ecotect tutorial -hướng dẫn sử dụng phần mềm ecotect

August 29, 2015 ỨNG DỤNG PHẦN MỀM ECOTECT MÔ PHỎNG HIỆU NĂNG CÔNG TRÌNH[ ]

Ths.KTSTrầnCôngDanh–ĐHBáchKhoaTP.HCM–[email protected] Page1

BÀI TẬP SỬ DỤNG PHẦN MỀM ECOTECT

PHÂN TÍCH 1 MÔ HÌNH KIẾN TRÚC ĐƠN GIẢN

I. Dựng mô hình Chúng ta sẽ dựng 1 mô hình lớp học đơn giản trong Ecotect với kích thước như hình vẽ sau (trong phòng có 1 bục giảng cao 300mm, dài 4500mm, rộng 700mm)

Hình 1 Mô hình lớp học

Các bước tiến hành như sau:

Tạo Zone: Ở thanh công cụ dựng hình, bấm chọn Zone1 Trên thanh công cụ thể hiện tọa độ, lần lược nhập vào từng ô theo thứ tự 0, 0, 0;

(chuyển đổi qua lại giữa các ô bằng phím Tab).

1 Zone trong Ecotect được hiểu như một khối, chứa thể tích lấp đầy bởi không khí và chịu tác động từ bên ngoài.



Nhấn Escape để hoàn tất, một hộp thoại hiện lên yêu cầu đặt tên cho Zone1, nhập vào “Phong hoc”, nhấn OK

Thử nhấn chuột vào một vách tường, chúng ta sẽ thấy tại Properties Bar, phần Basic Data sẽ xuất hiện các thông số như thành phần, diện tích, chất liệu…

Hình 2: Các thông số của đối tượng được chọn

Sau khi định hình phòng học, chúng ta sẽ thêm các chi tiết, đầu tiên là bục giảng. tiếp tục sử dụng công cụ Zone, nhưng xác định lại chiều cao mặc định2 là 300mm, đặt tên cho Zone mới tạo là “Bucgiang”.

2 Thay đổi chiều cao mặc định bằng cách vào File – User Preferences – Modelling – Default Zone Height



Kết quả sau khi thực hiện như hình bên dưới:

Bây giờ chúng ta khảo sát tab Zone Management

Có thể nhận ra nét tương đồng giữa Layers trong Autocad và Zone Management trong Ecotect, chúng ta có thể đổi màu, khóa, ẩn hiện đối tượng. Đối với Ecotect, việc xác định Zone còn có thêm 1 yếu tố đó là Thermal với chữ T màu đỏ, Thermal cho phép định nghĩa Zone hiện hữu có mang thuộc tính về nhiệt hay không. Điều này sẽ ảnh hưởng rất lớn đến quá trình phân tích nhiệt độ, nhiệt lượng trong căn phòng mà chúng ta mới tạo lập.

Thiết kế cửa sổ, lối đi

Hình 3: Phòng học sau khi đã có bục giảng



Cửa sổ và lối đi trong Ecotect được định nghĩa hết sức đơn giản ( một lỗ khoét trên bề mặt Zone) nhằm mục đích đơn giản hóa quá trình tính toán, tuy nhiên chúng vẫn đảm bảo tính định hình cho công trình. Nhấn chuột vào vách tường phía ngoài cùng, dùng phím phím Space Bar để thay đổi đối tượng chọn.



Hình 4: Hộp thoại Insert Child Object

Chọn Window, trong các ô Width, Height, Sill Height nhập các số 1800; 1200; 600; như trên hình, điều này tương ứng với chiều rộng, dài và cao của hệ cửa. Tại ô X position, nhập 2000. nhấn OK để hoàn tất.

Tạo mái dốc cho phòng học Phòng học đã cơ bản định hình, tiếp tục tạo một mái dốc cho công trình. Nhấn

chọn công cụ Pitched Roof dùng chuột chọn 2 điểm góc trên đỉnh của phòng học.



Tại tab Script & Wizards, ô Ceiling nhập 1200; sau đó nhấn Create New Object.

Chúng ta được một mái dốc như hình vẽ



Để kiếm tra lại độ chính xác khi dựng hình thông qua các hình chiếu, sử dụng các phím F5, F6, F7, F8 để chuyển đổi qua lại các view nhìn.

Xác định vật liệu cho phòng học Mô hình đã dược dựng hoàn tất, tuy nhiên, trong quá trình phân tích, ngoài hình dáng, cấu trúc… thì vật liệu cũng là một yếu tố hết sức quan trọng để có được kết quả chính xác cao. Ecotect hỗ trợ sẵn khá nhiều các loại vật liệu với các thông số chi tiết, chúng ta sẽ gán các loại vật liệu như sau: Mái gạch, tường gạch, bục bê-tông và sàn lát gạch men với thông số mặc định của Ecotect. Nhấn chọn Mái, sau đó chuyển qua tab Material Assignment

Trong danh sách Varies, chọn Roof cho mái, khung Primary chọn tiếp Clay Tiled Roof.



