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關鍵詞:建筑設計;計算機輔助設計;CAD
Abstract: computer aided architectural design software will be divided into three categories: design class, the performance of software and the analysis of software, this paper probes into three kinds of computer aided architectural design software development and application, and combining with the current green building design, at the request of using a computer aided design software is discussed, and to the computer aided design software application trend is pointed out.
Keywords: architectural design; Computer aided design; cad
中圖分類號:TU2文獻標識碼:A文章編號:
計算機輔助設計是建筑設計技術(shù)與計算機計算的完美融合,是隨著計算機技術(shù)不斷發(fā)展而必然出現(xiàn)的產(chǎn)物。從二十世紀計算機在建筑設計中的應用開始,計算機技術(shù)已經(jīng)滲透到了建筑設計的各個層面,包括建筑前期設計、后續(xù)的具體表現(xiàn)以及后期的具體環(huán)境分析等,對建筑設計的方式,甚至是建筑的具體形式都產(chǎn)生了重要的影響,有效的拓展了建筑設計領域,對建筑設計的持續(xù)發(fā)展具有重要的貢獻。
1、計算機輔助設計類軟件
(一) 以SketchUP為代表的建筑前期設計軟件
當前國內(nèi)使用較多的建筑前期方案設計的主要軟件是SketchUP,同時也是當前的主流設計軟件之一。該建筑軟件給設計設計師提供了一個直觀的可視化開發(fā)界面,尤其是在輔助工程進行構(gòu)思和表現(xiàn)過程中提供了方便的操作方式,提高了建筑創(chuàng)作設計的效率。因此,很多人又將該軟件稱作“草圖設計大師”。
該軟件與其他的三維圖形軟件相比具有更高的適應性,能夠很好的適應建筑設計的前期工作。其一,他能夠很好的跟蹤設計師的設計思維,激發(fā)他們的創(chuàng)作靈感,能夠快速的將設計師的思維轉(zhuǎn)化成為具體的三維模型;其二,通過對角度的任意變化來對所設計建造的外觀,內(nèi)層空間以及建造的各個細節(jié)部分進行詳細觀察,而且還能夠方便的生成各種剖面圖,并實現(xiàn)尺寸標注;其三,SketchUP還帶有建造需要的大量門、窗、柱等建筑結(jié)構(gòu)件和材質(zhì)庫,能夠方便的進行建筑設計效果的渲染。
(二) CAD參數(shù)化設計軟件
國內(nèi)建筑行業(yè)所使用到的CAD軟件,諸如天正、中望等CAD軟件大部分都是以AutoCAD為基礎,通過有效的二次開發(fā)來獲得適合自身使用情況以及使用需求的軟件。而AutoCAD是二十世紀八十年代由Autodesk公司在計算機上采用CAD技術(shù)開發(fā)出的一款計算機繪圖軟件包。由于它具有開放的二次開發(fā)平臺和基礎,因此在使用的過程中得到了不斷的完善和升級,逐步發(fā)展成為了國內(nèi)以及國外最為常用的CAD軟件之一,對CAD技術(shù)在建筑以及其他工程領域中得到了廣泛的應用起到了推動作用。
CAD軟件在繪圖的過程中是使用最為基本的圖形元素作為繪圖以及建模的基本要素,能夠很好的使用建筑設計師的使用要求。同時,其交互式的使用菜單也極大的方便了軟件的使用者,具有強大的設計功能。再次,其參數(shù)化的設計方式也給圖形的精確表達提供了基礎,能夠高效的進行施工圖的繪制。
2、建筑設計的表現(xiàn)類軟件
3DSMAX軟件被廣泛的應用到建筑、影視特效制作以及歷史遺跡的恢復等多個領域。它又被稱作3D Studio Max,屬于一種制作和渲染類操作的專業(yè)軟件。在進行建筑模型的創(chuàng)建、材質(zhì)的設計,光影的渲染以及動畫的模擬等過程中都可以用到3DSMAX軟件。它在建模方面具有多邊形建模、放樣建模以及NURBS建模等多種建模方式,同時還兼具強大的編輯與修改能力,可以很好的完成復雜模型的創(chuàng)建及分析工作。同時,該軟件還具有較強的兼容能力,通過豐富的插件體系來實現(xiàn)與其他軟件的兼容,拓展了該軟件的使用范圍。
3、建筑分析類設計軟件
(一) 建筑設計中聲環(huán)境分析軟件
當前,國內(nèi)自主開發(fā)的聲環(huán)境分析軟件還處于初期研發(fā)階段,主要是采用國際主流的聲環(huán)境分析軟件,諸如ODEON、EASE和RAYNOISE等。這些軟件主要是用于對建筑空間的聲學進行模擬,通過給建筑空間的模型進行輸入定位,然后再利用對應的操作獲得空間直觀的聲學效果,用作建筑設計的參考。
(二) 建筑設計中采光和日照分析軟件
當前國內(nèi)所采用的采光與日照分析軟件主要是Radiance、Lightscape以及LumenMicro等,他們可以很好的在虛擬環(huán)境中模擬可見光的效果,同時還能夠獲得亮度與輻射率的變化情況,并通過計算機來進行渲染,獲得良好的視覺效果。用以提高建筑的舒適度以及美學程度。
4、利用計算機輔助建筑設計軟件進行綠色建筑設計
基于模擬輔助設計的原則 ,清華大學 DEST 開發(fā)組將設計過程中設計人員和計算機模擬程序的工作進行了區(qū)分 ,提出了實現(xiàn)模擬輔助設計的具體流程 ,如圖 1 所示。開發(fā)組將設計過程中設計人員和計算機模擬程序的工作進行計的具體流程,如圖1所示。
圖1 設計人員計算機模擬分工
通過模擬計算可以對多種備選方案進行可行性分析與進;另一方面,建筑師可與設備工程師和結(jié)構(gòu)工程師進行共同的綠色功能模擬計算,最終形成一個信息的反饋優(yōu)化功能。從根本上來講,利用計算機輔助軟件進行綠色設計實現(xiàn)的是一個逐層深入的過程,通過逐步的細化各個綠色指標來完成整個指標系統(tǒng)的達成。而在各個細化指標的達成和設計都是通過循環(huán)設計、信息反饋的方式實現(xiàn)的。
結(jié)語
本文從設計類、表現(xiàn)類軟件以及分析類三個方面,分別探討了計算機輔助建筑設計軟件的發(fā)展及其應用情況,同時結(jié)合當前綠色建筑設計的要求,對利用計算機輔助軟件進行設計進行了論述,給計算機輔助設計軟件的應用趨勢指明了方向。
參考文獻:
[1] 周劍,徐倩. 數(shù)字建筑應用軟件初探. 蘭州教育學院學報, 2011,27(6):285-286.
