綠色建筑設(shè)計模擬分析的實踐與總結(jié)

馮海桃

（廣東天元建筑設(shè)計有限公司）

綠色建筑是指在建筑的全壽命周期內(nèi)，最大限度的節(jié)約資源（節(jié)能，節(jié)地，節(jié)水，節(jié)材），保護環(huán)境和減少污染，為人們提供健康，適用和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑。為了滿足這個需求，在綠色建筑設(shè)計過程中，有大量的模擬分析手段要介入其中，并因應(yīng)相關(guān)的分析結(jié)果引導(dǎo)、影響大至規(guī)劃布局、小到細部構(gòu)造等的設(shè)計。

接下來通過一些案例，分析一下包括場地噪聲、風(fēng)環(huán)境等模擬分析在綠色建筑設(shè)計過程當中的一些實踐意義。

1 場地噪聲模擬分析

按規(guī)范要求，綠色建筑設(shè)計應(yīng)對場地周邊的噪聲現(xiàn)狀進行檢測，并對規(guī)劃實施后的環(huán)境噪聲進行預(yù)測，必要時采取有效措施改善環(huán)境噪聲狀況，使之符合規(guī)范要求的不同聲環(huán)境功能區(qū)噪聲標準的規(guī)定。

尤其當擬建建筑不能避免臨近交通干線，或不能遠離固定的設(shè)備噪聲源時，采用場地噪聲模擬分析就變得尤為重要。模擬結(jié)果可以準確反映場地內(nèi)每一棟建筑分別在白天和夜間每一個不同高度、不同立面中每一個分布點不同的噪聲情況（如圖1，圖2），從而根據(jù)結(jié)果合理調(diào)整總平面規(guī)劃，或?qū)υ肼暡幻舾械慕ㄖ镒鳛榻ㄖ暺琳?、排列在小區(qū)外圍，或調(diào)整噪聲敏感建筑物的布局位置；當對建筑物的防噪間距、朝向選擇及平面布置等作綜合考慮后無規(guī)劃調(diào)整余地時，則調(diào)整不同樓棟、不同立面甚至是同一立面不同樓層的降噪、隔聲措施。

圖1 某小區(qū)項目晝間立面噪聲情況分布圖

圖2 某小區(qū)項目夜間立面噪聲情況分布圖

2 室外風(fēng)環(huán)境分析

為什么要做室外風(fēng)環(huán)境模擬分析？《綠色建筑評價標準》里第4.2.6條是關(guān)于場地內(nèi)風(fēng)環(huán)境有利于室外行走、活動舒適和建筑的自然通風(fēng)對應(yīng)的評分項。冬季建筑物周圍人行區(qū)距地1．5m高處風(fēng)速V＜5m/s是不影響人們正常室外活動的基本要求，而建筑的迎風(fēng)面與背風(fēng)面風(fēng)壓差不超過5Pa，可以減少冷風(fēng)向室內(nèi)滲透。這些都是最基本的要求，而風(fēng)環(huán)境分析的意義就是在于通過這種模擬分析手段，優(yōu)化建筑總體平面布局，指導(dǎo)建筑布局空間和建筑間距。

舉例一個位于廣東省佛山市的項目，根據(jù)《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》，分析過程落實以下條件：

2.1 室外氣象資料

分析2種氣象條件下的建筑室外風(fēng)環(huán)境狀況：

夏季最多風(fēng)向：SSE；夏季室外平均風(fēng)速（m/s）：2.3；

冬季最多風(fēng)向：NNE；冬季室外平均風(fēng)速（m/s）：2.7。

2.2 計算區(qū)域

建筑迎風(fēng)界面堵塞比（模型面積/迎風(fēng)面計算區(qū)域截面積）小于4%；以目標建筑（高度H）為中心，半徑5H范圍內(nèi)為水平計算域。在來流方向，建筑前方距計算區(qū)域邊界大于2H，建筑后方距離計算區(qū)域邊界大于6H。

