建筑物理中的數(shù)字技術(shù)方法——ECOTECT分析運用實例

1、建筑物理中的數(shù)字技術(shù)方法ECOTECT分析運用實例8.4 ECOTECT分析運用實例 本節(jié)要點：本節(jié)要點： 熱工分析、 日照分析、 光環(huán)境分析、 聲環(huán)境分析等；第1頁/共35頁(1)(1)日照分析日照分析 日照對于建筑和建筑設(shè)計都有著深遠的影響，優(yōu)秀的日照設(shè)計可以提高建筑的舒適度和衛(wèi)生條件，降低采暖能耗并提供清潔的能源。 針對于設(shè)計階段的要求，Ecotect提供了強大的日照分析功能，其涵蓋了可視化投影遮擋分析、日軌圖分析、遮陽的優(yōu)化設(shè)計以及太陽輻射強度分析等諸多方面的內(nèi)容。下面對Ecotect軟件的日照分析功能做些簡單介紹：第2頁/共35頁一、可視化投影遮擋分析一、可視化投影遮擋分析 Ecot

2、ect提供了以各種直觀的三維模型效果圖來顯示模型中的遮擋和投影狀況的功能，交互性高，直觀并且易于理解。此類分析一般不需要數(shù)據(jù)計算，用戶可以通過調(diào)整模型得到實時反饋結(jié)果。通過地理位置、日期、時間設(shè)置，顯示指定地點和時間的投影和遮擋。因此有如下作用： 觀察冬季建筑日照時間，判斷是否滿足日照標(biāo)準，進行建筑日照輔助設(shè)計； 觀察遮陽設(shè)施夏季遮陽效果。 觀察室外廣場地面在冬季和夏季的遮擋情況，輔助室外熱環(huán)境設(shè)計， 第3頁/共35頁一、可視化投影遮擋分析一、可視化投影遮擋分析 點擊右側(cè)的投影設(shè)置面板即可進入，并在區(qū)域/指針工具條內(nèi)設(shè)置地理位置、日期、時間等。這里的可視化主要指的是直觀的三維模型分析，并非一定

3、要進入可視化視圖中分析。實際上除部分功能無法在三維編輯視圖實現(xiàn)外，可視化投影遮擋分析中的絕大部分功能都可以同時作用于三維編輯視圖和可視化分析視圖，可視化投影遮擋分析功能主要位于“Shadow Setting(投影設(shè)置)”面板中。第4頁/共35頁1日太陽運行軌跡(Daily sun Path) a 8時的投影遮擋第5頁/共35頁 b 9時的投影遮擋狀況第6頁/共35頁2年太陽運行軌跡 在投影設(shè)置面板中點擊Annual Sun Path，將在視圖中繪制全年太陽運行軌跡，其中“8”字形曲線表示了全年中的等時運行軌跡，藍色弧線表示了全年各月1日的運行軌跡。在三維視圖中必須要開啟陰影顯示才能使用該功能，

4、在可視化視圖中沒有此項限制。第7頁/共35頁（2 2） 光環(huán)境分析光環(huán)境分析 光是建筑環(huán)境的重要組成部分，優(yōu)秀的采光設(shè)計可以提高建筑的使用舒適度，減少照明和空調(diào)能耗。 采光本身也不是孤立的，它涉及室內(nèi)視覺舒適度、遮陽形式、照明能耗、空調(diào)能耗等多種影響因素，在分析過程中需要綜合來考慮各種因素的影響。 Ecotect可以針對各種自然采光和人工照明環(huán)境作精確地分析和評估，同時給出包括采光系數(shù)、照度和亮度在內(nèi)的一系列標(biāo)準控制指標(biāo)參數(shù)，另外我們還可以將模型輸出到Radiance對各種復(fù)雜的光環(huán)境作進一步的分析。第8頁/共35頁小型房間采光及照明分析實例 啟動Ecotect程序，利用我們前面建立的小型房間