關鍵詞:主題酒店;自然環(huán)境;人文環(huán)境;創(chuàng)新能力
引 言
建筑設計課程是建筑學本科階段的專業(yè)核心課程,其課程設計涵蓋民用建筑里的多種類型。建筑設計的對象從居住建筑到公共建筑都有涉及,旅館建筑是其中一個重要類型。旅館建筑設計的教學重點是掌握旅館建筑的功能特點與設計要點并熟知相應的設計規(guī)范及社會法規(guī),培養(yǎng)學生對此類建筑的藝術(shù)欣賞力和設計能力。
旅館建筑設計的教學目標是使學生了解旅館建筑設計基本知識和一般原理,初步掌握此類建筑設計方法和步驟,了解各類酒店建筑的特點和室內(nèi)外環(huán)境的設計原則,培養(yǎng)學生進一步掌握環(huán)境分析的方法及解決較復雜地形條件的能力。采用評議和啟發(fā)為主要教學方法,加強實踐調(diào)研環(huán)節(jié)。通過課堂講授、實地參觀及調(diào)研、課堂輔導等教學方法的結(jié)合,使學生能夠初步掌握處理建筑的功能,技術(shù),藝術(shù)等方面的關系的能力和正確運用建筑尺度的概念,能從環(huán)境角度進行室內(nèi)外整體的建筑空間設計。本次旅館建筑設計教學引入主題酒店的概念,從自然環(huán)境和人文環(huán)境兩方面強調(diào)建筑與環(huán)境的關系。設計教學過程注重調(diào)研實踐并從主題酒店的角度鼓勵建筑的個性表達和設計創(chuàng)新。
1 主題酒店設計教學實踐案例
本次旅館建筑設計的基地位于四川省都江堰市中興鎮(zhèn)新益村和沿江村境內(nèi)(青城山前山山門附近),西北面坐擁優(yōu)美的人工湖,遠處可以眺望青城山景觀。項目用地面積50072m2,定位為四星級旅游度假酒店。主要功能包括會議培訓、研發(fā)交流、會務展示和旅游度假,其中住宿部分包括140套特色客房和10套別墅客房。
尊重基地的自然環(huán)境條件,從當?shù)氐牡匦?、地貌和氣候等自然條件入手進行自然資源調(diào)查包括氣候資源,水資源,土地資源,動植物資源及景觀資源等。旅館建筑項目的地塊呈L形,在建筑的朝向和布局的考慮上,充分利用地勢,將公共區(qū)域布置于交通便捷的南部,酒店客房部則沿基地人工湖方向布置(圖1)。由于青城山氣候宜人,冬暖夏涼,客房部分的廊道置于半開敞狀態(tài),節(jié)約能耗的同時,取得與景觀的呼應。成都常年主導風向為東北風,隨著地形和景觀條件,總平面也采用L形的布局,在引導主導風向更加多的接觸建筑表面的同時,也減輕了部分客房為了追求景觀西曬的程度,達到降溫的效果(圖2)。
調(diào)研基地的人文環(huán)境,從宗教文化,運河文化,建筑文化,禮節(jié)文化等方面入手。本次項目基地擁有豐富的文脈資源,既可遠眺“青城天下幽”的道家發(fā)源地青城山,又地處因水治堰、因堰興城的都江堰境內(nèi),對人文環(huán)境的調(diào)研分析自然也從這兩個方面展開?!暗婪ㄗ匀唬烊撕弦弧钡恼軐W思想一直以來對中國的建筑設計影響深遠,這在川西地區(qū)尤為明顯。建筑布局講究因地制宜,以中軸線展開又不完全對稱。院落虛空間的組合是川西建筑的靈魂,其與實體建筑的相輔相成造就了一個個充滿活力生機的人性化場所。本次旅館建筑空間設計的重點也是庭院空間環(huán)境的設計。歷史悠久的都江堰提供給基地的人文啟示則更多表現(xiàn)為當?shù)夭牧系倪\用和獨特的建筑構(gòu)造做法。青瓦白墻不僅反映川西地區(qū)質(zhì)樸的審美觀也是淺色墻面瞞住四川陰雨天氣多而日照不足的采光需求。當?shù)貍鹘y(tǒng)建筑穿斗式木構(gòu)架、不對稱的坡屋頂形式、建筑立面山墻窗花等處理手法均給本次設計帶來豐富的靈感源泉。(圖3)
主題酒店概念的引入進一步鼓勵建筑的個性表達,建筑設計的創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是建筑設計水平提高的動力。在充分調(diào)研分析項目自然環(huán)境和人文環(huán)境的基礎上,建筑創(chuàng)作需要鮮明的主題風格來領導整個酒店的規(guī)劃設計。每個同學結(jié)合自己的設計構(gòu)思尋找本次旅館建筑的設計主題,不同的主題意味著不同的出發(fā)點,也帶來不同的建筑設計創(chuàng)新。圖4是羅巍同學的設計作業(yè),設計的主題是用現(xiàn)代建筑語言演繹新的川西風格酒店。酒店的整體布局開敞自由,總體布局上以酒店大堂為核心,娛樂中心、宴會中心分布在酒店大堂兩側(cè),客房區(qū)則沿著整個湖岸線,飽覽湖光山色。大堂引導出一條空間主軸線,同時由娛樂中心、宴會中心構(gòu)成一條空間副軸線,整個規(guī)劃中體現(xiàn)出川西建筑軸線布局的空間特點。在建筑造型設計上,簡化川西建筑坡屋頂?shù)脑兀瑔纹马數(shù)倪\用和前坡短后坡長的設計具有很強的地域性特色。在屋頂及山墻設計上采用退臺式設計,平臺上簡潔的構(gòu)架和女兒墻的坡屋檐相結(jié)合,將大面積的斜屋頂分隔成幾個塊面,顯得虛實變化,錯落有致。建筑立面的設計運用白、灰兩種色塊和線條組合,用現(xiàn)代的手法及材料建造演繹川西建筑穿斗結(jié)構(gòu)的特色。
