某二星級綠色建筑室內環境質量模擬與評價

劉增宏

南寧市建筑設計院

0 引言

目前很多建筑設計在項目方案以及施工圖設計階段，借助了建筑熱物理模擬技術對項目進行模擬分析，為優化建筑設計及科學建設綠色建筑提供參考依據。同時，由于建筑熱物理模擬技術是通過模擬的技術手段，對實際建筑可能的熱物理環境進行預測與分析，進而為優化設計做參考，屬于被動式的節能技術，也是綠色建筑得分項內容，因此在綠色建筑設計中有著廣泛的應用。同時現代社會中，人的一生有超過80%的時間在室內度過，人們對室內熱環境的要求也越來越高，因此也有必要對建筑室內環境運用模擬的技術手段進行前期預測，優化設計，進而達到為人民提供更優的室內環境。

本文就實際二星級綠色建筑中應用到的室內環境質量模擬技術為項目貢獻的分值及具體應用進行闡述。

1 工程概況

本項目為一棟建筑高度89.8 m，建筑面積約4 萬m2的公共建筑，主要功能為醫院住院樓，裙樓為門診功能。建筑模型如圖1 所示：

圖1 建筑模型

室內環境質量應包括自然通風，氣流組織，熱濕環境，空氣品質，室內光環境和室內聲環境[1]。項目按照《綠色建筑評價標準》GB/T50378-2019 二星級標準進行設計，本項目中應用的室內環境質量模擬項為：自然通風、熱濕環境、室內光環境、室內聲環境。

2 室內自然通風模擬分析

《綠色建筑評價標準》GB/T50378-2019 中5.2.10條款對公共建筑的室內自然通風效果按以下規則評分：根據在過渡季典型工況下主要功能房間平均自然通風換氣次數不小于2 次/h 的面積比例，按照表1 的規則評分，最高得8 分[2]。

表1 公共建筑過渡季節典型工況下主要功能房間自然通風評分規則

對于公共建筑，尤其是有大進深的內區，經常出現功能房間不能保證開窗通風面積的情況，使得單純依靠自然風壓與熱壓不足以實現自然通風，因此，在建筑方案階段平面布置時，借助模擬手段對自然通風進行優化設計，使得過渡季節典型工況下平均自然通風換氣次數大于2 次/h，以保證建筑可以再過渡季節或者良好的室內通風。通過模擬計算，本項目建筑主要功能房間換氣次數大于2 次/h 的面積比例為97.91%，可以為綠色建筑貢獻7 分。

3 室內熱濕環境模擬分析

本項目建筑為采用人工冷源的建筑，因此按照醫療建筑主要功能房間人工冷熱源熱濕環境整體評價指標（表2）的達標比例進行評價。包括預計平均熱感覺指標（PMV）和預計不滿意者的百分數（PPD），指標達到II 級認為達標。

對表2 中各房間類型的計算結果進行面積統計，得到該建筑室內主要功能房間達到II 級及以上的面積為24545.88 m2，占主要功能房間面積的為例達到69.23%，根據《綠色建筑評價標準》GB/T 50378-2019第5.2.9 條第二款的規定，本條款的模擬項為綠色建筑貢獻分值為5 分。

4 室內光環境模擬分析

4.1 動態采光模擬分析

天然光營造的光壞境以經濟、自然、宜人、不可替代等特性為人們所習慣和喜愛。各種光源的視覺試驗結果表明，在同樣照度條件下，天然光的辨認能力優于人工光。天然采光不僅有利于照明節能，而且有利于增加室內外的自然信息交流，改善空間衛生環境，調節空間使用者的心情。在建筑中充分利用天然光，對于創造良好光環境，節約能源，保護環境和構建綠色建筑具有重要意義。

圖2 一層動態采光分析圖

圖3 二層動態采光分析圖

圖4 標準層動態采光分析圖

《綠色建筑評價標準》GB/T 50378-2019 第5.2.8條對建筑光環境提出明確要求：公共建筑，室內主要功能空間至少60%面積比例區域的采光照度值不低于采光要求的小時數平均不少于4 h/d，得3 分。該條文采用全年中建筑空間各位置滿足采光照度要求的時長來進行采光效果評價，也稱為動態采光評價[3]。

