劉增宏

南寧市建筑設(shè)計(jì)院

0 引言

目前很多建筑設(shè)計(jì)在項(xiàng)目方案以及施工圖設(shè)計(jì)階段，借助了建筑熱物理模擬技術(shù)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行模擬分析，為優(yōu)化建筑設(shè)計(jì)及科學(xué)建設(shè)綠色建筑提供參考依據(jù)。同時(shí)，由于建筑熱物理模擬技術(shù)是通過模擬的技術(shù)手段，對(duì)實(shí)際建筑可能的熱物理環(huán)境進(jìn)行預(yù)測與分析，進(jìn)而為優(yōu)化設(shè)計(jì)做參考，屬于被動(dòng)式的節(jié)能技術(shù)，也是綠色建筑得分項(xiàng)內(nèi)容，因此在綠色建筑設(shè)計(jì)中有著廣泛的應(yīng)用。同時(shí)現(xiàn)代社會(huì)中，人的一生有超過80%的時(shí)間在室內(nèi)度過，人們對(duì)室內(nèi)熱環(huán)境的要求也越來越高，因此也有必要對(duì)建筑室內(nèi)環(huán)境運(yùn)用模擬的技術(shù)手段進(jìn)行前期預(yù)測，優(yōu)化設(shè)計(jì)，進(jìn)而達(dá)到為人民提供更優(yōu)的室內(nèi)環(huán)境。

本文就實(shí)際二星級(jí)綠色建筑中應(yīng)用到的室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量模擬技術(shù)為項(xiàng)目貢獻(xiàn)的分值及具體應(yīng)用進(jìn)行闡述。

1 工程概況

本項(xiàng)目為一棟建筑高度89.8 m，建筑面積約4 萬m2的公共建筑，主要功能為醫(yī)院住院樓，裙樓為門診功能。建筑模型如圖1 所示：

圖1 建筑模型

室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量應(yīng)包括自然通風(fēng)，氣流組織，熱濕環(huán)境，空氣品質(zhì)，室內(nèi)光環(huán)境和室內(nèi)聲環(huán)境[1]。項(xiàng)目按照《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50378-2019 二星級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，本項(xiàng)目中應(yīng)用的室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量模擬項(xiàng)為：自然通風(fēng)、熱濕環(huán)境、室內(nèi)光環(huán)境、室內(nèi)聲環(huán)境。

2 室內(nèi)自然通風(fēng)模擬分析

《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50378-2019 中5.2.10條款對(duì)公共建筑的室內(nèi)自然通風(fēng)效果按以下規(guī)則評(píng)分：根據(jù)在過渡季典型工況下主要功能房間平均自然通風(fēng)換氣次數(shù)不小于2 次/h 的面積比例，按照表1 的規(guī)則評(píng)分，最高得8 分[2]。

表1 公共建筑過渡季節(jié)典型工況下主要功能房間自然通風(fēng)評(píng)分規(guī)則

對(duì)于公共建筑，尤其是有大進(jìn)深的內(nèi)區(qū)，經(jīng)常出現(xiàn)功能房間不能保證開窗通風(fēng)面積的情況，使得單純依靠自然風(fēng)壓與熱壓不足以實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)，因此，在建筑方案階段平面布置時(shí)，借助模擬手段對(duì)自然通風(fēng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使得過渡季節(jié)典型工況下平均自然通風(fēng)換氣次數(shù)大于2 次/h，以保證建筑可以再過渡季節(jié)或者良好的室內(nèi)通風(fēng)。通過模擬計(jì)算，本項(xiàng)目建筑主要功能房間換氣次數(shù)大于2 次/h 的面積比例為97.91%，可以為綠色建筑貢獻(xiàn)7 分。

3 室內(nèi)熱濕環(huán)境模擬分析

本項(xiàng)目建筑為采用人工冷源的建筑，因此按照醫(yī)療建筑主要功能房間人工冷熱源熱濕環(huán)境整體評(píng)價(jià)指標(biāo)（表2）的達(dá)標(biāo)比例進(jìn)行評(píng)價(jià)。包括預(yù)計(jì)平均熱感覺指標(biāo)（PMV）和預(yù)計(jì)不滿意者的百分?jǐn)?shù)（PPD），指標(biāo)達(dá)到II 級(jí)認(rèn)為達(dá)標(biāo)。

