可持續(xù)設(shè)計分析和建筑信息模型

本文深入介紹了Autodesk@Ecotect?Analysis軟件如何幫助建筑師及其他用戶

分析概念建筑設(shè)計的性能。

全球市場與經(jīng)濟形勢瞬息萬變，建筑行業(yè)也不例外。在很多地區(qū)，設(shè)計高能

源和資源效率的建筑不再是可選，而是強制性要求。業(yè)主們總在尋求能夠以較低

成本實現(xiàn)高效運營的設(shè)計方案，這類方案具有顯著的租賃價值。研究顯示，綠色

建筑（例如，獲得LEED?認(rèn)證的建筑）最有可能滿足這些需求。麥格勞一希

爾建筑信息公司（McGrawHillConstruction）于2008年公布的一份報告稱，

來自建筑師、工程設(shè)計公司、承包商和業(yè)主的數(shù)據(jù)顯示，在過去的三年里，綠色

建筑的運營成本下降了13.6%,而建筑價值上升了10.9%。（麥格勞一希爾建

筑信息公司，2008年9月19日）值得關(guān)注的是，越來越多的當(dāng)?shù)睾蛧曳?/p>

規(guī)已將降低新建和改造建筑的能源和資源效率以及碳排放定為強制性標(biāo)準(zhǔn)。

《2007年美國能源獨立與安全法案》或《歐盟建筑能效指令》等政府法規(guī)明確

規(guī)定了一些有助于減少溫室氣體排放，減少人類對氣候變化影響的措施，這些規(guī)

定的最終目的是降低人們對于不可預(yù)測的石油能源市場的依賴，以及刺激近期全

球經(jīng)濟加速復(fù)蘇。

據(jù)美國能源部（DOE）稱，建筑物的溫室氣體排放約占全球總排放的三分之

一，并且主要來自電能消耗；在美國，建筑物消耗的電能占總發(fā)電量的76%o

在此情形下，《AIA2030挑戰(zhàn)》（旨在到2030年前，促使建筑設(shè)計實現(xiàn)對碳排

放量的控制）等行業(yè)自我約束目標(biāo)正不斷成為立法的基礎(chǔ)，同時，提高建筑物能

效也為創(chuàng)新型建筑、工程設(shè)計和施工行業(yè)帶來了廣泛的商機。通過采用可持續(xù)設(shè)

計規(guī)范，建筑設(shè)計師瓦以顯著降低新建和改造建筑對環(huán)境的負(fù)面影響。

一、可持續(xù)設(shè)計實踐

在流程早期制定的設(shè)計決策會對重要資源的高效使用產(chǎn)生重大影響?？沙掷m(xù)

