記得去年中有一則新聞是「深圳圖書館打造全新玻璃帷幕,看起來雖然氣派,但夏天太陽直射,室內外一樣熱,讓來唸書的民眾不得不撐傘遮太陽,也形成圖書館內一片傘海的另類現象!」在建築物造型與可用材質日益複雜的情況下,建築師在兼顧採光、節能與成本之下,往往很難周全。

建築性能分析或綠建築相關軟體就日益的重要,從早先的 Ecotect Analysis, EcoDesigner 等,中間有 Project Vasari,或者是 BIM 建模軟體自帶的分析軟體等。而這類軟體的問題往往出在能源分析軟體的建模功能不強,(如 Ecotect 也可以建立簡單的量體,但是效率不如 BIM 建模軟體或者是 Rhino 之效率),而 BIM 建模軟體的分析功能往往是附帶的。所以兩種軟體間資訊的拋轉就是不可少的,通常是使用 gbxml 之格式來轉換模型進行分析日照或氣流,但是如果要進一步的分析,往往要加上材料物理性質與空間性能等資訊才能續行一些室內的分析。而量體設計的變更是家常便飯,所以往往會在這類資訊轉換上耗費相當多的人時。而物理環境的模擬與運算也是相當複雜而耗費時間的,筆者記得大學時曾見老師串連研究室裡的電腦做大屯山區水文分析跑了整整一個禮拜,當然現在的電腦效能不可同日而語,但是建物外觀也是日益複雜,所以分析起來還是要相當的時間。本文從簡中翻成繁中有依據台灣業界用語潤稿,請大家接著閱讀本文。

本文引用自:建筑师的好帮手:5 款性能分析随你挑(譯者:建筑性能分析与创新设计)

 
 
 
新一代的模擬工具已將建築性能模擬的控制權從長期掌控的工程師和能源顧問手中傳遞給了建築師。美國建築師聯合會 (AIA) 的能耗模擬實踐指南 (Energy Modeling Practice Guide) 中提到「考慮到建築師擁有整合流程、空間及建築系統上的專業知識」,建築師才是領導能源模擬團隊的最適合人選。在建築設計的早期,如果能預測建築建成後的運行性能,將為設計團隊優化設計提供可能,並可使其了解哪些決策可能對碳足跡有重要影響。通常情況下,那些能實時反饋建築設計變更和具備對比變更前後結果的工具,更適合於概念和原理設計階段。而在設計後期階段,建築方案進一步明確,精細計算則更為重要。過去尋求性能分析軟體時,設計師必須為了精度而犧牲易用性。像 DOE-2.2 和 EnergyPlus 等高端模擬計算核心,要求詳細的建築細節也消耗了大量的時間,而這兩者在設計的早期階段是很難達到的。鑑於上面提到的這些限制後,不少軟體公司開發了與目前 BIM 軟體幾乎無縫對接的工具和插件,來方便對建築性能及早和經常性的檢查。也許下一個項目,就可以考慮嘗試以下這五款軟體。
 
Vabi Apps
Vabi Software
類型:Revit plug-in
價格:$9.99 – $29.99 / 月
Vabi Software 旗下有一系列的 Apps 可分別對工程專案的環境、經濟性以及性能進行計算以及視覺化的分析表達。例如「熱舒適優化」(Thermal Comfort Optimizer) 可以計算建築中每一房間的理想的冷熱條件,而「日光利用率評估」(Daylight Ratio Evaluator) 能用來算出建築空間所能接受到的自然光,並且將無法滿足要求的房間亮顯提示。即將推出的能耗評價功能則用來估測專案的每月或每年所需的能耗及其花費。
鑑於上述這些分析工具都是基於同一個操作界面的,因此通過 Vabi 來​​獲得某個工程專案,包含各項分析指標的匯總表是很便捷的。當然 Vabi Apps 還沒辦法做到像其他某些軟體那樣的包含更多的分析細節,因為 Vabi Apps 還是優先考慮價格實惠以及使用者的易操作性。




 
 
Green Building Studio
Autodesk
類型:Autodesk Revit / 其他可匯出 gbXML 格式的軟體
價格:參照 Autodesk Subscription Program
Green Building Studio (GBS) 可作為一款基於雲端服務的獨立軟體,或作為 Revit 軟體的能量分析外掛程式工具。它所採用的是 DOE-2.2 分析核心,可以提供非常詳盡的分析。同時作為一款基於雲端的工具,其可在 Autodesk 伺服器上快速運算。
通常來說,DOE-2.2 分析核心需要提供對建築外殼和機電系統非常詳盡的資訊才可進行運算。然而可喜的是,Green Building Studio 依據 ASHRAE 標準預設了很多建築外殼和機電系統參數。這樣做就能夠把建築師解放出來,讓建築師得以更多的關注那些對建築整體能耗產生決定性影響的設計因素,而不被這些技術細節所困擾。
除了計算建築能耗、用電量以及每年的碳排放量,GBS 還能評估建築物的能源之星 (Energy-Star) 評分以及建築物在美國綠色建築委員會發佈的 LEED 評價系統中關於玻璃性能及和用水效率部分的得分點,甚至包括太陽能的利用潛力。
然而基於雲端服務的計算方法有一個缺點,那就是分析結果通過報告的形式呈現出來,而不是在模型中直接呈現。不過,GBS 報告顯示工具可以將模擬結果進行對比。



