ecotect_第六章日照与太阳辐射分析

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1、 2009 Autodesk 可持续性设计可持续性设计 Autodesk Ecotect Analysis 培训教程培训教程 Hongxian Qin China Education Programs 2009 Autodesk 日照分析日照分析 2009 Autodesk 针对设计阶段的要求，Ecotect Analysis提供了强大的日照分析功能，包含了日 照阴影分析、太阳轨迹图分析以及基于此的遮挡分析与遮阳的优化设计等多方面 的内容。其中： 可视化的日照阴影分析：在Ecotect Analysis中，主要是以各种直观的三维模型 效果图来显示模型中的在遮挡与投影状况，其特点是交互性高、直观

2、并且易于理 解。用户可以随时调整模型并得到实时结果反馈，通常来说此类分析一般不需要 进行数据计算。 太阳轨迹图及遮挡分析：Ecotect Analysis提供了太阳轨迹图来分析建筑的遮挡 情况分析功能，太阳轨迹图可以精确地分析全年的日照和遮挡时间，此功能以图 表显示为主，但是在使用中需要理解太阳轨迹图的含义。 遮阳及遮挡优化设计：此功能是Ecotect Analysis极具特色的辅助设计功能，主 要用于对遮阳系统和可能产生的遮挡情况进行分析和优化设计。 2009 Autodesk 目录 日照间距与日照时间的计算 阳光反射板的设计 遮阳构件的优化设计 建筑遮挡和投影分析 2009 Autodes

3、k 1.1相关概念与基础知识相关概念与基础知识 日照标准 所谓日照标准，就是在规定的日照标准日（冬至日和大寒日）的有效日照时间范 围内，建筑外窗获得的最低日照时间。日照标准主要包括日照时数和日照质量两 个指标。日照时数时表示太阳照射的时数。日照质量是指每小时室内地面和墙面 阳光照射面积累计的大小以及阳光中紫外线的效用高低。 我国住宅建筑规范GB 50368-2005和城市居住区规划设计规范GB 50180-93（2002年版）根据不同气候区对住宅日照标准进行了相应的规定，即 每套住宅至少应有一个居住空间满足表4-1的日照要求。 2009 Autodesk 2009 Autodesk 1.2日照

4、间距的计算日照间距的计算 在居住小区中，往往由于建筑布局不当，四周的建筑互相遮挡，使得某些虽然朝 向选择较好的建筑并不能获得良好的日照条件。因此，在建筑规划设计中，必须 在建筑之间留出一定的距离，以保证日光不受遮挡能直接照射到室内。这个距离 就称为建筑的日照间距。 日照间距的大小主要是根据现行小区规划设计、住宅设计及其他建筑设计规范中 对日照标准要求来确定。它受当地地理纬度、建筑朝向、建筑的高度和长度及用 地地形等因素的影响。在平坦场地上，任意朝向的条式建筑日照间距计算公式为： D=(H-H1)cothscos=H0cothscos（3-2） 式中D两建筑物间平地日照间距（m）； H前排建筑高

5、度（m）； H1后排建筑底层窗台高度（m）； H0前排建筑檐口至后排建筑底层窗台高度间高度差（m）； hs太阳高度角（deg）； 建筑墙面法线与太阳方位的夹角（deg）； 其中，太阳高度角hs和是根据相应的日照标准及建筑朝向所确定。 2009 Autodesk 1.2日照间距的计算日照间距的计算 2009 Autodesk 1.3太阳时、地方时与标准时太阳时、地方时与标准时 一天时间的测定，是以地球自转为依据给出的一种尺度。日照设计中所用的时间， 均以地方平均太阳时为标准。它与日常钟表所指的标准时之间往往有一差值，故 需换算。 太阳时是指以太阳为标准来计算的时间，可以分为真太阳时（appare

6、nt/real solar time）和平均太阳时（mean solar time）。以真太阳日为标准来计算的 叫真太阳时，日晷所表示的时间就是真太阳时；以平均太阳日为标准来计算的叫 平均太阳时，钟表所表示的时间就是平均太阳时。 所谓地方平均太阳时，是以太阳通过该地的子午线（经线）时为正午12时来计算 一天的时间。这样经度不同的地方，正午时间均不同，使用起来不方便。因此规 定在一定经度范围统一使用一种标准时间。所谓标准时间，是各国按所处地理位 置的范围，划定所有地区的时间以某一中心子午线的时间为标准时，在该范围内 同一时刻的终点均相同。 2009 Autodesk 1.3太阳时、地方时与标准时

7、太阳时、地方时与标准时 我国从东五时区到东九时区，五个时区。为计算方便，我国统一采用东八时区的 时间，即以东经120。的平均太阳时为中国的标准时间，称为“北京时间”。北 京时间与世界时相差8小时，即以北京时间等于世界时加上8小时。 地方太阳时与标准时之间的转换可按下式计Lm算： ToTm+4(LO-Lm) （3-1） 式中 To标准时间，min； Tm地方平均太阳时，min； LO标准时间子午圈所处的经度（deg）； Lm地方时间子午圈所处的经度（deg）。 2009 Autodesk 1.4本例的基本情况和要求本例的基本情况和要求 分析的目的： 我们知道了日照间距的计算公式，对于这个复杂的公

8、式，即使是计算正南正北的 建筑日照间距也是费时费力。而面对比较复杂的建筑形式与布局，只能进行简化 处理，根本无从谈及日照分析和优化设计的问题。 而通过Ecotect Analysis的日照阴影分析就可以非常简便的确定日照间距，即可 以满足日照标准，又达到了节地的目的。 2009 Autodesk 1.4本例的基本情况和要求本例的基本情况和要求 本例是计算住宅的日照间距。该建筑位于西安市，朝向为南偏西30，建筑形体 为矩形，长宽分别为36m、12m，建筑高度为18.5m，底层窗台距室外地面 1.35m。要求前后两栋住宅的日照时间满足大寒日（1月21日）满窗日照2小时， 以此计算出前后两栋建筑的最

