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【摘 要】 建筑采光是绿色建筑考评的一个重要方面，同时，良好采光也是提升建筑品质，创造宜居环境的重要组成。本文主要利用Autodesk Ecotect Analysis的光环境模拟部分对建筑采光、太阳辐射、及遮阳进行了分析研究，并通过模拟分析为建筑设计调整優化提供指导依据。
【关键词】 绿色建筑;建筑采光;模拟分析
绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源（节能、节地、节水、节材）、保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑[1]。
绿色建筑的衡量与评价包括节水、节地、节能、采光、通风、环保等诸多方面。因此，建筑采光是绿色建筑考评的一个重要方面，同时，良好采光也是提升建筑品质，创造宜居环境的重要组成。
利用先进的计算机模拟分析系统对建筑进行采光分析，可以研究日照与建筑之间关系，发现建筑设计对采光的影响，并以此对建筑设计进行调整与优化，从而可以充分利用自然采光、实现安全美观的亮度分布，防止眩光，提升采光照明品质，达到绿色建筑的标准与要求。
1.项目介绍
该项目位于辽宁省营口经济开发区熊岳镇，园区占地6.5万m2，楼盘定位高品质旅游度假住宅产品。建筑单体别致典雅、空间错落，内有中庭，并且温泉入户，设有室外泡泉，项目品质高。单体为四层洋房形式，其中地上四层，地下一层（地下一层与一层合为一户），其下沉庭院与二层、三层、四层均设有室外泡池。
图1 建筑单体效果图
图2 建筑单体平面图
图3 云泉雅建筑单体Ecotect采光分析模型
2.模拟分析
该项目运用Autodesk Ecotect Analysis软件对其建筑采光方面进行模拟分析。Autodesk Ecotect Analysis软件是一款基于国际先进的绿色建筑设计理念LEED及相关标准所开发的，可对建筑性能进行全方位分析与评价的软件。该软件适应了可持续发展的设计理念，其分析的范围很广，可对太阳辐射、日照、遮阳、采光、照明及热工、室内声场、室内外风场都可以进行模拟，覆盖了热环境、风环境、光环境、声环境、日照、经济性及环境影响与可视度等建筑物理环境的七个方面，其中对光环境模拟有着独特的作用[2]。因此，Autodesk Ecotect Analysis也被称为生态建筑分析大师。
Autodesk Ecotect Analysis具有可视化建模功能，并也支持相关设计软件导入模型。本项目中，是将BIM建筑模型（revit）导入Autodesk Ecotect Analysis中，并进行精简和优化，得到可视化采光分析模型。
本项目中，运用Autodesk Ecotect Analysis软件对建筑单体进行日照辐射、日照时数、日光路径、遮阳构件辐射对比、采光系数等方面模拟分析，从而全方位研究日照采光与建筑设计的关系，并以此指导优化建筑设计。
2.1户外日照时数与辐射强度分析
本项目建筑的特色是配有户外泡池与中空庭院，其采光的良否是影响着项目品质与绿色建筑的评定，所以，运用Autodesk Ecotect Analysis分析户外区域的全年日照时数与辐射强度，从而评定户外采光情况。
日照时数与辐射强度分析结果为全年统计平均值，日照时数单位为小时/年（h/y），辐射强度为瓦/平方米。（w/m2）。
分析结果见图4-7，表1
图4 负一层庭院（户外泡池）日照辐射结果
图5 二层庭院（户外泡池）日照辐射结果
图6 三层庭院（户外泡池）日照辐射结果
图7 四层天井（户外泡池）日照辐射结果
表1 户外庭院（户外泡池）采光时数
分析位置 全年采光时数（h/y）
负一层庭院（户外泡池） 800-1000
二层庭院（户外泡池） 1300（外侧），400（内部）
三层庭院（户外泡池） 700