2.3 網(wǎng)格劃分

本報告根據(jù)建筑總平面圖以及其他相關(guān)資料建立本項目的室外風(fēng)環(huán)境模擬模型，分析模型中包括本項目的建筑物及其周邊建筑物。模型外場尺寸選擇主要以不影響建筑群邊界氣流流動為準，外場計算尺寸為1335.71m×1365.07m×399.60m（寬×長×高）。選擇 X×Y×Z=172×182×58，共1815632個網(wǎng)格進行計算，主要區(qū)域網(wǎng)格尺寸為1.5m。

不斷在以上條件下進行數(shù)據(jù)分析，調(diào)整布局，最后得到比較理想的風(fēng)模擬結(jié)果，如圖3，圖4所示。

圖3 某小區(qū)項目建筑室外1.5m高處夏季室外風(fēng)俯視云圖

實踐意義：避免樓距過小使局部區(qū)域風(fēng)速過大影響正?；顒樱绕涫茄睾５貐^(qū)；避免夏季、過渡季因通風(fēng)不暢在某些區(qū)域形成無風(fēng)區(qū)和渦旋區(qū)；可以檢驗設(shè)計概念與實踐結(jié)果的匹配性，以此來確保樓王等貨值較大的樓棟處于通風(fēng)理想的區(qū)域，而非在無風(fēng)區(qū)等容易積聚垃圾的區(qū)域。

3 綠色建筑設(shè)計過程的總結(jié)

3.1 綠色建筑應(yīng)從方案設(shè)計開始

圖4 某小區(qū)項目建筑室外1.5m高處冬季室外風(fēng)俯視云圖

我們在進行綠色建筑設(shè)計的過程中，最經(jīng)常碰到的情況是：方案做完了、定稿了，才開始進行綠色建筑設(shè)計分析，而所有的分析都是為了完善、堆砌一堆的數(shù)據(jù)來出報告。這是本末倒置的，正確的步驟應(yīng)該是綠建進行前期介入、過程調(diào)節(jié)，通過模擬分析報告及時調(diào)整項目整體或單體的布局、朝向、體量、樓距、窗墻比、外窗開啟比等等，利用被動建筑技術(shù)達到綠色建筑要求。

3.2 綠色建筑重在適宜

綠色建筑不是越貴越好，應(yīng)因地制宜。比如說日光和空氣，最低廉也是最容易被建筑遺忘的材料，卻是非常重要的資源，僅靠對日光合理設(shè)計使用，我們就可以節(jié)約照明用電的1/4～1/3的能量；合理地借助空氣，我們就可以減少對設(shè)備的大量使用。再舉個例子，曾經(jīng)做過一個國標一星的實踐項目，總建筑規(guī)模約12萬m2，主要采用的綠色技術(shù)有：日照模擬分析、交通分析、人均公共綠地、背景噪聲分析、遮陰比例計算、建筑構(gòu)建隔聲性能分析、室外風(fēng)模擬分析、室內(nèi)自然通風(fēng)模擬分析等，主要增量成本：土壤氡濃度檢測、隔聲砂漿、減壓閥、透水鋪裝。最終增量成本在16.5元/m2左右。這就說明了在適宜的技術(shù)和手段下，要實現(xiàn)最基本的綠色建筑達標，額外成本是非常小的。

4 結(jié)束語

綜上所述，也反思一下當下的綠色建筑設(shè)計，由于空調(diào)等設(shè)備的大量使用，很多建筑師逐漸放棄了在專業(yè)自主性層面對環(huán)境舒適度及能耗的干預(yù)意圖與調(diào)節(jié)技術(shù)，轟轟烈烈的綠色建筑成了暖通機電專業(yè)的產(chǎn)品展示。這是可悲的現(xiàn)象。希望將來更多的建筑師，能借助一定的模擬分析手段，通過有效的空間組織、合理的體型和構(gòu)造設(shè)計，提高建筑使用的舒適度和健康度，做出更多不耗能或少耗能的被動式建筑，為實現(xiàn)可持續(xù)性環(huán)境目標不懈努力。

[1]張彤.形式的能量法則與綠色建筑的學(xué)科自主性.東南大學(xué)建筑學(xué)院.

[2]李取奇，晁軍，谷建，趙虹.建筑風(fēng)環(huán)境模擬分析與綠色建筑設(shè)計優(yōu)化[J].建筑與文化，2016（02）：142～143.