對(duì)表2 中各房間類型的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行面積統(tǒng)計(jì)，得到該建筑室內(nèi)主要功能房間達(dá)到II 級(jí)及以上的面積為24545.88 m2，占主要功能房間面積的為例達(dá)到69.23%，根據(jù)《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 50378-2019第5.2.9 條第二款的規(guī)定，本條款的模擬項(xiàng)為綠色建筑貢獻(xiàn)分值為5 分。

4 室內(nèi)光環(huán)境模擬分析

4.1 動(dòng)態(tài)采光模擬分析

天然光營造的光壞境以經(jīng)濟(jì)、自然、宜人、不可替代等特性為人們所習(xí)慣和喜愛。各種光源的視覺試驗(yàn)結(jié)果表明，在同樣照度條件下，天然光的辨認(rèn)能力優(yōu)于人工光。天然采光不僅有利于照明節(jié)能，而且有利于增加室內(nèi)外的自然信息交流，改善空間衛(wèi)生環(huán)境，調(diào)節(jié)空間使用者的心情。在建筑中充分利用天然光，對(duì)于創(chuàng)造良好光環(huán)境，節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境和構(gòu)建綠色建筑具有重要意義。

圖2 一層動(dòng)態(tài)采光分析圖

圖3 二層動(dòng)態(tài)采光分析圖

圖4 標(biāo)準(zhǔn)層動(dòng)態(tài)采光分析圖

《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 50378-2019 第5.2.8條對(duì)建筑光環(huán)境提出明確要求：公共建筑，室內(nèi)主要功能空間至少60%面積比例區(qū)域的采光照度值不低于采光要求的小時(shí)數(shù)平均不少于4 h/d，得3 分。該條文采用全年中建筑空間各位置滿足采光照度要求的時(shí)長來進(jìn)行采光效果評(píng)價(jià)，也稱為動(dòng)態(tài)采光評(píng)價(jià)[3]。

動(dòng)態(tài)分析彩圖可以直觀地反應(yīng)建筑內(nèi)各個(gè)房間的采光效果，本項(xiàng)目中各樓層中滿足標(biāo)準(zhǔn)要求照度的日平均時(shí)長如圖2～4 所示。

通過計(jì)算可知項(xiàng)目中主要功能房間內(nèi)全年照度達(dá)標(biāo)的時(shí)間，滿足時(shí)間要求的區(qū)域即可參與達(dá)標(biāo)統(tǒng)計(jì)，求得各個(gè)主要功能房間的達(dá)標(biāo)面積，統(tǒng)計(jì)全部達(dá)標(biāo)面積除以建筑主要功能房間的總面積，最終得到單體建筑的達(dá)標(biāo)率，如表3 所示：

表3 動(dòng)態(tài)采光達(dá)標(biāo)率統(tǒng)計(jì)表

根據(jù)模擬計(jì)算結(jié)果，本項(xiàng)目動(dòng)態(tài)采光模擬分析總計(jì)達(dá)標(biāo)面積比例為61.86%，為綠色建筑的貢獻(xiàn)分值為3 分。

4.2 不舒適眩光模擬分析

在充分利用天然光資源的同時(shí)，還應(yīng)采取必要的措施控制不舒適眩光，包括窗簾、百葉、調(diào)光玻璃等[3]。本項(xiàng)目建筑設(shè)計(jì)時(shí)，窗周圍的內(nèi)墻面均采用淺色飾面，同時(shí)工作人員的視覺背景盡量避開窗口，采用以上兩種方式降低建筑不舒適眩光的產(chǎn)生。