動態分析彩圖可以直觀地反應建筑內各個房間的采光效果，本項目中各樓層中滿足標準要求照度的日平均時長如圖2～4 所示。

通過計算可知項目中主要功能房間內全年照度達標的時間，滿足時間要求的區域即可參與達標統計，求得各個主要功能房間的達標面積，統計全部達標面積除以建筑主要功能房間的總面積，最終得到單體建筑的達標率，如表3 所示：

表3 動態采光達標率統計表

根據模擬計算結果，本項目動態采光模擬分析總計達標面積比例為61.86%，為綠色建筑的貢獻分值為3 分。

4.2 不舒適眩光模擬分析

在充分利用天然光資源的同時，還應采取必要的措施控制不舒適眩光，包括窗簾、百葉、調光玻璃等[3]。本項目建筑設計時，窗周圍的內墻面均采用淺色飾面，同時工作人員的視覺背景盡量避開窗口，采用以上兩種方式降低建筑不舒適眩光的產生。

通過計算分析，對本項目的406 個主要功能房間進行眩光分析計算，其中0 個房間不滿足標準限值要求，根據《綠色建筑評價標準》GB/T 50378-2019 的5.2.8 條款要求，本項目合理控制眩光項得分為3 分。

5 室內聲環境模擬分析

5.1 建筑室內噪聲模擬分析

建筑室內噪聲的主要影響因素：建筑周圍環境噪聲源，室內聲源以及建筑物本身的隔聲性能。對于綠色建筑設計而言，通過優化設計，降低室內噪聲源的手段來降低室內噪聲，如將有噪聲的設備設于地下室等遠離有噪聲要求的功能房間等，同時設計也通過提高圍護結構本身的隔聲性能的手段，降低進入室內的噪聲源。

本項目通過室外環境噪聲的計算，同時根據各功能房間圍護結構的組成及室內外噪聲源的疊加計算，確定了建筑的最不利室內噪聲功能房間，對最不利室內噪聲功能房間進行吸聲量計算、隔聲計權計算、隔聲頻譜修正計算、門窗縫隙影響等一系列計算，得出建筑最不利房間（房間編號：4002 多人辦公室）的室內噪聲級評價結論匯總如表4：

表4 最不利房間室內噪聲值

通過對室內噪聲的模擬計算分析，為綠色建筑貢獻了8 分的分值。

5.2 建筑構件隔聲模擬分析

按照聲音通過圍護結構的傳播規律的兩種途徑即空氣聲及撞擊聲，建筑構件隔聲包含空氣聲隔聲性能和撞擊聲隔聲性能兩種類型。空氣聲指聲源經過空氣向四周傳播的噪聲，如室外交通噪聲。撞擊聲指兩物體相互撞擊產生的噪聲，通過固體來傳播，如樓板上行走的腳步聲。

本項目通過對墻、門、窗、樓板等各圍護結構構件在各倍頻程下的空氣聲隔聲性能的計算，同時考慮構件隔聲頻譜修正等，模擬計算出建筑圍護結構構件隔聲性能大小。模擬計算結果如表5～6 所示。

綜上，根據《綠色建筑評價標準》GB/T50378-2019和《民用建筑隔聲設計規范》GB50118-2010 的評價要求，可得圍護結構空氣聲隔聲滿足低限要求，樓板的撞擊聲隔聲性能滿足高要求，為綠色建筑貢獻了5 分的分值。

表5 構件空氣聲隔聲性能結果統計

表6 樓板撞擊聲隔聲性能統計

6 結語

根據以上所述，本項目采用的室內環境質量模擬項及得分情況如表7：

表7 項目應用的建筑熱物理模擬技術條文及得分情況

室內環境質量模擬項總分為56 分，項目對各模擬項進行計算分析，實際為綠色建筑貢獻的分值為41分，占比達到73.2%。可見，被動的模擬分析技術，在為綠色建筑貢獻分值的方面是較易實現，因此也減少了綠色建筑其他需要投入高成本的技術措施的應用，值得被綠色建筑廣泛采用[4]。