| 课程介绍 |
随着人们环保意识的提高，绿建设计渐渐成为了建筑设计中一股不可忽视的主流。而在同学们的课程设计中，绿建课题所占的比重也与日俱增，在设计初期对于场地，气候条件的分析和在不同设计阶段根据光风热特点对于方案进行优化调整也渐渐成为大家建筑方案设计过程中不可缺少的环节。但是随着大家熟悉的Ecotect在2015年停止销售和更新，导致了之前老版本的Ecotect渐渐无法跟上最新的建筑气象分析技术与数据，而其他专业绿建分析软件由于其高度专业性和学习壁垒，并不太适用于学生阶段的建筑系学生使用，因此同学们迫切需要一款高效，简单，综合，强大的建筑气象分析与模拟软件。而在2014年，Jeremy Luebker等一批国外杰出的开发人员，根据这些建筑专业对于气象软件的需求特点就开发出了一套优秀且完善的分析模拟软件-Ladybug Tools。经过近六年的发展和多次更新，Ladybug Tools凭借其杰出的优点，渐渐成为国外最主流的建筑气象数据分析软件之一，并构成了自己完整的生态社区与分析网络（Ladybug&Honeybee&Butterfly）。而随着国内Rhino和Grasshopper在建筑圈的不断普及，Ladybug也渐渐取代Ecotect，成为建筑师设计初期阶段气象分析的不二选择。而Honeybee经过不断的更新壮大，借助其与Radiance, Daysim, Openstudio, Energyplus等主流分析软件良好的交互以及自身简单明晰的操作逻辑，它完美的在Rhino和Grasshopper环境下，实现了对于光热辐射，能量演算，结构评估等复杂绿建分析的模拟演算，成为建筑师处理复杂绿建设计问题以及深化阶段绿建分析的不二选择。因此本次课程将着重讲解了最新的Ladybug0.068版本同Honeybee0.065版本，带领大家走进建筑气象分析与模拟的世界。不过考虑到虽然Ladybug&Honeybee非常强大，但是其主要针对的方向还是气候分析和能量演算，而同学们在进行绿色建筑设计过程中，经常还进行实际场地地形的分析，风环境的分析以及声音的分析，因此在Ladybug和Honeybee之外，本次参数化绿色建筑分析与模拟课程还会讲解如何使用Bison插件进行复杂场地的地形分析，如何使用RhinoCFD在Rhino环境中进行真实的风洞模拟，以及如何使用pachyderm进行简单的声学测试等等。比Ladybug更为强大的模拟软件Honeybee
我们选择Ladybug&Honeybee进行绿色建筑分析与模拟的原因:
完全置于Rhino与Grasshopper，无与伦比的交互性与高效性
不同于市面上其他分析软件，Ladybug&Honeybee完全内置于Rhino和Grasshopper之中，所以大家不需要再担心自己的建筑模型在不同软件交互过程中可能会出现的种种问题，并且由于其是内置软件，模型的修改和数据的分析可以完全并行，我们在根据分析结果进行方案优化时的效率也可以大大提高。除此之外，Ladybug&Honeybee生成的结果还可以直接bake到Rhino中进行后续的修改和排版。
完全内置于grasshopper的Honeybee组件分析结果直接以open mesh的格式bake到Rhino界面
经过四年的发展，Ladybug已经不仅仅是一款建筑气象分析软件，而是已经衍生出一个完整而强大的分析优化系统（Ladybug Tools）。比如用于CFD分析的Butterfly，用于Energy Model建立的Honeybee，用于城市热岛模拟的Dragonfly等等，结合其他一些已有的分析程序，这个完整的生态系统基本可以满足你的所有建筑分析需求。比如借助Daysim和Radiance，它可以完成考虑真正天空情况和材料反射的日照模拟与辐射演算，借助Openstudio和Energyplus，它可以对于复杂的建筑模型进行一系列的属性赋予和能量演算。而借助Therm，它可以对于维护结构热桥现象进行科学的反应，并计算出维护结构真正的R值。通过将这些主流软件内置于Ladybug&Honeybee中，借助grasshopper的简单操作方法和运行逻辑，它大大降低了我们对于这些不同绿建软件的学习成本和操作难度，让建筑师面对复杂绿建分析时不再束手无策。
与Grasshopper紧密结合，相同的逻辑与输入方法让其易于上手
作为GH的插件，Ladybug&Honeybee遵循相同的树形数据结构和运行方法，以slider和Boolean toggle为主的输入方式对于Rhino和GH老手来说应该是非常熟悉的，而每个运算器贴心的输入提示更使Ladybug相对于其他软件上手难度大大降低。
完全自定义的显示模式，让你的气象分析图和你的效果图一样美丽
