綠色建筑技術(shù)在建筑設(shè)計中的優(yōu)化與結(jié)合探討

王戰(zhàn)武

（西安曲江大明宮投資（集團）有限公司 陜西西安 710000）

引言

綠色建筑技術(shù)除了需要在施工過程中應(yīng)用各類綠色建材，以及關(guān)注建筑的整體節(jié)能性能之外，還涉及建筑與周邊環(huán)境的適應(yīng)性等因素。在具體的研究過程中，建筑設(shè)計優(yōu)化的主要對象為建筑對周邊環(huán)境的利用。通常情況下，利用的自然環(huán)境包括風(fēng)力、日照等方面，在結(jié)構(gòu)優(yōu)化中，可應(yīng)用相關(guān)軟件對這些因素進行探究，提升建筑與環(huán)境的契合程度。

1 綠色建筑技術(shù)在建筑設(shè)計中優(yōu)化與結(jié)合的策略

在綠色建筑技術(shù)的應(yīng)用過程中，探究的核心內(nèi)容為建筑的圍護結(jié)構(gòu)、建材、結(jié)構(gòu)等方面，這些方面的共同合理設(shè)計，才能讓設(shè)計的建筑具備很強的節(jié)能性。另外對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計來說，包括建筑整體結(jié)構(gòu)和建筑內(nèi)結(jié)構(gòu)，使其能夠充分滿足綠色節(jié)能建筑的相關(guān)要求。要滿足以上要求，在建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化中需要注意以下內(nèi)容：①自然光照分布。對于綠色建筑來說，對光照的合理應(yīng)用能夠大幅降低建筑運行中耗損的能量，在建設(shè)設(shè)計和優(yōu)化過程中，需要通過相關(guān)軟件對建筑區(qū)域的光照情況進行模擬，找到建筑的最佳朝向方案。②風(fēng)力。對于節(jié)能建筑來說，一個利用自然資源的重要方式為在建筑中形成“穿堂風(fēng)”，所以在結(jié)構(gòu)優(yōu)化過程中，需要對建筑區(qū)域的風(fēng)力分布情況進行研究，讓建筑能夠在應(yīng)用過程中合理應(yīng)用自然風(fēng)力。③降低建材損耗。在建筑的施工過程中，會涉及大量建筑材料的使用，而損耗的建材不但會提升建設(shè)成本，也會對環(huán)境造成污染，所以在設(shè)計過程中，需要合理制定施工方案，并對施工現(xiàn)場進行有效監(jiān)管，提升建材的應(yīng)用效率。另外在施工方案設(shè)計中，也需要能夠?qū)ㄖ行Ю茫瑵M足綠色建筑的建設(shè)要求[1]。

2 綠色建筑技術(shù)在建筑設(shè)計中優(yōu)化與結(jié)合的意義

在當(dāng)前的研究中，主要探究內(nèi)容為綠色建筑技術(shù)在建筑設(shè)計中的意義，對建筑優(yōu)化意義的探討較少，本文通過對綠色建筑技術(shù)內(nèi)涵的深入探究，認為該項技術(shù)在建筑設(shè)計優(yōu)化中的意義包括以下方面：①低成本性。在當(dāng)前的建筑行業(yè)中，幾乎都會在建筑設(shè)計完成后進行建筑優(yōu)化，以達到降低建設(shè)成本的目的。在建筑設(shè)計優(yōu)化中以綠色建筑技術(shù)為核心理念進行建筑優(yōu)化，能夠更加科學(xué)有效地達成這一目的，在保證建筑施工質(zhì)量的基礎(chǔ)上降低建設(shè)成本。②提升布局和結(jié)構(gòu)科學(xué)性。對于建筑優(yōu)化來說，當(dāng)前的主要優(yōu)化內(nèi)容為建筑本身，對建筑的區(qū)域布局方面有所欠缺，通過綠色建筑技術(shù)能夠保證在建筑優(yōu)化過程中，實現(xiàn)對建筑區(qū)域布局情況的合理設(shè)計，讓建筑能夠更好利用自然資源[2]。另外對于建筑自身結(jié)構(gòu)來說，在通過該項技術(shù)也能夠大幅提升結(jié)構(gòu)的合理性，提升建筑的運行質(zhì)量。③提高施工效率。對于建筑的建設(shè)過程來說，施工現(xiàn)場會分布大量設(shè)備和建材，這些設(shè)備和建材布局的合理性與否會直接影響施工效率。綠色建筑技術(shù)的一個重要宗旨為降低建材損耗，所以在設(shè)計和優(yōu)化過程中也會對施工現(xiàn)場的布局進行優(yōu)化，最終深入提高了建筑的施工效率。

