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生态建筑大师ECOTECT

2015-4-10 10:46| 发布者: 春风得意| 查看: 815| 评论: 0|来自: 深圳博耐飞特数字技术有限公司

摘要: Ecotect2011生态建筑大师--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,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, ...

态建筑大师ECOTECT概述:           

  Ecotect2011生态建筑大师--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,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,比如改变地面材质,就可以比较房间里声音的反射、混响时间、室内照度和内部温度等的变化;加一扇窗户,立刻就可以看到它所引起的室内热效应、室内光环境等的变化,甚至可以分析整栋建筑的投资。它的操作界面友好,与建筑师常用的辅助设计软件SketchUp、Archicad、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。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、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。
   Ecotect采用权威的核心算法,和RADIANCE 、POV Ray 、VRML、EnergyPlus 、HTB2热分析软件均有导入导出接口。它对于设计师的方案设计理念是一个重要的提升,是建筑节能设计的一个很好的体现,尤其和SketchUp的配合使用充分体现设计师作品向生态建筑的方向延伸。

  因为ECOTECT能处理建筑性能的很多不同方面,所以它需要很大范围的数据来描述建筑。为减轻设计师的负担,ECOTECT使用了一种独特的累积数据输入系统。刚开始仅需要简单的几何细节信息。当设计模型被改进,变得更加精确,或者需要详细反馈时,用户就可以做出更多选择,输入更多显得重要的数据。这就意味着您只须几次鼠标点击之后就可以分析太阳光照射、遮蔽选项和可用光照。

  ECOTECT的另外一个主要方面是它新颖的3D界面的开发。传统的几何CAD系统实际上并不适合早期设计开发,因为他们对输入的要求太烦琐、精确,使得设计师不得不做出很多精确计算,而此时他们实际上只是在进行直觉思考。因此,我们开发了灵活、直觉和合理的3D建筑系统,它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。 

因此,建筑师的需要与工程师的需要是大相径庭的,尤其是在建筑设计的早期阶段。在这个阶段,建筑基本方案仍在分析过程之中,而有关建筑几何结构、材料和方位也有待决定。设计的这三个方面无疑是整个建筑物性能的最重要决定因素,使这一阶段成为绝大多数工程的最重要的阶段。
然而,这一阶段却最容易被传统的分析和模拟软件所忽略,主要是因为描述建筑物的可计量真实数据根本不存在,而这恰恰是工程师最需要的东西,以获得精确的计算结果。然而,在这一阶段,哪怕是相对不精确的分析反馈,对设计者而言,仍然极其具有裨益,能将决策进程从启动阶段推向更有效的设计方案--有望在设计过程中避免方案的夭折。
可视化分析(Visual Analysis) 
其实,ECOTECT 是在1990年起源于一位大学生的建筑方案。因为一位对被动和低能耗具有浓厚兴趣的建筑学专业大学生,带着图表去上课,结果作业却不及格。那时候,唯一可使用的分析工具只有DOS程序,没有多的作为。然而,建筑设计根本上讲是一个可视化过程。这点在设计的早期阶段尤其重要,在这一阶段,真正需要将计算和模拟数据回馈到建筑模型中。这就是ECOTECT在最初开发阶段的基础原理。 

象这样的方法在进行日光和照明计算时是相对比较简单的,数值可显示在平面上或者作为一个轴上彩色单元。即使是热性能和隔声性能分析也有些元素可以类似地显示。然而,数据分析的可视化远远不止这些。

许多软件工具只能将阴影和反射在某个时间形成的单点显示在其它建筑物的表面上,因此,如果能将全年的阴影浓缩到一个平面上,可完全改观设计者对方案存在问题的理解。同样,如果能把一个空间的热质量的效果生成一个缩略图,则可提供一个结构系统来根据可视化回馈进行热性能设计。通过图表,设计者知道他们想要达到什么效果,而软件则可将设计的状态显示出来。如果设计决策能将既有的状态推向预期的状态,那么说明设计正朝正确的的方向推进。

极少有建筑分析软件工具能在整个计算过程中提供可视化回馈。这就意味着设计的过程是在隐藏的状态下进行的,用户无法看到,只能相信软件正在分析的是正确的。结果,只能通过对所有分析结果进行冗长的测试才能发现建模过程中存在的错误。虽然许多计算都是无法可视化,但有一些技术可用来改进这一缺陷。
   例如,当应用抽样和光线跟踪(ray-tracing)技术时,ECOTECT可设置显示正在被生成或测试的每个点或光迹。同样地,在检测邻近区域时ECOTECT可凸现每个表面,同时以随机点遮蔽重叠区域。这一功能可将计算过程显示出来,同时也让用户能确定模型可能存在的问题,只需查看显示的异常部分--邻近表面未遮蔽,物体以错误的颜色显示,或者在复杂区域中某个区域没有形成大量的光线。
另一个要考虑的重要问题是最终图像的呈现方式。大多数学生都知道,他们的设计老师可能会花更多的心思来绘制4B铅笔草图,而不是花在用CAD制作出来的硬边激光打印图纸上。硬边激光打印图纸比铅笔绘制的草图具有更高级别的设计方案。几乎所有的客户也都是这么认为的。因此,ECOTECT使用户能改变模型图像的"草图"和结果显示(G)。

