WeatherTool軟件是一款可視化逐時氣象數據分析轉換工具,WeatherTool也是一款商業軟件,一款生態建筑分析插件,其中焓濕圖和太陽分析功能可以試用,其他的功能如查看、數據轉換可以免費使用,WeatherTool能夠讀取并轉換TMY/TMY2/TRY/DAT等一系列常用格式的氣象數據格式。

WeatherTool軟件界面截圖
Weather Tool 軟件簡介
Weather Tool 是Autodesk Analysis Ecotect生態建筑大師軟件中的子軟件。Ecotect 是當今市場上最全面、最具創新的建筑生態與環境模擬分析的一款軟件,專為建筑設計人員提供的強大的分析和模擬工具,借助它可以實現更高的能源效率以及可持續設計。Weather Tool ,同時提供中國270 個氣象站的氣象數據文件。
Weather Tool 功能簡介
在建筑設計的最初,通過使用 Weather Tool 分析氣象數據,可以直觀的認識建筑基地所處地區的氣象資料:通過焓濕圖可以了解當地的熱舒適性區域;通過焓濕圖策略分析提供各種基本被動式設計手段對熱舒適的影響分析;通過太陽輻射分析可以分析對比各個朝向立面上全年的太陽輻射情況;通過太陽輻射分析還可以根據全年中過熱期和欠熱區的太陽輻射得熱量計算本地的相對最佳建筑朝向,這功能特別適合于建筑平面設計和規劃設計。
Weather Tool 界面介紹
Weather Tool 漢化版界面介紹,左邊從上到下依次為:地理位置數據(location data)、日軌分析(solarposition)、焓濕圖分析(psychrometry)、風分析(windanalysis)、逐時數據分析(hourlydata)、逐周數據分析(weeklydata)、逐月數據分析(monthlydata)。菜單欄中從左到右是:文件、窗口、選項。本例中使用的是漢中的氣象數據,如圖1所示。

圖一 WeatherTool漢化版界面
Weather Tool 實例應用
打開Weather Tool 軟件,將270個氣象站的氣象數據文件中的漢中氣象數據導入,各種結果自動生成,逐一看每種分析結果對綠色建筑設計的影響。
4.1日軌分析
圖2太陽輻射(SolarRadiation)通過標尺按鈕調節方向,紅色熱區域是過熱的時間段,藍色區域代表過冷時間段,粗黃線代表該方向太陽直射的平均值。圖3 最佳朝向分析圖(BestOrientation),很明晰地能看出建筑的那個朝向適合利用太陽能。圖中黃色部分表示最佳位置,藍色圈表示最冷三個月各個方向太陽輻射量。紅色圈表示最熱三個月各個方向太陽輻射量。綠色圈表示全年各方向平均輻射量。紅色箭頭表示最熱三個月最大輻射量的方向。藍色箭頭表示最冷三個月最大輻射量的方向。綠色箭頭表示全年平均輻射量最大的方向。
由這兩個圖可以看出:圖2紅色區域是漢中地區最熱月份6、7、8月,藍色區域是當地最冷月份12、1、2上下波動表示:漢中地區的一年平均太陽輻射量較小,該地區不屬于太陽能富足區域。建筑設計中的有關太陽能的主動式、 被動式的設計及構件應相應減少。
圖3 當地的最佳朝向為正南偏西5°,最佳朝向范圍為正南偏西或偏東15°范圍內。建筑設計初期,如有條件應按最佳朝向范圍建造,這樣建筑的采光和日照能達到最佳效果。這樣的分析結果對于建筑的平面設計有很大幫助。

圖二 太陽輻射Weather Tool

圖三 最佳朝向分析圖Weather Tool
4.2焓濕圖分析
焓濕圖(PsychrometricChart)是氣象分析的重要手段和形式。在焓濕圖中的舒適區域是由空氣溫度、相對濕度、氣流、速度、和周圍的環境輻射溫度決定的,所以這些參數的組合在焓濕圖形成舒適區域。黃色區域表示熱舒適區域,藍色的深淺表示逐日頻率, 時間范圍包括:全年、春、夏、秋、冬四季、還有1~12 月,可以自選。圖4 逐月數據焓濕圖所選時間為全年