不像其他分析软件限定了分析图纸的显示模式，Ladybug&Honeybee充分了解我们建筑师对于图纸造型的需求，Ladybug自定义Legend parameter组件可以给予你无限的自由来自定义图纸的颜色，字体和线形。并且由于生成结果可以bake到Rhino中，其二维分析结果（比如风玫瑰）可以与AI，PS等平面绘图软件良好配合，让我们真正得到和效果图一样美丽的气候分析图纸。
借助Legend parameter实现自定义配色
除了内置众多主流分析软件之外，Ladybug&honeybee还提供了大量的接口实现与其他软件高效的交互，比如借助gbXML to Honeybee组件，我们可以通过交互式的用于绿建分析的文件格式gbXML，实现Honeybee与Revit模型之间的高效交互。而使用import window glazing system, Honeybee可以直接调用LBNL window软件中复杂的窗户构造。
借助gbXML to honeybee实现Revit模型与Honeybee的交互
借助import window glazing system实LBNL window与Honeybee的交互
作为一款开源软件，Ladybug&Honeybee的下载与更新完全免费，大家再也不用在担心由于软件破解可能导致的中毒或者损坏。并且Ladybug讨论组作为Grasshopper插件中最为活跃的讨论组之一，每天都有无数人在上面交流研究，为初学者提供了一个非常好的学习场所。
| 课程内容 |
Ladybug在整个ladybug tools生态系统中的地位和作用；Ladybug衍生软件 honeybee,butterfly,dragonfly的各自用途及其与Ladybug的关系；了解Ladybug自身的运算器逻辑，快速掌握Ladybug运算器众多的输入输出端；Ladybug-ladybug运算器组和其他基本运算器讲解。
考虑到虽然Ladybug在建筑气象分析软件中相对简单，但同其他一些普通GH插件相比还是比较复杂的，因此如果按照官方Ladybug Primer那种传统的按运算器顺序的方法学习，其实并不是非常适合于大家对于Ladybug的掌握。官方Ladybug Primer教程并不适合新生学习
所以在第二部分，我们将用两节课的时间，从气象数据可视化，风，光热，视线，舒适度，焓湿图，遮阳构建这七大专题出发，通过实际案例操作来进行Ladybug的全方位学习。如何运用Legend Parameter自定义颜色；通过conditional statement获取特定条件下的风速数据；Wind speed calculator 运算器 与 Wind Boundary Profile运算器使用。Ladybug View analysis运算器详解；
View Rose三种舒适度模型PMV,Outdoor和Adaptive的对比与各自的使用范围；根据舒适度分析对场地进行基本气候判断和设计策略选择；
太阳辐射对于舒适度的影响
不同被动式设计策略评价与占比图示
运用ladybug shading designer完成基本建筑窗口遮阳设计和后续的参数修改；
虽经过前面三节课程的学习，相信大家对于Ladybug已经有了一个较为深刻的了解了，所以在最后两节课我们将趁热打铁，通过实际的综合性案例的学习带领大家加深对于Ladybug的掌握，并帮助大家真正掌握如何在自己的设计过程中使用Ladybug。在第一个案例中，我们将在一个城市范围内，通过舒适度模型，对比不同地点布置公共座椅的全年舒适百分比，并最终挑选出最合适区域。
涉及知识：辐射计算，干球温度与阳光下温度对比，舒适度模型的选择与使用，数据可视化
案例1这个案例中我们将着重于遮阳构建这个大家设计过程中经常会使用元素，讲解如何结合sunpath和sunvector，运用shading designer直接生成遮阳构建，以及运用comfort shade benefit evaluate对遮阳构建进行优化。
涉及知识：太阳方向的获取，shading designer与comfort shade benefit evaluate运算器的使用，运用Mesh Threshold Sector对遮阳结构进行后续优化等等
3.3 综合案例3：室内照度，眩光范围和立面遮阳构建的选择这个案例中我们结合一个实际的建筑案例，结合LEED对室内眩光的临界要求，分析不同遮阳构建对室内照度的影响，并根据分析结果选择最合适的立面构建。
涉及知识：根据EPW数据获取表面直射照度值，根据照度对sunvector进行筛选，日照时候与后续分析等。
在实际涉及过程中，很多特殊的场地（比如幼儿园）需要保证足够的日照时长，那么在这些场地附件进行建筑设计的时候，我们一定要确保新建的建筑不会影响到原有建筑的日照需求。因此在这个案例中我们将通过对一个幼儿园周边建筑群的天际线进行调整，使其不干扰到幼儿园的日照需求。