圖5是廖詩帥同學的設計作業(yè),設計的主題是山水意向的庭院式酒店。設計緊緊圍繞庭院空間這一主題,首先利用建筑物的相對高大體量對開闊的人工湖面形成圍而不隔的遮蔽。在建筑前部的公共區(qū),考慮了與建筑后區(qū)的布局關系,設計了兩個開敞程度不同的園林式庭院,且通過對景觀節(jié)點的連接,使兩個園林之間又有某種暗含的聯(lián)系。開闊的人工湖大尺度景觀與精巧的園林式庭院小尺度景觀之間,通過運用建筑的局部架空、出入口的框景、不同體量之間空隙的對景等手法形成過渡。這樣,不同層次的景觀根據(jù)人們的不同路徑,自由組合成不同的觀賞節(jié)奏,增加其體驗的趣味性。
2 結(jié) 語
建筑設計課程教學的核心是理論聯(lián)系實踐,掌握綜合處理建筑與環(huán)境、建筑內(nèi)部功能關系,建筑技術(shù)與藝術(shù)等多方面矛盾的能力。在旅館建筑設計理論聯(lián)系實踐的同時必然要看到目前酒店行業(yè)的發(fā)展趨勢,當前酒店行業(yè)的競爭逐漸從建設規(guī)模競爭轉(zhuǎn)向文化品位的競爭,越來越多的酒店在競爭中亮出自己的文化名片。主題酒店以既定的主題來營造酒店的建筑形象和文化氛圍向顧客展示酒店文化,使其在酒店文化品牌競爭中獨樹一幟。引入主題酒店概念的旅館建筑設計課程教學實踐緊跟時代步伐取得良好效果,也說明每個建筑設計課程教學都應具備與時俱進的教學理念。
參考文獻
關鍵詞:綠色建筑;性能模擬;設計;教學體系
中圖分類號:S611文獻標識碼: A
一、綠色設計方法的創(chuàng)新
1、綠色設計競賽激發(fā)學生的科研創(chuàng)新能力
建筑學專業(yè)學生對綠色建筑技術(shù)的研究和探索對中國綠色建筑的發(fā)展和未來有著導向作用。目前國際綠色建筑行業(yè)水平整體領先,在校建筑學專業(yè)學生及教師對綠色建筑設計與技術(shù)也越發(fā)關注,同時引發(fā)行業(yè)內(nèi)對綠色建筑技術(shù)的深層次思考,通過舉辦有影響力的綠色建筑設計大賽,可促進國內(nèi)外建筑學專業(yè)學生之間在綠色建筑領域的交流。
建筑學專業(yè)在讀學生把對未來綠色建筑的設想在競賽作品中呈現(xiàn)出來是綠色設計理念最好實現(xiàn)路徑。以人、建筑和自然環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展為目標,在利用天然條件和人工手段創(chuàng)造良好、健康的居住使用環(huán)境的同時,盡可能地控制和減少對自然環(huán)境的使用和破壞,在建筑的全壽命周期內(nèi)最大限度地降低對環(huán)境的沖擊,競賽要力求低能耗、低排放、無污染,為人們提供健康、舒適和高效的使用空間以達到建筑與技術(shù)的最完美結(jié)合。
2、建筑性能模擬技術(shù)的綠色教學方法
將信息技術(shù)引入綠色教學,諸如通過計算機處理現(xiàn)場條件的數(shù)據(jù),分析數(shù)據(jù)的結(jié)果,充分顯示多媒體計算機在建筑學教學中的巨大發(fā)展?jié)摿ΑH鏐IM建筑信息模型的建立,是建筑領域的一次革命,麥格勞-希爾將其定義為“創(chuàng)建并利用數(shù)字模型對項目進行設計、建造及運營管理的過程”。再如在設計教學中幫助學生學習Ecotect軟件,對太陽輻射、熱工學、光學、聲學等建筑設計各階段的全面技術(shù)性能進行分析。同時對用于采光分析的Radiance,通風分析的Airpak等軟件進行介紹,此外Revit、Design builder等量化軟件的應用,可使學生的設計作品更直觀和有深度。讓學生了解這些技術(shù)手段的優(yōu)勢,為綠色設計教學注入高科技力量。所以基于先進的三維數(shù)字設計解決方案所構(gòu)建的“可視化”的數(shù)字建筑模型,提供“模擬和分析”的科學協(xié)作平臺和利用模型對項目進行設計和推敲,以更好地達到教學目的。當前常用的建筑性能模擬軟件及其主要功能見表1。
運用建筑性能模擬軟件能夠在設計的各個階段為設計師提供數(shù)據(jù)支撐,推動設計的科學化和合理化。建筑設計是分階段進行的,在不同的階段有不同的設計內(nèi)容,并且隨著設計的深入會有不同的專業(yè)參加到設計過程中,相應的建筑性能模擬也應該分階段進行。首先應該明確建筑設計各階段的設計目的,確定和設計過程相對應的模擬過程,最終實現(xiàn)兩個過程的協(xié)同工作。
二、綠色建筑設計教學實踐
1、設計準備階段
這一階段,除了常規(guī)的帶領學生完成場地踏勘和分析外,還針對綠色建筑設計課題的特點設置案例分析、軟件學習和專題講課的教學內(nèi)容。
1.1案例分析
為使學生盡快對綠色建筑有直觀的認識,這一環(huán)節(jié)是要求每個學生選擇國內(nèi)和國外各一個綠色建筑實例作詳細解析和研究,從所選建筑當?shù)貧夂?、生態(tài)策略、技術(shù)手段等方面作深入分析,并將結(jié)果整理成演示文件,安排專門的教學時間在課堂上相互交流,使學生在較短的時間內(nèi)集中接受較多的知識。
1.2軟件學習
在設計開始前對學生集中進行軟件培訓,設計教學中主要使用Ecotect軟件,同時還對用于采光分析的Radiance、通風分析的Airpak和噪音分析的CadnalA1等軟件進行介紹,鼓勵學生在課外自學軟件并運用于輔助設計。
1.3專題講課
