使用ECOTECT软件进行热环境与光环境的模拟

使用ECOTECT软件进行热环境与光环境的模拟
目录
1．Ecotect软件介绍： (2)
2．案例概况： (2)
2.1围护结构材料选择 (3)
4. 热环境分析 (5)
4.1逐时温度的分析 (5)
4.2逐月热环境不舒适度 (6)
4.3逐月采暖空调能耗 (7)
4.4逐时得热/失热分析 (8)
4.5被动组分得热分析 (8)
4.6逐月度日分析 (9)
4.7温度分布分析 (9)
4.8空间舒适度分析 (10)
5.光环境分析 (12)
5.1采光系数 (12)
5.2照度分析 (13)
5.3内部反射 (13)
6.总结 (14)
1．Ecotect软件介绍：
Autodesk Ecotect Analysis软件是一款功能全面，适用于从概念设计到详细设计环节的可持续设计及分析工具，其中包含应用广泛的仿真和分析功能，能够提高现有建筑和新建筑设计的性能。

该软件将在线能效、水耗及碳排放分析功能与桌面工具相集成，能够可视化及仿真实环境中的建筑性能。

用户可以利用强大的三维表现功能进行交互式分析，模拟日照、阴影、发射和采光等因素对环境的影响。

Ecotect是当今市场上较为全面的概念化建筑性能分析软件。

他提供友好的三维建模设计界面，并提供用途广泛的性能分析和仿真功能。

Ecotect与众不同之处在于他完全可视化的物理计算过程回馈。

使用 Ecotect 做前期的方案设计感觉就像最终确定方案一样的准确。

Ecotect让设计者在建筑形式确认前就可以了解建筑的相关特性，从而对设计方案进行优化、进行方案的比选。

Ecotect的主要功能有：气候分析工具，日照与遮挡分析，太阳辐射与太阳能利用分析，热环境分析，光环境分析，声环境分析。

2．案例概况：
该建筑为西安市一座办公建筑，左图为该办公建筑的外形图，右图为该办公建筑的周围建筑情况。

该建筑为办公建筑，一层砖混结构，层高3.3m，中庭层层高较高，达到6.5m，且设有1mX1.5m的高窗。

其余房间尺寸均为1.5mX2.1m。

建筑面积为148平方米。

通过图1可以看到该建筑的外形及其周围建筑物。

图1
2.1围护结构材料选择
外墙：
内墙
屋顶
玻璃
3. 日照与遮挡分析
此时，是是9月21日上午9:00时刻的日照阴影的情况。

楼间距为16.8米，当楼间距 为6.8米时，可以看到同一时刻，高楼对设计所的遮挡程度很大。

通过图2 和图3可以看 到同一时刻，不同的间距对建筑的遮挡程度不一样，在保证室内最少的采光时间的情况下 采取最合理的间距，对于有效利用地面面积非常有意义。

图2 图3
4.热环境分析
4.1逐时温度的分析
此时，时间点为1月30号，通过对房间的逐时温度分析图可以看到室外温度，太阳直射强度，太阳散射强度，风速，室内区域的平均温度等全天内的变化情况。

通过图4可以看到建筑所有房间的综合温度的平均值与其他温度及其太阳强度的变化情况，通过图5可以看到南屋的室内平均温度与其他温度及其太阳强度的变化情况。

图4
图5
4.2逐月热环境不舒适度
假定该设计所没有空调系统，该区域也没有办公人员，该软件就可以根据相关的舒适温度计算逐月的不舒适度，这一指标同样反映了建筑热环境质量。

该图代表了整栋设计所的逐月热环境不舒适度的情况分析。

通过图6我们可以看到建筑物整体的一个环境不舒适度的变化情况，能够反映出该建筑物冬季供暖量远远大于夏季制冷量，通过图7可以看到大厅的逐月热环境不舒适度的情况。

图6
图7
4.3逐月采暖空调能耗
Ecotect analysis 可以模拟分析建筑整体与各个区域的逐月采暖空调的能耗，这些数据可以通过柱状图与数据列表的形式呈现。

通过图8可以看到的是整个设计所的逐月采暖空调能耗分析。

其中柱状图中的颜色是与区域的颜色相对应，这样就可以很之光的看出每一个区域的能耗情况与在整个建筑物中所占的比例，也可以看出逐月能耗的对比。

图9表示的是大厅的逐月采暖空调能耗分析。

图8
图9
4.4逐时得热/失热分析
逐时得热/失热分析包含与建筑能耗相关得热和失热的逐时数据，通过模拟分析这些数据，可以研究围护结构的保温隔热性能，同被动组分得热分析结合起来分析，更可以从宏观与微观两个方面来了解建筑的相关热工性能。

