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系統識別號 U0002-0603201315153600
中文論文名稱 建築物外遮陽遮蔽效益評估初探-以GRASSHOPPER建構北緯25度地區為例
英文論文名稱 A Study of Solar Shading Performance Applied by GRASSHOPPER Based on Buildings in Latitude 25 Degree North
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 建築學系碩士班
系所名稱(英) Department of Architecture
學年度 101
學期 1
出版年 102
研究生中文姓名 郭偉廷
研究生英文姓名 Wei-Ting Kuo
學號 699360268
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2013-01-10
論文頁數 117頁
口試委員 指導教授-周家鵬
委員-王聰榮
委員-王文安
委員-周家鵬
中文關鍵字 遮蔽輻射能量  遮陽模擬分析  Rhinoceros  Grasshopper 
英文關鍵字 Shaded Solar Radiation  Simulation and Analysis of Sun Shading  Rhinoceros  Grasshopper 
學科別分類 學科別應用科學土木工程及建築
中文摘要 淡江大學晝光實驗室歷屆以來,針對建築物外部遮陽之研究,已有一定程度之結果累積,本研究期望以晝光研究室之歷屆研究為基礎,以3D繪圖軟體Rhinoceros與其外掛程式Grasshopper,將晝光實驗室歷屆研究數據加以整合,提供往後使用者對於建築物外部遮陽環境分析之研究與學習。

各章節內容摘要如下:

第一章:包含研究動機、研究範圍、研究限制、研究方法、研究流程及預期成果
第二章:蒐集並整理有關「建築外部遮陽」相關文獻,整理歷屆研究對於外部遮陽之分析方法及適用於本研究之研究數據,並對Grasshopper作介紹及整合數據與Grasshopper之相關資料。
第三章:說明前述所提之歷屆研究資料用於分析時,如何於Grasshopper建立接線圖,並討論如何使接線圖更為便於利用。
第四章:將第三章所完成之分析元件,以實際案例依照歷屆研究之模擬及分析方式做實作演練,並提出可能的分析方法。
第五章:由第四章之分析結果,提出筆者對於未來設計者使用本研究作遮陽模擬分析時,應注意與需學習之事項,並對後續研究提出建議。
英文摘要 Using the plugin of Rhinoceros,Grasshopper,to design a program for environment simulation. According to the literitures of Solar Laboratory in TamKang University,which has had plenty research of shading device, this study provide another surface for simulation and analysis.

This study includes the following content:
Chap 1: Main description of this study as motivation, range, method, restriction, process, and the expected outcomes of this research.
Chap 2: Collecting and orginizing literitures of shading coefficient, and integrating ways of analysis and data in all previous researches for Grasshopper
Chap 3: Based on Chap 2, edit function parts of Grasshopper to make the data inside could be used as the analysis working.
Chap 4: Using function parts which edited in Chap3 to analyze two cases of two cities, not only make the data works but also simulate those two cases.
Chap 5: According to the results in Chap4, this study provide ways of analysis and suggestion for design of shading device. Also we provide several suggestion for following research.
論文目次 目錄

第一章 緒論 1
1-1 研究動機與目的 1
1-1.1 研究動機 1
1-1.2 研究目的 2
1-2 研究內容 3
1-3 研究流程 5
1-4 研究範圍與限制 6
1-4.1研究範圍 6
1-4.2 研究限制 7
1-5 研究方法 8
1-6預期研究成果 9
第二章 文獻回顧 10
2-1 遮陽因子與模組 10
2-1.1 遮蔽率遮蔽輻射能量模組設定 10
2-1.2 遮陽模組說明及示意 11
2-2數據項目分類 14
2-3 Grasshopper程式說明 16
2-3.1 應用程式簡介 16
2-3.2 Grasshopper使用介面 17
2-3.3 規則與限制 18
2-4 數據說明 19
2-4.1研究因子項目 19
2-4.2 數據內容 19
2-4.3資料編碼 21
2-4.4 Grasshopper元件 22
第三章 Grasshopper接線圖編寫 24
3-1 資料庫建置 24
3-1.1 資料架構 24
3-1.2 資料輸入 26
3-1.3 資料組構 29
3-2條件設定式編寫 32
3-2.1 固定參數求最佳月份模組與遮蔽輻射能量 37
3-2.2 固定參數求最佳方位模組 40
3-2.3 固定參數求最佳深度比模組 41
3-2.4 固定參數求最佳寬高比模組 44
3-2.5 群組數據比較(找出極大值及其編碼) 47
3-2.6 數據提取測試 49
3-3 參考圖表建立 51
3-3.1座標軸製作 52
3-3.2曲線圖製作 54
3-4 元件製作 56
第四章 應用操作與模擬分析 58
4-1 分析方法 59
4-2 案例操作 60
4-2.1 案例一 60
4-2.2 案例二 69
4-3 遮陽模擬分析 98
4-3.1 案例一遮陽模擬分析 98
4-3.2 案例二遮陽模擬分析 110
第五章 結論與建議 113
5-1 結論 113
5-2 後續建議 116
參考文獻 117

