李 文 王真琦

(東北林業(yè)大學(xué) 園林學(xué)院，哈爾濱 150040)

園林設(shè)計(jì)的興起源于人們對生活環(huán)境以及生活品質(zhì)的更高追求。在傳統(tǒng)的園林設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師在滿足園林功能的基礎(chǔ)上不斷追求景觀使用性與觀賞性的統(tǒng)一。伴隨“以人為本、生態(tài)型、低碳生活”的提出，設(shè)計(jì)師逐漸將目光從傳統(tǒng)設(shè)計(jì)上轉(zhuǎn)移到以傳統(tǒng)設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)的“生態(tài)園林”、“節(jié)能園林”上來，即注重景觀表達(dá)的同時開始關(guān)注景觀生態(tài)性和舒適度的創(chuàng)建。但是由于設(shè)計(jì)師收集的項(xiàng)目資料通常只能表現(xiàn)表象，因此在做場地現(xiàn)狀分析時，只能大致判斷由場地位置、建筑物分布、建筑朝向等帶來的限制條件，并且根據(jù)這些條件做進(jìn)一步的規(guī)劃分區(qū)以及區(qū)域內(nèi)場地設(shè)計(jì)，由此可見，這種判斷缺乏科學(xué)的數(shù)據(jù)支持，是不夠準(zhǔn)確的。

本文以Ecotect在園林方案設(shè)計(jì)中的應(yīng)用為主題，利用生態(tài)模擬軟件，試圖通過建立模型模擬的方式將有限的地理位置信息轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的圖像或數(shù)據(jù)，令模糊的判斷轉(zhuǎn)變?yōu)榫珳?zhǔn)的科學(xué)圖像數(shù)據(jù)，為園林設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支持，達(dá)到場地信息量化的效果，使方案更準(zhǔn)確更有據(jù)可依，將園林“生態(tài)性、舒適性”發(fā)揮得更合理。

1 Ecotect軟件概述

Autodesk Ecotect Analysis綠色建筑軟件(簡稱“Ecotect軟件”)是由英國Square One公司開發(fā)的輔助生態(tài)設(shè)計(jì)軟件。2008年6月，AutoDesk公司收購了Ecotect和綠色建筑工作室，并于2009年3月，將軟件合二為一，推出了Ecotect Analysis 2010。該軟件是一個全面的技術(shù)性能分析輔助設(shè)計(jì)軟件，適用于從概念設(shè)計(jì)到詳細(xì)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的可持續(xù)設(shè)計(jì)及分析[1]。

Ecotect軟件用戶在使用過程中，通過對場地或建筑等進(jìn)行實(shí)形模擬，并賦予模型地理位置信息(包括經(jīng)度、緯度、時區(qū)等)，Ecotect就能夠根據(jù)這些技術(shù)參數(shù)完成太陽輻射、熱能、聲學(xué)等的模擬，并得出圖像或數(shù)據(jù)，從而提供更準(zhǔn)確的場地氣候條件。

2 Ecotect軟件在園林設(shè)計(jì)中應(yīng)用的優(yōu)勢

2.1 圖像數(shù)據(jù)表達(dá)場地氣候條件，更準(zhǔn)確更直觀

Ecotect軟件的分析結(jié)果是對場地狀況進(jìn)行圖像化、數(shù)字化的描述，方便設(shè)計(jì)師對場地有直觀的認(rèn)識。

Ecotect軟件可以加載大量的地理位置信息，省去資料搜集的麻煩，同時也保證了數(shù)據(jù)的科學(xué)性。軟件采用權(quán)威的核心算法，和RADIANCE 、POV Ray 、VRML、EnergyPlus 、HTB2熱分析軟件均有導(dǎo)入導(dǎo)出接口[2]，計(jì)算、分析結(jié)果直觀、準(zhǔn)確。能夠表達(dá)場地的日照、熱工等情況，直接指導(dǎo)場地的采光、遮陽、植物種植設(shè)計(jì)。