因為綠色建筑在本科教學中尚未形成完整的教學體系,學生普遍對綠色建筑的理解不夠深入和系統(tǒng),教師還進行了幾次專題講課。課程一是綠色建筑概論,首先是對綠色建筑的相關背景知識、基本概念等進行講述,使學生對綠色建筑有初步的認識,了解自然環(huán)境和建筑之間的相互關系,了解可再生資源技術(shù)的原理和應用方法,了解綠色建筑設計的工作步驟。課程二是綠色建筑技術(shù),在學生初步建立了綠色建筑觀念后,結(jié)合實際案例對常用的綠色建筑設計手法和實用技術(shù)進行講解和總結(jié),使學生在設計中不再“無計可施”。課程三是對綠色建筑的相關標準和評價體系進行講解,包括中國的《綠色建筑評價標準》和美國的LEED評價體系等,讓學生對綠色建筑有更全面的了解。課程四是建筑物理知識的回顧和總結(jié),帶領學生重溫建筑物理課程的重要知識點,使學生在運用軟件分析時對得到的各種數(shù)據(jù)心中有數(shù),進而對學生進行逐步深入的指導分析。
2、設計中期階段
在設計階段一開始就強調(diào)從綠色建筑角度出發(fā)來指導設計,更關注理性化的設計推導過程,最大限度地調(diào)動各種技術(shù)策略的均衡應用,從而達到設計方案生態(tài)效益最大化。
在設計階段的前期,運用Weather Tool工具對建筑所處的氣候條件進行分析,得到項目所在地的溫度、濕度、風力風向、適宜朝向等基礎數(shù)據(jù)。學生通過氣候分析,結(jié)合場地的實際情況,再綜合考慮建筑功能等情況設計出草圖,在軟件中建立初步模型進行分析。建議學生在方案前期考慮幾種不同的布局模式,然后分別建立模型在軟件中從日照、采光和溫度等方面通過數(shù)據(jù)進行直觀的比較。在比較中加深對方案布局合理性和周圍環(huán)境對建筑影響情況的認識。
在方案構(gòu)思階段有了初步的設計思路之后,可建立簡單的模型,對方案從日照、通風等方面進行比較和分析,經(jīng)過多方案的比較,找出建筑的最佳布局和組合方式,進行深入設計,如圖1所示。通過對設計中可能存在的不同規(guī)劃布局形式進行風環(huán)境分析,得出最佳的布局模式。在確定建筑布局之后,對建筑內(nèi)部空間和技術(shù)細節(jié)進一步深化,對房間布局、遮陽方式、開窗方式和大小、是否應用附加陽光間和是否增加室內(nèi)通風井等不同的情況進行分析,建筑性能模擬技術(shù)能夠為以上分析提供有效的數(shù)據(jù)支撐。圖2為對窗戶遮陽設計進行的模擬研究。
在此階段教學中,邀請建筑結(jié)構(gòu)和建筑設備等方面的教師參加教學工作,為學生提供相關專業(yè)方面的技術(shù)支撐;同時,邀請各專業(yè)的老師參加畢業(yè)設計中期評圖,和學生對方案進行當面溝通,為學生下一階段的工作提出意見和建議,從不同的專業(yè)角度指導學生對設計方案進行調(diào)整和深化。要求學生根據(jù)綠色建筑評價的相關標準對方案進行自我評價,發(fā)現(xiàn)問題,進而對設計方案進行修改和完善。通過前兩個階段的工作,設計逐步推進,逐步形成最終方案。最終方案的形成要避免過分強調(diào)技術(shù)的傾向,因為技術(shù)不是方案的全部,設計需要綜合考慮建筑功能、建筑與環(huán)境協(xié)調(diào)和建筑文化屬性等方面的因素。
3、設計成果階段
在最后一個月的最終設計成果階段,要求學生在設計中不僅要體現(xiàn)一個最終的設計方案,還應該通過圖表說明方案逐步分析深化的過程,使學生在設計階段中得到的照明、采光、通風分析和噪聲分析等圖紙能直接運用到正圖中。同時還要求對在設計中使用的設計策略和技術(shù)手段進行專題說明。通過綠色建筑設計課程的學習,學生較全面地了解了綠色建筑概念,初步掌握了如何入手進行綠色建筑設計,能熟練運用輔助設計軟件。
三、教學總結(jié)
近年的教學實踐表明:
構(gòu)建完整的綠色建筑設計教學體系需要進一步優(yōu)化課程設置,調(diào)整教學模式,整合各個相關專業(yè)的知識。學生應在本科階段加強數(shù)字技術(shù)的學習,除了掌握傳統(tǒng)的AutoCAD、SketchUp等軟件外,還要引導學生在本科中高年級時學習Ecotect等分析軟件,并在設計課程中進行運用,在實際使用和交流中得到提高。在綠色建筑設計教學中將設計理念和實際操作結(jié)合十分重要,盡可能創(chuàng)造條件使學生有機會親自去了解材料、設備,甚至參加建造和實踐相結(jié)合的教育方式能在培養(yǎng)學生設計能力的同時,培養(yǎng)他們的社會認知、適應和影響能力。綠色建筑涉及建筑學以外多個學科的知識,綠色建筑教育需要多領域?qū)<覅⒓拥浇虒W過程之中。
結(jié)束語
以上對綠色建筑教育的實踐只是對綠色建筑教學的初步探索,還需要繼續(xù)開展更多的實踐和研究,加強同國內(nèi)外院校間的交流和合作,吸收先進經(jīng)驗,通過實踐逐步構(gòu)建完善的綠色建筑教學體系。
參考文獻
[1]徐宏,孫明來.關于綠色建筑設計及節(jié)能改建分析[J].科技致富向?qū)В?014,11:121+205.
[2]張丹.綠色建筑設計問題研究[J].黑龍江科學,2014,02:213.
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[4]劉飛.淺談被動式設計在綠色建筑設計中應用[J].城市環(huán)境設計,2014,Z1:192-195.
