建筑光环境模拟技术

建筑光环境模拟技术

姓名王虎军班级建筑节能1001班学号0121006220106

关键字：模拟光环境信息采光

摘要：人类认识世界获取的信息中80%来自光引起的视觉，光环境对人类的精

神和心理感受都会产生影响。随着社会的发展，人们对住宅的要求越高，对建筑的光环境也有更多地考虑，因此一定要通过计算机的辅助对光环境进行一定的模拟，使建筑的采光更好的适应人们的生活。本文将介绍应用于建筑采光模拟与设计中的相关软件，以便于能更好的用此来研究建筑采光设计。

正文：光环境由光(照度水平和分布、照明的形式)与颜色（色调、色饱和度、室

内颜色分布、颜色显现）在室内建立的同房间形状有关的生理和心理环境。人们通过听觉、视觉、嗅觉、味觉和触觉认识世界，在所获得的信息中有80％来自光引起的视觉。光环境对人的精神状态和心理感受也产生积极的影响。例如对于生产、工作和学习的场所，良好的光环境能振奋精神，提高工作效率和产品质量；对于休息、娱乐的公共场所，合宜的光环境能创造舒适、优雅、活泼生动或庄重严肃的气氛。所以光环境是建筑设计中的重要方面。在建筑设计中人们无法或者很难准确计算建筑中光的环境，所以应用计算机软件来模拟研究建筑中的光所产生的各种影响和效果对建筑采光设计有非常重要的作用。

ECOTECT生态建筑大师：

ECOTECT是一个与三维建模工具连接的，具有高度可视化、交互性的建筑设计和分析工具。它可对包括太阳能、热能、能量、照明、听觉、资源使用以及费用等方面进行分析。它的建模和分析功能可以处理任何复杂的几何形体模型。给设计者提供了视觉上和交互式的有用反馈信息，除了标准化的图表信息报告、分析结果还能直接在建筑表面和空间上显现出来，使得建筑师能够了解并展现出建筑性能表现。ECOTECH除了能运行大量的内部计算所之外，它也同时能输出到多种专业技术分析软件件，如radiance、energyplus、esp-r等。在建筑分析领域里，它是唯一由建筑师研发，主要为建筑师使用的软件——尽管ECOTECT 也已迅速被工程师、顾问、设计师以及业主和环保人士所接受。ECOTECT 是当今市场上较为全面的建筑分析软件。它提供了友好的三维建模设计界面,并提供了用途广泛的性能分析和仿真功能。ECOTECT 与众不同之处在于它完全可视化的物理计算过程回馈。使用ECOTECT 作前期的方案设计感觉就像最终确定方案一样的精确。ECOTECT 让设计者在建筑形式确认前就可以了解建筑的相关特性。您可以通过一份详细的气候分析资料计算出多种被动设计方案的潜在使用效率，并优化太阳能系统，照明系统和通风系统。在逐步发展到最终设计前，您可以依据一些简单的概念模型测试不同的方案形式。Ecotect 采用权威的核心算法。RADIANCE 、Ray 、和POV 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。

功能：该软件可以进行热工分析、日照分析、遮挡分析、通过辐射分析配置绿化系统、空间统计声学的分析以及采光分析。此处主要谈谈采光分析。

ECOTECT可以进行人工，自然光照明计算。并以三维图表输出采光系数，照度等数据。ECOTECT 提供了一系列的分析功能。在这些分析中，自然照明分析是一个重点，而且它对于以后的人工照明也具有影响力。Ecotect中使用的是CIE全阴天分布(Overcast Sky Distribution)计算模型。可以通过当前分析网格或独立的传感点来计算自然光照明。使用采光系数，该软件也可以计算一年中任意日期任意时间的全自然光照明照度。从而也就可以确定每一点上照度超过某一确定值的频率。

RADIANCE建筑光环境分析软件：

Radiance是美国能源部下属的劳斯伯克利国家实验室于上世纪90年代初开发的一款优秀的建筑采光和照明模拟软件包，其采用了蒙特卡洛算法优化的反向光线追踪引擎。Radiance广泛应用于建筑采光模拟和分析中，其产生的图像效果完全可以媲美于高级商业渲染软件，并且比其更接近真实的物理光环境。

Radiance中包括了人眼、云图和线图在内的高级图像分析处理功能，它可以

从计算图像中提取到相应的信息进行综合处理。

AGI32：

Agi32是一个用Microsoft Visual Basic编写的大型综合性照明计算软件,当前版本号为1.84.该软件为商业软件,开发和服务相对独立,自身不附带任何灯具

配光文件和数据库,但兼容.IES等配光文件格式.由于是商业软件,安装过程较为

复杂,但软件兼容性较好,运行较稳定.软件开放性强,在各照明厂商的灯具配光文件支持下可以进行任何一种应用方式的照明计算,并可以选择在计算时是否计入建筑结构对光分布的影响,加入建筑模型后,可渲染出虚拟光分布效果图.软件界

面亲和,秉承了AutoCAD以及Microsoft Office系列软件的操作风格.可计算的参数包含照度、亮度、眩光指数(GR)、功率密度分析等,可以通过直接打印报表以及导出为AutoCAD兼容的.dxf文件等方式输出. 特点:可通过散点、直线、曲线、空间平面等多种方式布置照度计算点,可以计算相对于摄像机的垂直照度、最多10个观察位置上的眩光指数(GR)、照度梯度和区域功率密度等参数.由于采用类似AutoCAD的操作界面,实时调整灯具瞄准点十分简便,非常适合进行体育场馆的照明计算.

DIALux :

DIALux由德国DIAL股份有限公司在多家世界知名照明厂商(如Philips、BEGA、THORN、ERCO、OSRAM、BJB、Meyer、Louis Poulsen等)的支持下开发并提供相关技术服务.该软件为免费软件,可在其网站上自由下载,具有英语、中文等多种语言平台,当前版本为4.1.3,兼容Windows XP SP2.该软件可以进行室内、室外、道路和天然采光等光环境的计算和三维光分布效果模拟,可以输出包括照度/亮度值的等值线和数据分析报表、灯具配光、统一眩光指数(UGR)、照明场景功率密度等数据,在安装了其自带的POV Ray插件后,DIAL可以按照用户定义的模式对其所计算的光环境进行光线渲染操作,并可输出简单的照明效果图.该软件自身仅含有较少的灯具配光文件,多数计算过程是依靠各个照明厂商提供的灯具数据库插件来进行不同灯具的选择,照明厂商的数据库插件可以从厂家网站上免费下载获得.值得一提的是:国内知名企业雷士照明最为第一个与DIAL进行