分析工具能夠幫助建筑師和工程師在早期的設(shè)計流程中制定更明智的決策，促使

建筑設(shè)計的性能和功效得到改進和提高。傳統(tǒng)的分析軟件過于復(fù)雜且需要使用者

接受特殊的培訓(xùn)，因此并不適用于建筑師、設(shè)計師等不常使用的人士。Autodesk

EcotectAnalysis等可持續(xù)分析工具提供了豐富的數(shù)據(jù)，可幫助用戶在更短時間

內(nèi)精通各項功能，從而加速重復(fù)設(shè)計，實現(xiàn)最佳的可持續(xù)設(shè)計。

項目的可持續(xù)性越高，其設(shè)計和交付流程可能就越復(fù)雜。這類項目要求用戶

在從設(shè)計、施工直至運營的各個項目階段進行緊密協(xié)作。許多公司都在尋求以最

佳方式實現(xiàn)建筑信息模型（BIM）技術(shù)與可持續(xù)設(shè)計和分析工具的緊密集成。BIM

作為Autodesk可持續(xù)設(shè)計解決方案的核心，主要用于建筑性能的分析和仿真。

分析建筑設(shè)計

BIM支持建筑師和工程師在實際建造前使用數(shù)字設(shè)計信息分析和了解項目

性能。通過同時制定和評估多個設(shè)計方案，建筑師和設(shè)計師即可輕松比較并制定

更明智的可持續(xù)設(shè)計決策。

Autodesk@Revit@Architecture設(shè)計模型專門用于可持續(xù)性分析，甚至在早

期的概念設(shè)計階段也可實現(xiàn)分析計算。建筑中墻體、窗體、屋頂、地板和室內(nèi)隔

斷（定義建筑散熱區(qū)的元素）的布局確定后，設(shè)計師便可對創(chuàng)建Revit?模型時

采用的信息進行分析。在CAD工作流程中進行上述分析非常困難，用戶必須

導(dǎo)出并詳細(xì)設(shè)置CAD模型，以供分析程序之用。使用AutodeskEcotect

Analysis分析來自RevitBIM流程的早期建筑設(shè)計，可以有效簡化分析過程。

二、整體建筑能耗、水耗和碳排放分析

AutodeskEcotectAnalysis用戶能夠在subscription維護暨服務(wù)合約有效

期內(nèi)使用Autodesk@GreenBuildingStudio?基于Web的服務(wù)。該Web服

務(wù)支持建筑師（大多數(shù)建筑師沒有就這類分析接受過專門培訓(xùn)）更快、更準(zhǔn)確地

分析整體建筑能耗、水耗和碳排放，輕松評估Revit建筑設(shè)計的碳排放。

GreenBuildingStudioWeb服務(wù)于2004年首次推出。目前，該服務(wù)的分

析結(jié)果符合ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)140,并己獲得美國能源部的認(rèn)證。2008年，該服

務(wù)榮獲微軟2008年度創(chuàng)新獎。

圖1：AutodeskGreenBuildingStudio基于Web的服務(wù)支持以更快的速度對Revit

建筑設(shè)計的整體建筑能耗、水耗和碳排放進行分析。建筑位置（如圖所示）會影響最終

的用電和用水成本。

借助專門面向建筑師的流程和綠色建筑擴展標(biāo)記語言（gbXML）,該Web服

務(wù)成為首款能夠在建筑設(shè)計和DOE-2等精密能耗分析軟件程序之間實現(xiàn)易用

互操作的工程設(shè)計分析工具之一。

Revit平臺和GreenBuildingStudioWeb服務(wù)之間的鏈接通過一個插件得

以實現(xiàn)，該插件支持注冊用戶直接從RevitArchitecture設(shè)計環(huán)境中使用該服務(wù)。

圖2：Revit平臺和AutodeskGreenBuildingStudioWeb服務(wù)之間的鏈接通過一個插

件得以實現(xiàn)，該插件支持注冊用戶直接從AutodeskRevitArchitecture設(shè)計環(huán)境中使用

該服務(wù)。

在線能耗分析

AutodeskGreenBuildingStudioWeb服務(wù)支持建筑師及其他用戶在各自

設(shè)計環(huán)境中直接通過互聯(lián)網(wǎng)對Revit建筑設(shè)計進行更加快速的分析。這有助于

優(yōu)化整個分析流程，并且使建筑師更及時地獲得與各項設(shè)計方案有關(guān)的反饋，進

而提高綠色設(shè)計的能效和成本效率。

根據(jù)建筑物的大小、類型和位置（這些因素均會影響水電成本），該Web服

務(wù)使用地區(qū)建筑標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范做出智能的假設(shè)，以此確定適當(dāng)?shù)牟馁|(zhì)、結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)

和設(shè)備等默認(rèn)屬性。利用簡單的下拉菜單，建筑師能夠快速改變所有這些設(shè)置，

以此定義具體的設(shè)計屬性：不同的建筑朝向、U管更低的玻璃窗或4管道風(fēng)機

盤管HVAC系統(tǒng)。

該服務(wù)采用精確的每小時天氣數(shù)據(jù)以及歷史雨水?dāng)?shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)能夠精確到

