绿色建筑设计中计算机模拟的应用

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摘要：在现今的绿色建筑设计过程中，计算机模拟应用可以有效减少设计误差和资源浪费。不同科研设计单位大多选择的是差异化的模拟方法和方案，降低了绿色建筑的设计效率。文章对绿色建筑的内容和原则进行分析后，探讨了绿色建筑设计中计算机模拟的不同应用。

关键词：绿色建筑设计；计算机模式；设计误差；采光；采暖；噪音

目前，在绿色建筑设计与评价中，计算机模拟技术已经成为强制性内容。我国绿色建筑计算机模拟分析技术与西方发达国家相比依然很不成熟，存在着较大的差距。不同科研设计单位大多选择的是差异化的模拟方法和方案，降低了绿色建筑的设计效率。

1绿色建筑设计简析

绿色建筑设计是一项系统性的设计工作，以下从设计基本原则、主要设计内容、设计关键环节、设计优化方法、设计布局模式等方面出发，对于绿色建筑设计进行了分析。

1.1设计基本原则

绿色建筑设计需要遵循基本的设计原则，随着能源资源的日趋紧张，环保与节能备受关注，绿色建筑设计尤为重要。设计人员在进行绿色建筑设计时需要将建筑工程本身和复杂的周围环境相结合，综合考虑进行设计。在这一过程中，光环境和风环境等因素都是设计人员所需要注意并且关注的。与此同时，设计人员在设计的各个阶段都应当密切地结合建筑的预期性能进行计算机模拟，从而能够对建筑性能与强度是否符合工程要求有明确的了解。

1.2主要设计内容

设计人员在确定建筑工程的主要设计内容时，应当合理地将先进的计算机模拟分析技术应用进来，并且以此为基础对建筑环境性能信息进行直观和准确的反馈，进而对之前的设计方案进行更加有效的指导与优化。例如夏季，建筑的地面热量可以通过自然风带走，而室内热量则可以利用穿堂风带走，因此设计人员通过对建筑结构进行计算机模拟，就可以对设计方案的室内热量控制起到很大的帮助。

1.3设计关键环节

绿色建筑设计实际上对于建筑师提出了更高的设计要求。绿色建筑设计人员在设计过程中需要不断进行计算机模拟方面知识的学习与实践，并且在设计工作中持续地总结工作经验，从而更加高效地应用好计算机模拟这一建筑设计的先进辅助技术。

1.4设计优化方法

绿色建筑设计有着不同类型的优化方法。设计人员在优化设计方法时应当在使用计算机处理之后，适当地辅以人工处理，从而确保模拟结果具有更高的精确度，这实际上也便于设计人员综合对比各方面的因素，选出最为合适的绿色建筑设计方案。此外，设计人员在设计的过程中除了需要考虑到绿色建筑的实际形态及建筑的朝向等因素之外，还需要进一步将声环境、光环境、风环境等影响建筑使用情况的因素纳入考虑范围，以此为基础确定的优化方向则是尽量地与本地区夏季的主导风向垂直设置建筑的纵轴，然后将正南方或者偏南风向作为建筑的主要朝向，从而取得较好的优化效果。

1.5设计布局模式

绿色建筑设计的布局模式需要以周边建筑群的布局为基础来进行。设计人员在考虑建筑布局时应当从不同的建筑布局中选出节能环保要求最符合工程预期标准的，在此基础上通过模拟分析不同建筑布局的风环境，从而进一步发现建筑布局的实际影响因素。此外，设计人员在考虑建筑布局时还应当更加充分地结合自身特点来进行。例如，如果建筑所处的地区比较严寒并有较大的季风，那么设计人员在进行设计布局时，应当将防风因素放在最为关键的环节中，这就意味着错列式或周边式的建筑布局能起到良好的防风效果，因此可以作为优先选择的设计布局模式。

2绿色建筑设计中计算机模拟的应用

绿色建筑设计中计算机模拟的应用需要从不同方面着手，以下从充分考虑外界因素、合理控制风向夹角、优化建筑采光模式、控制采暖与噪音等方面出发，对绿色建筑设计中计算机模拟的应用进行分析。

2.1充分考虑外界因素

设计人员在应用计算机模拟时，应充分考虑周边的环境因素，了解主导风向对于建筑所产生的重要影响，并在此基础上设计出良好的建筑室内通风模式。此外，设计人员在充分考虑外界因素时还应当更加充分地结合主导风向来考虑建筑朝向的选择。例如，如果设计人员想要对于夏季建筑室内穿堂风进行必要的强化，则可以选择将建筑物迎风面面积适当增大，从而能够在此基础上获得更好的自然通风动力，因此可以使用自由式和斜列式的模拟布局来提取数值，然后进行参数的修改与优化。

2.2合理控制风向夹角

计算机模拟对于设计人员合理的控制风向夹角有着重要的意义。设计人员在合理控制风向夹角时应当严格地控制建筑物朝向和夏季主导风向的夹角，这也是保证冬季的采暖热损耗得到有效控制的首要前提之一。此外，设计人员在合理控制风向夹角时还应当考虑到部分建筑东西立面只有很低的日照入射角度，因此很难控制光照，这就需要设计人员将控制的重点放在如何对于夏季的自然通风进行强化。例如设计人员在建筑布局的时候可以通过选择东西错列式来进行模拟，如果模拟的效果并不理想，则可以使用斜列式以及点状自由式重新模拟，直到获得理想的风向夹角。

2.3优化建筑采光模式

计算机模拟的进行还可以起到优化建筑采光模式的效果。设计人员在优化建筑采光模式时要最大限度地扩大日光照射量。除了需要在确保南向日照最大化的同时，还应当模拟夏季时建筑的采光模式和日光照射条件，对天窗光漫反射进行分析，进而对于东西向的光照进行最小化的数据计算与分析。

2.4控制采暖与噪音

计算机模拟对于建筑的采暖与噪音控制有着重要的助力。设计人员在控制采暖与噪音时需要将采暖控制的重点放在冬天，因此模拟的条件与参数也需要符合冬季的气候、温度情况。例如在冬天的时候，大多数绿色建筑的西立面会将额外的太阳能采暖提供出来。但是需要注意的是，这种常规的冬季采暖模式实际上是非常被动的，并且这一模式在夏天的时候还会受到大量热量侵袭的困扰，严重情况下会导致绿色建筑的使用者出现不同程度的眩光问题。因此设计人员在模拟建筑采暖情况时，需要对立面采暖进行必要的优化，通过参数对比、数据分化等方式来获得更加优秀的采暖方式，并且有效减少采暖对于建筑夏季使用带来的不良影响。此外，在建筑的噪音控制方面，设计人员需要将模拟的重点放到建筑周边的交通噪音控制上，例如设计人员可以模拟绿色建筑周边的车流量和工作日人流量等情况，从而计算出建筑不同层数中收到的噪音分贝，最终通过对建筑物形体的改变，在空气绕流的影响下模拟更加均匀的分布，有效减少噪音对于绿色建筑带来的不利影响。

3结语

计算机模拟分析在绿色建筑设计中的应用涉及到了光照、风向、采暖等诸多设计领域，因此绿色建筑设计人员需要对于计算机模拟的关键环节与优越性有充分的认识，从而能够在此基础上有效地提升绿色建筑设计的实际水平。

作者:周鹏 单位:安徽省池州市城乡规划设计研究院

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