图10就说明了在1月30号，整个设计所的逐时采暖/空调负荷，围护结构导热的得失热，综合温度产生的热量，太阳直射辐射得热，冷风渗透得失热，内部人员与设备得热，区域间得失热的变化情况。

图10
4.5被动组分得热分析
该功能相当于将逐日得失热情况统计在同一张图上，并计算同一项内容（包括围护结构导热的得失热、综合温度产生的热量、太阳直射辐射得热、冷风渗透得失热、内部人员与设备得失热、区域间得失热）所占的比例。

图11表示的整栋建筑物的得热分析，可以看出围护结构的热传导占26.3%，表明围护结构的保温与隔热性能比较好。

图11
4.6逐月度日分析
逐月度日分析包括两部分，图12中左侧图中很坐标代表月份，纵坐标为度日数，显示的是逐月度日数柱状图；右侧图中很坐标为得失热，纵坐标为度日数，显示的是逐月度日数与得失热量相关联的散点分布图。

图12
4.7温度分布分析
这一模拟可以统计分析各区域的全年各小时室内温度的数量。

图13
4.8空间舒适度分析
空间舒适度分析主要根据区域管理对话框中室内设计条件的衣着量、相对湿度、风速、人员活动状态与计算得到的室内干球温度、湿球温度等五个指标得出PMV和PPD,并将结构呈现在网格中。

图14和图15中衣着量为1clo，不满意百分率最大可达到83%，最小也在63%。

PMV在1.8‐2.8之间，从PPD和PMV的数值我们可以看到房间较热。

图14
图15
在图16和图17中衣着量设置改为0.4clo，其他参数不发生变化，PPD在18%‐58%之间，明显看到人们的不满意率降低了。

PMV的大小在0.8—1.8之间，明显看到预计热感觉系数江降低了，更舒适了。

图16
图17
5.光环境分析
5.1采光系数
室外照度是经常变化的，这必然使室内照度随之而变，不可能是一个固定值，因此对采光数量的要求，我们和其他许多国家都用相对值，也就是采光系数。

从图18中可以看到，设计所的采光系数在各室内窗户附近最大，整个室内采光系数基本在 2.0%以上。

符合规定要求。

图18
5.2照度分析
使用软件模拟室内自然采光的照度分析，可以看出室内不同位置的自然采光情况。

通过模拟，对建筑物的设计进行优化。

图19
5.3内部反射
使用软件模拟室内自然采光的照度分析，可以看出室内不同位置的自然采光情况。

通过模拟，对建筑物的设计进行优化。

图20
6.总结
建筑室内环境主要包括热环境、光环境、声环境与室内空气质量4部分，室内热环境和光环境的舒适要求和是人对建筑环境的最基本要求之一。

不论任何建筑，在任何时间，其室内空间的温度、湿度、气流速度和平均辐射温度都应该限定在一定范围内，这在严寒的冬季和酷热的夏季显得尤为重要。

实现这种要求的途径是通过建筑设计的手段。

建筑师在建筑设计过程中，不论理解或是乐意与否，在一个新的建筑方案完成后，其室内物理环境、心理环境和能耗指标也就确定了。

在追求建筑造型、建筑空间的今天，多数建筑的室内热环境是有缺陷的。

而现代的采暖、通风与空调控制技术可以实现任何需求的热环境指标，这是科学技术进步在人居环境科学领域的现实体现。

但众所周知，其代价是消耗大量的能源，因此建筑师须通过设计的手段，不断改善建筑的热环境。

通过软件的模拟，来进行逐时温度分析、逐时得热分析、逐月能耗分析、逐月不舒适度分析、温度分布分析、逐月逐时得热分析、被动组分得热分析等分析，通过这些模拟结果，可以有效地帮助建筑师改进建筑方案的热工性能，选择有效的技术手段提高建筑的相关性能。

再者，建筑节能已经成为我国建筑发展的必然要求。

良好的自然采光设计就成为了降低照明能耗的关键，模拟软件的介入为建筑师在改善自然采光方面提供了便利。

针对各种自然采光、人工照明提供精确的模拟结果，也可对照明能耗提供一定的分析。

在建筑节能的大趋势下，利用模拟软件进行热环境和光环境的分析是未来建筑师的设计主要依据。

也是优秀建筑设计的所需经历的必要步骤。