關鍵詞:BIM信息模型 綠色設計;全生命周期;綠色建筑;可持續(xù)性
中圖分類號:O434文獻標識碼: A
引言
我國正處于經(jīng)濟建設的高速增長時期,每年新建建筑80%以上為高耗能建筑,既有建筑95%以上是高能耗建筑。目前我國單位建筑面積能耗是發(fā)達國家的2~3倍以上。嚴峻的事實表明,中國要走可持續(xù)發(fā)展道路,發(fā)展節(jié)能與綠色建筑刻不容緩。綠色建筑能為人們提供健康、舒適、安全的居住、工作和活動的空間,同時在建筑全生命周期(物料生產(chǎn)、建筑規(guī)劃、設計、施工、運營維護及拆除、回用過程)中實現(xiàn)高效率地利用資源(能源、土地、水資源、材料)、最低限度地影響環(huán)境。[1] "十二五"跨入第二年之際,我國正以前所未有力度推動綠色建筑發(fā)展。在歐美紛紛將綠色建筑作為新一輪科技創(chuàng)新主要方向的大背景下,我國將發(fā)展綠色建筑作為中國加快經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整和謀求經(jīng)濟增長的新突破口。中國的建筑規(guī)模正以每年20億平方米速度增加,預計到2020年中國建筑能耗將達到社會能源消費總量30%以上,成為最主要的能源消費領域,而目前中國帶有綠色建筑評價標識的建筑總面積不足4000萬平方米,未來發(fā)展綠色建筑空間巨大,為此,財政部和住房城鄉(xiāng)建設部下發(fā)了《關于加快推動我國綠色建筑發(fā)展的實施意見》一文,明確對星級綠色建筑的財政補貼,從二星級的45元/O,到三星級的80元/O,這將引導保障性住房及公益性行業(yè)優(yōu)先發(fā)展綠色建筑。
建筑的可持續(xù)發(fā)展,不僅對建筑環(huán)境工程師、建筑設備工程師提出挑戰(zhàn),更重要的是對建筑師的挑戰(zhàn)。綠色建筑的一個重要方面就是節(jié)約能源,降低建筑能耗。在決定建筑能量性能的各種因素中,建筑的體形、方位及圍護結(jié)構(gòu)形式起著決定性作用,直接的影響包括建筑物與外環(huán)境的換熱量、自然通風狀況和自然采光水平。而這三方面涉及的內(nèi)容將構(gòu)成70%以上的建筑采暖通風空調(diào)能耗。[2]
因此建筑設計對建筑的能量性能起著主導作用。不同的建筑設計方案,在能耗方面會有巨大的差別。單憑經(jīng)驗或者手工計算,很難正確判斷建筑設計的優(yōu)劣。目前憑借先進的計算機技術(shù)進行復雜的數(shù)據(jù)計算和實時的動態(tài)模擬是實現(xiàn)綠色建筑設計的科學性和合理性的重要保障
1 BIM與綠色建筑概述
1.1 BIM概述
BIM是Building Information Modeling中文為:建筑信息模型是通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息,在這里,信息不僅僅是三維幾何形狀信息,還包含大量的設計信息,如建筑構(gòu)件的材料、面積、體積、數(shù)量、機電參數(shù)、價格等相關數(shù)據(jù)和經(jīng)濟指標。
1.2 綠色建筑概述
綠色建筑:綠色建筑是指在建筑的全壽命周期內(nèi),最大限度地節(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。(摘自《綠色建筑評價標準》GB 50378)
(1) 引入綠色建筑的必要性:在我國,伴隨建筑業(yè)迅猛發(fā)展的是國內(nèi)自然資源的巨大消耗,不可再生能源、淡水、天然材料、可耕地等正走向枯竭,溫室氣體的排放量和建筑垃圾產(chǎn)生量也大幅增加。
(2) 綠色建筑的全生命周期:綠色建筑強調(diào)的是在整個建筑生命周期中,在建設和使用流程上對環(huán)境負責和提高資源使用效率,建筑的生命周期是指:選址、場地改造、建筑設計、建造、運行、維護、翻新和拆除。
綠色建筑設計的關注和影響對1.3 BIM與綠色建筑的關系.
(1)BIM提供綠色建筑設計分析的平臺,BIM的重要意義在于它重新整合了建筑設計的流程,其所涉及的建設項目全生命周期管理,恰好是象。
(2)BIM所包含的各種綠色分析軟件給與綠色建筑各種強大的數(shù)據(jù)支持.
如通過對Revit建立的信息模型,在方案階段可以通過導出DXF文件進入ECOTECT做可視化分析及日照分析;導入RADIANCE做采光分析;在初步設計階段,導出GBxml標準文件進入IES做舒適度分析;導出STL文件進入STAR-CCM+做風環(huán)境分析。
2綠色建筑與BIM的應用
2.1 規(guī)劃階段的選址與場地分析
場地分析是研究影響建筑物定位的主要因素,是確定建筑物的空間方位和外觀、建立建筑物與周圍景觀的聯(lián)系的過程。在規(guī)劃階段,場地的地貌、植被、氣候條件都是影響設計決策的重要因素,往往需要通過場地分析來對景觀規(guī)劃、環(huán)境現(xiàn)狀、施工配套及建成后交通流量等各種影響因素進行評價及分析。傳統(tǒng)的場地分析存在諸如定量分析不足、主觀因素過重、無法處理大量數(shù)據(jù)信息等弊端,通過BIM 結(jié)合地理信息系統(tǒng)(Geographi Information System,簡稱(GIS),對場地及擬建的建筑物空間數(shù)據(jù)進行建模,通過 BIM 及 GIS 軟件的強大功能,迅速得出令人信服的分析結(jié)果,幫助項目在規(guī)劃階段評估場地的使用條件和特點,從而做出新建項目最理想的場地規(guī)劃、交通流線組織關系、建筑布局等關鍵決策。
2.2 方案設計階段的能量分析
在方案論證階段,項目投資方可以使用 BIM 來評估設計方案的布局、視野、照明、安全、人體工程學、聲學、紋理、色彩及規(guī)范的遵守情況。BIM 甚至可以做到建筑局部的細節(jié)推敲, 迅速分析設計和施工中可能需要應對的問題。方案論證階段還可以借助BIM提供方便的、低成本的不同解決方案供項目投資方進行選擇,通過數(shù)據(jù)對比和模擬分析,找出不同解決方案的優(yōu)缺點,幫助項目投資方迅速評估建筑投資方案的成本和時間。對設計師來說,通過 BIM 來評估所設計的空間,可以獲得較高的互動效應,以便從使用者和業(yè)主處獲得積極的反饋。設計的實時修改往往基于最終用戶的反饋,在 BIM 平臺下,項目各方關注的焦點問題比較容易得到直觀的展現(xiàn)并迅速達成共識,相應的需要決策的時間也會比以往減少。