特定建筑工址周圍9英里的范圍內(nèi)。該服務(wù)還可利用美國境內(nèi)所有發(fā)電廠的排

放數(shù)據(jù)（包含廣泛的變量）評估節(jié)約碳排放量。

分析結(jié)果

通常，該服務(wù)在兒分鐘內(nèi)便可計算出建筑的碳排放，并且支持用戶在Web

瀏覽器中查看輸出結(jié)果，其中包括估算能耗和成本概述以及建筑的潛在碳中性。

用戶可以更新這些服務(wù)所用的設(shè)置并重新進行分析，或在Revit系列軟件中修

改建筑模型后重新進行分析，以此評估各項設(shè)計方案。

輸出結(jié)果還可概述水耗和成本以及電力和燃料成本；計算“能源之星”評分；

評估可能的太陽能和風(fēng)能：計算LEED采光評分以及評估可能的自然通風(fēng)情況.

與大多數(shù)分析結(jié)果不同,AutodeskGreenBuildingStudio報表更加簡潔易懂，

建筑師及其他用戶可以充分利用其中的信息制定更加綠色的設(shè)計決策。

圖3：建筑師和其它用戶可以更新AutodeskGreenBuildingStudioWeb服務(wù)所用設(shè)置

并更新進行分析，或在Revit系列軟件中修改建筑模型本身，然后重新進行分析，以此

評估各項設(shè)計方案。

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圖4：AutodeskRevit軟件用戶可在Web瀏覽器中查看分析結(jié)果，其中包括估算的能

耗和碳排放概述（如圖所述）以及詳細(xì)的用水效率指導(dǎo)。

詳細(xì)環(huán)保性能

AutodeskEcotectAnalysis中的桌面工具提供了廣泛的功能和仿真特性，能

夠幫助建筑師和其他用戶在早期設(shè)計階段了解環(huán)境因素對于建筑運營和性能的

影響。

使用環(huán)境因素

為了減少建筑對環(huán)境的影響，首先要了解環(huán)境對建筑的影響，這一點非常重

要。作為一款環(huán)境分析工具，AutodeskEcotectAnalysis專門面向建筑師和建

筑設(shè)計流程，支持設(shè)計師在概念設(shè)計流程早期對建筑項目的性能進行仿真。

AutodeskEcotectAnalysis具有廣泛的分析功能，其中包括陰影、遮蔽、陽

光、采光、供暖、通風(fēng)和聲音效果，并且能夠以高度可視化的方式，交互地在建

筑模型環(huán)境中直接顯示分析結(jié)果?？梢暬Ч乖撥浖軌蚋痈咝У亟庾x復(fù)雜

的概念和廣泛的數(shù)據(jù)集，幫助設(shè)計師快速處理多方面的性能問題，同時方便用戶

輕松高效地“塑造”和修改設(shè)計。

IS5：AutodeskEcotectAnalysis能夠在早期階段分析AutodeskRevitArchitecture模

型，從而幫助用戶在建筑設(shè)計中決定最佳的地點、外形和建筑朝向一根據(jù)基本的環(huán)境因

素，例如此圖所示的特定建筑（以紅色突出顯示）的遮蔽效果。

在BIM環(huán)境中分析設(shè)計

Revit設(shè)計模型支持以gbXML格式導(dǎo)出，而且能夠直接導(dǎo)入Autodesk

EcotectAnalysis,用以在整個設(shè)計流程中進行仿真和分析。在設(shè)計流程初期，

設(shè)計師可結(jié)合使用早期AutodeskRevitArchitecture實體模型以及Autodesk

EcotectAnalysis中的工址分析功能，根據(jù)基本環(huán)境因素（例如光照、遮蔽、陽

光入射和視覺影響），決定建筑的最佳地點、外形和朝向。

隨著概念設(shè)計工作的持續(xù)進行，設(shè)計師可通過集成的AutodeskGreen

BuildingStudio對整個建筑的能耗、水耗和碳排放進行分析，使能耗符合標(biāo)準(zhǔn)