圖四 逐月數據焓濕圖Weather Tool

圖五 各種措施在焓濕圖的表現Weather Tool
圖4 黃色的熱舒適區域很小表示:一年中漢中地區在舒適范圍內的天數并不多,建筑的室內熱舒適性極差,改善潛力很大。
圖5 各種措施在焓濕圖的表現所示:在漢中的氣候條件下,采用了六種被動措施后,舒適區域的范圍大大擴展。 圖5中六種不同色的線框為采用六種被動技術后的舒適區域,紅色為被動太陽能供熱、藍色為高熱容材料、暗紅色為夜間通風、粉紅色為自然通風、紫色為直接蒸發降溫、綠色為間接蒸發降溫。各種顏色的線框大小表示采用各種技術手段后的舒適區域大小。此軟件在選擇六種被動技術后,對于將來依此依據建造的建筑及其舒適度進行的預測和模擬, 并有量化表達(圖5和圖6)。有太陽能供熱和圍護結構為高熱容材料可以使得建筑冬季保溫效果更好,夜間通風、自然通風、蒸發降溫等使得夏季炎熱潮濕的狀況得以改善,所以采用種種被動措施后建筑物的舒適度提高很多。
圖6 各種被動措施分析圖:從上到下,從左到右依次是:增加圍護結構的蓄熱能力、夜間通風、被動式太陽能、自然通風、直接蒸發降溫、間接蒸發降溫等措施對建筑熱舒適度的影響。黃色欄表示沒有采用相關技術的熱舒適度百分比,紅色是采用相關技術的熱舒適度百分比。效果相對明顯,適用于當地氣候的是:增加圍護結構的蓄熱能力、夜間通風、自然通風、間接蒸發降溫等措施。

圖六 各種被動措施分析圖Weather Tool
結合圖5、6可以看出:圖5中紅色區域很小,其它顏色線框較大, 說明被動式太陽能技術作用很小,其它技術措施效果較好,熱舒適度區域大;相應的圖6 中太陽能技術效果這一欄中百分比都低,其它技術的百分比較高,技術效果明顯。這是符合實際情況的,漢中地處陜西南部,毗鄰四川,太陽輻射強度小, 空氣濕度大,冬季濕冷夏季潮濕炎熱,室內環境熱舒適度極差,改善此狀況最需要的是除去多余濕度,若建筑設計中采用如上種種措施實施自然通風,使建筑物冬暖夏涼。
4.3 風分析
風分析(WindAnalysis)有對比和月份兩項。圖7顯示對比風分析圖: 從左到右,從上到下四圖表示為風頻、溫度、濕度、降雨量(一般建筑氣象數據沒有)圖8顯示月份風分析圖:12月的風頻(顏色深淺)、風向(圓坐標)、風速(縱坐標)。了解當地常年的風向和風頻, 建筑設計時可以巧妙利用風來進行自然通風、除濕、降溫等,避免使用機械通風所帶來的額外能耗。

圖七 顯示對比風分析圖Weather Tool
4.4逐時數據分析
圖9日平均溫度圖標出了除風頻外的全部氣象數據,圖10逐日干球溫度圖看出漢中四季分明,氣候較濕潤,冬季12、1月溫度最低,平均最低溫度不超過-5℃,夏季7月底8月初溫度最高,

圖8 顯示月份風分析圖Weather Tool
平均最高溫度不超過35℃。逐時數據分析還包括:逐時濕球溫度分析、逐時相對濕度分析、逐時太陽直接輻射、逐時太陽散射輻射、逐時云量、逐時降雨量等分析。這些數據對于當地建筑設計了解場地情況有進一步的輔助作用,為設計提供更好的策略。




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