擁浩

摘要：21世紀隨著我國經(jīng)濟不斷的提高，科技不斷的進步，數(shù)字技術在各領域得到了廣泛的應用，關于數(shù)字技術輔助綠色建筑設計，國外學界在其理論基礎及技術路線等方面已有一定討論。該領域可被看作是設計方法的另一切入點，對我國目前推進可持續(xù)發(fā)展方針和建筑領域語匯的多樣性來說均具有切實意義。

關鍵詞：數(shù)字技術;綠色建筑方案;設計

引言

數(shù)字技術是現(xiàn)代網(wǎng)絡信息時代的特殊產(chǎn)物，與電子計算機相伴相生的科學技術，具有多樣化、模塊化、連續(xù)化特征，基本已滲透至各行業(yè)。數(shù)字技術與綠色建筑設計兩者的融會貫通，對我國建筑設計領域未來生態(tài)化和綠色化發(fā)展起到了積極的推動作用。本次研究緊緊圍繞數(shù)字技術和綠色建筑設計相關內(nèi)容，對綠色建筑設計中數(shù)字技術所發(fā)揮作用進行深入探討，進而為方案的優(yōu)化與完善提供科學的參考。

1數(shù)字技術與綠色建筑設計的基礎特征

1.1傳統(tǒng)綠色建筑設計特征

從傳統(tǒng)綠色建筑設計來看，具體方案的節(jié)能與否無法憑借設計師自身經(jīng)驗和審美判斷，而以數(shù)字技術為平臺所建立的各種數(shù)據(jù)模擬技術可以對建筑綠色設計方案進行綜合測評。所以綠色建筑所采取的設計路線為常規(guī)設計，即運用專業(yè)軟件模擬建筑室內(nèi)外風、光、熱、能耗等物理環(huán)境，并圍繞結果數(shù)值進行量化比對，從而實現(xiàn)對方案節(jié)能與能耗的有效評估。一般情況下，建筑設計方案的生態(tài)性測評活動需在前期所有設計工作完成后開展，如施工圖設計完成后方可進行節(jié)能計算。因此，綠色建筑設計的“模擬”也是一種評價和檢驗方案的流程，而并非全部納入設計前期。若綠色設計工具在建筑方案中無法發(fā)揮自身作用和效應，將對生態(tài)設計整體效率產(chǎn)生嚴重影響。NilesLarsson在GBC2000中提出一種全新的工作流程，即：綠色技術+建筑設計模式。其中，在建筑的初步設計環(huán)節(jié)，能耗模擬、結構設計以及設備設計等相關內(nèi)容被設計為一個循環(huán)體，可將工程師相關設計評價和設計意見進行總結和統(tǒng)計，生成系列化的“反饋信息”，進而對初始方案進行修繕和更新。該過程也被視為循環(huán)設計，主要目的在于突出“數(shù)據(jù)反饋”的重要地位。

1.2數(shù)字技術特征

數(shù)字技術是典型的參數(shù)化技術，其核心在于構建相應的“關系模型”。目前，部分參數(shù)化軟件在早期開發(fā)過程中，均被賦予了“記錄建構歷史”的功能特性，其中最具代表的軟件就是Rhino、Maya等，此類軟件也是早期關聯(lián)性技術和參數(shù)化技術的具體體現(xiàn)。當軟件在描述建筑設計中各幾何體結構時，自始至終堅持“高維提取低維，低維構建高維”的理念原則。但從某種角度來看，“記錄建構歷史”主要所記錄內(nèi)容為各種規(guī)則下的具體“關系”，如，模型建立“關系”，并且通過對原始幾何信息相關結果的有效更改，可在某種程度上強化參數(shù)化系統(tǒng)內(nèi)部“關聯(lián)性”。由于傳統(tǒng)建模軟件平臺中RecordHistory實際功能存在某種限制，目前，“Grasshopper”參數(shù)化平臺是應用最為廣泛的關系模型軟件。因而，參數(shù)化技術又被認為是一種“關聯(lián)模型”，相關數(shù)據(jù)的輸出主要由模型一端所負責，可有效指導不同類型的系統(tǒng)操作，并在對關聯(lián)記錄后進行傳遞，最終形成對設計結果的有效輸出。而該“關聯(lián)模型”的核心就是“關聯(lián)性”，可以有效控制相關“過程”和“數(shù)據(jù)”。

2數(shù)字技術輔助綠色建筑方案設計的策略

2.1組團層級

從宏觀層面來看，傳統(tǒng)聚落、居住區(qū)域以及城市設計等的綠色生態(tài)設計主要可以從兩個關系著手：建筑與建筑的關系、建筑與環(huán)境的關系。在各建筑體系之間，需要綜合規(guī)劃和設計建筑群落整體朝向、建筑與街道、建筑樓間距以及建筑與開放空地等建筑組團布局;而在建筑與環(huán)境關系中，則需要考慮自然環(huán)境中各個不同要素與建筑之間的關系，如，光照、風、土地、地形、水源和植被等。從整體上來看，以組團形式為主的生態(tài)策略，