绘制模型
ECOTECT面临的主要挑战之一,是开发一个用户界面,使几何模型化(geometric modelling)能象传统手绘草图那样简单、自由和灵活,且可用来进行总体分析和详细分析。 这就要求将传统CAD环境(用来定义一个元素的线形和形状只能提供建筑功能的可视化提示)升级到一个更高级别的系统,能领会到你实际上是在设计一幢楼,而不是一个变速箱。 
基于这一认识,ECOTECT能够作出假设,创建不同元素之间的相互联系,从而大大提高建模的进程。建筑师尤其善于打破制定的规则,以使软件能让用户随时拆分物体,以任何方式进行处理。然而,大多数用户都发现自动关联(automatic relationships)和材料假设(material assumptions)非常有效。 
渐进式数据输入(Progressive Data Input)
在ECOTECT中,所有的计算都是基于一系列的基本假定和默认数值进行的,这些数值可随时进行调整。无经验的用户或要求快速得到计算结果的用户只需明确当时他们能拥有什么级别的信息。在设计的渐进过程中,可在模型中加入更多的详细方案和技术规范,使计算结果变得更加精确。
很显然,根据默认数值计算出来的结果的有效性会存在一些问题,然而,采用手工的方法和单凭经验的方法(rule-of-thumb methods)也存在同样的局限性,因此,这点是很容易被用户理解和接受的。如要求更精确的结果,则需要利用更详细的信息进行建模。这使设计者能控制计算数值的成果和准确度,而不是软件开发商。
ECOTECT适用于什么领域
许多人初次接触象ECOTECT这样的工具时,都会想到只须绘制或导入建筑模型, 再按些按纽,软件就会告诉你建筑物将如何构建,你该如何安装等等。很遗憾的是,我们离这个程度还有很长一段距离。 
在这一阶段,把类似ECOTECT的工具当作一种建筑设计计算器来看待似乎更加合适。正像一个计算器一样,它依赖于这样的事实:用户大概知道问题是什么,并知道如何把它表述为计算器能处理的形式。因此,ECOTECT无法建议某个特定空间的最合适的被动设计方案,但它可以告诉你透过窗户的太阳辐射量,太阳辐射什么时候发生,什么时候消失——然后,你可根据这些信息选择直接或间接太阳能增益系统。这就意味着,设计者需要具备一些基本建筑物理学知识,然而那些建筑师之外的人最好兼有建筑原理的知识。

交互式拖动太阳以更新阴影日期和时间
ECOTECT竭力提供广泛的性能分析计算范围,这不是要混淆问题,而是使设计者能拥有最大的灵活性和回馈数据。然而,其意图不是让你根据这些范围中的每个因素来开展你的建筑设计,只需要选择你认为有助于提供最好最合理的方案的方面。 
还有一个问题,在照明研究中,可在一个工作面上或热性能计算图中画出光照等级,每个小时的温度可画成图表,与光照研究不同的是,而ECOTECT中的许多分析功能不提供便于计量的结果。例如,在一个空间内观看声音粒子(sound particles)的动画传播,可使设计者获得大量有用的信息,但是这些信息极少能方便地印出或粘贴到报告中。 
这就使得“玩”的概念变得如此重要!正如设计者只需借助铅笔绘制的草图和他们的想象即可“玩”出各种花样,简单光照和热性能选项可通过ECOTECT迅速地“绘制”和测试。你不必在空间里完全地模拟所有详细的几何体以观察潜在的光照分布,正如你不用把铅笔绘制的草图的每个最后的节点画出来一样。通过分析几个不同的光照选项,设计者可具有更多的把握知道将来哪些设计可行,哪些不可行,随着设计的深化和决策变得明朗,这点显得尤其有用。 

利用辐射建立的简易ECOTECT模型,可与不同的光照布局的效果媲美。 
绝对确度和相对精确度
值得注意的是,在很多情况下,计算结果的绝对精确度在设计早期阶段通常并不那么重要,只要进行相互比较的计算的前提是一致,并且可保持相对精确度即可。因此,使用极其简易的模型,你当然无法确保在已完成建筑物的中光照等级恰好为230。87 勒克斯(lux),不过,如果设计当中选择使用较大的窗户,可提高计算光照等级的15%,你应该能确保在真实建筑物中获得相似的合理的效果。随着设计的深入,增加更多的模型节点,计算结果的绝对精确度会明显得到提高。然而,按设计意图进行的相对计算具有更大的影响力。
所有的这一切意味着ECOTECT不能算是一步到位的设计验证工具,使你能输入复杂的CAD文件,按几个按纽就能输出结果。 为了达到最大的效益,在工程的早期阶段ECOTECT计算分析就应该成为设计进程的一个真正组成部分,以为每个阶段的决策进程提供参考信息。 
基于以上说法,随着设计接近尾声,创建一个ECOTECT模型的额外效益是能导出几何体和材料数据,提供给更为集中的一步到位最终设计验证工具,如HTB2, EnergyPlus, RADIANCE以及照明工程师和能源顾问经常使用的其它工具。这使你能进行更深入的分析,可调节投入到原始设计模型中的时间和精力。或者,如果在这一阶段你想聘用顾问,这些相同的导出工具,可为顾问提供直接可导入的文件,使他们不必浪费时间将2D平面图和剖面图转换成3D分析模型,从而使他们的生活变得从容多了。

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