建筑光環(huán)境模擬

前言

　　這是一本有關(guān)建筑光環(huán)境模擬的入門書籍，在開始進(jìn)入正題之前，我想有必要就建筑光環(huán)境模擬的含義作個不完全的解釋。從語義學(xué)角度來看，這個短語由“建筑”、“光環(huán)境”和“模擬”三個詞組成。建筑大家都很熟悉，自不必詳細(xì)解釋。光環(huán)境是由自然的或人工的光線所呈現(xiàn)給使用者的一個或一系列內(nèi)在關(guān)聯(lián)的環(huán)境狀態(tài)。模擬則包括兩個部分：首先是用精確的數(shù)學(xué)模型仿真事物在現(xiàn)實情況下的狀態(tài)，通常我們使用現(xiàn)有的計算機(jī)程序來實現(xiàn)上述目的，接下來根據(jù)上一步所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，這里的分析是指根據(jù)各種量化和非量化的衡量標(biāo)準(zhǔn)來評價一個或一系列狀態(tài)的優(yōu)劣，從狀態(tài)我們就可以回溯到其所對應(yīng)的設(shè)計方案和建筑。將上面的三個詞串接起來用一句話來表述就是：建筑光環(huán)境模擬是指采用計算機(jī)手段對建筑的室內(nèi)外自然采光和人工照明情況進(jìn)行模擬計算，然后根據(jù)模擬結(jié)果來進(jìn)行分析和評價。　　光環(huán)境是建筑環(huán)境的重要組成部分，從遠(yuǎn)古時代的簡陋茅屋到現(xiàn)代復(fù)雜的大型公共建筑，無一例外地都離不開光。良好的光環(huán)境設(shè)計不僅可以營造出舒適高效的工作和學(xué)習(xí)環(huán)境，同時還可以大幅減少照明和空調(diào)能耗。對于可持續(xù)建筑來說，光環(huán)境更是占據(jù)了極為重要的地位。我國的綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)以及美國的LEED等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中都明確規(guī)定將光環(huán)境模擬作為光環(huán)境評價的手段和方法?！　〗陙?，隨著可持續(xù)建筑理念的逐步發(fā)展，已經(jīng)有越來越多的建筑師、工程師以及業(yè)主對建筑光環(huán)境模擬產(chǎn)生了濃厚的興趣。但關(guān)注是一回事，實際應(yīng)用又是另外一回事。目前，由于各種因素的制約，我國的建筑光環(huán)境模擬還處于起步階段，很多建筑師和工程師雖然想在實際的工程中通過模擬來提升建筑的性能和品質(zhì)，但苦于沒有相關(guān)的理論基礎(chǔ)和應(yīng)用工具。因此，筆者認(rèn)為有必要向國內(nèi)一線的設(shè)計和工程技術(shù)人員介紹光環(huán)境模擬的相關(guān)系統(tǒng)理論、應(yīng)用方法和軟件工具?！　≤浖旧懋吘怪皇且环N工具，只有擁有了扎實的理論基礎(chǔ)和工作方法才能自如地駕馭軟件，使之更好地服務(wù)于可持續(xù)這一目標(biāo)?；谝陨蠋c考慮，本書中深入討論了建筑光環(huán)境模擬的系統(tǒng)理論和應(yīng)用方法，同時結(jié)合大量的實例來幫助讀者掌握操作的流程和分析的方法。全書共分為十五章，橫跨了光度學(xué)、自然采光、人工照明、采光照明控制、計算機(jī)圖形學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)以及暖通空調(diào)等多個學(xué)科和領(lǐng)域，力求為讀者搭建起一個系統(tǒng)的光環(huán)境模擬框架。

內(nèi)容概要

這本書可以看成是作者多年從事可持續(xù)建筑設(shè)計和顧問工作的經(jīng)驗總結(jié)。與其他同類書籍不同，本書更多的是從建筑師和可持續(xù)建筑顧問的角度來探討怎樣將光環(huán)境模擬真正引入到實際工作中來。     本書首次系統(tǒng)地闡述了建筑光環(huán)境模擬的基礎(chǔ)理論和工程實踐經(jīng)驗，同時配有大量實戰(zhàn)案例和視頻教程以幫助讀者理解和熟悉。