重點在于優(yōu)化建筑整體布局的形態(tài)和關系，進而從根本上提高對室外風環(huán)境、自然采光以及陽光輻射等自然資源的有效利用。依托相關數(shù)字化平臺進行關聯(lián)模型的建立，以便于對群組形態(tài)及空間關系的系統(tǒng)描述，通過有效輸入建筑相關參數(shù)，如，形態(tài)、高度、數(shù)量以及疏密等等，合理調節(jié)建筑最終所呈現(xiàn)效果。從評測體系所設定待優(yōu)化目標來看，室外風環(huán)境、熱環(huán)境、容積率以及建筑采光優(yōu)劣等均可借助性能模擬所獲結果數(shù)據(jù)實現(xiàn)“反饋優(yōu)化”，進而從根本上確保建筑組團布局的生態(tài)性與科學性。城市生成。該策略主要在一些國際性城市設計競賽或數(shù)字城市設計研究中較為常見，其生成主要是為了進一步確定建筑整體形態(tài)結構的原型，而相關性能模型則可在一定程度上為城市群落的生成，提供“中間數(shù)據(jù)”支撐。相較于其他形式，這種在城市設計上的創(chuàng)新與探索，極富建筑設計色彩，并且在參數(shù)關聯(lián)模型的相關控制之下，因此可生成更具整體性、有機性、純粹性的城市結構和城市形態(tài)。反饋優(yōu)化。該策略主要在一些已經(jīng)確定城市片區(qū)或居住區(qū)的建筑群組結構中較為常見，通過單個目標或多個目標的設定，以實現(xiàn)對各建筑單體朝向、層高、布局和開間進行系統(tǒng)優(yōu)化。

2.2體量層級

在設計體量層級建筑主體時，需綜合考慮兩方面內(nèi)容：一是建筑形態(tài)，二是功能布局。前者對建筑節(jié)能的影響主要包括以下三種因素，如，建筑體型系數(shù)、庭院設置以及界面形狀等。另外，形體組合關系也是影響建筑整體性能的一大重要影響因素。而針對建筑的不同功能的布局和劃分，需將用戶使用形式和用戶在空間內(nèi)的活動量等因素納入考慮方位。在惡劣氣候朝向設置次要房間，充當整個建筑空間的“生態(tài)緩沖區(qū)”，并通過各機電設備進行區(qū)域化和集中化布置，進而從根本上降低對建筑能源的過度消耗。

2.3細部層級

（1）概述對于建筑細部層級的綠色設計討論同樣可分為兩個方面。一是優(yōu)化設計方案外圍護體系的細部構造。對此，維護結構的熱工性能好壞決定其生態(tài)與否，一般認為構造層次的傳熱系數(shù)K值較小則較為綠色低碳，即“墻體越厚越保溫”。而細部的優(yōu)化處理則為了防止因結構外露及門、窗等處形成“冷熱橋”而降低外圍護體系的整體性能。二是建筑外立面（如開窗、遮陽等元素）的設計深化。開窗處往往是維護體系熱工性能的薄弱環(huán)節(jié)，其大小、位置以及用材、構造等都需從生態(tài)優(yōu)化的角度重新定位。遮陽是建筑被動節(jié)能的主要措施之一，其能有效降低進入室內(nèi)的陽光輻射，并改善自然采光均勻度，是構成建筑外立面的一類重要元素。有研究顯示，外遮陽措施節(jié)能效率可達10%～24%，而其造價僅占工程總造價的2%～5%，可被看作低投入、高效率的建筑被動式節(jié)能技術典范。（2）數(shù)字技術介入在已經(jīng)確定方案體量的前提之下，數(shù)字技術在細部層級的介入主要體現(xiàn)在性能評測結果數(shù)據(jù)的“控制深化”，例如運用參數(shù)化關聯(lián)模型總體控制建筑表皮的生成，而生態(tài)模擬則為之提供了合理的數(shù)據(jù)來源，即表皮構件中各元素遞變的“外力”，用以整體控制、干預界面的結構形態(tài)和呈現(xiàn)效果。

結束語

影響建筑生態(tài)性能的主要策略基本在方案設計階段確定，即初期的概念設計成果往往對建筑最終生態(tài)節(jié)能與否有較大影響。無論從國家對建筑節(jié)能的硬性指標、國內(nèi)目前的建筑能耗現(xiàn)狀，還是從建筑師所肩負的社會責任出發(fā)，推行綠色低能耗設計都勢在必行。

參考文獻：

[1]吳維，吳堯.綠色建筑節(jié)能設計中的BIM技術[J].工業(yè)建筑，2019，49（10）：230-231.