李 立 孫立睿 馮 彬 楊春強

（北京金土木軟件技術有限公司，北京 100048）

村鎮(zhèn)住宅建筑環(huán)境模塊化設計系統(tǒng)研究

李 立 孫立睿 馮 彬 楊春強

（北京金土木軟件技術有限公司，北京 100048）

根據(jù)村鎮(zhèn)住宅的特點，提出“村鎮(zhèn)住宅建筑環(huán)境設計系統(tǒng)”的主要功能，運用三維建筑設計平臺、建筑設計模塊化技術和豐富的數(shù)據(jù)資源庫，形成直觀、簡便的環(huán)境設計系統(tǒng)。本文重點介紹該環(huán)境設計系統(tǒng)的實現(xiàn)方法和操作流程，為我國村鎮(zhèn)住宅的景觀設計和建筑能量評估提供軟件工具支持。

村鎮(zhèn)住宅；計算機輔助設計；景觀設計；能量評估

1 概述

“村鎮(zhèn)住宅建筑環(huán)境設計模塊”是“村鎮(zhèn)住宅計算機輔助建筑設計系統(tǒng)”的一個重要組成部分，目的是建立村鎮(zhèn)住宅環(huán)境設計元素數(shù)據(jù)庫，在統(tǒng)一的三維建筑設計系統(tǒng)中實現(xiàn)村鎮(zhèn)住宅環(huán)境設計。

村鎮(zhèn)住宅環(huán)境設計模塊，包括景觀設計和能量評估兩大功能，系統(tǒng)構架如圖1所示。村鎮(zhèn)住宅的景觀設計模塊由地貌構成元素、庭院設施、園藝設施等功能構成，能實現(xiàn)庭院設計、小區(qū)綠化、道路環(huán)境、區(qū)域規(guī)劃等內容；而能量評估模塊則提供了村鎮(zhèn)住宅常用材料熱功數(shù)據(jù)庫和國內各地區(qū)有代表性的市縣坐標與氣候數(shù)據(jù)庫，借助先進的能量分析工具，在村鎮(zhèn)住宅設計的初期階段，就開始進行建筑能效設計，從而優(yōu)化設計方案。景觀設計和能量評估兩方面結合共同完成我國村鎮(zhèn)住宅綠色環(huán)境的設計流程。

圖1 村鎮(zhèn)住宅環(huán)境設計系統(tǒng)構架

2 功能界面設計

作為一款設計工具，村鎮(zhèn)住宅環(huán)境設計模塊的特點在于快速表達、實用性強，提供設計過程中可能遇到的各種情況，設計師可以通過導航按鈕切換不同的功能場景，高效完成建模和設計。

每個功能場景由若干工具按鈕組成。不同單個功能的組合，實現(xiàn)一個具體的單項效果。各個單項效果的組合得到最終的環(huán)境設計方案。各個功能按鈕的作用整理如表1。

功能場景分為七個（如表2所示），動態(tài)工具條顯示按鈕編號。設計師根據(jù)需要在特定功能模式或全功能模式間切換，這時工具欄根據(jù)使用場景的不同，動態(tài)改變長度。

3 資源庫系統(tǒng)

環(huán)境設計模塊的資源庫支持系統(tǒng)，直接關系到村鎮(zhèn)住宅項目的運行效率與完成后的效果。環(huán)境模塊是根據(jù)不同地區(qū)住宅的環(huán)境特點編制的，根據(jù)不同的使用對象，針對各個地區(qū)形成相應的地區(qū)資源庫。各種地區(qū)資源庫均使用統(tǒng)一的目錄結構，在目錄結構的頂層區(qū)分。資源庫構件的總體特點是簡潔、并將事物表達清楚。

資源庫中的構件的公共屬性主要是長、寬、高，材料，填充，貼圖等?？梢愿鶕?jù)資源庫模板進行修改，形成新構件。并且，結合智能化的參數(shù)定義，可以改變形狀、組成、功能、配色等要素。景觀設計所涉及的生活設施、游戲設施、光電設施、植被小品等構件均可以通過智能參數(shù)進行制作。

此外，在能量評估模塊的研發(fā)過程中，我們搜集整理了國內村鎮(zhèn)住宅建設中涉及到的各種建筑材料之熱傳導率（W／m·K）、密度（Kg／m3）、比熱容（J／（kg·K））的詳細數(shù)據(jù)資料，以及2 761個市縣的氣象資料。氣象資料是以平均年份的每個小時為單位，記錄其一年中365天，8 760個小時的溫度、濕度、風速、日照等數(shù)據(jù)，并且包含各縣市地理坐標、所屬分區(qū)信息，作為村鎮(zhèn)住宅能量分析的基礎資料。

