小議綠色建筑設計中計算機模擬的應用

周鵬

摘要：在現今的綠色建筑設計過程中，計算機模擬應用可以有效減少設計誤差和資源浪費。不同科研設計單位大多選擇的是差異化的模擬方法和方案，降低了綠色建筑的設計效率。文章對綠色建筑的內容和原則進行分析后，探討了綠色建筑設計中計算機模擬的不同應用。

關鍵詞：綠色建筑設計；計算機模式；設計誤差；采光；采暖；噪音 文獻標識碼：A

中圖分類號：TU201 文章編號：1009-2374（2016）13-0086-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.13.041

目前，在綠色建筑設計與評價中，計算機模擬技術已經成為強制性內容。我國綠色建筑計算機模擬分析技術與西方發達國家相比依然很不成熟，存在著較大的差距。不同科研設計單位大多選擇的是差異化的模擬方法和方案，降低了綠色建筑的設計效率。

1 綠色建筑設計簡析

綠色建筑設計是一項系統性的設計工作，以下從設計基本原則、主要設計內容、設計關鍵環節、設計優化方法、設計布局模式等方面出發，對于綠色建筑設計進行了分析。

1.1 設計基本原則

綠色建筑設計需要遵循基本的設計原則，隨著能源資源的日趨緊張，環保與節能備受關注，綠色建筑設計尤為重要。設計人員在進行綠色建筑設計時需要將建筑工程本身和復雜的周圍環境相結合，綜合考慮進行設計。在這一過程中，光環境和風環境等因素都是設計人員所需要注意并且關注的。與此同時，設計人員在設計的各個階段都應當密切地結合建筑的預期性能進行計算機模擬，從而能夠對建筑性能與強度是否符合工程要求有明確的了解。

1.2 主要設計內容

設計人員在確定建筑工程的主要設計內容時，應當合理地將先進的計算機模擬分析技術應用進來，并且以此為基礎對建筑環境性能信息進行直觀和準確的反饋，進而對之前的設計方案進行更加有效的指導與優化。例如夏季，建筑的地面熱量可以通過自然風帶走，而室內熱量則可以利用穿堂風帶走，因此設計人員通過對建筑結構進行計算機模擬，就可以對設計方案的室內熱量控制起到很大的幫助。

1.3 設計關鍵環節

綠色建筑設計實際上對于建筑師提出了更高的設計要求。綠色建筑設計人員在設計過程中需要不斷進行計算機模擬方面知識的學習與實踐，并且在設計工作中持續地總結工作經驗，從而更加高效地應用好計算機模擬這一建筑設計的先進輔助技術。

1.4 設計優化方法

綠色建筑設計有著不同類型的優化方法。設計人員在優化設計方法時應當在使用計算機處理之后，適當地輔以人工處理，從而確保模擬結果具有更高的精確度，這實際上也便于設計人員綜合對比各方面的因素，選出最為合適的綠色建筑設計方案。此外，設計人員在設計的過程中除了需要考慮到綠色建筑的實際形態及建筑的朝向等因素之外，還需要進一步將聲環境、光環境、風環境等影響建筑使用情況的因素納入考慮范圍，以此為基礎確定的優化方向則是盡量地與本地區夏季的主導風向垂直設置建筑的縱軸，然后將正南方或者偏南風向作為建筑的主要朝向，從而取得較好的優化效果。

1.5 設計布局模式

綠色建筑設計的布局模式需要以周邊建筑群的布局為基礎來進行。設計人員在考慮建筑布局時應當從不同的建筑布局中選出節能環保要求最符合工程預期標準的，在此基礎上通過模擬分析不同建筑布局的風環境，從而進一步發現建筑布局的實際影響因素。此外，設計人員在考慮建筑布局時還應當更加充分地結合自身特點來進行。例如，如果建筑所處的地區比較嚴寒并有較大的季風，那么設計人員在進行設計布局時，應當將防風因素放在最為關鍵的環節中，這就意味著錯列式或周邊式的建筑布局能起到良好的防風效果，因此可以作為優先選擇的設計布局模式。

