綠色建筑設計模擬分析的實踐與總結

馮海桃

（廣東天元建筑設計有限公司）

綠色建筑是指在建筑的全壽命周期內，最大限度的節約資源（節能，節地，節水，節材），保護環境和減少污染，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，在綠色建筑設計過程中，有大量的模擬分析手段要介入其中，并因應相關的分析結果引導、影響大至規劃布局、小到細部構造等的設計。

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

1 場地噪聲模擬分析

按規范要求，綠色建筑設計應對場地周邊的噪聲現狀進行檢測，并對規劃實施后的環境噪聲進行預測，必要時采取有效措施改善環境噪聲狀況，使之符合規范要求的不同聲環境功能區噪聲標準的規定。

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。模擬結果可以準確反映場地內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），從而根據結果合理調整總平面規劃，或將對噪聲不敏感的建筑物作為建筑聲屏障、排列在小區外圍，或調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劃調整余地時，則調整不同樓棟、不同立面甚至是同一立面不同樓層的降噪、隔聲措施。

圖1 某小區項目晝間立面噪聲情況分布圖

圖2 某小區項目夜間立面噪聲情況分布圖

2 室外風環境分析

為什么要做室外風環境模擬分析？《綠色建筑評價標準》里第4.2.6條是關于場地內風環境有利于室外行走、活動舒適和建筑的自然通風對應的評分項。冬季建筑物周圍人行區距地1．5m高處風速V＜5m/s是不影響人們正常室外活動的基本要求，而建筑的迎風面與背風面風壓差不超過5Pa，可以減少冷風向室內滲透。這些都是最基本的要求，而風環境分析的意義就是在于通過這種模擬分析手段，優化建筑總體平面布局，指導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《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范》，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環境狀況：

夏季最多風向：SSE；夏季室外平均風速（m/s）：2.3；

冬季最多風向：NNE；冬季室外平均風速（m/s）：2.7。

2.2 計算區域

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

2.3 網格劃分

本報告根據建筑總平面圖以及其他相關資料建立本項目的室外風環境模擬模型，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個網格進行計算，主要區域網格尺寸為1.5m。

不斷在以上條件下進行數據分析，調整布局，最后得到比較理想的風模擬結果，如圖3，圖4所示。

圖3 某小區項目建筑室外1.5m高處夏季室外風俯視云圖

實踐意義：避免樓距過小使局部區域風速過大影響正常活動，尤其是沿海地區；避免夏季、過渡季因通風不暢在某些區域形成無風區和渦旋區；可以檢驗設計概念與實踐結果的匹配性，以此來確保樓王等貨值較大的樓棟處于通風理想的區域，而非在無風區等容易積聚垃圾的區域。

3 綠色建筑設計過程的總結

3.1 綠色建筑應從方案設計開始

圖4 某小區項目建筑室外1.5m高處冬季室外風俯視云圖

我們在進行綠色建筑設計的過程中，最經常碰到的情況是：方案做完了、定稿了，才開始進行綠色建筑設計分析，而所有的分析都是為了完善、堆砌一堆的數據來出報告。這是本末倒置的，正確的步驟應該是綠建進行前期介入、過程調節，通過模擬分析報告及時調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，僅靠對日光合理設計使用，我們就可以節約照明用電的1/4～1/3的能量；合理地借助空氣，我們就可以減少對設備的大量使用。再舉個例子，曾經做過一個國標一星的實踐項目，總建筑規模約12萬m2，主要采用的綠色技術有：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、建筑構建隔聲性能分析、室外風模擬分析、室內自然通風模擬分析等，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和手段下，要實現最基本的綠色建筑達標，額外成本是非常小的。

4 結束語

綜上所述，也反思一下當下的綠色建筑設計，由于空調等設備的大量使用，很多建筑師逐漸放棄了在專業自主性層面對環境舒適度及能耗的干預意圖與調節技術，轟轟烈烈的綠色建筑成了暖通機電專業的產品展示。這是可悲的現象。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、合理的體型和構造設計，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，為實現可持續性環境目標不懈努力。

[1]張彤.形式的能量法則與綠色建筑的學科自主性.東南大學建筑學院.

[2]李取奇，晁軍，谷建，趙虹.建筑風環境模擬分析與綠色建筑設計優化[J].建筑與文化，2016（02）：142～143.