計算機模擬分析在綠色建筑設計的作用
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【摘要】隨著社會生產力的不斷進步和自然資源的不斷減少，實現綠色、節(jié)能、低碳發(fā)展越來越成為各國官方和民眾的普遍共識。我國也在近幾年提出可持續(xù)發(fā)展的偉大戰(zhàn)略，并以此為指導綱領直接影響著各行各業(yè)的發(fā)展模式探索。在建筑領域，綠色建筑設計成為廣大建筑界同仁爭相追捧的香餑餑，業(yè)已取得的各項成果較之以前的設計作品亦是好評如潮。在這些建筑師的作品設計前期，計算機模擬分析發(fā)揮的重大作用有目共睹。
21世紀，計算機模擬分析在建筑設計中的應用愈來愈頻繁，尤其在綠色建筑設計領域，其數據化的效果分析、環(huán)境預判給綠色、節(jié)能的最終目的提供了一定的衡量參考，成為各國都大為青睞的技術手段。按照目前的研究成果來看，國外尤其歐美國家在綠色建筑設計中對這一技術使用更為頻繁也更為純熟，技術水平也較高。我國則處在一個積極探索，研究應用的過程，發(fā)展勢頭日盛，技術的使用也愈加頻繁。為響應國家號召，提高專業(yè)素養(yǎng)，作為設計院的一名建筑學工程師，筆者現對計算機模擬分析在綠色建筑設計中的應用這一課題進行探究。
1.綠色建筑設計的概念和內容
綠色建筑設計是與以往的建筑設計相比較而提出的，與以往的建筑設計相比綠色建筑設計更注重設計環(huán)節(jié)與建筑本身周邊環(huán)境及各種因素的有機結合，這種有機結合設計理念要求建筑師在前期的設計工作中更加注重對建筑建設地區(qū)環(huán)境數據的分析和各項量化總結后的效果預判模擬，包括風環(huán)境、光環(huán)境等等。這種數據化的分析模式不是設計人員僅僅靠腦力計算就可以準確得出的，這時候引入計算機模擬分析這一技術救星成為一種必然性的選擇。
2.計算機模擬分析在綠色建筑設計中的應用舉例
2.1朝向優(yōu)化
綠色建筑的朝向需要充分結合當地主導風向和周圍道路等因素來進行，還需要依據房間內部的使用要求，同時將太陽日照和輻射充分納入考慮范圍。利用計算機模擬分析系統(tǒng)，設計人員可以將建筑周邊環(huán)境需要考慮的因素輸入其中，比如風環(huán)境、水環(huán)境、經緯度等等，而后計算機模擬分析系統(tǒng)可以根據自身數據庫系統(tǒng)進行數據分析，設計方案優(yōu)化，最終給出基于數據分析效果的設計方案以供設計人員參考。在建筑物朝向選擇上，計算機模擬分析的作用尤為顯著，它甚至可以憑借自身強大的數據庫系統(tǒng)將若干年份的風環(huán)境、水環(huán)境進行比對分析，而且效率奇高，最終給出若干最佳的朝向供設計人員最終處理敲定。
2.2立面設計
建筑模擬能夠計算出建筑外圍護欄結構的熱傳遞，并能預測出任何選定元素的內表面溫度。以建筑物的內表面溫度參數為考量，例如玻璃，包括導熱性、其輻射吸收量、反射量、和透射量。排比出室內溫度和能耗的模擬結果，能直接將性能表現最優(yōu)的選擇知會給設計者。設計者根據計算機模擬系統(tǒng)給出的設計預案選擇出一個能合理利用自然資源的結果不是恰恰體現了綠色節(jié)能的設計理念么?對太陽能利用與規(guī)避都能實現綠色節(jié)能的神奇效果。在利用方面，選擇合適的角度安裝太陽能燈具等等，可以集中利用太陽能，節(jié)約電能。而根據計算機分析的數據選擇恰到好處的遮陽板位置，又能在炎炎夏日規(guī)避太陽熱浪，減少空調等電器的使用。這兩種手段都很好地體現了設計環(huán)節(jié)與周邊環(huán)境的有機統(tǒng)一，這很大程度上賴于計算機模擬分析系統(tǒng)的助力。
2.3力學模擬
選擇何種材料才能滿足建筑使用的衡要籍要知道此材料是否能承擔各種可能的應力。以及材料在此應力下的變形是否在使用者心理的可承受范圍之內。一級注冊建筑師結構課考試大綱要求建筑師掌握用解析法分析建筑受力情況。這種方法比較適于分析梁柱層次清晰的正交體系。而對于復雜幾何形建筑的設計。目前常采用FEA（有限元分析.FiniteElementAnalysist）方法[3]。在該算法的使用中，建筑設計人員可以將材料、荷載、形狀等元素輸入家算計模擬分析軟件中，計算機模擬分析系統(tǒng)能夠采用混合遺傳算法、模擬退火算法混合遺傳算法等模糊數學方法求解。求出的解也就成為了建筑師進行綠色建筑設計實踐的原始參數。
3.國內外相關探索成果
目前，國外的計算機模擬分析系統(tǒng)在建筑綠色節(jié)能設計中的應用已經很成熟，各實力高等院校的建筑學院也將計算機模擬分析教學列為建筑師必須掌握的技術手段之一。憑借其強大的科技水平及多年應用經驗，歐美國家還對計算機模擬分析系統(tǒng)進行細分，跟據不同的設計需要，設計師可以選擇鐘意的算法類型的計算機模擬分析軟件進行分析。由于目前西方較我國節(jié)能低碳的設計理念踐行的更好一些，計算機模擬分析系統(tǒng)在社會建筑領域發(fā)揮的的作用十分突出。我國由于尚且處在發(fā)展中國家階段，技術水平較落后與西方，綠色設計理念方興未艾但勢頭強盛，不少建筑學大師已經頗具前衛(wèi)設計理念，充分利用計算機模擬分析手段認真踐行著綠色設計宗旨。
4.本人在這方面的實踐
我在建筑設計中一直緊跟時代風向，密切關注國際綠色建筑設計潮流，在建筑設計中，將計算機模擬分析手段引入到實踐當中，把建筑學的設計理念得以擴展，并且，我在這一領域的探索研究之路從未停歇，不斷從學術和實踐方面強化計算機模擬分析在綠色建筑設計中的應用等相關知識。
5.結語
隨著“綠色建筑”理念的普及，能源和環(huán)境越來越成為建筑設計考慮的重要因素。將環(huán)境、能源因素可視化，通過分析計算精確化設計建筑物理環(huán)境，使綠色建筑理念得以貫徹，達到節(jié)約能源的目的，是建筑設計者的一個重要研究課題。筆者在工作中研究這一課題，就計算機模擬分析在綠色建筑設計中的應用闡述自家之言，實踐之路依然漫長，希望在不斷的實踐中積累經驗和理論，為國家在這一領域的探索貢獻綿薄力量。
參考文獻
[1]劉百韜.計算機模擬分析在綠色建筑設計中的應用[J].規(guī)劃與設計，2015，11：66
[2]菲兒.瓊斯，丹尼斯.考皮特西斯，侯珊珊.計算機模擬分析在低碳建筑設計中的應用[J].城市.環(huán)境.設計，2012，12：223
[3]曾堅，蘇毅.建筑材料的計算機模擬及其對當代設計美學的影響[J]
[4]吳家禾.計算機模擬軟件在建筑節(jié)能設計中的應用研究[J].江蘇建筑2014.0396
作者：淮建峰 單位：廣東茂名市城建設計院
