使用ecotect对建筑方案进方案进行评估

TOPENERGY 模拟组 云鹏

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近期很多朋友都对计算机辅助低能耗建筑设计很感兴趣，但国内对这方面的介绍不是很多，所以我翻译了这篇文章希望能对大家有所帮助，同时也欢迎大家一起来交流。这是位于加拿大北部魁北克森林中的一个住宅项目，采用了密斯式的简洁的国际式风格，作者受委托对此项目进行了评估，全过程均采用ECOTECT 5.20进行测试，包括能耗分析和采光分析，最后作者根据分析结果提出了改进措施，以下为作者原文。

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受Bureau dArchitecture Moderne (B.A.M.)公司委托，我们对位于Laurenides的一座玻璃住宅进行能耗评估。这一方案最大限度引入了自然光和周围森林的风景，不过很多人怀疑在魁北克做这样的设计将会消耗大量能源。我们的目标是检查方案的性能并分析其可行性，另一方面，我们提出了改进方案，并将其与原方案进行对比分析。绿色建筑博客xQD"{};y

研究证明，如果采用改进后的方案，此项目的能耗将会大幅减少。首先，我们将建筑的方向倒过来，并移动了位置，这样其东立面将更靠近森林。第二，设置在南立面上的遮阳板能大幅度改善建筑的热工性能及照明舒适度。最后，我们将西向的玻璃幕墙更换为石墙，它可以遮挡阳光并延迟热量的传导。通过这三个方面措施地综合应用，不但可以减少能耗，而且可以提高建筑的居住舒适水平。

方法 绿色建筑博客
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首先，我们对此玻璃住宅做了初步地热工分析。此项目中的所有测试都是使用Ecotect 5.20完成的。然后根据分析结果提出了一系列修改措施。此外我们还对比分析了工作面照度。绿色建筑博客*F9?.F%U bW.xB

从下面的分析结果可以看出，原方案并不适合北部的气候条件[附录B]。夏天，大量阳光可以通过整体玻璃幕墙进入建筑内部，这是得热的一个重要来源，不过在冬天这也是热损失的一个主要途径。原始方案空调运行的能耗达到56810KWh(每年运行费用为3,700美元) [附录B]。要解决空调能耗偏高的问题，我们同时采取了三种对应措施。首先，改变朝向并重新确定建筑的位置，这样建筑的东立面将与森林贴的更近。这一措施将会遮挡直射阳光，另一方面也会给业主提供相对更多的隐私空间[附录A]。第二个措施，在南侧立面上设置遮阳板；这一措施将会最大限度地遮挡夏季直射阳光，在冬天由于太阳高度角较低，可以允许大部分直射阳光进入建筑内部，另外这一措施还可为部分室外活动空间提供遮挡[附录D]。第三个措施是将西向的玻璃幕墙改为石墙。也许这一做法对于现代建筑来说是或许一种亵渎，但是我们认为对于当前气候条件来说是非常合适的。它除了可以提供私密空间外，还有另外两个优点。第一，它可以遮挡西向的直射阳光，从而减少此方向的太阳得热。第二，由于其较大的热容，这堵墙在白天将会获得更多的能量，而在夜间可以将其辐射出去，这好比是一个自然热源。分析证明，通过采取这些措施，建筑总能耗减少了27%（新的能耗费用为每年2700美元）。在所有这些能耗中，用于供冷的部分减少最为明显，达到75%[附录B]。不过，计算中没有考虑此墙体的热容，但很明显采取此措施可以大幅减少能耗，从而减少运行费用[附录B]。 绿色建筑博客)M5C2V&d1k$oL

我们还分析了建筑内部的采光系数。毫无疑问，原方案的昼光照明效率非常高。建筑实际采光系数的分布在35%到65%之间变化，但是这对于大部分工作来说并不适合。在改进方案的时候，我们也考虑到了这方面的因素。采光分析证明采取上述三个措施后，昼光照明分布更加均衡。后加的遮阳板遮挡了来自南向的直射阳光，从而减少了得热。虽然夏季日光被遮挡了，但是对于冬季日光来说却没有产生太大影响。我们建议保留北立面的玻璃幕墙，以便最大限度地引入散射日光。由于改变了建筑方向，卧室朝向调整为东向，这就是说，每天早晨醒来的时候我们都可以迎来第一缕阳光；另外森林中的大树还能遮挡住部分可能使人产生不适的直射光。而西侧的实墙将会减少不必要的自然采光，这样最后的照明效果将更加舒适[附录D]。

结论 绿色建筑博客m tFO\,@

总的来说，我们相信改进后的方案相对于原方案来说，既无需大规模调整，而且也还能大幅度提高能源利用效率。与原方案相比，改进后的方案一方面减少了能耗，另一方面也提高了建筑的视觉舒适度。但有一点需要强调，即不管怎么说，全玻璃幕墙的建筑相对于通常形式的建筑来说都将消耗更多的能源。

附录A 总平面图