四层南阳台 800
四层北向天井（户外泡池） <30
根据上图和上表可以看出：负一层、三层庭院、四层南阳台及二层外侧庭院的采光均良好，全年日照时数充足，可满足设计要求。二层内侧庭院（户外泡池）则受遮挡严重，日照时数仅为外侧的三分之一，日照辐射严重不足。四层天井泡池区仅在北墙边缘有不到30小时的年日照时数，日照辐射非常低。
2.2遮挡构件采光分析
在本项目中，在建筑负一层庭院（户外泡池）区域设有遮挡构件。为衡量遮挡构件对负一层庭院采光性能是否存在影响，运用Autodesk Ecotect Analysis对遮挡区域进行日照辐射分析，见图8-9。
图8 未设置遮挡构件时的负一层庭院日照辐射 图9 设有遮挡构件时的负一层庭院日照辐射
通过图8-9比较分析可得：虽然地下室泡池顶空设置了遮阳百叶（遮挡构件），但是对泡池区日照辐射没有产生严重影响，仅在烈日时降低了日照强度。
2.3日光路径模拟分析
日光路径模拟分析可以模拟分析出全年不同时间段的日光在建筑上的投射、折射、反射情况。从而评判不同季节建筑采光情况及屋檐、开窗位置等对建筑采光的影响。在本项目中，对建筑单体进行了全年四个季节的日光路径模拟，及屋檐、高窗日光路径模拟。见图10-13，及图14-16。
图10 春季日光路径模拟（正午12：00时） 图11 夏季日光路径模拟（正午12：00时）
图12 秋季日光路径模拟（正午12：00时） 图13 冬季日光路径模拟（正午12：00时）
根据四季日光路径模拟可得：四层天井（户外）泡池区域因顶棚洞口高度与角度及泡池的墙高比影响，全年仅有几日阳光能够到达地面，墙面反射日光时间很少，无法依靠墙面的反射辐射提高区域温度。（见下图14-16） 根据图14-16可得：1.2m宽屋檐与1.0m高的高窗组合可使室内采光效果最好;1.2m宽屋檐、0.6m高高窗的组合则无法获得室内采光。
图14 1.2m宽屋檐、0.6m高高窗的日光路径模拟（冬季正午12：00）
图15 1.0m宽屋檐、0.6m高高窗的日光路径模拟（冬季正午12：00）
图16 1.2m宽屋檐、1.0m高高窗的日光路径模拟（冬季正午12：00）
2.4室内自然采光百分比模拟
室内自然采光百分比模拟可分析自然采光占總照明的比重，从而判定建筑室内自然采光的良好度。本项目对1-4层建筑进行了室内自然采光百分比模拟。见图17-20。
图17 1层室内自然采光比分析结果
图18 2层室内自然采光比分析结果
根据图17-20可得：
一层整体自然采光不良。客厅和卧室有70%区域全自然采光百分比数值低于50%，即有50%以上的时间需要补充灯具照明。
二层整体自然采光尚可，而厨房区自然采光较差。南卧室（因外装饰遮阳构件影响）部分空间自然采光不良。
三层整体自然采光较优，仅在走廊和卫浴区，需要补充人工照明。
四层整体自然采光较优。在储物区和卫浴区需要补充人工照明。
3.结论
（1）本文主要利用Autodesk Ecotect Analysis的光环境模拟部分对建筑室内外采光性能进行分析，并以此为建筑设计优化提供指导依据。
（2）根据模拟分析判断：户外庭院（室外泡池）区域整体采光良好，但二层内侧庭院及四层北侧天井区域采光不良，需要调整优化。室内自然采光整体良好，但一层室内有50%以上的时间需要补充灯具照明。
（3）从遮挡分析可以看出：遮阳百叶（遮挡构件）对建筑采光没有影响，仅在烈日时降低了日照强度，可以使用遮阳百叶。
（4）从日光路径模拟可以看出：四层北侧天井进光量少，太阳辐射不足，需要改成封闭天井;1.2m宽屋檐与1.0m高的高窗组合可使室内采光效果最好;
参考文献：
[1]绿色建筑评价技术指南[M].北京.中国建筑工业出版社.2010.1.
[2] Autodesk，Inc主编.柏慕中国编著.Autodesk Ecotect Analysis2011绿色建筑分析应用[M].北京.电子工业出版社.2012.1.
