探究綠色建筑設(shè)計中被動設(shè)計與性能工具的應(yīng)用思路與策略

胡 勝

(中鼎國際工程有限責(zé)任公司，江西 萍鄉(xiāng) 337000)

1 綠色建筑被動式設(shè)計性能要素與設(shè)計工具

綠色建筑被動式設(shè)計相較于主動式設(shè)計，采用各種機械設(shè)備對建筑環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化改善的設(shè)計方式，其主要通過對建筑形體、建筑空間等進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，以此有效控制建筑能耗，提升建筑性能。因此被動設(shè)計更加貼合綠色建筑設(shè)計理念，一般情況下，在綠色建筑被動設(shè)計當(dāng)中，其主要設(shè)計要素包括熱環(huán)境、光環(huán)境和風(fēng)環(huán)境[1]。其中太陽高度角與太陽輻射強度是建筑熱環(huán)境設(shè)計要素的兩大重要性能要素，其被動設(shè)計特征集中表現(xiàn)為采暖和降溫。自然采光則是建筑光環(huán)境的主要性能要素，因此自然采光和遮陽也成為其最為顯著的被動設(shè)計特征。自然通風(fēng)與防風(fēng)是構(gòu)成建筑風(fēng)環(huán)境的重要性能要素。

為了能夠有效提高綠色建筑被動設(shè)計成效，設(shè)計人員需要根據(jù)實際情況靈活運用各種重要設(shè)計工具，包括不同性能參數(shù)模擬軟件等，設(shè)計人員通過適當(dāng)調(diào)整相關(guān)參數(shù)，利用計算機模擬的方式即可高效、精準(zhǔn)地完成綠色建筑被動設(shè)計。

2 被動設(shè)計與性能工具在綠色建筑設(shè)計中的應(yīng)用思路及策略分析

2.1 熱環(huán)境設(shè)計

基于熱環(huán)境的綠色建筑被動設(shè)計中，設(shè)計人員通常會采取采暖與降溫的方式，對熱傳遞途徑進(jìn)行有效控制，以此達(dá)到建筑節(jié)能降耗的效果。例如在對某地區(qū)行政辦公樓進(jìn)行設(shè)計時，設(shè)計人員首先通過結(jié)合當(dāng)?shù)氐膩啛釒Ъ撅L(fēng)氣候特點，靈活運用專門的熱環(huán)境數(shù)字模擬軟件，根據(jù)當(dāng)其太陽輻射高度等重要參數(shù)，模擬出不同建筑形下的太陽輻射強度。模擬結(jié)果表明，在采用簡單體塊的建筑形體時，建筑表面存在受日照不均勻的情況，建筑北面受日照程度明顯低于南面。而通過建筑形體退層設(shè)計，南面形成形體自遮陽效果，建筑北面采光可以得到相應(yīng)優(yōu)化。同時設(shè)計人員在利用熱環(huán)境數(shù)字模擬軟件，依照前期得到的相關(guān)模擬結(jié)果，利用多種具有較強韻律感的建筑構(gòu)件設(shè)計各建筑立面遮陽體系，使得建筑形體配合特殊遮陽構(gòu)件不僅可以有效改善建筑熱環(huán)境，同時也能夠增強建筑造型的設(shè)計感。因此在將被動設(shè)計與性能工具運用在綠色建筑設(shè)計當(dāng)中時，設(shè)計人員首先需要確定具體設(shè)計要素和對應(yīng)的設(shè)計對象，如在熱環(huán)境性能設(shè)計中，其主要設(shè)計要素為太陽高度角與太陽輻射強度，相對應(yīng)的設(shè)計對象則分別為剖面設(shè)計與立面設(shè)計。此后設(shè)計人員通過利用各種專業(yè)性能工具完成人工圖紙與數(shù)字軟件性能模擬，并結(jié)合實際情況適時優(yōu)化相應(yīng)的設(shè)計方案即可。