Tiếp tục xác định vật liệu cho các yếu tố còn lại.

II. Phân tích mô hình lớp học Việc dựng mô hình lớp học xem như đã hoàn tất. Bây giờ chúng ta sẽ dùng Ecotect phân tích các yếu tố sau: nhiệt độ phòng; phân bổ nhiệt lượng trong công trình; bóng đổ; c h u yển độn g biểu kiến của mặt trời; đường đi của tia sáng, phản xạ âm trong công trình. Trước tiên cần nạp dữ liệu khí hậu của khu vực xây dựng công trình. Nhấn chuột vào biểu tượng quả địa cầu trên thanh công cụ phía trên màn hình.

3 Chọn Load Weather, File… chọn 1 thành phố bất kỳ để thử nghiệm

Dữ liệu thời tiết đã được nạp vào chương trình. Điều này hết sức quan trọng, với những địa điểm khác nhau, thời tiết khác nhau, kết quả phân tích sẽ có sự chênh lệch rất lớn.

a. Phân tích bóng đổ

Nhấn chuột chọn thẻ Shadow Setting chọn Display Shadows.

Trên màn hình sẽ xuất hiện bóng đổ của công trình.

3 File *.wea chứa các thông tin về khí hậu, vị trí của địa điểm mà ta đang khảo sát. Ecotect có

cung cấp sẵn một số địa điểm (chủ yếu ở Bắc Mỹ và châu Âu).



Chúng ta có thể thay đổi các giá trị giờ, ngày, t h á n g trên thanh công cụ

Để xác định thời gian vào các ngày đặc biệt trong năm như Xuân Phân, Thu Phân, Hạ Chí, Đông Chí, nhấn chuột lên biểu tượng quả địa cầu sau đó chọn trên danh sách bên dưới

Để trực quan hơn trong việc minh họa, Ecotect cho phép người dùng ẩn, hiện đường biểu kiến của mặt trời trong ngày và trong năm thông qua 2 lựa chọn Daily Sun Path và Annual Sun Path.



Sau khi đánh dấu chọn Daily Sun Path chúng ta sẽ có hình như bên dưới:

Ecotect cũng cho phép người dùng sử dụng chuột để tương tác trực tiếp đến mặt trời: kéo, thả mặt trời đến vị trí cần xác định, chúng ta được một hình bóng đổ mới. Ngoài ra, khi nguời dùng thay đổi thời gian trên thanh công cụ, vị trí của mặt trời cũng có sự thay đổi theo.

Tuy nhiên chỉ khảo sát bóng đổ vào một thời điểm nhất định trong ngày vẫn chưa đủ, đôi khi một công trình cần có sự khảo sát phạm vi bóng đổ trong một khoảng thời gian.

Sử dụng Shadow Range cho việc thể hiện này. Start: thời điểm bắt đầu tính toán. Stop: thời điểm kết thúc tính toán. Step: số “bậc” bóng đổ được thể hiện. Càng nhiều thì mức độ chi tiết càng cao.

Chúng ta cũng có thể phân tích đường đi của tia sáng vào công trình thông qua



Solar Rays. Lấy ví dụ tia sáng đi qua cửa sổ rồi phản xạ với sàn nhà.

Cần Tag cửa sổ là đối tượng Reflector sau đó cho khoảng cách giữa các tia sáng và số lần phản xạ.

Ngoài ra có thể xem biểu đồ đường đi của mặt trời một cách chi tiết hơn thông qua hộp thoại Sun Path Diagram.

b. Phân tích nhiệt độ lớp học

Vào Menu Caculate - Thermal Analysis



Ecotect cho phép lựa chọn nhiều yếu tố phân tích khác nhau, bao gồm việc thể hiện nhiệt độ trong ngoài phòng, nhiệt độ nhận, tiêu hao, so sánh số liệu… Nhấn chọn Temperatures và nhấn Next; tiếp tục chọn Hourly Temperature để phân tích nhiệt độ trong ngày, sau đó chọn một ngày bất kỳ.

Nhấn Next và OK, thu được kết quả như sau kèm một số thông tin thống kê.

Dựa vào biểu đồ nhận thấy nhiệt độ của mái có biên độ nhiệt khá lớn trong ngày, khá nóng, đặc biệt vào giữa trưa. Trong lúc đó bục giảng nhiệt độ khá ổn định. Nhiệt độ phòng tăng nhẹ vào hai khoảng thời gian 9h sáng và 15 h chiều.

