建筑光环境模拟PDF电子书下载

第1章 建筑光环境模拟概论 1

1.1 建筑光环境模拟 1

1.1.1 公式计算 1

1.1.2 模型测量 1

1.1.3 软件模拟 2

1.2 光环境模拟能用来干什么 2

1.2.1 建筑设计 3

1.2.2 照明设计 3

1.2.3 舞台美术设计 3

1.2.4 标准评估 4

1.2.5 规划和城市设计 4

1.2.6 房地产销售和物业管理 5

1.3 模拟适用于什么人 7

1.3.1 建筑师 7

1.3.2 设备工程师 7

1.3.3 照明和电气工程师 7

1.3.4 可持续建筑顾问 8

1.3.5 房地产开发商 8

1.4 现状和展望 8

1.4.1 基本现状 8

1.4.2 应用阶段 9

1.4.3 指标与分析 9

1.4.4 客户沟通 9

1.4.5 展望 10

1.5 光环境模拟实例 10

1.5.1 项目简介 10

1.5.2 改建要求 11

1.5.3 改建方案 12

1.5.4 模拟条件 12

1.5.5 模拟分析 13

第2章 光和视觉成像 15

2.1 作为电磁波的光 15

2.1.1 电磁波 15

2.1.2 电磁波的传播规律 16

2.1.3 辐射度学的基本概念 16

2.2 可见光 17

2.2.1 可见光和光度学 17

2.2.2 光度学的基本概念 17

2.2.3 辐射度学与光度学 17

2.3 材料表面的光学性质 17

2.3.1 不透明表面 18

2.3.2 透明表面 18

2.4 视觉成像 19

2.4.1 眼睛的结构 19

2.4.2 感光细胞 19

2.4.3 明视觉和暗视觉 20

2.4.4 主观亮度感受 20

2.5 视野范围 21

2.5.1 视野范围 21

2.5.2 光环境模拟中的视野 22

2.6 色彩空间 22

2.6.1 颜色和色彩空间 22

2.6.2 RGB色彩空间 23

2.6.3 CIE 1931 xyY色彩空间 23

第3章 光环境模拟与自然光 24

3.1 自然采光 24

3.1.1 自然采光的重要性 24

3.1.2 自然采光模拟 24

3.2 太阳辐射与日照 25

3.2.1 太阳辐射 25

3.2.2 日照 25

3.2.3 时间 26

3.3 大气 26

3.3.1 大气的散射 26

3.3.2 消光系数 27

3.4 天空和天空模型 27

3.4.1 天空模型 27

3.4.2 天空模型的选择 29

3.4.3 天空的颜色 29

第4章 光环境模拟与人工照明 30

4.1 人工光源的评价指标 30

4.1.1 发光效率 30

4.1.2 色温 30

4.1.3 显色性 30

4.1.4 平均寿命 30

4.1.5 光通量维持率 30

4.2 人工光源 31

4.2.1 热辐射光源 31

4.2.2 气体放电光源 31

4.2.3 半导体光源 33

4.3 配光曲线 33

4.3.1 灯具 33

4.3.2 配光曲线 33

4.3.3 配光曲线的表示方法 33

4.3.4 配光曲线的格式标准 34

4.4 照明控制 34

4.4.1 照明控制的类型 34

4.4.2 照明控制的实现方式 35

4.4.3 照明控制系统和控制策略 35

4.4.4 自然光控制 36

4.4.5 光传感器的开关控制 37

第5章 光环境模拟与计算机图形学 38

5.1 几何模型的定义方法 38

5.1.1 多边形网格 38

5.1.2 构造几何实体 38

5.1.3 空间细分 39

5.1.4 隐式定义 39

5.2 光照模型 39

5.2.1 光照模型 39

5.2.2 光照模型的分类 40

5.3 局部照明模型 40

5.3.1 局部照明模型 40

5.3.2 Phong模型 40

5.3.3 Phong模型的不足 40

5.4 渲染方程与全局照明模型 40

5.4.1 渲染方程 40

5.4.2 全局照明模型 41

5.5 光线跟踪 41

5.5.1 Whitted光线跟踪模型 42

5.5.2 改进的光线跟踪模型 42

5.6 光能传递 44

5.6.1 光能传递 44

5.6.2 光能传递的计算过程 44

5.7 光线跟踪与光能传递的比较 45

5.7.1 光线跟踪 45

5.7.2 光能传递 45

5.7.3 结论 45

5.8 高动态范围图像 45

5.8.1 动态范围 45

5.8.2 高动态范围图像 46

5.8.3 色调映射 46

