 받아 물리 모델을 정확하게 배치하는 자동 작동식 헬리오돈이다.로봇 헬리오돈은 수동 모델보다 크고 무거운 모델에 대한 빈번한 테스트와 평가를 처리하여 정확한 실험 결과를 낼 수 있다.지속가능한 건축설계를 위한 대학, 연구시설, 개발연구실 등에서 자연채광 연구에 활용된다.
일부 로봇 헬리오돈은 거울을 이용해 빛의 길을 접고 작은 방에 설치를 허용한다.방은 보통 창문 없이 어둡게 유지되고 벽, 천장, 바닥은 보통 검은 색으로 되어 있다.
로보틱 헬리오돈은 다음과 같은 건축학교, 연구실 및 대형 엔지니어링 회사에 사용된다.
- 로잔(실험용 헬리오돈)에 있는 EPFL 태양에너지 및 건물물리연구소 LESO-PB는 로봇 헬리오돈(Robot Heliodon)을 사용해 직사광선 시뮬레이션을 한다.[4]이 헬리오돈은 스카이 스캐닝 시뮬레이터(인공하늘)와 결합해 1년 동안 건물의 빛 분포를 예측한다.이 도구는 지구상의 어떤 장소에서도 직사광선을 복제할 수 있다.[4]이 헬리오돈은 다양한 연구와 설계 목적을 위해 내부 규모 모델에서 생성된 채광 시뮬레이션을 가능하게 하는 실험실에서 만든 도구다.[4]자연채광 실험실은 건물 내 자연채광의 더 나은 활용을 통해 에너지 절약을 제한하고 사용자의 편안함을 높이기 위해 이 도구를 제조했다.[4]이 기구는 건축가, 디자이너, 기획자가 그들의 건축적 개념의 영향을 이해할 수 있게 해준다.이 실험실은 에너지 소비를 제한하는 것 외에도 일광 채광의 효율적인 사용을 통해 건물 입주자의 건강과 생산성을 높이는 데 초점을 맞추고 있다.게다가, 로봇 헬리오돈은 건물과 도시에서 에너지 효율과 재생 에너지를 달성하려는 실험실의 목표에 도움을 줄 것이다.
- 멕시코 소노라의 지속가능한 주거 및 지역사회를 위한 국립연구소는 베타니트가 생산한 오렌지 헬리오돈(Orange Heliodon)을 사용한다.[14]로봇 헬리오돈은 태양 경로와 태양 경로의 상호작용을 평가하는 데 사용된다.[14]로봇 헬리오돈 아래 스케일의 물리적 모델을 활용해 건물의 쾌적함과 에너지 효율을 측정하는 프로젝트를 돕는다.[14]헬리오돈은 이 프로젝트가 기후 조건과 에너지원의 통합을 고려하기 때문에 효율적이다.[14]이 건물은 고온 건조한 기후에 위치하기 때문에, 자동 헬리오돈은 건물 내부 공간으로 직사광선을 피하면서 간접 자연 조명과 환기를 제공하는 설계 솔루션을 제공하는 데 도움을 주었다.[14]로봇 헬리오돈의 정확성 때문에, 사진과 함께 여러 연구를 통해 지어진 집을 태양 시뮬레이션 체중계 모델과 비교했다.그 결과는 자동 헬리오돈에서 파생된 건물의 적절한 설계 특징을 사용하는 효율을 보여주었다.[14]
- 한 엔지니어링 회사인 Arup(런던)은 그들의 조명 연구소에서 베타니트가 생산한 오렌지색 헬리오돈(Heliodon)을 사용하여 그들의 실험과 건물에서 태양을 시뮬레이션하는 것을 돕는다.[15][16]헬리오돈의 조명 시뮬레이션은 건물의 일광 투과도를 신속하게 식별하는 데 도움이 된다.Arup은 로봇 헬리오돈을 사용하여 지속 가능하고 에너지 효율적이며 수상 경력에 빛나는 개념을 조명에서 설계한다.[16]엔지니어들과 전문가들은 혁신적인 프로젝트를 위해 태양을 복제함으로써 건물의 자연채광을 분석한다.게다가 프란체스코 안셀모 박사가 감독한 논문 프로젝트도 헬리오돈(헬리오돈)을 실험용으로 활용했다.헬리오돈은 베타니트와 협력하여 아룹에서 "리프"의 곡률 및 연간 반사성 연구에도 사용된다.[17]
고정 모델을 적용한 로봇 헬리오돈
이 로봇 헬리오돈은 컴퓨터로 완전 자동화돼 있으며 테이블 위에 가로로 놓인 고정 저울 모델을 가로지르는 조명이 달려 있다.이런 종류의 로봇 헬리오돈은 발표, 조명 디자인, 연구 목적으로 따로 사용되거나 돔 인공 하늘과 통합된다.인공 하늘과 함께 사용하는 동안, 결합 도구는 태양과 하늘을 모두 복제하여 매우 정확하고 일광 연구 결과를 얻을 수 있다.고정 스케일 모델은 다른 모델보다 크고 무거울 수 있으며, 출처가 평가 결과를 얻기 위해 모델 주위를 돌고, 프리젠테이션과 관찰을 수행할 수 있다.로봇 헬리오돈은 사람들이 햇빛을 쬐기 위해 그 안에서 쉽게 움직일 수 있게 해준다.