2.2 以模型為基礎(chǔ)，簡單便捷

Ecotect軟件是一個以模型為基礎(chǔ)的軟件，因此創(chuàng)建模型是該軟件功能的一部分。軟件采用一種交互式的分析方式，用戶可以在創(chuàng)建模型過程中隨時對整體模型或者部分模型進(jìn)行分析并保存結(jié)果，保證每個環(huán)節(jié)都能滿足最優(yōu)的生態(tài)效果和方便模型修改后分析結(jié)果的對比。換句話說，軟件中創(chuàng)建任何模型后都可以對其分析，當(dāng)模型數(shù)量大于2時，軟件就會對場景內(nèi)所有物體進(jìn)行綜合運(yùn)算，充分考慮物體間的相互影響，例如建筑物對地面熱量輻射的影響等。

當(dāng)然Ecotect軟件在建模功能上沒有某些專業(yè)建模軟件操作方便，因此該軟件與Sketchup或者AutoDesk等建模軟件都有導(dǎo)入接口，以方便不同人群的使用。

2.3 確保設(shè)計(jì)合理，避免設(shè)計(jì)缺陷

軟件用戶可以從方案設(shè)計(jì)初期即對方案進(jìn)行分析，隨著設(shè)計(jì)的深入，分析也越來越詳細(xì)。即實(shí)現(xiàn)從整體規(guī)劃布局到每一個分項(xiàng)的實(shí)時分析監(jiān)控，充分滿足人們對生態(tài)節(jié)能的要求，減少光、熱污染等對使用人群的影響，從各個環(huán)節(jié)避免造成設(shè)計(jì)失誤和缺陷，真正實(shí)現(xiàn)“綠色設(shè)計(jì)”。

2.4 反映成本，利于降低能耗、節(jié)約資金

Ecotect軟件不但可以實(shí)現(xiàn)場景造型，還可以對場景內(nèi)物體定義材質(zhì)。給定的材質(zhì)不但能夠闡述更準(zhǔn)確的各項(xiàng)分析數(shù)據(jù)，還可以進(jìn)行場景造價計(jì)算和幫助描述其資源消耗情況，利于從根本上實(shí)現(xiàn)降低能耗、節(jié)約資金。

3 Ecotect在園林中的應(yīng)用

Ecotect軟件包括“熱量分析”、“日照分析”、“造價分析”、“聲學(xué)分析”、“照明設(shè)計(jì)”等分析。該軟件中對于聲學(xué)的分析主要是從聲音的反射和混響時間方面描述的，但是由于園林場景環(huán)境的開放性，聲音的反射和混響幾乎可以忽略不計(jì)，因此“聲學(xué)分析”不適用于園林設(shè)計(jì)；而其他分析可以根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際狀況選用。

3.1 朝向分析在園林中的應(yīng)用

園林景觀不同于建筑設(shè)計(jì)可以利用主動式設(shè)計(jì)來改善室內(nèi)環(huán)境，因此在設(shè)計(jì)之初就需要考慮如何通過被動式設(shè)計(jì)來提高園林景觀的舒適度并且延長園林景觀的使用時間。

圖1和圖2分別為黑龍江哈爾濱某居住區(qū)朝向?yàn)檎?0°左右)和南偏東10°～20°(～160°左右)時太陽輻射的全年總量統(tǒng)計(jì)。從圖中對比可以看出：正北朝向時，夏季太陽輻射高而冬季輻射低，不符合人體對舒適環(huán)境的需要；反之，南偏東10°～20°的角度更為合理，由此可以判斷該地區(qū)的最佳朝向(圖3)。

3.2 輻射分析在園林中的應(yīng)用

熱量分析是對場景熱輻射狀況的直接表達(dá)。

對累計(jì)日平均輻射較大的地方應(yīng)該種植常綠大喬木，這樣做四季都可以提供陰涼的場地，而在累計(jì)日平均輻射較小的地方，應(yīng)該種植落葉喬木，這樣做既可以在夏季提供陰涼的場地，秋季落葉后，就能保證冬季享受陽光的照射[2]。

該區(qū)域內(nèi)的景觀設(shè)置以靜態(tài)的小品和休憩的場所為主，應(yīng)盡量滿足人們閑暇放松的需求，故該區(qū)域主設(shè)置圍繞停留這一主要功能。而現(xiàn)有的設(shè)計(jì)方案，單從功能上或者交通上考慮，場地可以設(shè)置在一定范圍內(nèi)，該方案位置不存在缺陷，但結(jié)合太陽輻射分析結(jié)果看休閑場地在位置的選擇上出現(xiàn)偏差，用以庇蔭的休息亭僅有一半都位于全年輻射總量在800 000Wh以上的區(qū)域，在太陽輻射的利用上并沒有達(dá)到預(yù)期的效果，該場地應(yīng)向西北方向適當(dāng)偏移，提高休息亭的利用率。