涉及知识：日照时间分析，运用太阳可见性确定临界太阳位置，复杂树形数据的处理，运用逆向思维反推遮挡区域等等。
案例4在LEED星级餐厅建筑评选中，对于就餐区域的视野和距离窗户的距离有着明确的要求，因此在这个案例中我们将综合运用ladybug视线分析，求出餐厅中符合条件的就餐区域，为我们餐厅内部的设计提供指导。
涉及知识：视线分析，离窗距离的求解，可见范围的演算等等。
案例5在这个案例中，我们将运用Ladybug solar envelop运算器进行结合日照分析，研究基于特定的周边环境以及场地形体如何生成一个既不被周边建筑遮挡也不会遮挡周边建筑的建筑形体。
涉及知识：日照分析，solar envelop运算器，条件筛选等等。
3.7 综合案例7：墙体辐射的热与建筑造型的算法优化
在实际工作中，运用特定的算法，对于绿色建筑分析结果进行评价并得出最优解是我们经常会使用的方法，因此在这个案例中我们将用一个最简单的例子带领大家了解一下如何运用galapagos运算器结合遗传算法与Ladybug气候数据分析得出建筑形体的最优解。涉及知识：条件设置，辐射分析，Galapagos运算器使用等等。
本节课首先将带领大家了解一下Honeybee的发展过程，包括：Honeybee在整个ladybug tools生态系统中的地位和作用；Honeybee与Ladybug之间的异同，以及其互相的关系；Illuminance & Radiance部分简介；了解Honeybee自身的运算器逻辑，快速掌握Honeybee运算器众多的输入输出端。
因为Honeybee涉及到真正的建筑材料，构造，使用，荷载以及众多绿建分析方面的专业知识，它的复杂程度是要远远高于之前我们学习的Ladybug的，所以当大家完成第一部分学习，对于Honeybee有了一个大致了解之后，在第二部分，我们将化繁为简，使用三节课的时间从专题出发，通过对于能量模拟，照度辐射模拟，和维护结构计算这Honeybee三大组成部分进行分别的介绍，帮助大家理清楚Honeybee的主要使用逻辑，并借助相关的实际案例操作来帮助大家进行Honeybee的全方位学习。项目，材料，构造，使用时间段，负荷，通风情况，HVAC，Zone threshold等参数的赋予；如何运用Energy Plus和Openstudio进行能量模型的计算；
HB建筑能量模型的建立，分析与可视化操作
不同材料构造之间保温性能的对比
HB异形建筑建筑能量模型的建立
Honeybee照度辐射模拟的基本方法及其与Ladybug照度辐射模拟的异同；CB,CIE,CM，Honeybee基本天空模型之间的区别；全年照度辐射分析方法，Daylight Autonomy含义；
等等……
HB基本照度分析流程
室内人工照明分析Thermal polygon的基本建立以及边界情况的限定方法；Therm与HB能量模型构造生成和能量计算之间的配合；Thermal material 和EP material之间的异同和互相转换方法；
维护结构热桥现象
therm polygon 与therm boundary的设置
维护结构保温性能计算和可视化操作
相信经过前面第二部分三大专题课程的学习，大家对于Honeybee的使用方法和基本逻辑已经有了一个较为深刻的了解了，所以在最后两节课我们将更进一步，通过7个进阶的综合性案例的学习带领大家进一步加深对于Honeybee的掌握，并帮助大家真正掌握如何在自己的设计过程中使用Honeybee。在第一个案例中，我们选择一个城市环境中的参数化立面进行模拟，探求特定材料下不同立面造型对于室内照度辐射的影响，并根据分析结果，对立面参数进行修正。
涉及知识：GH参数化立面的设置，HBZone基本物件的选择，辐射材质的设置，辐射背景遮罩的设置，具体辐射计算参数的含义，辐射分析可视化操作。当大家使用Honeybee进行模拟分析的时候，我们经常要对能量模型的材料构造造型进行修改并对比不同情况下分析结果的数值，但是这种频繁的人工参数修正需要花费设计者大量的时间和精力，我们能否通过特定的方法，对于不同设计情况进行统一的计算，模拟和对比了？在这个案例中我们将根据照度辐射参数daylight autonomy,进行不同立面情况的自动化模拟操作，以及统一的数据对比。涉及知识：照度分析基本方法，Daylight autonomy讲解，Ladybug Fly运算器使用和多参数循环，特定分析路径的设置，Daylighting folder进行多参数统一读取和可视化操作。这个案例中我们将着重于遮阳构建这个大家设计过程中经常会使用元素，讲解如何借助Openstudio的能量模型计算，运用HB EP shade generate 直接生成遮阳构建，并运用HB energy shade benefit evaluate对遮阳构建进行优化。涉及知识点：Openstudio能量模型分析，HB EP shade generate与HB energy shade benefit evaluate运算器的使用，运用Mesh Threshold Sector对遮阳结构进行后续优化等等。