表1 工具按鈕介紹

表2 功能場景介紹

4 景觀設計模塊使用舉例

以下用一個應用實例來說明村鎮(zhèn)住宅景觀設計的操作流程。

（1）“村鎮(zhèn)住宅”菜單＞“環(huán)境設計”＞“導航”，打開“村鎮(zhèn)住宅環(huán)境設計系統(tǒng)”界面，如圖2。

圖2 村鎮(zhèn)住宅環(huán)境設計系統(tǒng)

（2）進入“庭院要素”，利用工具條中的命令繪制各區(qū)域輪廓并賦予材料，如圖3。

圖3 庭院要素布置界面

（3）放置棚架及其它元素，繪制各部分之間的道路，如圖4。

圖4 庭院要素布置界面

（4）添加其他元素，如圖5。

圖5 庭院要素布置界面

（5）為健身區(qū)域增加邊界，如圖6。

圖6 庭院要素布置界面

（6）最后給各個區(qū)域添加配景樹木，完成景觀設計，如圖7。

圖7 庭院配景設計

5 能量評估

村鎮(zhèn)住宅建筑的能量模擬和評估是通過Graphisoft公司的EcoDesigner的插件來實現(xiàn)。它允許設計師依靠建筑幾何分析、建筑物位置每一個小時的氣象資料、以及直接的用戶輸入，對三維平臺內的建筑物進行能量估算，向設計師提供可靠的建筑設計能效快照，并且能夠在不同設計的解決方案之間進行比較。

通過能量評估，我們可以了解：

（1）能量消耗

結果以餅圖和數(shù)字表格方式提供，按照消耗類型（供熱、制冷、照明、使用）和主要使用能源（天然氣、石油、煤炭、核能、電力）等計算，并列出整個建筑的平均熱傳導系數(shù)。

（2）碳排放

碳排放索引提供了一年中建筑物運行的二氧化碳排放量。吸收這些二氧化碳的熱帶森林的面積也被包含在內作為對比。

（3）月度能量平衡

通過柱狀圖顯示了每月的建筑物釋放的能量值，以及建筑物供給能量，它從周邊環(huán)境吸收的能量值和它本身的內部熱源。

通過對比不同方案的能量報告，可以找到更加節(jié)能的方案，促進經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。

6 小結

村鎮(zhèn)住宅環(huán)境設計系統(tǒng)包括建筑設計所必需的環(huán)境設計元素，根據(jù)村鎮(zhèn)住宅的環(huán)境景觀設計要求與特點，提供植被、環(huán)境設計構筑物標準構件庫、景觀配套構件庫，滿足相關部分建筑設計快速引用與設計指導等要求。該系統(tǒng)作為村鎮(zhèn)住宅設計系統(tǒng)的重要組成部分，為提升村鎮(zhèn)住宅建筑設計的質量和效率，提高村鎮(zhèn)住宅節(jié)地、節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材和資源綜合利用水平，為推進我國城鄉(xiāng)和諧發(fā)展提供技術保障。

［1］曾旭東，趙昂.基于BIM技術的建筑節(jié)能設計應用研究［J］.重慶建筑大學學報，2006.4.

［2］郭軼，陳岱林等.基于虛擬現(xiàn)實的三維園林景觀設計仿真系統(tǒng)［J］.計算機仿真，2009.2.

［3］劉昊，吳國訓.計算機輔助設計技術在景觀設計中的應用前景［J］.科技廣場，2005.8.

［4］楊聯(lián)萍，潘鈞俊，楊欽等.蘇南農(nóng)村住宅結構特點調研［J］.土木建筑工程信息技術，2011，3（2）：69-72.

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Research on the Environment Design System of Rural House

Li Li，Sun Lirui，F(xiàn)eng Bin，Yang Chunqiang
（Beijing Civil King Software Technology Co.，Ltd.，Beijing 100048，China）

According to the characteristics of the rural house design，the environment design system of residential building integrates the three-dimensional architectural design platforms with the specialized data repository，using building design modular technology.The main functions of this design system are landscape design and the residential energy evaluation.It is an intuitive，easy software tool which will contribute to improve the efficiency and quality of the residential construction in our country.The paper introduced the implementation methods and operating process.

Rural House Design；Computer Aided Design；Landscape Design；Energy Evaluation

TU241.4

B

1674－7461（2011）04－0032－04

“十一五”國家科技支撐計劃資助課題（2008BAJ08B05）

李立（1980－），女，碩士。主要從事工程軟件研發(fā)與咨詢工作。