Zone: Zone 1 Avg. Temperature: 26.60C (Ground 23.90C) Total Surface Area: 165.300 m2 (344.4% flr area). Total Exposed Area: 66.550m2 (138.6% flr area). Total South Window: 0.000m2 (0.0% flr area). Total Window Area: 10.800 m2 (22.5% flr area). Total Conductance (AU):



151 W/°K Total Admittance (AY): 517 W/°K Response Factor: 3.15

Bảng số liệu cung cấp các thông tin khá chi tiết về diện tích bề mặt, nhiệt độ trung bình, nhiệt độ của bên trong và bên ngoài trong các khoảng thời gian trong ngày cũng như so sáng sự chênh lệch giữa chúng.

c. Phân tích ánh sáng Để trực quan, Ecotect hỗ trợ một dạng Grid hay có thể gọi là lưới phân tích, kết quả sẽ được thể hiện ngay trên Grid với các màu sắc khác nhau tượng trưng cho giá trị khác nhau. Đầu tiên bật Tab Analysis Grid sau đó nhấn chọn Display Analysis Grid.

Một lưới màu xanh mặc định hiện ra, để làm cho lưới bao phủ rộng hơn, tiếp tục chọn Auto Fit Grid to Object, sau đó nhấn chọn Within rồi nhấn OK.

Vào menu Calculate – Lighting Analysis, chọn Natural Light Level. Nhấn Next

Tiếp tục chọn Over the Analysis Grid, nhấn Next kéo thanh trượt về mức High, càng nhiều điểm tính toán thì kết quả càng chính xác, tuy nhiên thời gian cũng tăng tỷ lệ thuận theo. Nhấn Next 3 lần nữa rồi nhấn OK.

HOUR INSIDE OUTSIDE TEMP.DIF (C) (C) (C)----- ------- -------- ---------00 27.5 24.7 2.801 27.4 24.5 2.902 27.3 24.3 3.003 27.2 24.1 3.104 27.2 24.1 3.105 27.2 24.1 3.106 27.2 24.1 3.107 29.0 25.2 3.808 30.3 26.3 4.009 30.6 27.4 3.210 29.9 28.1 1.811 29.3 28.9 0.412 29.3 29.6 -0.313 30.3 30.5 -0.214 31.1 31.5 -0.415 31.4 32.4 -1.016 30.8 31.1 -0.317 29.4 29.8 -0.418 29.3 28.5 0.819 29.4 28.1 1.320 28.9 27.6 1.321 28.3 27.2 1.122 28.1 27.0 1.123 28.0 26.8 1.2



d. Phân tích tiềm năng nhiệt Từ Menu Caculate chọn Solar Access Analysis, chọn Incident Solar Radiation, sau đó nhấn Next. Tiếp tục chọn khoảng thời gian cần phân tích sau đó nhấn OK. Trong ví dụ này chúng ta sẽ khảo sát trong một năm vì vậy xác định khoảng thời gian từ ngày 1/1 đến 31/12. Nhấn OK, kết quả thu được:

Tương tự t a cũng thống kê được số giờ được chiếu sáng của từng bộ phận trong phòng học bằng cách chọn Sun Light Hours trong Solar Access Analysis.



Không chỉ phân tích và cho số liệu về nhiệt độ trong ngày, Ecotect còn hỗ trợ rất nhiều cách tính khác nhau nhằm phục vụ cho yêu cầu của người dùng

e. Phân tích tiện nghi nhiệt

Đầu tiên tạo lưới Grid giống như ở phần phân tích ánh sáng.

Chọn Spatial Comfort, nhấn OK, đợi chương trình chạy tính toán, sau khi thấy phần Calculating radiation đạt 100%, bắt đầu phân tích các kết quả nhận



được: Nhiệt độ, năng lượng điện tiêu thụ…

Hình 5 Nhiệt độ bên trong phòng

Hình 6 Năng lượng tiêu thụ để làm mát hay sưởi ấm

Từ các kết quả trên người dùng có thể kiểm tra, đề xuất giải pháp kiến trúc, thay đổi vật liệu, tiết kiệm năng lượng (giảm số giờ làm mát trong ngày, trong tuần…) nhằm giảm bức xạ hoặc giảm năng lượng tiêu thụ cho làm mát hay sưởi ấm.

f. Khảo sát các yếu tố liên quan đến gió, độ ẩm…

Với file dữ liệu thời tiết được nạp vào trong chương trình, Ecotect cũng cho phép người sử dụng kiểm tra các thông tin liên quan tới tần số gió, nhiệt độ, độ ẩm… Vào menu Calculate – Prevailing Winds



Hình 7: Hộp thoại Prevailing Winds

g. Phân tích các yếu tố về âm thanh Để phân tích, trước hết chúng ta cần có một nguồn âm được đặt vào vị trí phù hợp trong công trình. Đối với một mô hình lớp học, tiếng giảng bài của giáo viên có thể được xem là nguồn âm. Trong phần này chúng ta sẽ mô phỏng lại như sau.