3 綠色建筑技術(shù)在建筑設(shè)計中優(yōu)化與結(jié)合的具體措施

3.1 建筑規(guī)劃方面

在綠色建筑的設(shè)計過程中，需要先對建筑進行整體規(guī)劃，從根本上提升建筑設(shè)計的合理性。為了進一步提升建筑設(shè)計的科學(xué)性，需要在規(guī)劃過程完成后進行設(shè)計優(yōu)化。該過程的工作內(nèi)容為應(yīng)用BIM等軟件對建筑的周邊環(huán)境進行模擬與研究，讓建筑的布局和朝向等因素能夠與當(dāng)?shù)丨h(huán)境有最佳的適配狀態(tài)。另外在該過程中，需要結(jié)合建筑特點、周邊區(qū)域面積等因素確定對建筑的施工區(qū)域進行規(guī)劃和布局，保證建筑能夠滿足相關(guān)要求。而在建筑自身結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面，主要結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化內(nèi)容為建筑的圍護系統(tǒng)、遮陽系統(tǒng)、形態(tài)設(shè)計、內(nèi)部布局等方面，在這些方面的設(shè)計過程中，需要嚴格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進行設(shè)計與優(yōu)化，保證建筑自身有很強的節(jié)能效果[3]。

3.2 氣候適應(yīng)性方面

通過上文可以得知，在綠色建筑技術(shù)的應(yīng)用過程中，需要能夠讓建筑實現(xiàn)對周邊區(qū)域環(huán)境的有效利用，對于樹木、天然湖泊資源等，在建筑設(shè)計中通常可以進行直接利用，提升建筑應(yīng)用環(huán)境質(zhì)量。而要達成節(jié)能設(shè)計，一個重要措施為合理應(yīng)用自然光照和風(fēng)力。對于光照研究，可以應(yīng)用BIM軟件進行建模仿真，對于建筑的風(fēng)力應(yīng)用，常用軟件為CFD，最終實現(xiàn)對自然環(huán)境的合理有效利用。例如在瓦努阿圖國家會議中心的設(shè)計中，通過對建筑區(qū)域的環(huán)境因素研究，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)處于熱帶地區(qū)，氣候為低緯度海洋氣候，白晝時太陽直射角度很大，需要進行相應(yīng)的遮陽設(shè)計，同時在建筑施工區(qū)域，晝夜風(fēng)力也發(fā)生改變，通過對以上氣候信息的探究和了解，最終確定方案為在建筑周邊鋪設(shè)植被，同時設(shè)置種植屋面，有效實現(xiàn)了隔熱。對風(fēng)向的研究發(fā)現(xiàn)，白晝時風(fēng)向為海洋吹向陸地，夜間相反，所以該建筑最終采用朝向海洋方向的外挑布局形式，這種方式能夠?qū)崿F(xiàn)對風(fēng)力的最大程度應(yīng)用，降低了空調(diào)等電氣設(shè)備的運行時長。