2.3 施工建造階段的沖突檢測、施工模擬及工程量統(tǒng)計。
2.3.1施工沖突預先檢測
隨著建筑物規(guī)模和使用功能復雜程度的增加,無論設計企業(yè)還是施工企業(yè)甚至是業(yè)主對機電管線綜合的要求愈加強烈。在CAD 時代,設計企業(yè)主要由建筑或者機電專業(yè)牽頭,將所有圖紙打印成硫酸圖,然后各專業(yè):將圖紙疊在一起進行管線綜合,由于二維圖紙的信息缺失以及缺失直觀的交流平臺,導致管線綜合成為建筑施工前讓業(yè)主最不放心的技術(shù)環(huán)節(jié)。利用 BIM 技術(shù),通過搭建各專業(yè)的 BIM 模型,設計師能夠在虛擬的三維環(huán)境下方便地發(fā)現(xiàn)設計中的碰撞沖突,從而大大提高了管線綜合的設計能力和工作效率。這不僅能及時排除項目施工環(huán)節(jié)中可以遇到的碰撞;中突,顯著減少由此產(chǎn)生的變更申請單,更大大提高了施工現(xiàn)場的生產(chǎn)效率,降低了由于施工協(xié)調(diào)造成的成本增長和工期延誤。
左 管線綜合平面右 管線調(diào)整避讓
2.3.2 施工進度模擬(Revit +Navisworks四維施工模擬)
建筑施工是一個高度動態(tài)的過程,隨著建筑工程規(guī)模不斷擴大,復雜程度不斷提高,使得施工項目管理變得極為復雜。當前建筑工程項目管理中經(jīng)常用于表示進度計劃的甘特圖,由于專業(yè)性強,可視化程度低,無法清晰描述施工進度以及各種復雜關系,難以準確表達工程施工的動態(tài)變化過程。通過將 BIM 與施工進度計劃相鏈接,將空間信息與時間信息整合在一個可視的 4D(3D+Time)模型中,可以直觀、精確地反映整個建筑的施工過程。施工模擬技術(shù)可以在項目建造過程中合理制定施工計劃、4D 精確掌握施工進度,優(yōu)化使用施工資源以及科學地進行場地布置, 對整個工程的施工進度、資源和質(zhì)量進行統(tǒng)一管理和控制,以縮短工期、降低成本、提高質(zhì)量。此外借助4D模型,施工企業(yè)在工程項目投標中將獲得競標優(yōu)勢,BIM可以協(xié)助評標專家從4D模型中很快了解投標單位對投標項目主要施工的控制方法、施工安排是否均衡、總體計劃是否基本合理等,從而對投標單位的施工經(jīng)驗和實力作出有效評估。
2.3.3 工程量統(tǒng)計
在 CAD 時代,由于CAD無法存儲可以讓計算機自動計算工程項目構(gòu)件的必要信息,所以需要依靠人工根據(jù)圖紙或者CAD文件進行測量和統(tǒng)計,或者使用專門的造價計算軟件根據(jù)圖紙或者CAD文件重新進行建模后由計算機自動進行統(tǒng)計。前者不僅需要消耗大量的人工,而且比較容易出現(xiàn)手工計算帶來的差錯,而后者同樣需要不斷地根據(jù)調(diào)整后的設計方案及時更新模型,如果滯后,得到的工程量統(tǒng)計數(shù)據(jù)也往往失效了。而BIM是一個富含工程信息的數(shù)據(jù)庫,可以真實地提供造價管理需要的工程量信息,借助這些信息,計算機可以快速對各種構(gòu)件進行統(tǒng)計分析,大大減少了繁瑣的人工操作和潛在錯誤,非常容易實現(xiàn)工程量信息與設計方案的完全一致。通過 BIM 獲得的準確的工程量統(tǒng)計可以用于前期設計過程中的成本估算、在業(yè)主預算范圍內(nèi)不同設計方案的探索或者不同設計方案建造成本的比較,以及施工開始前的工程量預算和施工完成后的工程量決算。
2.4 項目運營階段的運行維護模擬
在建筑物使用壽命期間,建筑物結(jié)構(gòu)設施(如墻、樓板、屋頂?shù)?和設備設施(如設備、管道等)都需要不斷得到維護。一個成功的維護方案將提高建筑物性能,降低能耗和修理費用,進而降低總體維護成本。 BIM 模型結(jié)合運營維護管理系統(tǒng)可以充分發(fā)揮空間定位和數(shù)據(jù)記錄的優(yōu)勢,合理制定維護計劃,分配專人專項維護工作,以降低建筑物在使用過程中出現(xiàn)突發(fā)狀況的概率。對一些重要設備還可以跟蹤維護工作的歷史記錄,以便對設備的適用狀態(tài)提前作出判斷。
2.4.1疏散模擬(右圖)
2.4.2熱環(huán)境及能耗優(yōu)化分析
5 結(jié)論
隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展和能源問題的日益嚴重,綠色建筑設計變得越來越重要,從2D CAD 轉(zhuǎn)向基于BIM 技術(shù)的三維信息轉(zhuǎn)換,是綠色建筑設計的發(fā)展趨勢,利用BIM技術(shù),建筑師可以在設計過程中創(chuàng)建包含建筑全部信息的虛擬建筑模型,在設計的任意階段將其直接導人相關的能量分析軟件中,就可以方便快捷的得到能量分析結(jié)果,從而及時調(diào)整設計方案,優(yōu)化建筑性能,充分利用BIM 技術(shù)來保障綠色建筑設計的科學性和合理性。
目前在采用BIM技術(shù)的3D建筑CAD軟件與建筑能耗分析軟件的結(jié)合方面,仍然存在許多尚未解決的問題,如一些主流能量分析軟件無法直接導人虛擬建筑模型,不支持IFC數(shù)據(jù)標準等。但越來越多的軟件廠商、開發(fā)者、使用者已經(jīng)開始關注這些問題并在進行研究和開發(fā)。相信在不久的將來,綜合利用BIM和建筑能耗分析進行綠色建筑設計的技術(shù),將越來越完善和成熟
參考文獻
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[4] Autodesk BIM 課程 綠色建筑設計―教師用書
1前言
在可持續(xù)發(fā)展成為全世界所追求的目標時,建筑行業(yè)也在關注能源以及環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展問題。在中國,建筑能耗目前占國民經(jīng)濟總能耗的25%左右,且呈遞增趨勢,因此開展建筑節(jié)能工作有巨大潛力。建筑能耗不僅僅影響國家能源供應,而且能源使用效率的高低還影響環(huán)境,例如據(jù)有關測試[1]表明:在城市內(nèi)建筑四周掛滿分體式空調(diào)時,將造成局部“熱島”現(xiàn)象,空調(diào)機的運行能效比COP顯著下降,建筑周圍熱環(huán)境也被嚴重惡化。也就說,建筑節(jié)能和居住環(huán)境是兩個相互關聯(lián)、相互影響的問題。