5.8.4 高动态范围图像格式 47

5.8.5 光环境模拟与高动态范围图像 47

第6章 建筑光环境模拟软件 48

6.1 光环境模拟软件的分类 48

6.1.1 静态光环境模拟软件 48

6.1.2 动态光环境模拟软件 48

6.1.3 综合能耗模拟软件 48

6.2 光环境模拟软件综述 49

6.2.1 用户界面 49

6.2.2 模型 49

6.2.3 材质 50

6.2.4 光源 50

6.2.5 光照模型 50

6.2.6 数据后处理 50

6.2.7 人员行为和控制策略 50

6.3 光环境模拟软件的比较 50

6.3.1 Radiance 51

6.3.2 Desktop Radiance 51

6.3.3 Ecotect 51

6.3.4 Dialux 51

6.3.5 AGi32 51

6.3.6 Daysim 51

6.3.7 IES<VE> 52

6.3.8 DOE2和EnergyPlus 52

6.4 BIM与光环境模拟 52

6.4.1 绿色建筑扩展标记语言 52

6.4.2 BIM与光环境模拟 52

6.4.3 应用案例 53

第7章 光环境模拟的过程 54

7.1 规划模拟方案 54

7.1.1 模拟指标 55

7.1.2 模拟软件 55

7.1.3 模拟范围 55

7.1.4 时间进度安排 55

7.2 建立建筑的三维模型 55

7.2.1 模型的简化 56

7.2.2 建立和导入模型 56

7.3 设置材质和光源 56

7.3.1 设置材质 56

7.3.2 设置光源 56

7.4 设置时间表和气象数据 57

7.4.1 设置时间表 57

7.4.2 设置气象数据 57

7.5 设置参数并执行模拟 57

7.5.1 参数设置 57

7.5.2 执行模拟 58

7.6 分析 58

7.6.1 数据后处理 58

7.6.2 分析 58

7.6.3 撰写报告 58

第8章 光环境模拟的定量评价 59

8.1 光环境模拟的定量评价 59

8.1.1 分类 59

8.1.2 评价 59

8.1.3 评价指标 60

8.2 静态光环境评价指标 60

8.2.1 照度 60

8.2.2 照度均匀度 61

8.2.3 采光系数 61

8.2.4 采光权 61

8.2.5 室外视野 62

8.3 眩光评价指标 62

8.3.1 统一眩光值 62

8.3.2 眩光值 62

8.3.3 自然采光眩光指数 63

8.3.4 显示器的反射眩光 63

8.4 动态光环境评价指标 64

8.4.1 全自然采光时间百分比 64

8.4.2 有效全自然釆光时间百分比 64

8.4.3 最大全自然采光时间百分比 65

8.4.4 连续全自然釆光时间百分比 65

8.4.5 全年光暴露量 65

8.5 能耗及经济评价指标 66

8.5.1 照明功率密度 66

8.5.2 照明能耗 66

8.5.3 总能耗 66

8.5.4 全生命周期照明成本 66

第9章 光环境模拟的定性和主观评价 68

9.1 亮度图像 68

9.1.1 亮度图像 68

9.1.2 亮度图像的模拟 68

9.1.3 亮度图像的处理 69

9.2 亮度图像的定性评价 69

9.2.1 亮度对比 69

9.2.2 光线和阴影分布 69

9.2.3 评价实例 70

9.3 亮度图像的主观评价 70

9.3.1 完形常性 71

9.3.2 直觉常性 71

9.3.3 色彩常性 72

9.3.4 结论 73

第10章 Desktop Radiance 74

10.1 概论 74

10.1.1 简介 74

10.1.2 现状 74

10.1.3 安装 75

10.2 入门 75

10.2.1 界面 75

10.2.2 项目 76

10.2.3 建模 76

10.2.4 天空和地面 76

10.2.5 命令的简化 76

10.3 不透明材质 77

10.3.1 指定材质 77

10.3.2 取消材质指定 77

10.3.3 显示所有不透明材质物体 77

10.3.4 新建材质 77

10.4 玻璃材质 78

10.4.1 指定玻璃材质 78

10.4.2 取消玻璃材质指定 78

10.4.3 显示所有玻璃材质物体 78

10.4.4 新建玻璃材质 78

10.5 光源 80

10.5.1 放置光源 80

10.5.2 删除光源 81

10.5.3 显示光源朝向 81

10.5.4 显示所有光源 81

