建筑物理中的數(shù)字技術(shù)方法-ECOTECT分析運(yùn)用實(shí)例

建筑物理中的數(shù)字技術(shù)方法——ECOTECT分析運(yùn)用實(shí)例第1頁/共30頁8.4ECOTECT分析運(yùn)用實(shí)例本節(jié)要點(diǎn)：

熱工分析、

日照分析、

光環(huán)境分析、

聲環(huán)境分析等；第2頁/共30頁(1)日照分析

日照對(duì)于建筑和建筑設(shè)計(jì)都有著深遠(yuǎn)的影響，優(yōu)秀的日照設(shè)計(jì)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(duì)于設(shè)計(jì)階段的要求，Ecotect提供了強(qiáng)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(jì)以及太陽輻射強(qiáng)度分析等諸多方面的內(nèi)容。下面對(duì)Ecotect軟件的日照分析功能做些簡(jiǎn)單介紹：第3頁/共30頁一、可視化投影遮擋分析Ecotect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(jì)算，用戶可以通過調(diào)整模型得到實(shí)時(shí)反饋結(jié)果。通過地理位置、日期、時(shí)間設(shè)置，顯示指定地點(diǎn)和時(shí)間的投影和遮擋。因此有如下作用：①觀察冬季建筑日照時(shí)間，判斷是否滿足日照標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行建筑日照輔助設(shè)計(jì)；②觀察遮陽設(shè)施夏季遮陽效果。③觀察室外廣場(chǎng)地面在冬季和夏季的遮擋情況，輔助室外熱環(huán)境設(shè)計(jì)，

第4頁/共30頁一、可視化投影遮擋分析

點(diǎn)擊右側(cè)的投影設(shè)置面板即可進(jìn)入，并在區(qū)域/指針工具條內(nèi)設(shè)置地理位置、日期、時(shí)間等。這里的可視化主要指的是直觀的三維模型分析，并非一定要進(jìn)入可視化視圖中分析。實(shí)際上除部分功能無法在三維編輯視圖實(shí)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(shí)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“ShadowSetting(投影設(shè)置)”面板中。第5頁/共30頁1．日太陽運(yùn)行軌跡(DailysunPath)

a8時(shí)的投影遮擋第6頁/共30頁

b9時(shí)的投影遮擋狀況第7頁/共30頁2．年太陽運(yùn)行軌跡

在投影設(shè)置面板中點(diǎn)擊AnnualSunPath，將在視圖中繪制全年太陽運(yùn)行軌跡，其中“8”字形曲線表示了全年中的等時(shí)運(yùn)行軌跡，藍(lán)色弧線表示了全年各月1日的運(yùn)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(xiàng)限制。第8頁/共30頁（2）

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(jì)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(duì)各種自然采光和人工照明環(huán)境作精確地分析和評(píng)估，同時(shí)給出包括采光系數(shù)、照度和亮度在內(nèi)的一系列標(biāo)準(zhǔn)控制指標(biāo)參數(shù)，另外我們還可以將模型輸出到Radiance對(duì)各種復(fù)雜的光環(huán)境作進(jìn)一步的分析。第9頁/共30頁小型房間采光及照明分析實(shí)例

啟動(dòng)Ecotect程序，利用我們前面建立的小型房間模型，對(duì)其采光效果進(jìn)行分析。1、開啟分析網(wǎng)格

在分析網(wǎng)格面板中點(diǎn)擊網(wǎng)格管理按鈕打開分析網(wǎng)格管理器對(duì)話框，將對(duì)話框中的X，Y，Z數(shù)值分別設(shè)為為20、16、16。

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這個(gè)例子主要用于分析和評(píng)估室內(nèi)采光及照明狀況。通過這個(gè)例子，可以熟悉Ecotect采光及照明分析的過程和特點(diǎn)。

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在分析網(wǎng)格面板中點(diǎn)擊“DisplayAnalysisGrid(顯示分析網(wǎng)格)”按鈕，這時(shí)屏幕中央將顯示出藍(lán)色的分析網(wǎng)格。第一次顯示分析網(wǎng)格時(shí)由于其中沒有任何計(jì)算數(shù)據(jù)，所以軟件以藍(lán)色表示所有數(shù)據(jù)都為0。第12頁/共30頁2、執(zhí)行計(jì)算確認(rèn)分析網(wǎng)格面板中最下方“Calculation”（計(jì)算）欄中的“LightingLevels”（光照等級(jí)）處于選中狀態(tài)，點(diǎn)擊“PerformCalculation”（執(zhí)行計(jì)算）按鈕。這時(shí)程序?qū)@示“LightingAnalysis(照明分析)”向?qū)?duì)話框，點(diǎn)擊“Skip