附錄一 遮敝幅射能量參考數據
附錄二3-2 Grasshopper接線圖

圖目錄

圖1-2.1 Grasshopper界面圖示 3
圖2-1.1 格柵寬高比分割圖示 13
圖2-2.1 Excel中遮蔽輻射能量資料圖例 15
圖 2-3.1 Rhino使用介面 16
圖 2-3.2 Grasshopper使用介面 16
圖 2-3.3 電池 18
圖 2-3.3 Grasshopper接線圖 18
圖 2-3.5 接線圖繪製於Rhino圖示 18
圖3-1.1 條件式樹狀結構圖 25
圖3-1.2 Grasshopper中的資料建構結構示意 25
圖3-1.3 單筆資料輸入前原始接線圖 27
圖 3-1.4 Number判斷示意圖 27
圖3-1.5 Cluster Output接上輸出端示意圖 28
圖 3-1.6 選取接線圖並使用Create Cluster From Selection示意圖 28
圖 3-1.7 新的元件示意圖 28
圖3-1.8 數列Merge後順序示意圖 29
圖3-1.9 資料庫Grasshopper接線圖 30
圖 3-2.1 Filter的判斷式 33
圖 3-2.2 不同輸入值下Larger Than產生的True和False 33
圖 3-2.3 Equality產生的True和False 34
圖 3-2.4 三種寬高比輸入端判斷式 34
圖 3-2.5 Sub List與Domain 35
圖 3-2.6 List Item 35
圖 3-2.7 輸入端與輸出端使用元件 36
圖 3-2.8 F1使用示意圖 37
圖 3-2.9 F1與domain作用示意圖 38
圖 3-2.10 List Item使用示意圖 38
圖 3-2.11 List Item提取示意圖 39
圖 3-1.12 接續“選擇寬高比”後的L,並以Flatten處理 40
圖 3-1.13 透過時間Domain提取出48方位數據 40
圖3-2.14 Cull Pattern運作接線圖 41
圖 3-2.15 以Series建立序列 42
圖 3-2.16 利用Equality判定選擇之方位正確與否,產生一Pattern 42
圖 3-2.17 將產生的Pattern接至Cull Pattern取出選擇方位的數據 42
圖 3-2.18 利用Sub List取出所選寬高比之區間。(圖中Filter為判定遮陽板型式之寬高比) 43
圖 3-2.19 利用Sub List將Flatten再處理過後的數據列提取出所求數據 43
圖 3-2.20 因為數據組成不同,無法以區間的方式提取,必須改用Cull Pattern以設定Pattern的方式。(圖中1與48為判定方位選項之設定) 44
圖 3-2.21 同上圖,以Cull Pattern提取選擇之深度比。(圖中1與5為判斷深度比之設定) 44
圖 3-2.22 以Flatten重組Cull Pattern提取後之數列 44
圖3-2.23 透過兩個Filter來判定遮陽板形式為何種類型 45
圖 3-2.24 將從Filter生產出的Domain接續Sub List取出所求值 46
圖 3-2.25 深度比趨勢圖 47
圖 3-2.26 利用Sort元件搭配List Item找出排序後的最大值 48
圖 3-2.27 以Item.Index找出該值於原先數列中的編碼 48
圖 3-2.28 最後在由List Item從原本的數列中將其值取出 48