隨著人民對生活質(zhì)量要求的快速提高,建筑能耗以更高的速度增加,例如冬季供熱地區(qū)正迅速南擴,而北方地區(qū)空調(diào)器擁有量也迅速增加。建筑物壽命一般較長,建筑節(jié)能改造難度很大,因此在設計之初便考慮建筑能耗與環(huán)境影響便顯得至關重要。而我國廣大地區(qū)、不同氣候、不同類型的建筑節(jié)能不是依靠墻體保溫等措施就可以解決的[2],更需要從建筑設計到建筑細布構(gòu)造處理以及環(huán)境控制設備及系統(tǒng)等各種技術(shù)的集成來解決。
另一方面,建筑環(huán)境特別是居住環(huán)境質(zhì)量受到越來越多的重視,居住區(qū)內(nèi)的空氣質(zhì)量、辦公或居室內(nèi)的空氣品質(zhì)、噪聲水平以及交通狀況都是人們關注的問題。一些房地產(chǎn)開發(fā)商也注意到這一現(xiàn)象,相繼推出了以“綠色”、“生態(tài)”為宣傳點的建設項目,但真正的“綠色生態(tài)”建筑或住區(qū)不僅僅是依靠多綠化就能解決的,更重要的是要考慮建筑物理環(huán)境中綜合因素的影響,包括聲、光、氣流、熱、能耗等諸多方面。
利用信息技術(shù),以計算機模擬為主要手段,從建筑聲學、光學、氣流、微氣候、空氣品質(zhì)、能耗等角度,對建筑設計方案進行全面的評價,不僅有助于房地產(chǎn)開發(fā)商提高建設水平、增強項目市場競爭力,也有助于提高普通消費者的生態(tài)意識、節(jié)能意識和環(huán)保意識,對于促進我國可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。本文簡要介紹由清華大學提出的建筑生態(tài)環(huán)境與節(jié)能效果綜合評價的方法、策略等,并通過實例介紹了具體的評價內(nèi)容,以期為我國實施建筑“星級”評價標準進行有益的探索。
2評價系統(tǒng)簡介
2.1國外經(jīng)驗
關于建筑節(jié)能的評價,國外已經(jīng)有了一些已經(jīng)成熟并在實施的規(guī)范,并且有相應的標準模擬軟件來評價建筑的節(jié)能狀況以保證規(guī)范的實施。在美國有“節(jié)能之星”標準(EnergyStar),這個標準實施已經(jīng)有10年了。它比美國“標準能源法案”(ModelenergyCode)要求更加節(jié)能30%。通過這套標準的實施,在不增加初投資的前提下可以節(jié)省30~50%能源消耗,可以節(jié)省50%的建造時間。也是因為有了這套標準,可以創(chuàng)造出激勵一些具有創(chuàng)新意義的節(jié)能技術(shù)和建材發(fā)明的氛圍。由于這套標準針對美國某地區(qū)而專門制訂的,因此在美國并沒有一個全國性的統(tǒng)一標準,例如Title-24標準主要在加州實施。
芬蘭建立了一套叫做“能耗認證系統(tǒng)”的標準(EnergyCertificationSystem)。在香港也通過授予“建筑認證證書”(BuildingPass)的方式來對建筑的能耗情況進行規(guī)范。俄羅斯在莫斯科也實行了一種叫做“能耗護照”(EnergyPassport)的建筑節(jié)能規(guī)范。它包括一套新的節(jié)能標準MGSN,希望能夠控制建筑設計、建造以及運行的質(zhì)量,而且它可以為節(jié)能建筑提供潛在的購買者等信息,從而來促進節(jié)能建筑的良性發(fā)展。這些規(guī)范中都沒有包括環(huán)境質(zhì)量的評價內(nèi)容,然而實際上節(jié)能的最終目的是為了提高環(huán)境水平,減少污染排放,從而真正做到可持續(xù)發(fā)展,所以完整的建筑生態(tài)環(huán)境與節(jié)能評價標準中應將環(huán)境質(zhì)量的評價納入其中。
2.2主要內(nèi)容
建筑生態(tài)環(huán)境和節(jié)能效果評價系統(tǒng)是對建筑生態(tài)環(huán)境進行綜合分析,從技術(shù)、經(jīng)濟、環(huán)境、能源及社會等角度給予研究,從而對建筑環(huán)境給出客觀的評價和可行的建議。建筑生態(tài)環(huán)境的評價系統(tǒng)涉及內(nèi)容廣泛,包括小區(qū)規(guī)劃評價、建筑單體評價、環(huán)境控制系統(tǒng)方案評價等等;牽涉到的關鍵技術(shù)較多,如建筑熱環(huán)境模擬、計算流體力學(CFD),建筑日照分析與采光技術(shù),噪聲控制以及建筑材料技術(shù)等。這些內(nèi)容的有機結(jié)合和相互交叉形成了建筑生態(tài)環(huán)境評價系統(tǒng)的技術(shù)核心。
開發(fā)成熟的軟件系統(tǒng)實施建筑生態(tài)環(huán)境評價方法的基礎。在我國形成可實施的評價系統(tǒng),最終可能的有效途徑之一,就是開發(fā)一套可以廣泛運用的評價建筑生態(tài)與節(jié)能效果的軟件平臺,并形成相應的激勵、保障實施措施,從而形成體系。
2.3評價方法
一個重要的工作是研究住區(qū)生態(tài)與節(jié)能效果評價指標,以及如何從模塊化軟件的模擬仿真結(jié)果中提煉出能充分反映建筑生態(tài)環(huán)境、能耗特征的評價參數(shù),從而建立一套可操作的建筑環(huán)境評價軟件平臺的評價方法。
評價方法可采用的是模擬其運行狀況的方法。這個方法有兩個層次的標準,首先對于規(guī)劃設計層次來說,可以通過模擬其日照、噪聲、空氣流場以及微氣候等,對其規(guī)劃和建筑設計直接進行評價。第二個層次,對于節(jié)能效果,需要對其進行全年模擬分析,而不是僅僅依靠穩(wěn)態(tài)計算或者是設計計算,從而給出節(jié)能效果星級評價等級。這兩個層次應該是必須同時滿足的。
2.4評價策略
對于評價策略,可以分兩步:
一、在房屋建造之前,運用評價軟件對規(guī)劃和設計圖紙進行模擬,給出相應審核評價(Plansreview);
二、在建造完成之后,對建筑進行實地抽查考核,以確定建造是否與審核后的圖紙相一致,如果是一致的,可相應授予一定的環(huán)境和節(jié)能效果星級等級。