9、小楼间距。之后，使用Ecotect Analysis的日照时 间模拟计算功能验证北边建筑的日照时间。 2009 Autodesk 1.5模拟计算日照时间模拟计算日照时间 打开文件“日照间距.eco”。 选中北向的建筑的南墙。 点击Modify(修改)菜单Surface Subdivision(表面细化)Rectangular Tiles(矩形 面片)命令。 如图设置弹出的Surface Subdivision(表面细化)对话框。 点击OK后，选中的南墙被细化。 2009 Autodesk 1.5模拟计算日照时间模拟计算日照时间 点击Calculate(计算)菜单Solar Access Ana

10、lysis(时均太阳辐射和日照分析)命令。 在弹出的对话框中选择Shading Overshadowing and Sunlight Hours(投影、遮挡和 日照时间)，如图点击Skip Wizard(忽略向导)按钮。 如图设置弹出的对话框。 2009 Autodesk 1.5模拟计算日照时间模拟计算日照时间 【注意】对话框中Period(时间段)中可以选择全年或者自定义的时间，我们选择Current Day(当前日期)指的是区域/指针工具栏中所设定的日期；时间范围8:0016:00是根据表 3-1中所规定的有效日照时间带来设置的；Calculate Over(目标物体)下拉菜单中可以选 择

11、Model Objects(模型物体)与(分析网格)，我们所模拟的是模型所以选择Model Objects，当然日照时间也可以利用分析网格来模拟分析；如果不钩选Selected Object Only(仅选定的物体)，软件就会计算全部显示物体的日照时间。 2009 Autodesk 1.5模拟计算日照时间模拟计算日照时间 计算结果如图所示。 2009 Autodesk 1.5模拟计算日照时间模拟计算日照时间 点击Display(显示)菜单Object Attribute Values(物体属性值)下拉菜单，如图，读者可以尝 试以下命令： 在这个下拉菜单中我们可以让计算结果以 Atrrib.1:

12、 Total Sunlight Hours(属性1:日照总时间) Atrrib.2: Percentage Exposed(属性2:日照百分比) Atrrib.3:Percentage Shaded(属性3:遮挡百分比)等 方式显示在细化的物体表面上； 可以让物体表面显示Text Values(数值)、Object Number(物体编号)、Vectors(向量)、Colours(颜 色)等内容。 可以在Customise Scale(自定义颜色比例)对话框中 选择颜色显示的方式、设定比例尺； 可以在Properties(属性)对话框中导出数据、生成数 据报表以及清除已经计算的数据等。 200

13、9 Autodesk 1.5模拟计算日照时间模拟计算日照时间 【注意】如果再次用已经存在分析数据的物体做分析时，一定要选择Properties(属性)对 话框中的Reset Zero(重置到零)的命令清除已经存在的数据，否则前一次的计算结果可 能影响下一次的结果。 点击键盘F7，进入到前视图，如图。我们可以从前视图中更加清晰地观察计算结果， 从结果来看，我们使用Ecotect Analysis计算出的日照间距完全满足了日照时间的要求。 2009 Autodesk 建筑遮挡和投影分析 2009 Autodesk 2.1建模建模 在本例中，直接利用Revit Architecture的模型进行分析

14、。左图是使用Revit Architecture体量功能设计的一个地块的建筑群。我们直接在Revit Architecture导出 DXF文件，然后将其导入Ecotect Analysis中，如右图。 2009 Autodesk 2.2修改表面法线修改表面法线 在Ecotect Analysis中表面法线(Surface Normals)是区分一个面内外的标志，一般情况 下模型的表面法线都要朝外，这是正确计算日照、遮挡、热环境以及光环境等内容的前 提。由于本例的模型是通过DXF格式导入的，所以在分析之前必须查看模型的表面法线 方向，发现方向颠倒的必须修改。如果进行模拟分析后发现分析结果不正确或

15、者没有计 算结果显示，首先就应该查看模型的表面法线方向是否正确。 查看与修改模型表面法线的方法如下： 点击键盘Ctrl+F9或者Display(显示)菜单Surface Normals(表面法线)命令。 2009 Autodesk 2.2修改表面法线修改表面法线 点击Modify(修改)菜单Surface Subdivision(表面调整功能)Unify Normals of Coincident Surfaces(统一共面的法线方向)命令。 可以发现大部分面的表面法线被调整了方向，但图4-60中还有少数面的法线方向错误， 例如中间超高层建筑（图中最大的体块）的立面，我们还需要单独调整其法线：

16、 2009 Autodesk 2.2修改表面法线修改表面法线 点击绘图区域的空白处，退出全选的状态。 选中超高层建筑的四个立面，点击键盘Ctrl+R，反转这四个面的表面法线方向。 2009 Autodesk 2.2修改表面法线修改表面法线 点击键盘F9，恢复到模型显示状态。 2009 Autodesk 2.3模拟计算模拟计算 （1）在视图中显示太阳轨迹 载入北京的气象数据。 点击屏幕最左端的VISUALISE(可视化页面)按钮，进入可视化视图。 进入Shadow Setting(阴影设置)面板，钩选Daily Sun Path(全天太阳轨迹)，视图中显 示出了全天的太阳轨迹。我们可以拖拽太阳轨迹上的黄色太阳图标来调整时间，以观察 一天中不同时刻的阴影变化。 如果按住