圖 3-3.1 歷屆圖表形式。(2010,李國田) 51
圖3-3.2 預設完成圖示 51
圖 3-4.1 示範用接線圖 56
圖 4-2.1 基地位置示意圖 60
圖 4-2.2 宿舍套房示意圖 60
圖 4-2.3 由Grasshopper導出的數據組(單位kw/m2) 67
圖 4-2.4 深度比0.4與0.6之寬高比趨勢圖(單位kw/m2) 67
圖 4-2.5 依遮蔽輻射能量大小重新排序之編碼 68
圖 4-2.6 格柵遮陽板深度比趨勢圖 68
圖 4-2.7 案例二基地位置示意圖 69
圖 4-2.8 案例二二樓平面圖 69
圖 4-2.9 由Grasshopper導出之數據組(單位kw/m2) 76
圖 4-2.10 深度比0.2與0.4之寬高比趨勢圖(單位kw/m2) 77
圖 4-2.11 由Grasshopper導出之數據組(單位kw/m2) 82
圖 4-2.12 深度比0.2與0.4之寬高比趨勢圖(單位kw/m2) 83
圖 4-2.13 由Grasshopper導出之數據組(單位kw/m2) 89
圖 4-2.14 深度比0.2與0.4之寬高比趨勢圖(單位kw/m2) 90
圖 4-2.15 由Grasshopper導出之數據組(單位kw/m2) 96
圖 4-2.16 深度比0.2與0.4之寬高比趨勢圖(單位kw/m2) 97
圖 4-3.1 七種寬高比之深度比趨勢圖 99
圖 4-3.2 五種深度比之寬高比趨勢圖 99
圖4-3.3 深度比趨勢圖與寬高比趨勢圖遮蔽輻射能量(單位kw/m2) 99
圖 4-3.4 改變時間因子的series,以獲得不同時段之遮蔽輻射能量 100
圖 4-3.5 綠色線段為全年期遮蔽輻射能量,黃色線段為溫熱期遮蔽輻射能量100
圖4-3.6 七種寬高比之深度比趨勢圖 102
圖4-3.7 五種深度比之寬高比趨勢圖 102
圖 4-3.8 垂直遮陽板深度比趨勢圖(單位kw/m2) 103
圖 4-3.9 各深度比遮蔽輻射能量差值(單位kw/m2) 103
圖 4-3.10 垂直遮陽板溫熱期深度比趨勢圖(單位kw/m2) 104
圖 4-3.11 溫熱期各深度比遮蔽輻射能量差值(單位kw/m2) 104
圖 4-3.12格柵遮陽板各寬高比之深度比趨勢圖 105
圖 4-3.13 寬高比1.2與寬高比2.0之深度比趨勢圖遮蔽輻射能量數據差值(單位kw/m2) 106
圖 4-3.14 格柵遮陽板各深度比之寬高比趨勢圖 106
圖 4-3.15 五種深度比寬高比趨勢圖之遮蔽輻射能量數值(單位kw/m2) 107
圖 4-3.16溫熱期格柵遮陽板各寬高比之深度比趨勢圖(分類與圖4-3.11相同) 108
圖 4-3.17 溫熱期格柵遮陽板各深度比之寬高比趨勢圖 108
圖 4-3.18 溫熱期五種深度比寬高比趨勢圖之遮蔽輻射能量數值(單位kw/m2) 109
圖 4-3.19 開口部(1)-1500、開口部(2)-2400、開口部(3)-3375及開口部(4)-0675四方位遮蔽輻射能量數值(單位kw/m2) 110
圖 4-3.20 三種形式遮陽板方位趨勢圖(紅線:水平、藍線:垂直、綠線:格柵) 111
圖 4-3.21 三種型式遮陽板於48方位中遮蔽輻射能量排序(單位kw/m2) 112
圖 5-1.1 數據提取Grasshopper接線圖 114
圖 5-1.2 坐標軸與曲線圖之電池 115




