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

　　北京清華同衡規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司城市建筑環(huán)境與能源研究所項(xiàng)目經(jīng)理馮瑩瑩認(rèn)為，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)手段無(wú)法準(zhǔn)確判斷設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣和指導(dǎo)新技術(shù)的運(yùn)用。在建筑設(shè)計(jì)過(guò)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(fēng)與滲風(fēng)、遮陽(yáng)與自然采光之間的設(shè)計(jì)矛盾，唯有對(duì)建筑進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，才能更好地解決這些矛盾。

　　建筑設(shè)計(jì)的特殊性

　　對(duì)于建筑設(shè)計(jì)而言，建筑設(shè)計(jì)存在其特殊性。馮瑩瑩表示，無(wú)論是甲方還是規(guī)劃設(shè)計(jì)院都要滿足建筑標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)要求。怎樣滿足建筑標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)要求?模擬的性能化設(shè)計(jì)是解決復(fù)雜問(wèn)題、跨越呆板標(biāo)準(zhǔn)約束的有力工具。而建筑模擬輔助設(shè)計(jì)的主要應(yīng)用領(lǐng)域是建筑外環(huán)境優(yōu)化設(shè)計(jì)和建筑內(nèi)環(huán)境優(yōu)化設(shè)計(jì)兩方面。

　　其中，建筑外環(huán)境優(yōu)化設(shè)計(jì)包括室外風(fēng)環(huán)境、室外熱環(huán)境;建筑內(nèi)環(huán)境優(yōu)化設(shè)計(jì)包括保溫、自然通風(fēng)、自然采光、遮陽(yáng)等。在建筑外環(huán)境優(yōu)化設(shè)計(jì)中，常用到與建筑周邊風(fēng)速、熱導(dǎo)強(qiáng)度等相關(guān)的設(shè)計(jì)指標(biāo);在建筑內(nèi)環(huán)境優(yōu)化設(shè)計(jì)中，常用到與建筑密封性、自然采光、自然通風(fēng)和遮陽(yáng)日照等相關(guān)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

　　“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(huì)受太陽(yáng)輻射或是陰雨天氣和氣候條件影響，在地表上也會(huì)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(jì)所要解決的問(wèn)題。”馮瑩瑩說(shuō)。“而對(duì)建筑外環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，能對(duì)建筑周邊的綠化、樹(shù)木進(jìn)行定量分析，起到對(duì)建筑規(guī)劃的指導(dǎo)作用。”

　　建筑外環(huán)境優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)有一個(gè)定量標(biāo)準(zhǔn)

　　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(duì)自然資源和能源消耗的一種極大浪費(fèi)。這就需要建筑優(yōu)化設(shè)計(jì)從兩方面努力。一方面對(duì)建筑設(shè)計(jì)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(jìn);另一方面對(duì)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(jì)標(biāo)準(zhǔn)是冬季防風(fēng)，夏季達(dá)到自然通風(fēng)的效果。

　　馮瑩瑩認(rèn)為，在衡量建筑外環(huán)境優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，最好有一個(gè)定量的標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是，生態(tài)住宅的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)、綠色建筑的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)對(duì)風(fēng)環(huán)境和熱環(huán)境分別制定指標(biāo)，這個(gè)指標(biāo)可能不是最完善的，但是可以起到指導(dǎo)作用。例如風(fēng)環(huán)境要求人行走時(shí)最高風(fēng)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(fēng)。在冬季，建筑前后的風(fēng)速壓差不大于5帕;在夏季，建筑前后的風(fēng)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(fēng)。

　　另外，在處理熱環(huán)境的過(guò)程中，可以通過(guò)處理太陽(yáng)輻射和調(diào)整建筑布局，解決室外環(huán)境溫度過(guò)高的問(wèn)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(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)方通過(guò)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(fēng)路徑，有效避免了室外溫度過(guò)高對(duì)購(gòu)物環(huán)境造成的影響

　　外遮陽(yáng)是建筑內(nèi)環(huán)境優(yōu)化設(shè)計(jì)的主要方法

　　馮瑩瑩表示，外遮陽(yáng)是建筑內(nèi)環(huán)境優(yōu)化設(shè)計(jì)的主要方法，可以防御民用建筑的環(huán)境過(guò)熱、避免眩光。遮陽(yáng)主要分三類(lèi)：一是利用綠化形成建筑遮陽(yáng)。二是結(jié)合建筑構(gòu)件遮陽(yáng)。三是為建筑專(zhuān)門(mén)設(shè)置遮陽(yáng)。例如：百葉窗、遮陽(yáng)門(mén)。從外遮陽(yáng)優(yōu)化設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，利用百葉遮陽(yáng)，通過(guò)調(diào)整百葉間距達(dá)到遮陽(yáng)效果。

　　“我們對(duì)遮陽(yáng)系數(shù)有一個(gè)優(yōu)化計(jì)算的過(guò)程。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)不同氣候區(qū)域、不同窗墻、不同朝向的玻璃外遮陽(yáng)都提出了一定遮陽(yáng)系數(shù)的要求。在綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)外遮陽(yáng)系數(shù)提出了定性要求，規(guī)定外遮陽(yáng)要在空調(diào)季遮擋太陽(yáng)輻射，減少熱傳導(dǎo)，采暖季不影響太陽(yáng)輻射的熱，同時(shí)還要保證采光效果。”馮瑩瑩說(shuō)。

　　馮瑩瑩介紹：“以上海中博會(huì)外遮陽(yáng)優(yōu)化設(shè)計(jì)為例。在設(shè)計(jì)前，我們對(duì)當(dāng)?shù)氐臍庀笞隽艘粋€(gè)分析，包括溫度、濕度、風(fēng)速，室外太陽(yáng)輻射強(qiáng)度等，在此基礎(chǔ)上確立了建筑優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。其中，上海中博會(huì)葉莖遮陽(yáng)造型是一大亮點(diǎn)。結(jié)合遮陽(yáng)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(gè)方向通過(guò)量化分析，對(duì)葉莖進(jìn)行了合理的優(yōu)化設(shè)計(jì)。”

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