 
 
Sefaira Architecture
Trimble
作業平台:Autodesk Revit / Trimble SketchUp
Sefaira 借助於 Sefaira Architecture 程式,提供了一種建築與性能的互動式回饋。Sefaira 可計算採光係數、能耗強度、能源使用量等指標並這些指標顯示在一個即時面板上。
整合到顯示面板裡面的構件性能表格可以很方便的獲取,同時提供了建築不同部分的深度分析,比如牆體、窗戶、會影響總體的冷熱負荷。採光視覺化工具可以顯示建築自然採光的分佈情況。類似的,直接日光分模組可以量化地顯示每個房間接受直射日光程度。這個指標在很多認證系統中都有體現,例如澳大利亞的 SEPP65 系統和英國很流行的 BREEAM 系統。
Sefaira 網頁版 App 採用 EnergyPlus 核心進行雲端處理和模型計算。在對比不同設計方案的變化時,Sefaira 網頁版 App 提供了一個更快速更有深度的建築模型的分析結果。



 
 
OpenStudio
National Renewable Energy Laboratory
作業平台:Trimble SketchUp
價格:Free
Openstudio 是一個基於 EnergyPlus 核心的視覺化介面友好開發的開源軟體。Openstudio 可以單獨安裝也可以作為SketchUp 的外掛程式運行。Openstudio 同時也是一款支援文本讀寫的控制程式。SketchUp 外掛程式用來生成 EnergyPlus 模擬需要的建築模型。在建築模型生成之後,使用者可以使用 Openstudio Application 來創建圍護結構、熱工分區和空調系統等。完成上述步驟後,使用者還可以借助參數化分析工具 (ParametricAnalysis Tool) 採用拖曳的方式來計算不同的設置,並且計算全生命週期的運行成本。
由於 Openstudio 是開源軟體,它缺少像商務軟體那樣詳細的技術支援和相關幫助檔。Openstudio 與目前的 SketchUp 模型協同上還有些問題。需要按照 Openstudio 的 SketchUp 外掛程式的規則和相關要求建模。然而,分析結果中的資料是很廣泛的,而 PAT 可以快遞便捷地對比這些不同設置。



 
 
IES-VE
Integrated Environmental Solutions
作業平台:Autodesk Revit / Trimble SketchUp / Vectorworks / 其他可以輸出 gbXML 格式檔的軟體
價格:Free
整合環境解決方案 (IES) 基於 Apache 模擬引擎提供了一系列能耗模擬工具。其中 IES-VE 軟體主要導向工程師和專業模擬人員,而 IES-VE for Architects 則是在此基礎上開發針對建築師的產品。建築師可以通過 Revit, SketchUp 或Vectorworks 等平台上的外掛程式,將他們的模型導入 IES-VE,從而進行用水量、自然採光、遮陽、能耗及冷熱負荷等方面的模擬。模擬結果由表格及圖表展現。
此軟體可以對建築進行全方位的分析,但是不如其他軟體那樣容易使用,同時它在量體設計階段也不能即時回饋分析資訊。此外,由於 IES 是家蘇格蘭公司,儘管軟體可以計算 LEED 得分,但軟體參照的標準也都是歐洲的。


 
上面提供的五款軟體目前都是基於 SketchUp 或 Revit 平台,比如 Sefaira, IES-VE 同時支持 SketchUp 和 Revit。由此可見,各大軟體廠家都鎖定了大家最常用的軟體。
目前模擬分析軟體的發展趨勢都是儘量能把用戶端做的簡單,把巨大的計算量通過雲端服務來完成,然後把結果回饋給用戶,比如 Green Building Studio 和 Sefaira。

 
 

引用連結 | 建筑师的好帮手:5 款性能分析随你挑Five Digital Tools for Architects to Test Building Performance
首圖來源 | Asia Green Buildings 網站
編譯整理 | 羅嘉祥(Layton Luo)

 

介紹了五款建築性能分析軟體,各自的特點與用途,很難說哪款最佳,但在綠能分析軟體的選用上,我建議注意以下兩點,其一是可否與原先 BIM 建模軟體整合在一起,省去資料轉換與設定的時間。第二點是否支援雲端計算,雖然目前電腦效能已經很不錯了,但把計算的工作拋到雲端上還是可以省下不少時間。

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