作者简介：
1、刘成学，男，1979年4月生，本科，工程师。
2、彭翔宇，男，1972年10月生，本科，工程师。
3、沙帅，男，1987年5月生，硕士，助理工程师。
【关键词】 绿色建筑;建筑采光;模拟分析
绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源（节能、节地、节水、节材）、保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑[1]。
绿色建筑的衡量与评价包括节水、节地、节能、采光、通风、环保等诸多方面。因此，建筑采光是绿色建筑考评的一个重要方面，同时，良好采光也是提升建筑品质，创造宜居环境的重要组成。
利用先进的计算机模拟分析系统对建筑进行采光分析，可以研究日照与建筑之间关系，发现建筑设计对采光的影响，并以此对建筑设计进行调整与优化，从而可以充分利用自然采光、实现安全美观的亮度分布，防止眩光，提升采光照明品质，达到绿色建筑的标准与要求。
1.项目介绍
该项目位于辽宁省营口经济开发区熊岳镇，园区占地6.5万m2，楼盘定位高品质旅游度假住宅产品。建筑单体别致典雅、空间错落，内有中庭，并且温泉入户，设有室外泡泉，项目品质高。单体为四层洋房形式，其中地上四层，地下一层（地下一层与一层合为一户），其下沉庭院与二层、三层、四层均设有室外泡池。
图1 建筑单体效果图
图2 建筑单体平面图
图3 云泉雅建筑单体Ecotect采光分析模型
2.模拟分析
该项目运用Autodesk Ecotect Analysis软件对其建筑采光方面进行模拟分析。Autodesk Ecotect Analysis软件是一款基于国际先进的绿色建筑设计理念LEED及相关标准所开发的，可对建筑性能进行全方位分析与评价的软件。该软件适应了可持续发展的设计理念，其分析的范围很广，可对太阳辐射、日照、遮阳、采光、照明及热工、室内声场、室内外风场都可以进行模拟，覆盖了热环境、风环境、光环境、声环境、日照、经济性及环境影响与可视度等建筑物理环境的七个方面，其中对光环境模拟有着独特的作用[2]。因此，Autodesk Ecotect Analysis也被称为生态建筑分析大师。
Autodesk Ecotect Analysis具有可视化建模功能，并也支持相关设计软件导入模型。本项目中，是将BIM建筑模型（revit）导入Autodesk Ecotect Analysis中，并进行精简和优化，得到可视化采光分析模型。
本项目中，运用Autodesk Ecotect Analysis软件对建筑单体进行日照辐射、日照时数、日光路径、遮阳构件辐射对比、采光系数等方面模拟分析，从而全方位研究日照采光与建筑设计的关系，并以此指导优化建筑设计。
2.1户外日照时数与辐射强度分析
本项目建筑的特色是配有户外泡池与中空庭院，其采光的良否是影响着项目品质与绿色建筑的评定，所以，运用Autodesk Ecotect Analysis分析户外区域的全年日照时数与辐射强度，从而评定户外采光情况。
日照时数与辐射强度分析结果为全年统计平均值，日照时数单位为小时/年（h/y），辐射强度为瓦/平方米。（w/m2）。
分析结果见图4-7，表1
图4 负一层庭院（户外泡池）日照辐射结果
图5 二层庭院（户外泡池）日照辐射结果
图6 三层庭院（户外泡池）日照辐射结果
图7 四层天井（户外泡池）日照辐射结果
表1 户外庭院（户外泡池）采光时数
分析位置 全年采光时数（h/y）
负一层庭院（户外泡池） 800-1000
二层庭院（户外泡池） 1300（外侧），400（内部）
三层庭院（户外泡池） 700
四层南阳台 800
四层北向天井（户外泡池） <30
