基于Ecotect的生态建筑设计应用研究

【摘要】主要介绍了Ecotect的作用，并通过Ecotect为西安市的建筑朝向、气候等因素进行了分析，为西安生态建筑提供了一种数据支持。

【关键字】Ecotect，气候，分析，生态建筑

【Abstract】Mainly introduced the Ecotect, and through the Ecotect for xi 'an building towards, and climate factors are analyzed, and ecological architecture provides a data support for xi 'an.

【Key words】Ecotect，climate，analysis，ecological architecture

中图分类号:TU2文献标识码：A 文章编号：

1 引言

随着城市化进程的加快，我国建筑行业高速发展，其开发量也持续增长。经相关的数据统计，仅建筑行业每年的碳排放量就占到了我国总碳排放量的30%，并有上升趋势。面对这一发展需求与环境保护之间的矛盾，一些建筑师开始将目光转向生态建筑的设计研究工作[1]。

当前我国仍处于生态建筑初级探索阶段，对于生态建筑尚未有成熟的设计理念与模式，许多生态建筑的设计还处于“标签式”的阶段，其中对于一些生态设计手段的理解不到位，甚至还增加了建筑施工与使用过程中的能耗。然而，要设计一个真正的生态建筑，要求在设计之初设计者就应该对于建筑所在地的各项气候数据有所了解，并做出相应的分析以引导后续设计的方向，根据建筑所在场地的特质而做出特定的回应，而非一种程式化的设计套路。

2 Ecotect简介

Ecotect是一个全面的技术性能分析辅助设计软件，提供了一种交互式的分析方法[2]，只要输入一个简单的模型，就可以提供数字化的可视分析图，随着设计的深入，分析也越来越详细。Ecotect可提供许多即时性分析，其的操作界面友好，与建筑师常用的辅助设计软件Sketch Up、Archibald、3DMAX、AutoCAD有很好的兼容性，3DS、DXF格式的文件可以直接导入，而且软件自带了功能强大的建模工具，可以快速建立起直观、可视的三维模型[3]。然后只需根据建筑的特定情况，输入经纬度、海拔高度，选择时区，确定建筑材料的技术参数，即可在该软件中完成对模型的太阳辐射、热学、光学、声学、建筑投资等综合的技术分析。计算、分析过程简单快捷，结果直观。模型最后还可以输出到渲染器Radiance中进行逼真的效果图渲染，还可以导出成为VRML动画，为人们提供一个三维动态的观赏途径[4]。 Ecotect采用权威的核心算法，和RADIANCE、POV Ray、VRML、Energy Plus 、HTB2热分析软件均有导入导出接口[5]。Ecotect的另外一个主要方面是它新颖的3D界面的开发，其采用了出奇简单的建筑构件的内在关系，极大地简化了最复杂的几何体的创建过程，也极大增加了它的可编辑性[6-8]。

3.气候特点分析

以西安市为例，采用西安市气象数据，通过Ecotect 对西安市某建筑进行朝向、气候等进行分析。

3.1最佳朝向分析

建筑布局是方案设计阶段要首先考虑的因素。Ecotect 通过对任一朝向接受的年热辐射总量给出了最佳朝向的分析图，如图3.1所示。

图3.1 最佳朝向分析图

图中红色与蓝色区域分别代表过热与过冷的月份，较粗的黄线表示宜昌地区平均曝辐射量，蓝色区域表示过冷时间段的总曝辐射量，红色区域表示过热时间段的总曝辐射量，蓝色区域表述平均曝辐射量。通过分析可知，建筑最佳朝向为南偏东10°。

3.2风分析

风分析也是建筑设计所要考虑的另一个重要因素，对应节能减排有着非常重要的意义。通过Ecotect分析发现，在107°方位，风频最小（小于107hrs），风速多数小于20km/h，风温在20°~25°之间，湿度大于75%，舒适度较高，风频、风温、风湿分别如图3.2、3.3、3.4所示。

3.2风频图 3.3风温图

3.4 湿度图

3.3逐时相对湿度分析

我国于2005年7月1日始实施的GB 50189 - 20055公共建筑节能设计标准6规定, 建筑的空调和采暖能耗应该采用逐时的典型气象年数据进行能耗计算，生成逐时相对湿度是其中一个重要环节，国家相关气象单位共享数据一般为4次定时数据(观测时间分别为2 时、8 时、14 时和20时) 。通过分析可知，西安市春、夏季相对干燥，秋、冬季相对湿润，湿度如图3.5所示。图3.5中，下方区域为一天（4月26日）的温度、湿度、风速、折射太阳辐射、漫射太阳辐射数据图，根据这些数据可以为空调通风设计专业提供数据支持。

图3.5 逐时相对湿度图

3.4空气相对湿度与太阳辐射逐时分析

在满足室内舒适性的基础上，在一定的温度和湿度范围内，可以通过提高室内温度和相对湿度的途径来减少空调系统的能耗，因此地域空气相对湿度分析显得尤为重要。空气相对湿度是干球温度与湿球温度的温差，可作为通风空调设计、优化参考数据。干球温度（DB）是普通温度计测得的空气温度，湿球温度 (WB)则是湿球温度计测得的温度。图3.6中蓝色折线区域为逐时干球温度逐时图，图3.7中绿色折线区域为逐时湿球温度逐时图。

3.6 干球湿度逐时图

3.7 湿球湿度逐时图

图3.8说明西安市全年辐射量较高，有利于太阳能的利用，但6月、7月、9月、10月份阴雨天较多，太阳能利用率有所降低 。

3.8 直射太阳辐射逐时分析

4. 结束语

随着城市化进程的加快，我国建筑行业高速发展，但一发展需求与环境保护之间的矛盾，研究生态建筑的设计研究工作的必要性日益明显。但当前我国仍处于生态建筑初级探索阶段，对于生态建筑尚未有成熟的设计理念与模式，许多生态建筑的设计还处于“标签式”的阶段。Ecotect作为一个全面的技术性能分析辅助设计软件，提供了一种交互式的分析方法。本文通过Ecotect为西安市的建筑朝向、气候等因素进行了分析，为西安生态建筑提供了一种数据支持。

参考文献

[1]洪实.建筑节能：绿色建筑对亚洲未来发展的重要性.中国大百科全书出版社.2010:24.

[2]董妹婧.ECOTECT在辅助教学过程中的应用研究初探.南京大学硕士学位论文.2011:19-20.

[3]王瑞锋.建筑能耗模拟软件热模型的比较研究.北京工业大学硕士学位论文.2009.

[4]严钩，赵能.ECOTECT在建筑方案设计中的应用研究.高等建筑教育.03.(2009):140-144

[5]云鹏.ECOTECT建貌环境设计教程.中国建筑工业出版社.2007.

[6]王真琦.ECOTECT在园林被动式生态设计中的应用.东北林业大学硕士论文.2011.

[7]李鲲，余庄.用ECOTECT来模拟和评估建筑物理环境.CADDM.12(2006):44~50

[8]Sowell, Edward F. Efficient solution strategies for building energy system simulation. Energy and Building, 2001.04

本项目得到西安市科技计划项目（CX12187-4）及西安建设科技项目（SJW201210）资助。