3.3 建筑形態(tài)設(shè)計方面

對于一些公共建筑來說，需要保證外觀的新穎性，這類建筑的外觀對建筑的節(jié)能性能、建設(shè)成本等方面往往會造成重大負面影響。要解決這類建筑的在施工和運行過程中可能產(chǎn)生的問題，需要對建筑的形態(tài)進行優(yōu)化。以成都雙流國際機場為例，該建筑在設(shè)計過程中，采用圓形穹頂直接落地的設(shè)計模式，并且建筑的玻璃幕墻占據(jù)面積極大，這為整個系統(tǒng)的制冷等方面都提出了嚴峻挑戰(zhàn)，所以需要進行形態(tài)優(yōu)化。在優(yōu)化設(shè)計過程中，優(yōu)化對象為屋蓋方案，優(yōu)化內(nèi)容為屋蓋采光玻璃整體形狀，應(yīng)用DOE2軟件對設(shè)計人員提出的方案進行建模仿真，探究不同設(shè)計方案在建設(shè)、運行中的資源損耗，最終選擇成本最低的方案進行建設(shè)。

3.4 建筑節(jié)能設(shè)計方面

對于一些建筑來說，建筑節(jié)能設(shè)計可以在形態(tài)設(shè)計過程中完成，這類建筑的特點通常為沒有明顯的圍護結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)在大型公共建筑中應(yīng)用情況較多。但是對于民用建筑來說，需要對建筑的節(jié)能方面進行優(yōu)化，優(yōu)化對象為圍護結(jié)構(gòu)、建筑墻體等。對于建筑的圍護結(jié)構(gòu)，主要涉及門窗等，所以在建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化過程中，需要對維護結(jié)構(gòu)的面積、布局等內(nèi)容進行進一步分析，使圍護結(jié)構(gòu)既能夠提供應(yīng)有的采光功能，又能夠在此基礎(chǔ)上降低維護結(jié)構(gòu)的能量損耗，發(fā)揮建筑的節(jié)能性能。例如在某民用建筑中，發(fā)現(xiàn)初始設(shè)計方案雖然能夠讓建筑獲得很好的采光效果，但是應(yīng)用BIM軟件分析發(fā)現(xiàn)，該設(shè)計方案中由于圍護系統(tǒng)占據(jù)面積過大，降低了建筑的保溫隔熱能力，所以優(yōu)化過程中降低了圍護系統(tǒng)面積。對于建筑墻體優(yōu)化來說，優(yōu)化內(nèi)容包括外墻和內(nèi)部墻體，需要保證這些墻體都有很高的隔熱性能。

3.5 采光設(shè)計方面

對于大型公共建筑來說，應(yīng)用人造光源進行照明會導(dǎo)致建筑運行中產(chǎn)生大量能耗，為了提升建筑的節(jié)能性能，一個重要做法為在建筑穹頂設(shè)置采光遮陽天窗。在該天窗的設(shè)計和優(yōu)化過程中，優(yōu)化內(nèi)容為對天窗的面積等方面進行合理設(shè)計，充分利用太陽輻射進行建筑內(nèi)部的深度采光。另外在采光系統(tǒng)的設(shè)計過程中，還需要設(shè)置能夠進行遮陽的設(shè)備，通過該系統(tǒng)的應(yīng)用能夠?qū)⑹覂?nèi)光照強度和溫度保持穩(wěn)定。例如在成都火車東站中，就已經(jīng)應(yīng)用了這就采光結(jié)構(gòu)，最終讓室內(nèi)環(huán)境保持在一個穩(wěn)定的波動范圍內(nèi)，同時降低了空調(diào)等電氣設(shè)備的電力損耗。

4 結(jié)論

綜上所述，在綠色建筑技術(shù)的應(yīng)用過程中，主要應(yīng)用策略為對自然環(huán)境的有效合理應(yīng)用，要滿足這一要求，需要對采光系統(tǒng)、建筑規(guī)劃、氣候適應(yīng)性、建筑形態(tài)等方面進行優(yōu)化，最終讓該項技術(shù)能夠發(fā)揮降低建設(shè)和運行成本、降低能源損耗等作用。