5、模型，對其采光效果進行分析。1、開啟分析網(wǎng)格 在分析網(wǎng)格面板中點擊網(wǎng)格管理按鈕打開分析網(wǎng)格管理器對話框，將對話框中的X，Y，Z數(shù)值分別設(shè)為為20、16、16。 第9頁/共35頁 這個例子主要用于分析和評估室內(nèi)采光及照明狀況。通過這個例子，可以熟悉Ecotect采光及照明分析的過程和特點。 第10頁/共35頁 在分析網(wǎng)格面板中點擊“Display Analysis Grid(顯示分析網(wǎng)格)”按鈕，這時屏幕中央將顯示出藍色的分析網(wǎng)格。第一次顯示分析網(wǎng)格時由于其中沒有任何計算數(shù)據(jù)，所以軟件以藍色表示所有數(shù)據(jù)都為0。第11頁/共35頁2、執(zhí)行計算 確認分析網(wǎng)格面板中最下方“Calculation”（計

6、算）欄中的“Lighting Levels”（光照等級）處于選中狀態(tài)，點擊“Perform Calculation”（執(zhí)行計算）按鈕。這時程序?qū)@示“Lighting Analysis(照明分析)”向?qū)υ捒?，點擊“Skip Wizard”跳過向?qū)н^程直接進入設(shè)置界面。在“General Settings”欄中選擇“Medium Precision”和“Clean Windows”，從“Sky Condition”（天空狀況）中直接輸入我國采光標(biāo)準中規(guī)定的三類采光區(qū)臨界照度5000lux，其他保持默認設(shè)置，點擊“OK”開始計算。如圖所示。第12頁/共35頁第13頁/共35頁采光系數(shù)計算結(jié)果第1

7、4頁/共35頁在分析網(wǎng)格面板的“Grid Date & Scale(網(wǎng)格數(shù)據(jù)和比例)”欄中，選擇“Daylighting Levels(自然采光照度)”。如圖為照度計算結(jié)果，我們可以發(fā)現(xiàn)室內(nèi)照度的相對分布關(guān)系和采光系數(shù)基本類似，其絕對數(shù)值主要分布在60360lux之間。采光照度計算結(jié)果第15頁/共35頁 為了改善其采光效果，我們在房間另一側(cè)也開了同樣的窗戶，通過分析，可以看到采光系數(shù)及采光照度都均勻度大大改善 雙側(cè)開窗采光系數(shù)計算結(jié)果 雙側(cè)開窗采光照度計算結(jié)果第16頁/共35頁4、照明分析 我們發(fā)現(xiàn)，房間中部照度值仍然較低，因此可考慮在房間中設(shè)置人工照明燈具，從而對天然采光形成補充。通

8、過主菜單點擊Draw下拉菜單中的Light Source或直接點擊左側(cè)工具菜單的燈泡圖樣。并在繪圖窗口中點擊拖動，設(shè)置光源位置及照射方向，如左圖。其中光源位置可以移動調(diào)整到實際需要的位置。然后進入主菜單中的Calculate下拉菜單，點擊Lighting Analysis進行照明分析向?qū)?，選擇計算類型為Daylight and Electric，如下圖。 第17頁/共35頁4、照明分析 燈具安裝示意 第18頁/共35頁 人工照明計算向?qū)У?9頁/共35頁 然后在分析網(wǎng)格面板中選擇Grid Data & Scale下拉菜單中的Electric Light Levels，這樣就可以見到如圖

9、的計算示意圖結(jié)果。 人工照明照度計算第20頁/共35頁(4) 聲環(huán)境分析一、簡介一、簡介 Ecotect中提供了強大的建筑聲環(huán)境分析功能，其主要是指廳堂音質(zhì)的優(yōu)化和設(shè)計，包括了混響時間分析、幾何聲學(xué)分析以及聲學(xué)響應(yīng)分析三個方面，其中聲學(xué)響應(yīng)分析是Ecotect中最有特色的功能之一，它同時考慮了幾何聲學(xué)和統(tǒng)計聲學(xué)方面的影響因素，能較為直觀準確地反映出室內(nèi)的聲學(xué)響應(yīng)特點。 Ecotect中的聲學(xué)分析主要包括以下三個方面的內(nèi)容。1 1 混響時間分析混響時間分析 依據(jù)統(tǒng)計聲學(xué)的混響時間公式計算室內(nèi)混響時間并對其進行分析和優(yōu)化，。2 2 幾何聲學(xué)分析幾何聲學(xué)分析 依據(jù)幾何聲學(xué)規(guī)律和特點對室內(nèi)聲場進行分析