Nhấn Speaker trên thanh công cụ

Chọn 2 điểm đầu và điểm cuối sao cho vector chỉ hướng có gốc ngay giữa bục giảng và quay về cuối lớp. Một nguồn âm được tạo thành, tuy nhiên, cao độ mặc định nằm ngay sàn nhà. Chúng ta cần chỉnh lại cho phù hợp với cao độ người nói.

Nhấn F6 để xem dưới dạng mặt đứng. Sau đó dùng lệnh Move để dịch chuyển nguồn âm lên cao độ 1600



Quay lại dưới dạng phối cảnh bằng phím F8. Hiệu chỉnh lại tính chất của nguồn âm bằng bảng Material Assignments với tần số 500 Hz.

Vào tab Rays and Particles , trong phần Display Rays chọn Animated Rays và Show Rays as Arrow, Cuối cùng nhấn Show Rays/ Particles.

Chúng ta sẽ được quan sát sự phát ra của các tia, sau đó là sự phản xạ, dội lại… ngay trên mô hình.

Ngoài ra có thể phân tích trên hình ảnh tĩnh với số lượng tia ít hơn thông qua các tùy chọn khác trong phần Display Rays và Generate Rays.



a. Phân tích thông gió với plugin Winair4

Đầu tiên tạo lưới Grid như hình trên. Chọn CFD Cell Blockage, nhấn tiếp Perform Calculation..



Xuất hiện hộp thoại, chọn Boundaries

sẽ thấy xuất hiện các chấm chữ thập bao phủ xung quanh căn phòng

Ta xong phần tạo Grid để chuẩn bị tính toán. Nhấn vào biểu tượng Chọn tab Winair4(CFD) nhấn Export Model Data

Xuất hiện tiếp hộp thoại:



Chọn thư mục D:/Winair/demo đặt 1 tên bất kỳ cho file xuất ví dụ test-air 10102014.geo, nhấn Save, xuất hiện hộp thoại tiếp theo:

Điền vào các thông số Speed (tốc độ), Direction (hướng gió), nhấn chọn Run Winair Application và Auto Start Calculation, nhấn OK, Winair sẽ tự động thực thi tính toán. Chương trình chạy tốt khi thấy xuất hiện bảng sau:



Nếu không thấy bảng trên xuất hiện thì lặp lại các thao tác bắt đầu từ Export Model Data rồi chạy lại. Sau khi chương trình chạy thành công, trở về bảng Analysis Grid, chọn Load CFD Data, vào thư mục D:/Winair chọn file OUTPUT, nhấn Open ta sẽ có 1 số kết quả như sau:

Hình 8 Air Flow Rate



Hình 9 Flow Vector

III. Import từ Revit Architecture thông qua định dạng file xml Phần dựng hình bằng 3D Editor trong Ecotect tương đối đơn giản. Đối với các công trình phức tạp hơn, chúng ta cũng cần có những công cụ mạnh mẽ hơn. Hơn thế nữa, trong quy trình làm việc, nếu như phải dựng lại mô hình một lần nữa trên Ecotect sẽ mất nhiều thời gian không cần thiết cũng như độ chính xác không đảm bảo Ecotect được thiết kế để có thể Import các mô hình thiết kế từ các phần mềm khác, ví dụ như Auto Cad, 3DS hay Rhino và đặc biệt là Revit. Việc chuyển đổi từ Revit qua Ecotect thông qua định dạng gbXML (green building studio XML) hết sức thuận tiện. Các thành phần trong công trình được định nghĩa rõ ràng giúp cho người dùng không cần phải gán vật liệu lại. Việc làm của người dùng lúc này đơn giản chỉ là quan tâm đến vấn đề phân tích và kết quả mà thôi.

Các bước tiến hành Export từ Revit Mở mẫu thiết kế trên Revit, lưu ý là mẫu thiết kế phải được định nghĩa không gian rõ ràng.



Vào File – Menu – Export – gbXML, đặt tên và nhấn Save Các bước tiến hành Import sang Ecotect: Trong Ecotect, vào File – Import – Model/ Analysis Data, trong khung Files of Types, chọn XML. Sau đó nhấn Open

Hộp thoại hiện ra, nhấn Open As New

Mô hình lớp học tương tự được dựng trong Revit khi được Import qua Ecotect vẫn giữ nguyên các thông số cơ bản như vật liệu, kích thước…

ecotect tutorial -hướng dẫn sử dụng phần mềm ecotect

Documents