10.5.5 新建光源 81

10.6 家具 82

10.6.1 放置家具 82

10.6.2 删除家具 82

10.6.3 显示所有家具 82

10.6.4 新建家具 82

10.7 参考对象和模拟对象 82

10.7.1 区域 83

10.7.2 方向 83

10.7.3 相机 83

10.7.4 参考点 84

10.7.5 参考网格 84

10.8 模拟 85

10.8.1 相机图像模拟 85

10.8.2 参考网格照度模拟 86

10.8.3 参考点照度模拟 87

10.8.4 高级计算参数设置 88

10.9 辅助工具 88

10.9.1 显示所有指定物体 88

10.9.2 显示所有未指定物体 88

10.9.3 显示属性 88

10.9.4 取消所有指定内容 89

10.9.5 调整表面法线 89

10.9.6 材质映射 89

10.9.7 库管理器 89

10.9.8 模拟管理器 90

10.10 普通住宅采光模拟 90

10.10.1 在SketchUp中建立模型 91

10.10.2 导出模型 91

10.10.3 在DR中导入模型 92

10.10.4 指定材质 92

10.10.5 定义正常视点相机 93

10.10.6 交互式预览 94

10.10.7 相机模拟 95

10.10.8 正常视点的模拟分析 96

10.10.9 裁切平面 99

10.10.10 定义俯瞰相机 99

10.10.11 俯瞰视点的模拟分析 100

10.10.12 定义参考网格 101

10.10.13 网格照度模拟 102

10.10.14 网格照度分析 102

10.10.15 剖面照度分析 104

10.11 公寓采光和照明模拟 106

10.11.1 自定义材质的方法 106

10.11.2 指定材质 106

10.11.3 定义相机 106

10.11.4 交互式预览 106

10.11.5 复制材质 107

10.11.6 相机模拟 108

10.11.7 正常视点的模拟分析 108

10.11.8 鱼眼视角 109

10.11.9 鱼眼视角模拟 109

10.11.10 放置光源 110

10.11.11 相机模拟分析 111

10.11.12 定义参考网格 111

10.11.13 网格照度模拟分析 111

第11章 Ecotect 113

11.1 Ecotect中的光环境模拟 113

11.1.1 分类 113

11.1.2 安装和使用 113

11.2 模型的建立和导入 114

11.2.1 表面方向 114

11.2.2 零面积平面 114

11.2.3 区域设置 114

11.2.4 导入模型 114

11.3 指定材质 115

11.3.1 指定材质 115

11.3.2 材质属性 115

11.3.3 预设材质 115

11.4 设置时间、地点和方位 116

11.4.1 设置时间 116

11.4.2 设置地点 116

11.4.3 设置方位 116

11.5 设置相机 116

11.5.1 建立相机 116

11.5.2 相机属性 117

11.6 设置分析网格 117

11.6.1 设置分析网格 117

11.6.2 建立分析网格 118

11.7 放置灯具 118

11.7.1 放置灯具 118

11.7.2 灯具属性 118

11.8 输出模型 118

11.8.1 输出模型 118

11.8.2 输出选项 119

11.9 RadianceCP与图像模拟 120

11.9.1 RadianceCP的界面 120

11.9.2 设置RadianceCP的运行环境 121

11.9.3 使用RadianceCP执行模拟 121

11.10 巴塞罗那德国馆采光模拟 123

11.10.1 密斯与巴塞罗那德国馆 123

11.10.2 打开模型 124

11.10.3 复制预设材质文件 124

11.10.4 设置时间 125

11.10.5 建立相机 125

11.10.6 输出模型 125

11.10.7 调整天空和地面 125

11.10.8 建立新相机 126

11.10.9 设置参数 127

11.10.10 晴天的模拟和分析 127

11.10.11 全阴天的模拟和分析 130

11.10.12 网格照度的模拟和分析 132

第12章 AGi32 133

12.1 AGi32入门 133

12.1.1 简介 133