Wizard”跳過向?qū)н^程直接進(jìn)入設(shè)置界面。在“GeneralSettings”欄中選擇“Medium

Precision”和“CleanWindows”，從“SkyCondition”（天空狀況）中直接輸入我國(guó)采光標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的三類采光區(qū)臨界照度5000lux，其他保持默認(rèn)設(shè)置，點(diǎn)擊“OK”開始計(jì)算。如圖所示。第13頁/共30頁第14頁/共30頁采光系數(shù)計(jì)算結(jié)果第15頁/共30頁在分析網(wǎng)格面板的“GridDate&Scale(網(wǎng)格數(shù)據(jù)和比例)”欄中，選擇“DaylightingLevels(自然采光照度)”。如圖為照度計(jì)算結(jié)果，我們可以發(fā)現(xiàn)室內(nèi)照度的相對(duì)分布關(guān)系和采光系數(shù)基本類似，其絕對(duì)數(shù)值主要分布在60～360lux之間。采光照度計(jì)算結(jié)果第16頁/共30頁

為了改善其采光效果，我們?cè)诜块g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(jì)算結(jié)果

雙側(cè)開窗采光照度計(jì)算結(jié)果第17頁/共30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(duì)天然采光形成補(bǔ)充。通過主菜單點(diǎn)擊Draw下拉菜單中的LightSource或直接點(diǎn)擊左側(cè)工具菜單的燈泡圖樣。并在繪圖窗口中點(diǎn)擊拖動(dòng)，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(dòng)調(diào)整到實(shí)際需要的位置。然后進(jìn)入主菜單中的Calculate下拉菜單，點(diǎn)擊LightingAnalysis進(jìn)行照明分析向?qū)?，選擇計(jì)算類型為DaylightandElectric，如下圖。

第18頁/共30頁4、照明分析

燈具安裝示意

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人工照明計(jì)算向?qū)У?0頁/共30頁

然后在分析網(wǎng)格面板中選擇GridData&Scale下拉菜單中的ElectricLightLevels，這樣就可以見到如圖的計(jì)算示意圖結(jié)果。

人工照明照度計(jì)算第21頁/共30頁(4)聲環(huán)境分析一、簡(jiǎn)介

Ecotect中提供了強(qiáng)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(jì)，包括了混響時(shí)間分析、幾何聲學(xué)分析以及聲學(xué)響應(yīng)分析三個(gè)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(shí)考慮了幾何聲學(xué)和統(tǒng)計(jì)聲學(xué)方面的影響因素，能較為直觀準(zhǔn)確地反映出室內(nèi)的聲學(xué)響應(yīng)特點(diǎn)。

Ecotect中的聲學(xué)分析主要包括以下三個(gè)方面的內(nèi)容。1混響時(shí)間分析

依據(jù)統(tǒng)計(jì)聲學(xué)的混響時(shí)間公式計(jì)算室內(nèi)混響時(shí)間并對(duì)其進(jìn)行分析和優(yōu)化，。2幾何聲學(xué)分析

依據(jù)幾何聲學(xué)規(guī)律和特點(diǎn)對(duì)室內(nèi)聲場(chǎng)進(jìn)行分析和優(yōu)化。第22頁/共30頁(4)聲環(huán)境分析3聲學(xué)響應(yīng)分析從統(tǒng)計(jì)聲學(xué)和幾何聲學(xué)兩個(gè)方面對(duì)室內(nèi)聲場(chǎng)的聲學(xué)響應(yīng)特性進(jìn)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(dú)具特色的分析方法，它綜合考慮了幾何聲學(xué)和統(tǒng)計(jì)聲學(xué)兩個(gè)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?cè)趲缀慰諉栔械牡倪\(yùn)動(dòng)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(shí)間，縱軸代表了聲壓級(jí)，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(duì)準(zhǔn)確的空間聲學(xué)響應(yīng)特性曲線。第23頁/共30頁

幾何聲學(xué)分析的實(shí)例

傳統(tǒng)的聲學(xué)反射體設(shè)計(jì)方式中包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(duì)模型進(jìn)行各種動(dòng)態(tài)調(diào)整，并隨時(shí)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(dòng)態(tài)地觀察聲場(chǎng)衍變的全過程。

第24頁/共30頁第25頁/共30頁第26頁/共30頁

如圖所示，我們可以看到系統(tǒng)在劇場(chǎng)的剖面中繪制了從聲源出發(fā)后到達(dá)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(duì)于AutoCAD作圖來說要方便得多。第27頁/共30頁

我們可以在模型中嘗試移動(dòng)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(jì)過程中關(guān)聯(lián)聲波線功能非常實(shí)用，通過它可以方便地對(duì)室內(nèi)廳堂的形狀以及反射材料的位置和大小隨時(shí)進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整。第28頁/共30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(gè)南向外窗綜合遮陽優(yōu)化設(shè)計(jì)，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1.5×1.5m2，并