隨著我國經(jīng)濟社會的快速發(fā)展和現(xiàn)代科技的不斷進步，傳統(tǒng)的建筑設(shè)計手段已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代建筑的設(shè)計要求。尤其是在建筑的功能要求、建筑的空間與外形設(shè)計、建筑材料的采用越來越多樣化的今天，建筑需要更先進的優(yōu)化設(shè)計。

　　北京清華同衡規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司城市建筑環(huán)境與能源研究所項目經(jīng)理馮瑩瑩認為，傳統(tǒng)的設(shè)計手段無法準確判斷設(shè)計方案的優(yōu)劣和指導(dǎo)新技術(shù)的運用。在建筑設(shè)計過程中，影響建筑及其環(huán)境能源系統(tǒng)的因素眾多，其中主要存在保溫與散熱、自然通風與滲風、遮陽與自然采光之間的設(shè)計矛盾，唯有對建筑進行優(yōu)化設(shè)計，才能更好地解決這些矛盾。

　　建筑設(shè)計的特殊性

　　對于建筑設(shè)計而言，建筑設(shè)計存在其特殊性。馮瑩瑩表示，無論是甲方還是規(guī)劃設(shè)計院都要滿足建筑標準的設(shè)計要求。怎樣滿足建筑標準的設(shè)計要求?模擬的性能化設(shè)計是解決復(fù)雜問題、跨越呆板標準約束的有力工具。而建筑模擬輔助設(shè)計的主要應(yīng)用領(lǐng)域是建筑外環(huán)境優(yōu)化設(shè)計和建筑內(nèi)環(huán)境優(yōu)化設(shè)計兩方面。

　　其中，建筑外環(huán)境優(yōu)化設(shè)計包括室外風環(huán)境、室外熱環(huán)境;建筑內(nèi)環(huán)境優(yōu)化設(shè)計包括保溫、自然通風、自然采光、遮陽等。在建筑外環(huán)境優(yōu)化設(shè)計中，常用到與建筑周邊風速、熱導(dǎo)強度等相關(guān)的設(shè)計指標;在建筑內(nèi)環(huán)境優(yōu)化設(shè)計中，常用到與建筑密封性、自然采光、自然通風和遮陽日照等相關(guān)的設(shè)計標準。

　　“在我們的日常生活中，影響建筑外環(huán)境的因素較多。在自然環(huán)境方面，建筑外環(huán)境會受太陽輻射或是陰雨天氣和氣候條件影響，在地表上也會受周邊人工散熱影響，例如交通工具的尾氣排放、空調(diào)系統(tǒng)的排熱等。另外，考慮到地表的構(gòu)造，如建筑地面分石材鋪裝、柏油路面等，這些都將成為建筑外環(huán)境優(yōu)化設(shè)計所要解決的問題。”馮瑩瑩說。“而對建筑外環(huán)境進行優(yōu)化設(shè)計，能對建筑周邊的綠化、樹木進行定量分析，起到對建筑規(guī)劃的指導(dǎo)作用。”

　　建筑外環(huán)境優(yōu)化設(shè)計應(yīng)有一個定量標準

　　目前，建筑外環(huán)境處于惡化狀態(tài)。不僅影響了建筑外環(huán)境的舒適性，也是對自然資源和能源消耗的一種極大浪費。這就需要建筑優(yōu)化設(shè)計從兩方面努力。一方面對建筑設(shè)計起到指導(dǎo)作用，在建筑節(jié)能和建筑內(nèi)環(huán)境的舒適性上有較大的改進;另一方面對城市規(guī)劃起到指導(dǎo)作用，有效改善建筑的外環(huán)境，減輕城市或區(qū)域的熱導(dǎo)效應(yīng)。建筑外環(huán)境優(yōu)化設(shè)計標準是冬季防風，夏季達到自然通風的效果。

　　馮瑩瑩認為，在衡量建筑外環(huán)境優(yōu)化設(shè)計時，最好有一個定量的標準。這個標準是，生態(tài)住宅的評估標準、綠色建筑的評價標準，同時對風環(huán)境和熱環(huán)境分別制定指標，這個指標可能不是最完善的，但是可以起到指導(dǎo)作用。例如風環(huán)境要求人行走時最高風速不大于5秒，保證建筑兩側(cè)有足夠的壓差，以利于自然通風。在冬季，建筑前后的風速壓差不大于5帕;在夏季，建筑前后的風速壓差不大于2帕，這樣可以避免建筑周邊的旋渦和死角，保證室內(nèi)的自然通風。

　　另外，在處理熱環(huán)境的過程中，可以通過處理太陽輻射和調(diào)整建筑布局，解決室外環(huán)境溫度過高的問題。馮瑩瑩介紹，在為成都大茲寺文化商業(yè)綜合體做優(yōu)化設(shè)計時，設(shè)計方通過調(diào)整建筑布局、建筑間距、配合日照，使建筑形成較順暢的通風路徑，有效避免了室外溫度過高對購物環(huán)境造成的影響

　　外遮陽是建筑內(nèi)環(huán)境優(yōu)化設(shè)計的主要方法

　　馮瑩瑩表示，外遮陽是建筑內(nèi)環(huán)境優(yōu)化設(shè)計的主要方法，可以防御民用建筑的環(huán)境過熱、避免眩光。遮陽主要分三類：一是利用綠化形成建筑遮陽。二是結(jié)合建筑構(gòu)件遮陽。三是為建筑專門設(shè)置遮陽。例如：百葉窗、遮陽門。從外遮陽優(yōu)化設(shè)計來說，利用百葉遮陽，通過調(diào)整百葉間距達到遮陽效果。

　　“我們對遮陽系數(shù)有一個優(yōu)化計算的過程。相關(guān)標準對不同氣候區(qū)域、不同窗墻、不同朝向的玻璃外遮陽都提出了一定遮陽系數(shù)的要求。在綠色建筑評價標準中對外遮陽系數(shù)提出了定性要求，規(guī)定外遮陽要在空調(diào)季遮擋太陽輻射，減少熱傳導(dǎo)，采暖季不影響太陽輻射的熱，同時還要保證采光效果。”馮瑩瑩說。

　　馮瑩瑩介紹：“以上海中博會外遮陽優(yōu)化設(shè)計為例。在設(shè)計前，我們對當?shù)氐臍庀笞隽艘粋€分析，包括溫度、濕度、風速，室外太陽輻射強度等，在此基礎(chǔ)上確立了建筑優(yōu)化設(shè)計方案。其中，上海中博會葉莖遮陽造型是一大亮點。結(jié)合遮陽與天然采光的要求，使用Ecotect軟件從葉莖數(shù)量、建筑間距、莖寬和莖外立面角度四個方向通過量化分析，對葉莖進行了合理的優(yōu)化設(shè)計。”

　　在馮瑩瑩看來，模擬軟件的合理運用是建筑優(yōu)化設(shè)計的關(guān)鍵。未來，建筑優(yōu)化設(shè)計不僅要有科學(xué)的理論與豐富的經(jīng)驗作支撐，也可以形成專業(yè)之間的相互配合，讓建筑技術(shù)專業(yè)輔助優(yōu)化設(shè)計，提升建筑性能，使建筑優(yōu)化設(shè)計得到合理運用。