12.1.2 设置 133

12.1.3 界面 134

12.2 AGi32中的模拟要点 135

12.2.1 建立和导入模型 135

12.2.2 指定表面类型和光学参数 135

12.2.3 放置光源 135

12.2.4 设置时间、地点和天空模型 135

12.2.5 放置计算点 135

12.2.6 执行模拟 136

12.2.7 撰写模拟报告 136

12.3 AGi32中的实体 136

12.3.1 项目实体 136

12.3.2 表面模型实体 137

12.3.3 绘图实体 137

12.3.4 光源 137

12.3.5 计算对象 138

12.4 导入AutoCAD模型 138

12.4.1 AGi32与AutoCAD 138

12.4.2 AutoCAD对象的导入 139

12.4.3 AutoCAD中的块和图层 139

12.5 表面的设置 139

12.5.1 表面方向 139

12.5.2 表面类型 140

12.5.3 表面的光学性质 141

12.6 模拟算法 141

12.6.1 AGi32中的算法 141

12.6.2 算法选择 141

12.7 AGi32中的光能传递计算 141

12.7.1 计算过程 141

12.7.2 收敛的判断 142

12.7.3 面片和元素尺寸 142

12.7.4 适应性细分 142

12.7.5 缝隙漏光问题 143

12.7.6 总结 143

12.8 自然光模拟 144

12.8.1 自然光模拟 144

12.8.2 自然光的模拟过程 144

12.8.3 表面类型的选择 145

12.9 图像后处理 145

12.9.1 光线跟踪 145

12.9.2 抗锯齿 146

12.9.3 柔化阴影 146

12.9.4 色调映射 146

12.10 音乐厅照明模拟 146

12.10.1 隐藏射灯 146

12.10.2 初步模拟 147

12.10.3 调整设置 147

12.10.4 亮度模拟和分析 148

12.10.5 照度分析 148

12.10.6 眩光分析 150

12.10.7 调整照明 150

12.10.8 亮度分析 151

12.10.9 舞台照度分析 151

12.11 办公室自然采光模拟 152

12.11.1 导入模型 152

12.11.2 管理项目 154

12.11.3 定义网格 154

12.11.4 执行模拟 154

12.11.5 照度分析 154

12.11.6 亮度分析 155

第13章 Daysim 157

13.1 自然光系数 157

13.1.1 自然光系数 157

13.1.2 自然光系数的特点 158

13.1.3 Daysim中对于自然光系数的处理 159

13.2 Daysim与气象数据 159

13.2.1 EnergyPlus气象数据 159

13.2.2 气象数据的处理流程 160

13.3 材质 160

13.3.1 Radiance和Daysim在材质上的区别 160

13.3.2 指定材质属性 161

13.3.3 添加材质 161

13.4 用户行为模型 162

13.4.1 用户行为模型 162

13.4.2 Lightswitch 162

13.5 办公室动态采光模拟 163

13.5.1 建筑模型的简化 163

13.5.2 在SketchUp中建模 164

13.5.3 在SketchUp中指定材质 164

13.5.4 导出3ds格式 164

13.5.5 制作传感器点阵列文件 164

13.5.6 建立新的Daysim项目 165

13.5.7 加载气象数据 165

13.5.8 导入模型 165

13.5.9 导入传感器点阵列文件 166

13.5.10 设置遮阳装置模式 166

13.5.11 执行模拟 166

13.5.12 分析设置 168

13.5.13 指定工作平面传感器 169

13.5.14 生成报告 170

13.5.15 采光系数分析 170

13.5.16 全自然采光时间百分比分析 170

13.5.17 人工照明能耗分析 171

第14章 IES<VE> 173

14.1 IES<VE>简介 173

14.1.1 界面 173

14.1.2 模块简介 173

14.2 RadiancelES 174

14.2.1 数据结构 174

14.2.2 模拟执行流程 175

14.3 与其他模块的协同 175

14.3.1 光源 175