案例3这个案例中我们使用一个带有家具的真实的室内环境，结合HB glare analysis运算器，分析特定位置使用者的眩光情况，对室内眩光进行科学的判定。
涉及知识点：Image based simulation介绍，HB中获取特定位置视角镜头的方法，glare analysis运算器介绍，DGP参数介绍。
案例46.5 综合案例5：建筑能耗账单的建立以及遮阳构建对于建筑能耗的影响在这个案例中，我们将对一个建筑能量模型进行完整的全年能耗分析，通过生成建筑能耗账单，对于不同类型的耗能情况进行分类表达，并探求建筑遮阳构建的修改对于不同能耗情况的影响。
涉及知识点：建筑能量模型的建立与分析，整体数据和单位面积数据的获取，Monthly Bar Chart可视化操作等等。
案例5
6.6 综合案例6：Radiant Asymmetry与室内舒适度分析真实的室内舒适度分析是一个相对复杂的操作，不同材料构造的界面的辐射强度会对于室内的舒适度环境产生不同的影响，因此在这个案例中，我们将综合运用Honeybee和Ladybug，通过对于Radiant Asymmetry现象进行科学的模拟，对特定位置室内舒适度进行反应。
涉及知识点：Radiant Asymmetry现象，view factor与墙体辐射之间的关系，PPD参数的含义。
案例66.7 综合案例7：Micro-climate Map,建筑微气候模拟与可视化操作在Ladybug中，我们拥有Adaptive，PMV，Outdoor三种进行微气候评价的方法，但是由于Ladybug本身的缺陷，他们难以对于复杂真实环境做出一个正确的反映，因此在这个案例中，我们将使用Honeybee组件，对于一个室内环境和一个室外环境的微气候做出科学的模拟和相应的可视化操作。涉及知识点：Honeybee微气候分析的基本流程，Micro-climate map的使用及其与不同，analysis recipe的配合，Down draft对于室内舒适度的影响，室外真实辐射环境对于温度的影响，如何运用context schedule对落叶植物进行科学反映。
对于建筑和景观专业的学生而言，场地的数据化分析是设计过程中不可忽略的重要环节，无论是对于地形坡度的分析亦或是对于土方量的估算，乃至地表径流等一系列的模拟，都可以为我们的场地选址和初步设计提供重要的指导意义。不过在过去，因为这些对于场地的数据化分析往往需要操作者具有较好的软件基础和动力学基础，导致了很多学生阶段的小伙伴和一些grasshopper的初学者很难顺利掌握的相关场地数据分析操作。但是在2018年底，随着一款名叫Bison的GH插件的发布，场地数据分析的门槛大大的降低了，借助这款插件，即使是GH小白也可以快速的在Rhino中完成一系列对于场地的复杂分析和数据可视化操作操作。因此在这节课中的时间里，我会带着大家从头到尾的了解一下Bison这样一款简单，易学并且适合建筑，景观人士使用的场地分析插件。涉及知识点：Bison地形导入，分析与标注、复杂地形优化和修改、地形导出等等。
无论是Ladybug还是Honeybee，由于其无法进行CFD模拟，在面对真实环境通风模拟的时候他们都是无能为力的，因此在第十二节课，我将带着大家简单入门一下另一个Rhino中的CFD模拟软件——RhinoCFD，了解RhinoCFD的基本分析流程以及CFD通风模型的建立方法和注意事项。涉及知识点：RhinoCFD的安装、建筑通风模拟的基本方法、通风结果的可视化分析、其他通风模拟软件介绍。
RhinoCFD网格设置
分析结果可视化
在常规的风，光，热，能耗等绿建分析之外，声学的模拟与测试在当今建筑设计过程中的重要性也愈发重要，无论是对于专业声学建筑进行类似于混响时间的测试，还是单纯的对构建隔音效果进行模拟，都可以为我们的设计提供不小的指导。不过由于目前Ladybug tools中尚且还没有提供声学模拟的软件，因此在最后一节课中，我将介绍一款专门内置于Rhino和Grasshopper中的声学模拟软件---pachyderm。带着大家了解一下建筑声学模拟的基本方法。涉及知识点：Pachyderm的下载与安装、常规声学术语的介绍、Rhino和grasshopper中声源、接收器和房间的设置、Rhino中声学材质的设置方法、构建隔音效果测试案例介绍、混响时间模拟等等。
经过之前14节课的学习，相信对于各位对于参数化绿色建筑分析与模拟以及有了较好的掌握了，那么在最后一节课里我将统一进行所有课程的答疑。