通過計(jì)算分析，對(duì)本項(xiàng)目的406 個(gè)主要功能房間進(jìn)行眩光分析計(jì)算，其中0 個(gè)房間不滿足標(biāo)準(zhǔn)限值要求，根據(jù)《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 50378-2019 的5.2.8 條款要求，本項(xiàng)目合理控制眩光項(xiàng)得分為3 分。

5 室內(nèi)聲環(huán)境模擬分析

5.1 建筑室內(nèi)噪聲模擬分析

建筑室內(nèi)噪聲的主要影響因素：建筑周圍環(huán)境噪聲源，室內(nèi)聲源以及建筑物本身的隔聲性能。對(duì)于綠色建筑設(shè)計(jì)而言，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低室內(nèi)噪聲源的手段來降低室內(nèi)噪聲，如將有噪聲的設(shè)備設(shè)于地下室等遠(yuǎn)離有噪聲要求的功能房間等，同時(shí)設(shè)計(jì)也通過提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)本身的隔聲性能的手段，降低進(jìn)入室內(nèi)的噪聲源。

本項(xiàng)目通過室外環(huán)境噪聲的計(jì)算，同時(shí)根據(jù)各功能房間圍護(hù)結(jié)構(gòu)的組成及室內(nèi)外噪聲源的疊加計(jì)算，確定了建筑的最不利室內(nèi)噪聲功能房間，對(duì)最不利室內(nèi)噪聲功能房間進(jìn)行吸聲量計(jì)算、隔聲計(jì)權(quán)計(jì)算、隔聲頻譜修正計(jì)算、門窗縫隙影響等一系列計(jì)算，得出建筑最不利房間（房間編號(hào)：4002 多人辦公室）的室內(nèi)噪聲級(jí)評(píng)價(jià)結(jié)論匯總?cè)绫?：

表4 最不利房間室內(nèi)噪聲值

通過對(duì)室內(nèi)噪聲的模擬計(jì)算分析，為綠色建筑貢獻(xiàn)了8 分的分值。

5.2 建筑構(gòu)件隔聲模擬分析

按照聲音通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳播規(guī)律的兩種途徑即空氣聲及撞擊聲，建筑構(gòu)件隔聲包含空氣聲隔聲性能和撞擊聲隔聲性能兩種類型。空氣聲指聲源經(jīng)過空氣向四周傳播的噪聲，如室外交通噪聲。撞擊聲指兩物體相互撞擊產(chǎn)生的噪聲，通過固體來傳播，如樓板上行走的腳步聲。

本項(xiàng)目通過對(duì)墻、門、窗、樓板等各圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件在各倍頻程下的空氣聲隔聲性能的計(jì)算，同時(shí)考慮構(gòu)件隔聲頻譜修正等，模擬計(jì)算出建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件隔聲性能大小。模擬計(jì)算結(jié)果如表5～6 所示。

綜上，根據(jù)《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50378-2019和《民用建筑隔聲設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50118-2010 的評(píng)價(jià)要求，可得圍護(hù)結(jié)構(gòu)空氣聲隔聲滿足低限要求，樓板的撞擊聲隔聲性能滿足高要求，為綠色建筑貢獻(xiàn)了5 分的分值。

表5 構(gòu)件空氣聲隔聲性能結(jié)果統(tǒng)計(jì)

表6 樓板撞擊聲隔聲性能統(tǒng)計(jì)

6 結(jié)語

根據(jù)以上所述，本項(xiàng)目采用的室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量模擬項(xiàng)及得分情況如表7：

表7 項(xiàng)目應(yīng)用的建筑熱物理模擬技術(shù)條文及得分情況

室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量模擬項(xiàng)總分為56 分，項(xiàng)目對(duì)各模擬項(xiàng)進(jìn)行計(jì)算分析，實(shí)際為綠色建筑貢獻(xiàn)的分值為41分，占比達(dá)到73.2%。可見，被動(dòng)的模擬分析技術(shù)，在為綠色建筑貢獻(xiàn)分值的方面是較易實(shí)現(xiàn)，因此也減少了綠色建筑其他需要投入高成本的技術(shù)措施的應(yīng)用，值得被綠色建筑廣泛采用[4]。