14.3.2 组件 175

14.3.3 光热耦合模拟 176

14.4 乡村别墅采光模拟 176

14.4.1 在SketchUp中建立和导出模型 176

14.4.2 检查模型 177

14.4.3 设置地点 178

14.4.4 设置材质 178

14.4.5 设置天空模型和时间 180

14.4.6 设置模拟参数 180

14.4.7 设置视角并模拟 180

14.4.8 亮度图像模拟分析 181

14.4.9 工作平面照度模拟分析 183

14.5 乡村别墅照明和能耗模拟 184

14.5.1 计算照度数据 184

14.5.2 计算日照遮挡 186

14.5.3 设置热环境模板 186

14.5.4 指定热环境模板 187

14.5.5 指定构造 188

14.5.6 执行模拟 188

14.5.7 数据后处理和分析 188

第15章 Radiance 190

15.1 Radiance简介 190

15.1.1 历史 190

15.1.2 特点 191

15.1.3 交流平台 191

15.1.4 安装 192

15.2 Radiance的算法和特点 192

15.2.1 混合式光线跟踪 192

15.2.2 辐照度缓存技术 193

15.2.3 结论 194

15.3 场景定义 194

15.3.1 注释 195

15.3.2 基元 195

15.3.3 嵌入式命令 196

15.4 建模 196

15.4.1 建模的途径 196

15.4.2 几何规则 196

15.5 几何体 197

15.5.1 多边形 197

15.5.2 球和泡 198

15.5.3 圆柱和管 198

15.5.4 源 198

15.6 材质 199

15.6.1 普通材质 199

15.6.2 光源 201

15.6.3 折射材质 203

15.6.4 可编程材质 204

15.7 图案 205

15.7.1 colorfunc 205

15.7.2 colordata 206

15.7.3 colorpict 206

15.7.4 brighffunc和brightdata 206

15.8 纹理 206

15.8.1 texfunc 206

15.8.2 texdata 207

15.9 天空生成 207

15.9.1 gensky简介 207

15.9.2 gensky的执行格式 207

15.9.3 gensky的例子 208

15.10 人工照明 208

15.10.1 光源颜色与白平衡 208

15.10.2 计算辐亮度数值 208

15.10.3 转换配光曲线数据 209

15.11 八叉树结构 210

15.11.1 八叉树的作用 210

15.11.2 oconv程序 210

15.11.3 oconv的执行格式 210

15.12 交互式预览 210

15.12.1 交互式预览程序rvu 210

15.12.2 rvu的执行格式 211

15.12.3 内嵌式命令和选项 211

15.13 图像生成 211

15.13.1 图像生成程序rpict 211

15.13.2 rpict的执行格式 211

15.13.3 视角和图像选项 211

15.13.4 直接照明选项 212

15.13.5 环境光选项 213

15.13.6 rpict选项参数的典型值 214

15.14 定点计算 214

15.14.1 定点计算 214

15.14.2 rtrace的执行格式 214

15.15 数据处理和图像转换 215

15.15.1 数据处理 215

15.15.2 图像转换 215

15.16 自动批处理 215

15.16.1 自动批处理 215

15.16.2 项目控制文件 216

15.16.3 rad的使用 216

15.17 简单场景的照明模拟 217

15.17.1 建立基本模型 217

15.17.2 添加房间 218

15.17.3 添加底座和吊杆 219

15.17.4 调整材质 219

15.17.5 执行模拟 220

15.17.6 人眼主观效果处理 221

15.17.7 伪彩色处理 222

15.18 自然采光眩光分析 222

15.18.1 查找眩光源 222

15.18.2 计算眩光指标 223

15.18.3 绘制眩光源 223

15.18.4 伪彩色处理 223

附录 建筑光环境模拟教学大纲 225

参考文献 226

后记 228