2 綠色建筑設計中計算機模擬的應用

綠色建筑設計中計算機模擬的應用需要從不同方面著手，以下從充分考慮外界因素、合理控制風向夾角、優化建筑采光模式、控制采暖與噪音等方面出發，對綠色建筑設計中計算機模擬的應用進行分析。

2.1 充分考慮外界因素

設計人員在應用計算機模擬時，應充分考慮周邊的環境因素，了解主導風向對于建筑所產生的重要影響，并在此基礎上設計出良好的建筑室內通風模式。此外，設計人員在充分考慮外界因素時還應當更加充分地結合主導風向來考慮建筑朝向的選擇。例如，如果設計人員想要對于夏季建筑室內穿堂風進行必要的強化，則可以選擇將建筑物迎風面面積適當增大，從而能夠在此基礎上獲得更好的自然通風動力，因此可以使用自由式和斜列式的模擬布局來提取數值，然后進行參數的修改與

優化。

2.2 合理控制風向夾角

計算機模擬對于設計人員合理的控制風向夾角有著重要的意義。設計人員在合理控制風向夾角時應當嚴格地控制建筑物朝向和夏季主導風向的夾角，這也是保證冬季的采暖熱損耗得到有效控制的首要前提之一。此外，設計人員在合理控制風向夾角時還應當考慮到部分建筑東西立面只有很低的日照入射角度，因此很難控制光照，這就需要設計人員將控制的重點放在如何對于夏季的自然通風進行強化。例如設計人員在建筑布局的時候可以通過選擇東西錯列式來進行模擬，如果模擬的效果并不理想，則可以使用斜列式以及點狀自由式重新模擬，直到獲得理想的風向夾角。

2.3 優化建筑采光模式

計算機模擬的進行還可以起到優化建筑采光模式的效果。設計人員在優化建筑采光模式時要最大限度地擴大日光照射量。除了需要在確保南向日照最大化的同時，還應當模擬夏季時建筑的采光模式和日光照射條件，對天窗光漫反射進行分析，進而對于東西向的光照進行最小化的數據計算與分析。

2.4 控制采暖與噪音

計算機模擬對于建筑的采暖與噪音控制有著重要的助力。設計人員在控制采暖與噪音時需要將采暖控制的重點放在冬天，因此模擬的條件與參數也需要符合冬季的氣候、溫度情況。例如在冬天的時候，大多數綠色建筑的西立面會將額外的太陽能采暖提供出來。但是需要注意的是，這種常規的冬季采暖模式實際上是非常被動的，并且這一模式在夏天的時候還會受到大量熱量侵襲的困擾，嚴重情況下會導致綠色建筑的使用者出現不同程度的眩光問題。因此設計人員在模擬建筑采暖情況時，需要對立面采暖進行必要的優化，通過參數對比、數據分化等方式來獲得更加優秀的采暖方式，并且有效減少采暖對于建筑夏季使用帶來的不良影響。此外，在建筑的噪音控制方面，設計人員需要將模擬的重點放到建筑周邊的交通噪音控制上，例如設計人員可以模擬綠色建筑周邊的車流量和工作日人流量等情況，從而計算出建筑不同層數中收到的噪音分貝，最終通過對建筑物形體的改變，在空氣繞流的影響下模擬更加均勻的分布，有效減少噪音對于綠色建筑帶來的不利影響。

3 結語

計算機模擬分析在綠色建筑設計中的應用涉及到了光照、風向、采暖等諸多設計領域，因此綠色建筑設計人員需要對于計算機模擬的關鍵環節與優越性有充分的認識，從而能夠在此基礎上有效地提升綠色建筑設計的實際水平。

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（責任編輯：王 波）