探究绿色建筑设计中被动设计与性能工具的应用思路与策略

探究绿色建筑设计中被动设计与性能工具的应用思路与策略

武翔羽

身份证号码：130684198412201323

摘要：在节能理念的影响下，建筑行业加大了对绿色、环保的设计力度，其中的被动设计方式也得到了广泛的应用。基于此，本文将通过不同的案例，以模拟的方式对绿色建筑中热环境、光环境、风环境的被动设计与性能工具的应用方式进行深入探究，旨在进一步加深人们对被动设计的认识，同时为相关的设计师提供有价值的参考，推动我国绿色建筑的发展，为实现节能、环保的目标奠定更加坚实的基础。

关键词：绿色建筑；被动设计；性能工具

前言：在建筑环境的设计中，其受环境的影响较为严重，主要包括太阳辐射、空气温度、风度以及空气湿度等。所以，在对绿色建筑进行设计的过程中，就需要将设计方式分为被动式策略、主动式策略两种。其中，被动式设计方式就是充分利用建筑物的空间、形态等基本条件，以此来优化建筑的整体性能；主动式设计方式则是通过辅助设备改善当前建筑的总体环境。相比之下，被动设计的方式更符合绿色设计的理念。

一、绿色建筑中的热环境的被动设计与性能工具的应用

在性能工具不断发展的背景下，可以利用数字软件模拟太阳辐射强度，并获得更加直观、精准的结果，并以此为依据对绿色建筑的组合、形体布局、立面设计等进行优化，从而为居住者营造更加舒适的热环境。结合对太阳辐射所模拟分析的结果，划分绿色建筑立面的类型，增加建筑外观的特色程度。例如：大梅沙万科中心就是根据对热环境的模拟结果完成立面设计的，同时将室内采光等不同的因素纳入考虑的范围，进而利用水平固定遮阳、全玻璃幕墙、全墙面遮挡等不同类型的遮阳体系，实现对绿色建筑立面的不同程度遮挡。

在模拟热环境的数字的实践中，可以将东莞生态行政岛的办公楼作为分析的案例。具体而言，东莞城市地处于亚热带地区，所以能够将热环境数字模拟软件应用绿色建筑被动设计的始终：（1）在建筑规划的过程中，可以利用数字软件模拟、分析的结果，对热环境方案进行优化，并对其进行理性优化；（2）在单体设计的过层中，可以通过绿色建筑立面热环境结果之间的对比，进一步选择更优的方案对绿色建筑空间的进行设计，形成自遮阳的建筑体系，减少建筑的消耗；（3）在设计遮阳构件时，可以结合当前得出的结果，选择更具韵律感的构建，优化设计绿色建筑不同立面的遮阳体系，形成了更具特色的建筑造型。在实际设计、操作的过程中，受绿色建筑功能需求的差异、室内环境的不同，所以对不同的功能进行布局时，还可以将不同功能组合起来，从而减少建筑的能耗，实现绿色建筑的价值[1]。

二、绿色建筑中的光环境的被动设计与性能工具的应用

通过性能工具对绿色建筑光环境的模拟分析，可以通过构建设计、剖面设计的方式对其进行优化设计，从而使建筑能够更加稳定、均匀的自然光线。在低层的建筑设计中，对天窗、屋面形式等进行优化设计是对光环境进行改善的主要方式。例如：建筑的天窗可以使用天空漫射光的方式实现照明，从而避免产生眩晕问题；使用反光板、遮光栅、百叶窗、玻璃砖等，提高室内棚光线额的均匀程度，满足绿色建筑设计的要求。基于数字软件对绿色建筑热环境、光环境的模拟分析，能够结合实际进行优化、调整，平衡绿色建筑中热环境、光环境的相关性能。例如：南宁市规划展示馆的相关设计，就是根据将遮阳前后的光环境进行分析、模拟，从而得出遮阳程度对室内采光的影响。

模拟分析的结果显示（图1）：优化建筑的遮阳以后，降低展厅的采光照度，其室内的光环境相对舒适；通过设置百叶窗，降低阳光的直射程度，并有效降低了室内的温度，进一步优化了室内的热环境。在大规模的高层建筑、多层建筑之中，中庭采光的方式应用广泛，成为优化绿色建筑光环境的主要方式。具体而言，中庭采光就是在绿色建筑的内部引入自然光，从而全面提升人们的视觉体验，并实现节能降耗的本质目的。在具体设计过程中，设计人员需要对绿色建筑的多种因素进行综合考虑，包括窗户的尺寸、窗户的位置、中庭的反射效果等，这是机会增加建筑设计的难度，因此需要应用更多的性能工具。

图1南宁市城市规划展示馆安装百叶窗前后的室内光环境模拟结果

三、绿色建筑中的风环境的被动设计与性能工具的应用

在利用性能软件对绿色建筑的风环境进行模拟时，能够更加精准地掌握建筑在不同时间段的通风情况。另外，为了获得更多的信息与数据，设计人员能够采用切片的方式模拟室内风环境，从而计算出绿色建筑室内的“空气龄”，便于对室内环境进行方面的优化设计。同样以南宁市城市规划展示馆为例进行分析，在分析风环境时可以充分利用软件Fluen模拟建筑室内的通风环境，其结果显示：办公区域中“空气龄”平均为215s，每小时能够完成12次换气。基于这一数据结果，可以将设计修正、模拟计算进行结合，从而更加精准度的控制通风效果，为工作人员创设更加舒适的自然环境[2]。

通过数字软件等性能工具模拟绿色建筑的风环境，还能够为防风设计提供更加精准的数据依据。例如：瑞士再保险塔的设计，就是根据性能工具所完成的防风设计，该建筑地处市中心的位置，所建筑的数量相对较多，气流更加紊乱，所以需要进行防风设计。在设计再保险塔的外形时，将分工模拟结果作为主要依据，最终选用“子弹型”的建筑结构来减少风的影响。除此之外，设计再保险塔时，还最大程度的将底部楼层面积缩小，进而优化地面的风环境，同时将更多的空间释放出来，避免建筑对人视觉造成的不良感受。在建筑的内部，对中庭进行了螺旋上升式的设计，充分运用了“烟囱效应”优化了排风的效果，减少对各种人工设备的依赖与消耗，实现节能降耗的目的。

结语：综上所述，为了能够充分利用自然因素来优化绿色建筑的设计，就需要将被动设计方式、性能工具应用其中。以此为基础，在设计绿色建筑时优化了室内的热环境，提高了室内采光的均匀度，同时降低了自然风对建筑的不良影响，提高了不同自然因素的利用率，实现了节能降耗的目的，满足了绿色建筑的相关要求。所以，为了进一步推动绿色建筑的发展，可以结合文中方式应用被动设计方式与性能工具。

参考文献：

[1]黄涛,王建廷,黄城志.“被动优先”策略在绿色建筑节能设计中的应用难点与对策研究[J].建筑科学,2016,32(06):183-190.

[2]宋昂扬,吴剑林,高彩凤,于震.PHPP软件在被动式超低能耗绿色建筑设计优化中的作用——以天津中新生态城被动房项目为例[J].建筑科学,2016,32(04):38-43.