并獲知推薦的潛在節(jié)能區(qū)域。當(dāng)這些基本設(shè)計參數(shù)確定后，設(shè)計師可根據(jù)環(huán)境因

素（例如光照可用性、防眩光性、外部景色和聲適感），再次使用Autodesk

EcotectAnalysis重新安排房間和區(qū)域，調(diào)整單個孔徑的尺寸和外形，設(shè)計定制

的遮蔽裝置或選擇特定的材質(zhì)。

圖6：AutodeskEcotectAnalysis還可用于詳細(xì)設(shè)汁分析。例如，此處所示的可視度分

析展示了外向視圖的數(shù)量和質(zhì)量，這類視圖繪制在辦公室的地板區(qū)域之上。

可視化效果

以可視化和交互的方式顯示分析結(jié)果是該軟件的一項特色功能。傳統(tǒng)建筑性

能分析軟件最大的缺陷是無法幫助設(shè)計師輕松解讀分析結(jié)果。AutodeskEcotect

Analysis能夠通過基于文木的報表和可視化視圖為設(shè)計師提供實用的反饋信息。

這類可視化視圖并不只是圖表和圖形，分析結(jié)果將直接在模型視圖環(huán)境中顯示出

來一陰影動畫由投影分析功能生成；入射陽光等曲而映射信息；房間內(nèi)的采光

或熱適度分配等空間體積渲染信息。

通常，這類可視化反饋信息能夠幫助設(shè)計師更輕松地實時了解和交互使用分

析數(shù)據(jù)。例如，設(shè)計師可以旋轉(zhuǎn)曲面映射日光照射視圖，查找其中各個表面的光

照變化，或觀看連續(xù)的陽光照射動畫，以此了解陽光與專用導(dǎo)光板之間的交互效

果。例如，設(shè)計師可以旋轉(zhuǎn)曲面映射日光照射視國，查找其中各個表面的光照變

化，或觀看連續(xù)的陽光照射動畫，以此了解陽光與專用導(dǎo)光板在一年中不同時間

的交互效果。

圖7：借助AutodeskEcotectAnalysis,建筑師能夠查看建筑模型環(huán)境中的分析結(jié)果,

例如日光照射分析的曲面映射結(jié)果。

圖8：AutodeskEcotectAnalysis軟件還能夠通過空間體積渲染圖顯示分析結(jié)果，例如

圖中城市建筑的可視度影響分析。

實時建筑性能分析

在早期的概念設(shè)計流程中，AutodeskEcotectAnalysis和AutodeskRevit

Architecture可用于進行多種分析。例如，設(shè)計師可以進行遮蔽、日光入射和氣

流分析，以此反復(fù)設(shè)計外形和朝向，在不影響鄰近建筑采光權(quán)的情況下最大化本

建筑的性能。

隨著設(shè)計工作的進展以及定義建筑導(dǎo)熱區(qū)域所用元素（墻體、窗體、天花板、

地板和室內(nèi)隔斷墻的你局）的確定，Revit模型可用于房間相關(guān)的計算，例如平

均采光參數(shù)、回響時間以及能夠直接看到外部景色的樓層面積。

最后，Revit模型還能支持設(shè)計師在遮蔽、光照和聲效等方面進行更細(xì)致的

分析。例如，設(shè)計師口;以結(jié)合使用AutodeskEcotectAnalysis以及Autodesk

RevitArchitecture創(chuàng)建的遮板設(shè)計模型，對建筑設(shè)計在全年不同環(huán)境中的性能

進行仿真。建筑師還能使用AutodeskEcotectAnalysis評估Revit設(shè)計的聲適

度，然后調(diào)節(jié)聲源的位置、室內(nèi)墻體布局或聲音反射器的幾何圖形，以此實現(xiàn)最

佳的聲適度。

總結(jié)

AutodeskRevitArchitecture提供的一致且可計算的數(shù)據(jù)、性能分析的廣泛

應(yīng)用以及Autodes