고정식 모델을 갖춘 자동화된 로봇 헬리오돈은 다음과 같은 연구 시설, 조명 회사 및 대학 실험실에서 사용된다.
- 미국 로렌스의 캔자스 대학의 조명 연구소는 일광 연구와 연구 목적을 위해 헬리오돈 햇빛 시뮬레이터를 사용한다.[18]이 장치는 훙이 카이 박사가 개발했고 콴저우 화톈 측정 장비 LLC가 중국에서 맞춤 제작했다.[18]시뮬레이션 도구는 0.1의o 정밀도로 모델의 고정점 주변의 건물 축척 모델의 3D 각도 이동 능력을 가지고 있다.헬리오돈은 암실에 교직, 연구, 자연채광 연구를 위해 설치된다.[18]
- HFT, Stuttgart, 응용과학대학, Stuttgart는 그들의 일광계획 연구소에서 로봇 헬리오돈을 사용한다.[19]이 실험실은 일광 시뮬레이터에 인공 하늘과 인공 태양이라는 두 가지 원소를 사용한다.[19]인공 태양 시뮬레이터는 평행 햇빛을 복제하기 위해 포물선 반사체가 있는 할로겐 전구로 구성된다.이 헬리오돈은 지름 4.20m의 인공 하늘을 형광등 30개와 통합했다.[19]제어판은 언제 어디서나 태양 궤도를 복제할 수 있다.[19]이러한 통합은 하늘의 밝기와 원주 복사를 매우 정확하게 재현하는 것을 용이하게 한다.[19]건축 설계 부서는 교습 목적, 일광 연구, 그림자 연구 및 연구에 이 장치를 사용한다.
- 바텐바흐, Tyrol – 이 조명 회사는 시각화 모델과 계산이 적용된 채광 디자인에 많은 소형 램프가 장착된 헬리오돈(직경 6.5m의 인공 하늘 안)을 사용한다.[20][21]그 조명 회사는 복잡한 건물 구조물에 대한 연구 개발에서 일광 시뮬레이션에 헬리오돈을 사용한다.[20]그 회사는 녹색 건물 인증, 보고서 및 상담에 사용되는 건축 조명 설계 도구를 사용한다.
- 아랍에미리트대학(UAEU)은 betanit.com이 만든 강력한 로봇 헬리오돈(Heliodon)을 전신 인공 하늘 안에서 사용해 규모 모델의 자연채광을 매우 정확하게 평가한다.[22]헬리오돈은 1200W HMI 램프로 구동되며, 스케일 모델을 지원하는 표에 20만 lx~60만 lx 범위의 광학 설정을 재현할 수 있다.[22]인공 하늘을 가진 로봇 헬리오돈은 지속가능한 건축 설계와 기술에서 연구 목적으로 사용된다.
조명 핸드북의 헬리오돈
조명공학회(IES)는 자연채광 설계 평가에 사용되는 도구 중 하나로 헬리오돈이 특징인 조명 핸드북을 발간한다.[23]핸드북은 효율적인 조명 연구와 설계를 통해 조명 전문가와 실무자가 빛이 인간 건강에 미치는 영향을 이해하고 지속가능성을 증진할 수 있도록 세계적으로 잘 알려진 참고 자료 및 가이드다.[23]헬리오돈은 실물 크기 모델의 자연채광 성능을 연구하는 데 사용되는 조명 소프트웨어 도구로 핸드북에 수록되어 있다.[23]그것은 일반적으로 건축가와 기술자들에 의해 사용된다.
참조
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외부 링크
| 위키미디어 커먼즈에는 헬리오돈스와 관련된 미디어가 있다. |