作者簡介

云朋  建筑師和可持續(xù)建筑顧問，綠色建筑論壇和臺灣Ecotect研究論壇的版主。參與和主持過多個可持續(xù)建筑設(shè)計項目，具有豐富的可持續(xù)建筑設(shè)計和工程顧問經(jīng)驗，精通建筑熱、光、聲和流體等方面的性能模擬和分析、尤其擅長被動式可持續(xù)建筑設(shè)計與建筑性能的綜合優(yōu)化。2007年至今，已發(fā)表多篇學(xué)術(shù)論文并出版了一本學(xué)術(shù)專著。

書籍目錄

第1章  建筑光環(huán)境模擬概論第2章  光和視覺成像第3章  光環(huán)境模擬與自然光第4章  光環(huán)境模擬與人工照明第5章  光環(huán)境模擬與計算機(jī)圖形學(xué)第6章  建筑光環(huán)境模擬軟件第7章  光環(huán)境模擬的過程第8章  光環(huán)境模擬的定量評價第9章  光環(huán)境模擬的定性和主觀評價第10章  Desktop Radiance第11章  Ecotect第12章  AGi32第13章  Daysim第14章  IES第15章  Radiance附錄  建筑光環(huán)境模擬教學(xué)大綱參考文獻(xiàn)后記

章節(jié)摘錄

　　軟件模擬是指借助計算機(jī)軟件來精確求解建筑的采光照明情況，如圖卜3所示。與公式法中使用的簡易程序不同，這里使用的軟件通常是建立在復(fù)雜的光照模型之上的，因此通常只能使用計算機(jī)軟件來求解。軟件模擬的優(yōu)勢是可以精確地再現(xiàn)任意條件下的采光照明效果，同時它還可以與建筑能耗模擬軟件耦合在一起共同求解照明能耗和由此產(chǎn)生的空調(diào)能耗。光環(huán)境模擬是可持續(xù)建筑設(shè)計的重要技術(shù)手段。通過在建成前對建筑進(jìn)行模擬和分析，我們可以預(yù)見到可能出現(xiàn)的各種問題和不足，并有針對性地進(jìn)行改進(jìn)?！　」猸h(huán)境模擬是一個系統(tǒng)的過程，它并不僅指代字面意義上的使用軟件進(jìn)行模擬的過程，而且還包含了一系列與模擬相關(guān)的技術(shù)外延，其中最重要的就是模擬結(jié)果的分析。模擬本身只是一種數(shù)字化的手段，而模擬所取得的數(shù)據(jù)必須經(jīng)過專業(yè)的處理和分析才能真正體現(xiàn)出其價值所在，因此，分析是光環(huán)境模擬中不可或缺的部分，沒有了分析，模擬本身實際上是毫無意義的?！　∨c分析相比，單純的軟件操作要簡單得多。分析并沒有特別嚴(yán)格的步驟和具體的條框。到現(xiàn)在為止，光環(huán)境模擬軟件還不能做到直接給出分析的結(jié)果，分析的過程主要是由人工來完成的。分析的水平在很大程度上依賴于豐富的實踐經(jīng)驗和扎實的理論基礎(chǔ)。一個完全不懂模擬和分析的人經(jīng)過簡單的訓(xùn)練也可以按照規(guī)定的操作程序取得模擬結(jié)果，但如果模擬中出現(xiàn)了問題，或者要針對模擬結(jié)果進(jìn)行分析并給出優(yōu)化建議，那么對于不懂模擬和分析的人來說恐怕就要困難得多。雖然軟件技術(shù)正在朝著智能化和自動化的方向發(fā)展，但人的因素始終是不可忽視的。因此，掌握模擬的關(guān)鍵不在于軟件的操作，而在于理論知識和經(jīng)驗的長期積累，筆者希望能通過本書與讀者分享自己的一些感想和經(jīng)驗。

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