2.2 光環(huán)境設(shè)計

按照前文的應(yīng)用思路，在進(jìn)行綠色建筑光環(huán)境被動設(shè)計時，設(shè)計人員首先需要模擬光線路徑圖紙模擬，通過采用剖面設(shè)計結(jié)合構(gòu)建設(shè)計的方式，對光入射路徑進(jìn)行變化模擬，以此有效幫助建筑獲得均勻、穩(wěn)定的自然采光。對于普通建筑，在光環(huán)境性能設(shè)計中，可以重點對建筑屋面形式與天窗進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，如可以在建筑北側(cè)天窗設(shè)計中采用天空漫射光作為照明光源，以此有效防止南面采光所造成的眩光問題。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計人員可以靈活使用百葉、玻璃磚等，依托室內(nèi)頂棚二次反射，以有效保障建筑室內(nèi)能夠獲得充足、均勻的自然光照。其次，設(shè)計人員可以選擇使用專業(yè)的數(shù)字軟件精準(zhǔn)模擬建筑光環(huán)境和熱環(huán)境，并結(jié)合實際情況優(yōu)化調(diào)整建筑光環(huán)境與熱環(huán)境參數(shù)，在平衡好兩種建筑環(huán)境性能下，獲得更優(yōu)的設(shè)計方案[2]。例如在某展覽館的設(shè)計當(dāng)中，設(shè)計人員便是通過運用專門的光環(huán)境數(shù)字軟件，分別對遮陽前后室內(nèi)光環(huán)境進(jìn)行模擬和比較分析，以此有效幫助設(shè)計人員充分掌握大面積這樣對室內(nèi)采光所造成的具體影響。根據(jù)最終得到的模擬結(jié)果，設(shè)計人員可明顯看出采用遮陽構(gòu)件下的展覽館中心采光照度基本不變，建筑整體具有較好的光環(huán)境。而通過加設(shè)遮陽百葉窗，可以有效阻斷大量陽光直射室內(nèi)，從而避免出現(xiàn)室內(nèi)溫度過高的情況。在有效優(yōu)化建筑熱環(huán)境的同時也能夠切實保障建筑環(huán)境舒適度，為人們創(chuàng)造出舒適宜人的建筑環(huán)境。

2.3 風(fēng)環(huán)境設(shè)計

被動式綠色建筑風(fēng)環(huán)境設(shè)計，旨在利用自然通風(fēng)的方式，加快空氣流通速度，實現(xiàn)室內(nèi)自然降溫并有效改善室內(nèi)空氣環(huán)境的目的。在將性能工具運用其中時，設(shè)計人員首先需要模擬設(shè)計風(fēng)環(huán)境人工圖紙，圍繞風(fēng)具體流動路線，確定空氣流動進(jìn)出風(fēng)口位置等，從而有效完成建筑風(fēng)環(huán)境優(yōu)化設(shè)計。例如在某展廳建筑風(fēng)環(huán)境設(shè)計中，設(shè)計人員通過運用熱壓通風(fēng)結(jié)合風(fēng)壓通風(fēng)的被動設(shè)計方式，使得進(jìn)入室內(nèi)的新鮮熱空氣可以形成一種上升氣流，在屋頂風(fēng)帽的作用下帶走室內(nèi)多余熱量。而為了能夠有效達(dá)到室內(nèi)風(fēng)壓通風(fēng)設(shè)計效果，設(shè)計人員還通過模擬設(shè)計出流線型的建筑屋面，并借助專業(yè)的數(shù)字軟件對其通風(fēng)效果進(jìn)行真實模擬，證明此種結(jié)構(gòu)形態(tài)的屋面設(shè)計能夠有效加快其附近空氣流動速度，有助于改善建筑室內(nèi)風(fēng)環(huán)境。

3 結(jié)語

通過在綠色建筑設(shè)計中靈活運用被動設(shè)計與各種性能工具，不僅可以有效提高建筑設(shè)計效率，同時對于優(yōu)化建筑設(shè)計方案，提升建筑性能等均具有重要作用。因此需要設(shè)計人員在實際進(jìn)行綠色建筑設(shè)計中，始終圍繞建筑具體情況，并嚴(yán)格依照相關(guān)設(shè)計規(guī)定要求，將被動設(shè)計理念貫穿其中，配合使用多樣化的性能工具，以此更好地完成綠色建筑被動設(shè)計工作。