根据上图和上表可以看出：负一层、三层庭院、四层南阳台及二层外侧庭院的采光均良好，全年日照时数充足，可满足设计要求。二层内侧庭院（户外泡池）则受遮挡严重，日照时数仅为外侧的三分之一，日照辐射严重不足。四层天井泡池区仅在北墙边缘有不到30小时的年日照时数，日照辐射非常低。
2.2遮挡构件采光分析
在本项目中，在建筑负一层庭院（户外泡池）区域设有遮挡构件。为衡量遮挡构件对负一层庭院采光性能是否存在影响，运用Autodesk Ecotect Analysis对遮挡区域进行日照辐射分析，见图8-9。
图8 未设置遮挡构件时的负一层庭院日照辐射 图9 设有遮挡构件时的负一层庭院日照辐射
通过图8-9比较分析可得：虽然地下室泡池顶空设置了遮阳百叶（遮挡构件），但是对泡池区日照辐射没有产生严重影响，仅在烈日时降低了日照强度。
2.3日光路径模拟分析
日光路径模拟分析可以模拟分析出全年不同时间段的日光在建筑上的投射、折射、反射情况。从而评判不同季节建筑采光情况及屋檐、开窗位置等对建筑采光的影响。在本项目中，对建筑单体进行了全年四个季节的日光路径模拟，及屋檐、高窗日光路径模拟。见图10-13，及图14-16。
图10 春季日光路径模拟（正午12：00时） 图11 夏季日光路径模拟（正午12：00时）
图12 秋季日光路径模拟（正午12：00时） 图13 冬季日光路径模拟（正午12：00时）
根据四季日光路径模拟可得：四层天井（户外）泡池区域因顶棚洞口高度与角度及泡池的墙高比影响，全年仅有几日阳光能够到达地面，墙面反射日光时间很少，无法依靠墙面的反射辐射提高区域温度。（见下图14-16） 根据图14-16可得：1.2m宽屋檐与1.0m高的高窗组合可使室内采光效果最好;1.2m宽屋檐、0.6m高高窗的组合则无法获得室内采光。
图14 1.2m宽屋檐、0.6m高高窗的日光路径模拟（冬季正午12：00）
图15 1.0m宽屋檐、0.6m高高窗的日光路径模拟（冬季正午12：00）
图16 1.2m宽屋檐、1.0m高高窗的日光路径模拟（冬季正午12：00）
2.4室内自然采光百分比模拟
室内自然采光百分比模拟可分析自然采光占總照明的比重，从而判定建筑室内自然采光的良好度。本项目对1-4层建筑进行了室内自然采光百分比模拟。见图17-20。
图17 1层室内自然采光比分析结果
图18 2层室内自然采光比分析结果
根据图17-20可得：
一层整体自然采光不良。客厅和卧室有70%区域全自然采光百分比数值低于50%，即有50%以上的时间需要补充灯具照明。
二层整体自然采光尚可，而厨房区自然采光较差。南卧室（因外装饰遮阳构件影响）部分空间自然采光不良。
三层整体自然采光较优，仅在走廊和卫浴区，需要补充人工照明。
四层整体自然采光较优。在储物区和卫浴区需要补充人工照明。
3.结论
（1）本文主要利用Autodesk Ecotect Analysis的光环境模拟部分对建筑室内外采光性能进行分析，并以此为建筑设计优化提供指导依据。
（2）根据模拟分析判断：户外庭院（室外泡池）区域整体采光良好，但二层内侧庭院及四层北侧天井区域采光不良，需要调整优化。室内自然采光整体良好，但一层室内有50%以上的时间需要补充灯具照明。
（3）从遮挡分析可以看出：遮阳百叶（遮挡构件）对建筑采光没有影响，仅在烈日时降低了日照强度，可以使用遮阳百叶。
（4）从日光路径模拟可以看出：四层北侧天井进光量少，太阳辐射不足，需要改成封闭天井;1.2m宽屋檐与1.0m高的高窗组合可使室内采光效果最好;
参考文献：
[1]绿色建筑评价技术指南[M].北京.中国建筑工业出版社.2010.1.
[2] Autodesk，Inc主编.柏慕中国编著.Autodesk Ecotect Analysis2011绿色建筑分析应用[M].北京.电子工业出版社.2012.1.
作者简介：
1、刘成学，男，1979年4月生，本科，工程师。
2、彭翔宇，男，1972年10月生，本科，工程师。
3、沙帅，男，1987年5月生，硕士，助理工程师。