内蒙古工业大学内蒙古自治区呼和浩特市 010051
摘要：长期以来，建筑物的采光都是建筑设计的核心环节。在国内绿色建筑评价工作不断推进的形势下，模拟绿色建筑采光系数的重要性也在不断突显出来。近期以来，不断改进的BIM技术被普及应用于可持续建筑中，为其提供了有力支持，该技术的应用，能够通过Revit软件生成gbXML格式的建筑模型信息文件，在Ecotect软件中导入该文件并进行采光分析，从而为自然采光的设计与分析提供参照标准。
关键词：建筑信息模型（BIM）；天然采光；Ecotect
随着社会主义现代化进程的推进，我国经济增长模式发生了转变，以集约型经济发展模式，取代了原有的粗放型发展模式。为了进一步促进经济提质增效升级，应走低碳发展路线，进一步减少污染物的排放量并节省能源，这也是生态文明建设的核心内容。为了推进生态文明建设，国务院于前年发布了相应行动方案，并将建筑业划入节能降碳的核心领域。办公建筑作为能耗巨大的公共建筑，照明能耗占了整体能耗的近一半。而优秀的天然采光设计不仅能营造舒适的室内环境，调高人们的工作效率，还能降低照明能耗。因此，对办公建筑进行自然采光设计研究是十分必要的。
近期以来，作为共享型知识源、信息源，BIM技术能够将多样化的参数化信息库资源整合起来，进而在概念设计、后期拆除的完整生命周期的全部决策，提供有力的信息支持。由此，也给可持续建筑的发展，起到了一定助推作用。对于建筑师惯常应用的能量分析软件，BIM技术也能够与之兼容，其中，交互分析法的应用，能够对建筑采光效果进行实时分析，其分析结果的精确度也会随着设计的不断深入而提升。与此同时，还能对多样化的设计方案的效果，进行预估。
1 采光分析流程
本文在建筑中，应用了BIM技术，并且在导出gbXML格式的建筑模型信息文件的过程中，应用了Revit Architecture 软件。随后，在EcotectAnalysis 软件中，导入了gbXML 格式文件，以进行采光分析，进而为天然采光的设计与分析，提供了借鉴作用。
2 案例
本文在采光分析中，将呼和浩特市某办公楼的一间位于三层的办公室作为研究对象，该办公室长、宽、高相应为7.2 m、7.2 m、3.6 m。
办公室的南面，设有三扇开窗，窗墙比、窗台高度、窗户的高度、窗户的宽度、选用的玻璃的透光率相应为13.4%、1.0 m、2.9 m、1.2 m、72.5%。地板、墙面、顶棚的反射比相应为0.2、0.5、0.7。将该办公室的平面划分为13*10 的点矩阵，随后逐点进行分析。
采光分析工作完成以后，得出相应分析报告。随后，依照绿标要求“在总面积区域中，采光系数在 2%以上的面积区域的占有比例，应高于75%”，对其采光系数做出相应判断。结合分析报告结果以及绿标要求来看，在采光方面，本办公室符合相关要求。
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3 室内照度分析
选取24节气中，最富有代表性的八个节气，即立春、春分、立夏、夏至、立秋、秋分、立冬、冬至作为研究对象，结合晴天、全阴天、均匀天空模型三种情况，选取这八个工作日中的三个时间点（9:00、12:00、15:00）进行计算分析。将室内与地板、侧墙分别相距0.75 m、0.5 m的平面作为参考平面，测点间距为0.5m，划分为13×10的点矩阵，随后逐点进行计算分析。因本文篇幅有限，并且本文的核心目标在于出具办公建筑采光的分析方法，因此，仅选择立夏节气，晴天模式作为条件，选择了工作日的三个时段对办公室内工作面点照度进行了分析。
在晴天模式下，得出以下结论：
（1）从上午 9点至中午12点，太阳高度角在不断增大，办公室内所有点的照度值都在显著增加。从中午12点到下午3点，太阳高度角在不断变小，平均照度值有所下降。9点、12点、15点的最小照度、最大照度以及平均照度相应为591.53 lux、27183.85 lux、2935.31 lux；1226.92 lux、45517.55 lux、8737.461 lux；824.31 lux、30160.45 lux、4880.661 lux。
（2）参考平面上的最小照度与平均照度的比值，即为照度均匀度。上午9点、中午12点以及下午15点的照度均匀度相应为0.20、0.14、0.17。尽管一天中所有点的照度值会发生显著变化，但照度均匀度并无显著变化，相较于正午时分而言，在照度均匀度方面，上午以及下午均有所改善，正午时分照度的均匀值最小，人越容易出现视觉疲劳。
（3）太阳高度角会随着时间的推移而发生相应变化，经分析得知：临近窗户1 m处，侧窗表现出了以下采光特点：等照度线的变化最为显著，照度沿房间进深下降很快，分布极不均匀。就早上各窗户的附近各点的照度值而论，由大到小依次为南面靠西的窗户、南面靠东的窗、北面窗户；对于南面的窗户的照度值而言，中午时分比上午大，特别是南面靠东的窗户，由于窗户右侧安装了凸出的装饰柱，遮挡了光线而使得该区域在上午时分的照度值明显偏低，因此，该区域在上午与下午的照度值会出现显著变化；到了下午，南面窗户的照度值会随着太阳由南向西运动，而有所下降，照度最大的区域会向右偏移。
功能拓展层面上，Ecotect能够在Radience中导入相应模型以渲染出实际的效果图。作为一款采光模拟分析插件，VELUX功能相当强大，Revit可与之外接。虽然国外软件有着更为强大的功能，但国产的斯维尔软件的实用性更好。譬如Dali2014就配备有一款便于操作的室内照度伪渲染模块，相当实用。
在全方位、一次性的三维分析功能方面，相较于Dali2014而言， Ecotect的优势就相当突出了。起初，CAD便是基于二维平面来定位的，即便研发了三维功能，其3D功能并不强大。但由于Dali2014能够实现二维图纸向三维模型转换，因此从这个角度看来，相较于Ecotect而言， Dali2014的工作效率更高。
4 结语
本文在建模中，采用了Revit软件，选择某一富有代表性的办公室进行探究，将所确定的办公室平面区域划分为13×10的点矩阵，随后，从富有代表意义的八大节气中，选取立夏节气，结合晴天模式对其工作面点的照度进行计算分析，得出了天然采光分布规律。在数据的层面上，本文研究为绿色建筑的评价提供了参照标准，也为天然采光的设计、分析提供了有力支持，对于节省人工照明用电、节能降耗而言，大有助益。
参考文献：
[1]姚彬峰. 基于BIM的办公照明自然采光及控制策略研究[D]. 南京工业大学, 2015.
[2]陈文. 基于BIM设计理念的Revit Structure应用初探[J]. 建筑设计管理, 2012(12):16-20.
[3]辛林旗, 王召福. 基于BIM理念的家居设计研究[J]. 电视技术, 2013, 37(21):49-51.
作者简介：张文（1991-05），男，汉族，籍贯：河北省邯郸市，学历：研究生在读，研究方向：可持续建筑设计
论文作者:张文
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第31期
论文发表时间:2018/4/2
标签：照度论文; 采光论文; 建筑论文; 窗户论文; 节气论文; 办公室论文; 模型论文; 《建筑学研究前沿》2017年第31期论文;