【瑞竣電子報】No.0124 3D建物資料之應用-評估屋頂太陽能板效益

2016/01/04 | 電子報No.0124期 | Roger 陳超群

近年來因科技的進步,太陽能的利用方式愈來愈普及,特別是太陽能板的設置幾乎隨處可見,而在都市地區裝設太陽能板時,為了能獲取最充足的日照及減少遮蔽的情況,通常會將太陽能板裝設在頂樓或遮蔽較少的地方,希冀以獲取最充足的日照量。近年來因為愈來愈多高樓層建物群興起,所造成的陰影遮蔽情況也愈來愈多,然而要判斷是否會受到遮蔽,最直接的方法就是現場觀察,不過建物的陰影每天都不盡相同,要完事可能也是曠日廢時。

所幸現在電腦技術的進步,可透過3D立體建物資料來進行模擬。在前期初探臺北市建物樓高分布一文的探討中,瑞竣科技依據臺北市建物資料繪製了建物高度分層設色圖,分別以黃色、橘色、紅色三個色系來呈現建物由低至高的分布狀況。現在我們使用相同的資料來模擬臺北市仁愛圓環附近建物的陰影情況,模擬的時間為2015年的12月23日的早上9點。

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模擬臺北市仁愛圓環附近建物的陰影情況

由上圖我們可以發現,建物陰影的形成主要受到建物的形狀、高度、方位及太陽位置(光源)的影響,且建物愈高所產生的陰影愈大影響的範圍也愈廣。其中,太陽位置通常以高度角及方位角來表示,由於高度角及方位角會隨著時間(時變化)、日期(日變化)、季節(春分、夏至、秋分、冬至)的不同而有週期性的改變,因此所形成的建物陰影也會隨之而變化。

以一個實際案例來進行探討,若要在君悅飯店頂樓裝設太陽能板,要如何考量鄰近大樓陰影的影響?瑞竣科技使用3D立體建物資料進行模擬,模擬的時間分別為2015年的春分(3月21日)、夏至(6月22日)、秋分(9月23日)及冬至(12月22日)的早上9點,並且假設當日天氣晴朗。依據模擬的結果我們可以發現101大樓陰影對君悅飯店的影響:

  • 春分日(早上9點):陰影落在世貿展覽館的北側及君悅飯店南側一角,並隨著時間的變化往北移動,於早上11點前的陰影會落在君悅飯店上。
  • 夏至日(早上9點):陰影遮蔽的範圍為世貿展覽一館的南側,全天101的陰影都不會影響君悅飯店。
  • 秋分日(早上9點):陰影落在世貿展覽館的北側及君悅飯店南側,並隨著時間的變化往北移動,於早上11點前的陰影會落在君悅飯店上。
  • 冬至日(早上9點):陰影的影響範圍較廣,最遠落在基隆路與仁愛路路口附近,君悅飯店被遮蔽約1/2棟(君悅飯店平面面積約為8,187平方公尺,被遮蔽的平面面積約為4,388平方公尺)及基隆路地下道側邊的建物。

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依據上述的模擬成果,我們可以發現:

    (1) 同樣是早上九點,夏至日的太陽照射角度最大,101大樓的陰影最小遮蔽的範圍也最小。
    (2) 101大樓陰影對君悅飯店影響的時間冬至日最長、其次是春分/秋分日。
    (3) 雖然101大樓就在君悅飯店旁邊,但是在夏至日時陰影並不會影響君悅飯店。
    (4) 冬至日早上九點君悅飯店被101大樓陰影遮蔽約1/2棟範圍。
    (5) 以陰影的方向來看太陽是由東南方照射過來,太陽能板應朝向南方受照射的面積較廣。
    (6) 3D GIS的應用在過去多半僅是展示立體地理資訊或飛行導覽等視覺上的感受,若能針對民生需求的應用進行發展,應用的層面應可相當廣泛。

以上臺北市建物分析及統計資料來源為瑞竣科技3D建物資料庫,若您對於瑞竣科技3D建物資料庫有更多的興趣,歡迎與我們聯繫


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Roger

瑞竣空間圖資事業部副理,專長為GIS資料處理與主題式地圖設計,平常喜歡MLB、La Liga、NBA等運動賽事,喜歡到戶外活動。