3 boyutlu veriler kullanılarak yapıların üzerine düşen güneş enerjisi potansiyelini hesaplayan dinamik bir model ve yazılımın geliştirilmesi

Anahtar kelimeler: DSRM, GPU, güneş enerjisi, 3B binalar, sürdürülebilir çevre Binalar, sürdürülebilir kalkınma hedefinde önemli bir paya sahiptir. Binaların topluca veya bireysel ölçekte güneş radyasyonu analizinin gerçekleştirilmesi bu hedef için önemli bir adımdır. Binalardaki güneş radyasyonu analizinin doğruluğu, binaların bütünsel analizine ve modelin verimliliğine bağlıdır. Geleneksel güneş radyasyonu analiz yaklaşımları, LIDAR, ALS, hava fotoğrafları, uydu görüntüleri ve MLS gibi bazı teknolojileri kullanır. Bu teknolojiler pahalıdır ve mevcut olmayan yapılar için uygun değildir. Bu çalışmada planlama aşamasında olan veya tamamlanmış binaların 3B planları kullanılarak topluca veya bireysel ölçekte binalar üzerindeki global güneş radyasyonu tahminini yüksek doğrulukta ve hassasiyette yapabilen dinamik güneş radyasyonu modeli (DSRM: Dynamic Solar Radiation Model) geliştirilmiştir. Bina yüzeylerindeki gölge alanlarının dinamik değişimi güneş enerjisi tahminlerini etkiler. Binaların hassas radyasyon analizleri için sadece radyasyon tahmin modellerinin kullanılması yeterli değildir, farklı algoritmalar gerekir. Önerilen yaklaşımda, daha kesin sonuçlar elde etmek için sonlu elemanlar yöntemi, arka yüz algılama ve ışın izleme algoritmaları kullanılmaktadır. Böylece, gerçek zamanlı gölgeleme analizleri ve talep edilen hassasiyette ve zaman aralığında analizler önerilen yaklaşımla gerçekleştirilebilmektedir. Kentsel bir çevrenin dinamikleri ve karmaşıklığı içerisinde pasif parametrelerin optimum değerlerini bulmak zaman alıcı ve zor bir iştir. DSRM uygulamasının analiz süresini kısaltmak için GPU temelli yeni bir radyasyon analiz modeli geliştirilmiştir. GPU-DSRM esnek bir model olup, herhangi bir ev planına veya bir sitedeki birden fazla ev planına uygulanabilir. GPU-DSRM tabanlı yazılım aracı, NVIDIA tarafından sağlanan CUDA mimarisi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Çalışmada, GPU-DSRM algoritmasını doğrulamak ve performansını analiz etmek için 10 binadan oluşan bir site çalışma alanı olarak seçilmiş ve bu alan üzerinde farklı senaryolarla birçok test işlemi gerçekleştirilmiştir. Yapılan deneysel çalışmalarda hem CPU ve hem de GPU temelli uygulamalardan elde edilen sonuçlar karşılaştırılmış, GPU temelli uygulama ile 45 kat bir hızlanma elde edilmiştir. GPU-DSRM ile birlikte bina tasarımlarının veya mevcut kentsel oluşumların güneş potansiyeli analizi kabul edilebilir bir zamanda tamamlanabilir.