2.5系統(tǒng)特點
歸納起來,這一評價系統(tǒng)具有以下主要特點:
a、清晰明了,易于理解與實施
b、相對靈活,可允許通過不同的手段達到相同的環(huán)境和節(jié)能效果;;
c、數(shù)據(jù)豐富且準確,能給予用戶和房地產(chǎn)開發(fā)商明確的結(jié)論和指導依據(jù);
d、激勵機制完善,可操作。
3評價實例
以下通過實例,簡要介紹建筑生態(tài)環(huán)境與節(jié)能效果綜合評價的主要內(nèi)容。
3.1居住小區(qū)聲環(huán)境
某居住小區(qū)位于北京東四環(huán)路東側(cè),距四環(huán)路約400m,被現(xiàn)狀住宅區(qū)和規(guī)劃的城市干道分成東、西兩區(qū)。小區(qū)總面積26公頃,容積率2.0,戶型以一梯兩戶或三戶的高層、小高層單元(11~18層)組成的板樓為主,邊角處輔以一梯四戶或六戶的點式高層(14~18層),板樓前后間距40至60m。小區(qū)的周邊環(huán)境好,交通便捷,但是隨著小區(qū)及周邊道路、用地建設的完善,過境交通量可能會增大,小區(qū)的安靜可能會受到干擾,為此業(yè)主要求進行聲環(huán)境評價。
經(jīng)現(xiàn)場實測,圖中的三個主要帶狀噪聲源可能影響到居住小區(qū)聲環(huán)境,為此分別進行了模擬分析。
圖1—居住小區(qū)聲環(huán)境分析
在分析的基礎上,得到居住小區(qū)內(nèi)的噪聲分布,可以看到,顏色愈深的建筑所處的聲環(huán)境越差,在沒有采取設防噪綠帶等降噪措施的情
況下,其臨街一面的室外噪聲級不能滿足居住區(qū)室外白天低于55dB、夜晚低于45dB的國家標準。為此,筆者對合理降噪提出了建議。
圖2—居住小區(qū)噪聲分布及小區(qū)示意圖
3.2建筑群空氣流場分析
仍以前述居住小區(qū)為例,這種高層建筑、多層建筑混合存在的小區(qū),其建筑群內(nèi)部的空氣流動情況對其微氣候有著重要的影響,局部風速太大可能對人們的生活、行動造成不便,也有可能在某些地方形成旋渦和死角,不利于室內(nèi)的自然通風。因此,業(yè)主提出在規(guī)劃設計階段預測居住小區(qū)內(nèi)的空氣流動狀況,以對小區(qū)內(nèi)微氣候作出合理的評價。
圖3—建筑群空氣流場分析
上圖給出了該居住小區(qū)在北京冬季典型工況(北風,風速5m/s)下,1m水平高度上的空氣流速分布圖,暖色調(diào)表示風速高。原本業(yè)主擔心在建筑群中部的南北大通道上會有較強的氣流,但由于建筑布局比較合理,模擬分析顯示在這一大通道區(qū)域內(nèi)風速基本小于1.2m/s,適于居民走動、生活。倒是在建筑群的一些其他局部發(fā)現(xiàn),由于繞流等的影響會形成局部氣流過強,筆者對此也提出了合理的建議。值得說明的是,此分析結(jié)果可以多媒體三維動畫顯示,效果更加逼真。
3.3建筑群日照分析
當現(xiàn)代建筑越來越密集,從鋼筋水泥的叢林中穿過的一縷陽光顯得彌足珍貴,因此建筑群日照分析被越來越重視,人們不滿足于冬至日一小時日射這樣的要求,而更關心在周圍建筑物遮擋和建筑物自身遮擋的情況下,究竟自己等實實在在接受多少陽光。下圖給出某建筑群在夏季清晨的日照與遮擋狀況,而利用多媒體技術(shù)的三維動畫效果可將分析結(jié)果表現(xiàn)得更加逼真。
圖5—建筑群日照分析
3.4居住小區(qū)微氣候與熱環(huán)境分析評價
居住小區(qū)微氣候與熱環(huán)境的評價內(nèi)容,主要是考察人們在室外生活時切身感受到的諸如室外溫度、濕度、太陽輻射、氣流組織和綠化狀況等微氣候參數(shù)。其中溫度作為人們感受居住環(huán)境好壞的主要參數(shù),對評價小區(qū)熱環(huán)境至關重要,也是影響人們在室外生活質(zhì)量的主要因素,它同時綜合反映了諸如小區(qū)的太陽輻射及綠化狀況等其它因素的作用,也是就目前的技術(shù)手段而言相對較容易進行預測和比較的熱環(huán)境參數(shù)。
值得指出的是,即便是同一個地區(qū)的氣候情況也并不是處處相同的?!俺鞘袩釐u”現(xiàn)象就是其中一個很好的例子。它是城市化對氣溫影響的最突出特征,顯著反映了由于城市化的結(jié)果使得城市氣溫與郊區(qū)或其它地區(qū)氣溫的不同,并將給城市居民的工作生活帶來深刻影響。一般說來,認為某個區(qū)域的實際氣溫是由基礎氣溫、太陽輻射、長波輻射的線性疊加得到的。區(qū)域地貌、建筑密度、建筑材料、建筑布局、綠地率等因素決定了區(qū)域溫度。即:M(I,t,x)=C(I,t,x)+L(I,t,x)+E(I,t,x)
其中M是區(qū)域氣溫,C是基礎氣溫,L是局地地貌,E是城市化程度,I是天氣狀況,t是時間,x是地點。具體來說,在建筑群集地區(qū),小區(qū)不同地方的溫度環(huán)境在受相鄰位置的建筑的材料結(jié)構(gòu)和布局、小區(qū)的下墊面(如沙土或水泥路面)、綠化情況(包括水景布置)、以及交通和家電等人為排熱因素的影響下,可能使得局地氣溫出現(xiàn)熱島或冷島、以及滯后或提前等現(xiàn)象。
結(jié)合建筑群空氣流動分析,在相關研究的基礎上,筆者預測居住小區(qū)不同位置小范圍內(nèi)的逐時氣溫,同時進行比較并給出評價;所得結(jié)果既可供居民選擇適合個人習慣的工作生活環(huán)境提出參考意見,同時也能為改善居住小區(qū)熱環(huán)境指明方向。
下圖是某居住小區(qū)中不同位置的“熱島強度”變化情況。從中可以看出,居住小區(qū)內(nèi)熱島強度小,溫度適宜,利于人們的室外活動以及室內(nèi)持續(xù)進行自然通風,溫度環(huán)境令人滿意。其中的原因在于居住小區(qū)建筑布局合理,建筑間距選擇合適(天空視角系數(shù)較高而利于長波輻射冷卻);且集中綠地多,綠化好,并或多或少地采用了人工水景布置(使得其與空氣的熱濕交換加強,有效地降低了空氣的溫度)。值得一提的是,環(huán)境最好的區(qū)域均為小區(qū)居民日常生活、起居、休憩、娛樂等活動的主要場所,該區(qū)域內(nèi)的健康適宜的溫度環(huán)境將極大地利于居民的室內(nèi)外的生活質(zhì)量的提高。
圖6—居住小區(qū)微氣候與熱環(huán)境分析評價