10、和優(yōu)化。第21頁/共35頁(4) 聲環(huán)境分析3 3 聲學(xué)響應(yīng)分析聲學(xué)響應(yīng)分析 從統(tǒng)計聲學(xué)和幾何聲學(xué)兩個方面對室內(nèi)聲場的聲學(xué)響應(yīng)特性進行綜合的分析和優(yōu)化。聲學(xué)響應(yīng)分析是Ecotect中的一種獨具特色的分析方法，它綜合考慮了幾何聲學(xué)和統(tǒng)計聲學(xué)兩個方面的影響因素。在聲學(xué)響應(yīng)分析中，系統(tǒng)從聲源向三維空間中輻射大量的聲波線，并根據(jù)它們在幾何空問中的的運動軌跡和狀態(tài)來求解空間的聲學(xué)響應(yīng)特性。聲學(xué)響應(yīng)分析圖是一種二維圖表，橫軸代表了延遲時間，縱軸代表了聲壓級，只要模型中有足夠多的聲波線，系統(tǒng)就能根據(jù)它們繪制出相對準確的空間聲學(xué)響應(yīng)特性曲線。第22頁/共35頁 幾何聲學(xué)分析的實例 傳統(tǒng)的聲學(xué)反射體設(shè)計方式中包

11、含了很多繁瑣的手工或CAD幾何作圖操作，通過Ecotect中的關(guān)聯(lián)聲波線分析功能，用戶可以對模型進行各種動態(tài)調(diào)整，并隨時觀察任一微小的修改所引起的聲波線分布的變化；而聲波線可視化分析功能可以幫助用戶動態(tài)地觀察聲場衍變的全過程。 第23頁/共35頁第24頁/共35頁第25頁/共35頁 如圖所示，我們可以看到系統(tǒng)在劇場的剖面中繪制了從聲源出發(fā)后到達頂棚的以及被頂棚所反射的聲波線，這一效果非常的直觀，而且相對于AutoCAD作圖來說要方便得多。第26頁/共35頁 我們可以在模型中嘗試移動一下聲源或者調(diào)整一下頂棚的角度看看聲波線也隨隨之發(fā)生變化。 通過以上的分析，我們可以發(fā)現(xiàn)在方案設(shè)計過程中關(guān)聯(lián)聲波線

12、功能非常實用，通過它可以方便地對室內(nèi)廳堂的形狀以及反射材料的位置和大小隨時進行優(yōu)化和調(diào)整。第27頁/共35頁習(xí)題 1.利用Ecotect建模工具完成一教室的模型，具體尺寸自定。 2.做一個南向外窗綜合遮陽優(yōu)化設(shè)計，要求在北緯30度地區(qū)能遮擋夏至日全天的直射陽光，外窗尺寸為1.51.5m2，并比較遮陽前后室內(nèi)采光的變化。 3.利用Ecotect對所建教室模型采光系數(shù)及采光照度進行分析，并根據(jù)我國照明標(biāo)準調(diào)整窗口的尺寸與大小。 4.對所建教室模型布置室內(nèi)照明燈具，并對室內(nèi)照明照明效果進行分析，并對照明結(jié)果參考國家相關(guān)規(guī)范調(diào)整。 5.利用Ecotect對所建教室模型內(nèi)聲線進行分析，并調(diào)整教室剖面結(jié)構(gòu)，以達到較好的音質(zhì)效果。第28頁/共35頁2年太陽運行軌跡 在投影設(shè)置面板中點擊Annual Sun Path，將在視圖中繪制全年太陽運行軌跡，其中“8”字形曲線表示了全年中的等時運行軌跡，藍色弧線表示了全年各月1日的運行軌跡。在三維視圖中必須要開啟陰影顯示才能使用該功能，在可視化視圖中沒有此項限制。第29頁/共35頁小型房間采光及照明分析實例 啟動Ecotect程序，利用我們前面建立的小型房間模型，對其采光效果進行分析。1、開啟分析網(wǎng)格 在分析網(wǎng)格面板中點擊網(wǎng)格管理按鈕打開分析網(wǎng)格管理器對話框，將對話框中的X，Y，Z數(shù)值分別設(shè)為為20、