在建築方案設計階段如何對其天然光環境進行模擬研究？

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目前我們在方案階段常用的模擬軟體是ecotect，但是其精確度存在很大的問題，而且好像ecotect只更新到2010，其後並沒有更新，這也一定程度上說明Autodesk公司已對其放棄了。那問題來了，目前我們在建築設計階段怎樣對其光環境分析模擬？

作為模擬工程師，我就直接切入正題了。

談一下用Ecotect的模擬。雖然說Ecotect目前已經停止更新，並且官方網站上的下載也已經停止，但從部分殘存備份的下載網址上面還是可以下到2010或2011版本。從工程上來講採用這款軟體建模聯合radiance模擬光環境仍然是被工程行業廣為認可的。

Ecotect模擬的採光步驟：

建模相比其他工程軟體來說，建模功能簡潔易懂。一般來說，對於建築專業的人員來說，其建模複雜程度僅比sketchup稍不便一點點。並且室內採光模型相對其他室內模型（如cfd通風模型，能耗模型）來說，屬於比較簡便的一種。採光模型只需要將主要功能空間（典型公建內如辦公室、大堂、會議室、設計室等，具體可參照《建築採光設計標準》GB50033-2013）勾勒出來（不要將門打開），並根據立面設計在外牆上插入窗和外遮陽。通常來講，如果沒有室內透明隔斷，基本不用考慮其他室內的空間格局。建立模型時，也需要設置地板、牆壁、頂棚的反射係數。比較常見的參數可取0.4、0.7、0.8（順序與前者依次對應）。當然，如有比較特殊的室內裝飾，這些參數最好以實際具體的來設置。另外，窗的透光率也是一個重要參數，一定要根據項目的實際透光率來，透明部分面積典型參數如窗0.6~0.7，玻璃幕牆為0.4。

建模完成之後需要設置的是光環境的各項參數。目前根據國內標準《建築採光設計標準》，採用的模型為全陰天模型（CIE Overcast sky）計算採光係數（Day light factor）的方式較為常用。

這樣的方式為採光最不利的工況下計算，通常情況下，其結果也能夠反映出實際自然採光的狀況。

首先找到自己項目的所在的光氣候區位置（參考《建築採光設計標準》附錄），設置全陰天模型的平均照度。全陰天模型來說（這個可以網上參考一下全陰天模型的定義），建築朝向影響不大，可以不設置，但如果做晴天模型請務必設置好建築的朝向。

接下來就開始模擬了，首先選擇一處或多個需模擬的房間的地板，在0.75m處打上網格，打網格的過程中盡量調整網格的x軸、y軸的網格個數，使每個網格的形狀接近正方形如圖1。網格的疏密程度將會影響結果的精確程度，當然也要考慮到電腦能承受的計算量。一般而言，用radiance進行計算不需要耗費太多資源，並且速度較快，網格數量可以越細越好。

接下來進入模擬步驟，選擇radiance（圖2），當中具體步驟就不贅述了，最後設置界面如圖3設置即可。

圖1

圖2

圖3

最後就是對結果的分析，根據國內《建築採光設計標準》（圖4），當中比較常用的為三級和四級採光要求，即採光係數達到3%和2%乘以相應的光氣候區係數。相應的主要功能空間比如教室、辦公室、會議室為三級，廚房，辦公大堂，餐廳多為四級。

圖4

圖5

結果如圖5所示，ecotect的結果統計比較麻煩。如果想要知道單個房間的平均採光係數，必須要對這個房間打網格，並且模擬計算，才能得到平均採光係數。

不過對於方案階段來講，用於對於優化部分房間的採光來說影響不大。可以通過模擬一整層主要功能空間0.75m處（工作面）的採光情況，判斷挑選出部分採光不佳的房間，進行特別的優化，比如修改房間的格局（房間進深不宜過狹長）、採用透光率更好的窗、修改外遮陽的寬度等方式。採光影響最大的屬房間的幾何形狀，所以越前期進行自然採光的模擬或設計將會是效果最好，投入最少的方式。另外點選report標籤頁當中的report generator可以分段採光係數的面積分部比重。

結尾，能夠用軟體前期介入對項目進行優化，是綠色建築當中最為推崇的方式。現在目前綠色建築行業還是大量存在先設計完施工圖甚至施工完成後再進行投入極少量資金用於評價體系得分的情況，這種本末倒置的做法也是因為綠色建築這個概念沒有受到大眾廣泛的認同。題主這樣能夠採用前期運用模擬技術對項目進行的做法還是很正確的。

你如果按照建築採光設計標準進行採光評估，可以採用ectect建模，再導入radiance中計算（radiance採用逆向追蹤法計算，比ecotect精確，這是目前全世界都認可的採光評估軟體），最後把結果返回ectect，進行結果輸出。如果你想進行全年採光能耗評估，你可以在建完模型後導入daysim中進行計算，並輸出結果。

好專業。。膜拜