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全过程正向绿色建筑设计方法
发布时间:2020-01-10浏览次数:199

序言

      目前,随着国内的绿色建筑相关的政策要求逐渐提升,相应的市场也在逐渐扩大。在未来几年,中国建筑企业也会持续加大力度,提高绿色建筑的参与度。根据《建筑节能与绿色建筑发展“十三五”规划》的要求,中国绿色建筑的发展在2016-2020年间要进入“增量提质”的加速器。规划要求到2020年,新建建筑中绿色建筑面积比例超过50%,全国新增绿色建筑面积达20亿平方米以上。

      然而,众多的绿建行业从业者却几乎都在面临同一个问题——就是绿色建筑设计的过程在整体项目过程中处于一种后进入的状态。往往,项目大都是已经经历了前期的规划设计、方案设计、甚至等到施工图设计结束之后,相关设计人员才开始进入流程。并且,此时进入流程的目的与要求只有一个,那就是对标、拿分,以使得该项目获得相关地方所规定的硬性星级要求。于是,相关设计人员只能根据目前已经成型的设计,在有限的范围内去拼凑分数,而不能真正有效的提升建筑性能,甚至对于修改一个门窗的尺寸都没有主动权,被动至极。这是目前一部分从业者所面临的情况,同样也是我们国家的绿色建筑设计所面临的一个亟需解决的重大问题。

      综合考虑目前我们所面临的问题,我觉得将整个绿色建筑相关的工作前置才是解决问题的核心。所以,给出如下的解决方案,希望能够抛砖引玉,让大家对绿色建筑设计方法有一些新的思考。

 

 

一、      立项阶段

      在LEED标准里面的第一部分就是Integrative Process,尽管这一项里面只有一个得分点,但是却是必不可少的一项。它主要关注项目的整体性设计,比如在项目启动初期就要求团队设定好绿色建筑实现目标,并且要求项目团队务必根据业主的需求,对项目的技术路线有所规划并制定相应的行动计划,作为后续设计、运行和使用过程中的指导性文件。这一点在LEED中属于先决条件,但是在我们国家的《绿色建筑评价标准》几次修订版本中却始终没有出现过。

      对于设计人或者设计团队来讲,在这一阶段应该更多的是基于项目所处的地理位置、规模和功能等信息,分析业主需求,然后召集项目的各专业负责人做整体的预估和规划,确定可持续目标及技术实现路线等。当然,如果没有较多的项目经验,这一步确实是很难执行的。如有必要,则必须考虑可持续咨询顾问的经验与专业意见。

 

二、      规划设计

      在规划设计阶段,整个场地内的建筑面积、建筑密度等信息已经确定,功能分区以及整体的场地布局都有了初步的划分,基本的建筑体量也已经成型。在这个阶段,我们可以直接利用带有建筑体量的总图模型对项目的日照、风环境、声环境以及热环境等室外性能进行分析。

 

1.    日照分析

      相信大家对于日照分析都是比较熟悉的。一个项目无论你做绿建与否,都必须要在报规划阶段进行日照阴影分析,以确定建筑的日照时长是否满足相应的地方要求。在这部分,一般审查单位会要求设计单位提供场地内建筑的日照时长分析模拟彩图,平面、立面等日照线等文档。当然,我们也可以根据日照时长要求,反推计算目标建筑的最大高度或者间距,便于设计师在满足规划要求的前提下调整并完善自己的设计方案。

 

2.    室外风环境分析

      在建筑轮廓、高度和布局设计过程中,我们就可以利用建筑体量模型,在CFD软件中进行室外风环境的模拟,从而获得场地内的风速、建筑表面风压等结果,并且根据分析结果对场地内的建筑布局和建筑体量进行相应的调整。

      场地内的风场和人体行走舒适性和室外热舒适性密切相关。以室外热舒适性为例,我们需要夏季工况下的主导风向,调整建筑形体、朝向与布局,以留出通风路径,引风入巷,避免在场地内造成无风区和涡旋,影响夏季场地内部的热量流出。

 

3.    室外声环境分析

      同样,我们也可以利用上述的总图模型,在声环境模拟软件里,对场地内部及周边的声环境进行分析。一般考虑的噪声源包括公路、轨道、桥梁等交通声源。对于其他非具体噪声来源,也可以通过点、线、面等抽象声源进行设置。在模拟之后,设计者也可根据分析结果,通过调整建筑布局、在场地内设置树木和声屏障等优化措施改变噪声传递路径和强度,实现降低噪声污染的目标。

 

4.    热环境分析

      对室外热环境的要求是2019版《绿色建筑评价标准》里的新增条文,且为控制项。其主要目的是通过对城市内局部热环境的控制,从而实现缓解城市热岛效应的目的。影响热环境的因素包括太阳辐射与反射、场地内绿植布置、场地内通风效果和当地降水量等。目前进行热环境模拟的模型与方法有很多种,其中绿色CTTC模型将研究绿化对气候调节作用的影响,转为对区域平均绿化覆盖率等变量参数的关注。其原理具有较强的指导性,被2019版《绿色建筑评价标准》所认可。因此,我们就可以在规划阶段只需要给出相应的绿化、铺地、遮阴等面积参数就可以对场地内的热环境进行初步评估。

 

三、      方案设计

      在方案设计阶段,建筑内部的空间划分、墙体上的门窗洞口位置与尺寸已经大致确定,所以我们也拥有了较为完整的建筑模型。据此,我们可以进行室内天然光采光和自然通风的模拟分析。

 

1.    天然光采光分析

      在这一阶段我们可以将建筑单体模型和总图模型结合在一起,形成完整的项目模型。并在考虑周边建筑环境的情况下对建筑的室内天然采光效果进行模拟分析。根据模拟效果,可以进行内部空间布局或门窗位置尺寸的调整,也可以增加导光管、反光板等提升天然光采光效果的措施。

 

2.    自然通风分析

      同上,在单体与总图一起形成的组合模型里,利用CFD软件,我们可以先进行整个场地内的风环境模拟分析,随后提取单体建筑的门窗风压值,直接进行建筑内的自然通风分析,可以查看各个房间内的风速、风压和空气龄的分布。

 

四、      施工图设计

      在施工图设计阶段,房间信息已明确,墙体屋顶等围护结构的具体做法构造已经确定,门窗类型也已选定,我们可以利用这个带有具体构造信息的模型进行节能检查、能耗计算以及室内隔声性能的模拟。

 

结语

      “全过程正向绿色建筑设计方法”是相对于目前较为被动的绿色建筑设计过程所言,旨在变“被动”为“主动”,变“流程滞后”为“全过程融入”,变“结果导向”为“过程导向”。绿建并不是一个新的专业,而是所有设计人员在设计过程中多考虑一个因素。尽管上述的解决方案在实际项目的应用中可能会对设计人员提出更高的要求,从而对生产效率有所影响,但是我愿意相信这是一种更加符合可持续发展精神的设计方法。

文章来源: BIMforSustainabilty