表目錄

表1-4.1 本研究所用之變因及其範圍 6
表 2-1.1 參考文獻 10
表2-1.2 開口部雨遮陽板示意圖 11
表 2-1.3三種遮陽模組模組示意圖及說明 12
表2-1.4 淡水區月平均日照率 14
表2-4.1 遮蔽能量指標名詞與定義 20
表2-4.2各項目編碼對照表 21
表2-4.3 常用元件與功能表 22
表2-4.4 特殊元件與功能表 23
表2-4.5 其他元件與功能表 23
表3-1.1 Graft範例圖-1 26
表3-1.2 Graft範例圖-2 26
表3-1.3 Graft範例圖-3 26
表 3-1.4 數據層級關係表 29
表3-2.1 輸入端與輸出端項目 32
表3-2.2 Cull Pattern 編碼對照表 41
表 3-2.3 數據測試 49
表3-3.1 座標軸製作流程 52
表 3-3.2 區線圖製作流程 55
表3-4.1 電池製作流程 57
表 4-2.1 宿舍套房基地及開口部資料 60
表 4-2.2-1 淡水區月平均日照率 60
表 4-2.2 水平遮陽板趨勢圖與遮蔽輻射量 61
表 4-2.3 垂直遮陽板趨勢圖與遮蔽輻射量 63
表 4-2.4 格柵遮陽板趨勢圖與遮蔽輻射量 64
表 4-2.5 案例二基地及開口部資料 70
表 4-2.6 2002-2010板橋區月平均日照率 71
表4-2.7 水平遮陽板趨勢圖與遮蔽輻射能量 72
表4-2.8 垂直遮陽板趨勢圖與遮蔽輻射能量 74
表4-2.9 格柵遮陽板趨勢圖與遮蔽輻射能量 74
表4-2.10 水平遮陽板趨勢圖與遮蔽輻射能量 78
表4-2.11 垂直遮陽板趨勢圖與遮蔽輻射能量 80
表4-2.12 格柵遮陽板趨勢圖與遮蔽輻射能量 80
表4-2.13 水平遮陽板趨勢圖與遮蔽輻射能量 84
表4-2.14 垂直遮陽板趨勢圖與遮蔽輻射能量 86
表4-2.15 格柵遮陽板趨勢圖與遮蔽輻射能量 86
表4-2.16 水平遮陽板趨勢圖與遮蔽輻射能量 91
表4-2.17 垂直遮陽板趨勢圖與遮蔽輻射能量 93
表4-2.18 格柵遮陽板趨勢圖與遮蔽輻射能量 93
表 4-3.1 1981-2010年淡水月均溫 100
表4-3.2 案例一之水平遮陽板調整時間變因後所得四張趨勢圖(單位kw/m2) 101
參考文獻 參考文獻

李義鴻
1992 《建築物開口部之外遮陽效能電腦模擬探討》
學士論文,淡江大學。
1997 《水平遮陽板之太陽輻射遮蔽效能評估》
碩士論文,淡江大學。

廖霖梅
2005 《建築物外遮陽板採光、遮陽與太陽能光電效益評估研究---以淡水地區為例》
碩士論文,淡江大學。

邱耀加
2006 《北半球建築外部16方位水平遮陽板之遮蔽效能研究》
碩士論文,淡江大學。

楊志浩
2006 《台灣地區建築物立面48方位水平遮陽板太陽直達輻射能量遮蔽效能之研究》
碩士論文,淡江大學

魏亞欣
2008 《台灣地區48方位水平外遮陽傾斜30°角之遮陽效能探討》
碩士論文,淡江大學。

陳耀生
2008 《北半球建築外部16方位格柵遮陽板之遮蔽效能研究》
碩士論文,淡江大學。

李國田
2009 《北半球建築外部16方位垂直遮陽板之遮蔽效能研究》
碩士論文,淡江大學。

伍展慶
2010 《北半球建築外部16方位水平遮陽板之遮蔽效能研究---以全年三時期為例》
碩士論文,淡江大學。

1981-2010月平均溫,交通部中央氣象局。
1954-2010月平均日照率資料,交通部中央氣象局。
論文使用權限
  • 同意紙本無償授權給館內讀者為學術之目的重製使用,於2013-03-20公開。
  • 同意授權瀏覽/列印電子全文服務,於2013-03-20起公開。


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