绿色建筑设计模拟分析的实践与总结

冯海桃

（广东天元建筑设计有限公司）

绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内，最大限度的节约资源（节能，节地，节水，节材），保护环境和减少污染，为人们提供健康，适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。为了满足这个需求，在绿色建筑设计过程中，有大量的模拟分析手段要介入其中，并因应相关的分析结果引导、影响大至规划布局、小到细部构造等的设计。

接下来通过一些案例，分析一下包括场地噪声、风环境等模拟分析在绿色建筑设计过程当中的一些实践意义。

1 场地噪声模拟分析

按规范要求，绿色建筑设计应对场地周边的噪声现状进行检测，并对规划实施后的环境噪声进行预测，必要时采取有效措施改善环境噪声状况，使之符合规范要求的不同声环境功能区噪声标准的规定。

尤其当拟建建筑不能避免临近交通干线，或不能远离固定的设备噪声源时，采用场地噪声模拟分析就变得尤为重要。模拟结果可以准确反映场地内每一栋建筑分别在白天和夜间每一个不同高度、不同立面中每一个分布点不同的噪声情况（如图1，图2），从而根据结果合理调整总平面规划，或将对噪声不敏感的建筑物作为建筑声屏障、排列在小区外围，或调整噪声敏感建筑物的布局位置；当对建筑物的防噪间距、朝向选择及平面布置等作综合考虑后无规划调整余地时，则调整不同楼栋、不同立面甚至是同一立面不同楼层的降噪、隔声措施。

图1 某小区项目昼间立面噪声情况分布图

图2 某小区项目夜间立面噪声情况分布图

2 室外风环境分析

为什么要做室外风环境模拟分析？《绿色建筑评价标准》里第4.2.6条是关于场地内风环境有利于室外行走、活动舒适和建筑的自然通风对应的评分项。冬季建筑物周围人行区距地1．5m高处风速V＜5m/s是不影响人们正常室外活动的基本要求，而建筑的迎风面与背风面风压差不超过5Pa，可以减少冷风向室内渗透。这些都是最基本的要求，而风环境分析的意义就是在于通过这种模拟分析手段，优化建筑总体平面布局，指导建筑布局空间和建筑间距。

举例一个位于广东省佛山市的项目，根据《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》，分析过程落实以下条件：

2.1 室外气象资料

分析2种气象条件下的建筑室外风环境状况：

夏季最多风向：SSE；夏季室外平均风速（m/s）：2.3；

冬季最多风向：NNE；冬季室外平均风速（m/s）：2.7。

2.2 计算区域

建筑迎风界面堵塞比（模型面积/迎风面计算区域截面积）小于4%；以目标建筑（高度H）为中心，半径5H范围内为水平计算域。在来流方向，建筑前方距计算区域边界大于2H，建筑后方距离计算区域边界大于6H。

2.3 网格划分

本报告根据建筑总平面图以及其他相关资料建立本项目的室外风环境模拟模型，分析模型中包括本项目的建筑物及其周边建筑物。模型外场尺寸选择主要以不影响建筑群边界气流流动为准，外场计算尺寸为1335.71m×1365.07m×399.60m（宽×长×高）。选择 X×Y×Z=172×182×58，共1815632个网格进行计算，主要区域网格尺寸为1.5m。

不断在以上条件下进行数据分析，调整布局，最后得到比较理想的风模拟结果，如图3，图4所示。

图3 某小区项目建筑室外1.5m高处夏季室外风俯视云图

实践意义：避免楼距过小使局部区域风速过大影响正常活动，尤其是沿海地区；避免夏季、过渡季因通风不畅在某些区域形成无风区和涡旋区；可以检验设计概念与实践结果的匹配性，以此来确保楼王等货值较大的楼栋处于通风理想的区域，而非在无风区等容易积聚垃圾的区域。

3 绿色建筑设计过程的总结

3.1 绿色建筑应从方案设计开始

图4 某小区项目建筑室外1.5m高处冬季室外风俯视云图

我们在进行绿色建筑设计的过程中，最经常碰到的情况是：方案做完了、定稿了，才开始进行绿色建筑设计分析，而所有的分析都是为了完善、堆砌一堆的数据来出报告。这是本末倒置的，正确的步骤应该是绿建进行前期介入、过程调节，通过模拟分析报告及时调整项目整体或单体的布局、朝向、体量、楼距、窗墙比、外窗开启比等等，利用被动建筑技术达到绿色建筑要求。

3.2 绿色建筑重在适宜

绿色建筑不是越贵越好，应因地制宜。比如说日光和空气，最低廉也是最容易被建筑遗忘的材料，却是非常重要的资源，仅靠对日光合理设计使用，我们就可以节约照明用电的1/4～1/3的能量；合理地借助空气，我们就可以减少对设备的大量使用。再举个例子，曾经做过一个国标一星的实践项目，总建筑规模约12万m2，主要采用的绿色技术有：日照模拟分析、交通分析、人均公共绿地、背景噪声分析、遮阴比例计算、建筑构建隔声性能分析、室外风模拟分析、室内自然通风模拟分析等，主要增量成本：土壤氡浓度检测、隔声砂浆、减压阀、透水铺装。最终增量成本在16.5元/m2左右。这就说明了在适宜的技术和手段下，要实现最基本的绿色建筑达标，额外成本是非常小的。

4 结束语

综上所述，也反思一下当下的绿色建筑设计，由于空调等设备的大量使用，很多建筑师逐渐放弃了在专业自主性层面对环境舒适度及能耗的干预意图与调节技术，轰轰烈烈的绿色建筑成了暖通机电专业的产品展示。这是可悲的现象。希望将来更多的建筑师，能借助一定的模拟分析手段，通过有效的空间组织、合理的体型和构造设计，提高建筑使用的舒适度和健康度，做出更多不耗能或少耗能的被动式建筑，为实现可持续性环境目标不懈努力。

[1]张彤.形式的能量法则与绿色建筑的学科自主性.东南大学建筑学院.

[2]李取奇，晁军，谷建，赵虹.建筑风环境模拟分析与绿色建筑设计优化[J].建筑与文化，2016（02）：142～143.