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綠色建筑設計中計算機模擬的應用論文
摘要：在現今的綠色建筑設計過(guò)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(jìn)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(guān)鍵詞：綠色建筑設計；計算機模式；設計誤差；采光；采暖；噪音
目前，在綠色建筑設計與評價(jià)中，計算機模擬技術(shù)已經(jīng)成為強制性?xún)热�。我國綠色建筑計算機模擬分析技術(shù)與西方發(fā)達國家相比依然很不成熟，存在著(zhù)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(jiǎn)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(guān)鍵環(huán)節、設計優(yōu)化方法、設計布局模式等方面出發(fā)，對于綠色建筑設計進(jìn)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(zhù)能源資源的日趨緊張，環(huán)保與節能備受關(guān)注，綠色建筑設計尤為重要。設計人員在進(jìn)行綠色建筑設計時(shí)需要將建筑工程本身和復雜的周?chē)h(huán)境相結合，綜合考慮進(jìn)行設計。在這一過(guò)程中，光環(huán)境和風(fēng)環(huán)境等因素都是設計人員所需要注意并且關(guān)注的。與此同時(shí)，設計人員在設計的各個(gè)階段都應當密切地結合建筑的預期性能進(jìn)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(shí)，應當合理地將先進(jìn)的計算機模擬分析技術(shù)應用進(jìn)來(lái)，并且以此為基礎對建筑環(huán)境性能信息進(jìn)行直觀(guān)和準確的反饋，進(jìn)而對之前的設計方案進(jìn)行更加有效的指導與優(yōu)化。例如夏季，建筑的地面熱量可以通過(guò)自然風(fēng)帶走，而室內熱量則可以利用穿堂風(fēng)帶走，因此設計人員通過(guò)對建筑結構進(jìn)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(guān)鍵環(huán)節
綠色建筑設計實(shí)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(guò)程中需要不斷進(jìn)行計算機模擬方面知識的學(xué)習與實(shí)踐，并且在設計工作中持續地總結工作經(jīng)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(jìn)輔助技術(shù)。
1.4設計優(yōu)化方法
綠色建筑設計有著(zhù)不同類(lèi)型的優(yōu)化方法。設計人員在優(yōu)化設計方法時(shí)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(shí)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(guò)程中除了需要考慮到綠色建筑的實(shí)際形態(tài)及建筑的朝向等因素之外，還需要進(jìn)一步將聲環(huán)境、光環(huán)境、風(fēng)環(huán)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(yōu)化方向則是盡量地與本地區夏季的主導風(fēng)向垂直設置建筑的縱軸，然后將正南方或者偏南風(fēng)向作為建筑的主要朝向，從而取得較好的優(yōu)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(lái)進(jìn)行。設計人員在考慮建筑布局時(shí)應當從不同的建筑布局中選出節能環(huán)保要求最符合工程預期標準的，在此基礎上通過(guò)模擬分析不同建筑布局的風(fēng)環(huán)境，從而進(jìn)一步發(fā)現建筑布局的實(shí)際影響因素。此外，設計人員在考慮建筑布局時(shí)還應當更加充分地結合自身特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行。例如，如果建筑所處的地區比較嚴寒并有較大的季風(fēng)，那么設計人員在進(jìn)行設計布局時(shí)，應當將防風(fēng)因素放在最為關(guān)鍵的環(huán)節中，這就意味著(zhù)錯列式或周邊式的建筑布局能起到良好的防風(fēng)效果，因此可以作為優(yōu)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(zhù)手，以下從充分考慮外界因素、合理控制風(fēng)向夾角、優(yōu)化建筑采光模式、控制采暖與噪音等方面出發(fā)，對綠色建筑設計中計算機模擬的應用進(jìn)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(shí)，應充分考慮周邊的環(huán)境因素，了解主導風(fēng)向對于建筑所產(chǎn)生的重要影響，并在此基礎上設計出良好的建筑室內通風(fēng)模式。此外，設計人員在充分考慮外界因素時(shí)還應當更加充分地結合主導風(fēng)向來(lái)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(fēng)進(jìn)行必要的強化，則可以選擇將建筑物迎風(fēng)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(fēng)動(dòng)力，因此可以使用自由式和斜列式的模擬布局來(lái)提取數值，然后進(jìn)行參數的修改與優(yōu)化。
2.2合理控制風(fēng)向夾角
計算機模擬對于設計人員合理的控制風(fēng)向夾角有著(zhù)重要的意義。設計人員在合理控制風(fēng)向夾角時(shí)應當嚴格地控制建筑物朝向和夏季主導風(fēng)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(fēng)向夾角時(shí)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(diǎn)放在如何對于夏季的自然通風(fēng)進(jìn)行強化。例如設計人員在建筑布局的時(shí)候可以通過(guò)選擇東西錯列式來(lái)進(jìn)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(diǎn)狀自由式重新模擬，直到獲得理想的風(fēng)向夾角。
2.3優(yōu)化建筑采光模式
計算機模擬的進(jìn)行還可以起到優(yōu)化建筑采光模式的效果。設計人員在優(yōu)化建筑采光模式時(shí)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(shí)，還應當模擬夏季時(shí)建筑的采光模式和日光照射條件，對天窗光漫反射進(jìn)行分析，進(jìn)而對于東西向的光照進(jìn)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(zhù)重要的助力。設計人員在控制采暖與噪音時(shí)需要將采暖控制的重點(diǎn)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(shí)候，大多數綠色建筑的西立面會(huì )將額外的太陽(yáng)能采暖提供出來(lái)。但是需要注意的是，這種常規的冬季采暖模式實(shí)際上是非常被動(dòng)的，并且這一模式在夏天的時(shí)候還會(huì )受到大量熱量侵襲的困擾，嚴重情況下會(huì )導致綠色建筑的使用者出現不同程度的眩光問(wèn)題。因此設計人員在模擬建筑采暖情況時(shí)，需要對立面采暖進(jìn)行必要的優(yōu)化，通過(guò)參數對比、數據分化等方式來(lái)獲得更加優(yōu)秀的采暖方式，并且有效減少采暖對于建筑夏季使用帶來(lái)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(diǎn)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(chē)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(guò)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(lái)的不利影響。
3結語(yǔ)
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(fēng)向、采暖等諸多設計領(lǐng)域，因此綠色建筑設計人員需要對于計算機模擬的關(guān)鍵環(huán)節與優(yōu)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(shí)際水平。
作者:周鵬 單位:安徽省池州市城鄉規劃設計研究院
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