3.3 遮擋分析在園林中的應(yīng)用

例如居住區(qū)中亭和植物等景觀容易對建筑造成遮擋，為了減少這種不利影響，可以在設(shè)計(jì)初期利用軟件對遮擋情況進(jìn)行模擬。冬季太陽高度角較小，地面的陰影最長。因此，只要分析太陽高度角最低日(冬至日)的陰影狀況就可以判斷遮擋情況。如圖5為居住區(qū)中亭子在冬至日(12月21日)的8：00—16:00的陰影范圍情況，從圖中可以看出，亭子的最長陰影在8:00和16:00時間段，該時間段內(nèi)陰影對建筑的遮擋幾乎不存在，由此判斷亭子不會對建筑造成遮擋。

3.4 景觀可視度分析

可視度計(jì)算顯示了模型中不同位置能看到的物體的程度，通過對物體細(xì)分逐點(diǎn)測試的方式計(jì)算物體暴露程度。

如圖6所示為休閑亭的可視度分析。分析表明該亭的可視度相對較大，能夠透過兩建筑間空隙與相鄰的休閑游憩區(qū)形成夾景；與景觀燈柱、東入口廊架形成前、中、遠(yuǎn)的景觀層次。

3.5 造價與環(huán)境影響分析在園林中的應(yīng)用

造價與資源消耗的計(jì)算只與材料數(shù)量及單位數(shù)量材料的金額、碳排放量有關(guān)，因此該分析不受環(huán)境制約。但需要注意的是，Ecotect軟件在數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)時傾向于

建筑方面，分類是以建筑構(gòu)造為統(tǒng)計(jì)依據(jù)的。所以在園林設(shè)計(jì)中應(yīng)用會出現(xiàn)統(tǒng)計(jì)形式過于簡單的情況。但是我們還是可以通過分析，得出主要的資金、資源消耗項(xiàng)目，從而方便對材料設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。

4 結(jié)語

Ecotect雖為生態(tài)建筑分析軟件，但其優(yōu)越的計(jì)算方式和分析方法為其他場景分析打下良好基礎(chǔ)。本文將生態(tài)建筑分析的方法引入到園林方案設(shè)計(jì)領(lǐng)域，提供一個全新的園林方案設(shè)計(jì)角度，從這些分析中獲得更多信息，對創(chuàng)造生態(tài)型、節(jié)能型園林起到很好的促進(jìn)作用。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)中效果圖的應(yīng)用將方案表達(dá)得更直觀，同樣，Ecotect軟件的引入能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)分析階段乃至全過程提供準(zhǔn)確可行的數(shù)據(jù)支持，將抽象的概念細(xì)化成各項(xiàng)圖表，大大地提高設(shè)計(jì)實(shí)施的可信度。以科學(xué)數(shù)據(jù)說話，促進(jìn)與設(shè)計(jì)委托方的溝通，提高方案科學(xué)性，并且Ecotect軟件還能應(yīng)用于設(shè)計(jì)后期的檢驗(yàn)工作，使設(shè)計(jì)方案更趨于合理，減少由園林設(shè)計(jì)引起的不必要的生態(tài)環(huán)境問題，保證項(xiàng)目的圓滿完成。

[1]生態(tài)建筑大師ECOTECT概述[Z].上海曼恒信息技術(shù)有限公司，2005.

[2]嚴(yán)鈞,梁智堯,趙能.傳統(tǒng)聚落人居環(huán)境研究:基于現(xiàn)代建筑技術(shù)方法[J].建筑技術(shù)與設(shè)計(jì),2007，(12):118～123.

[3]梁智堯,嚴(yán)鈞.Ecotect生態(tài)建筑技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用實(shí)例[J].建筑設(shè)計(jì)與技術(shù), 2008，(7):36～41.

[4]籍存德,郝瑞珍,常民.夏熱冬暖地區(qū)建筑遮陽設(shè)計(jì)探討[J].工業(yè)建筑,2007，(2):44～49.

[5]楊麗.Ecotect在居住區(qū)規(guī)劃中的應(yīng)用研究[J].住宅科技,2010，(11).

[6]Ecotect建筑環(huán)境設(shè)計(jì)教程[M].云鵬，譯.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1994：102.