村镇住宅建筑环境模块化设计系统研究

李 立 孙立睿 冯 彬 杨春强

（北京金土木软件技术有限公司，北京 100048）

村镇住宅建筑环境模块化设计系统研究

李 立 孙立睿 冯 彬 杨春强

（北京金土木软件技术有限公司，北京 100048）

根据村镇住宅的特点，提出“村镇住宅建筑环境设计系统”的主要功能，运用三维建筑设计平台、建筑设计模块化技术和丰富的数据资源库，形成直观、简便的环境设计系统。本文重点介绍该环境设计系统的实现方法和操作流程，为我国村镇住宅的景观设计和建筑能量评估提供软件工具支持。

村镇住宅；计算机辅助设计；景观设计；能量评估

1 概述

“村镇住宅建筑环境设计模块”是“村镇住宅计算机辅助建筑设计系统”的一个重要组成部分，目的是建立村镇住宅环境设计元素数据库，在统一的三维建筑设计系统中实现村镇住宅环境设计。

村镇住宅环境设计模块，包括景观设计和能量评估两大功能，系统构架如图1所示。村镇住宅的景观设计模块由地貌构成元素、庭院设施、园艺设施等功能构成，能实现庭院设计、小区绿化、道路环境、区域规划等内容；而能量评估模块则提供了村镇住宅常用材料热功数据库和国内各地区有代表性的市县坐标与气候数据库，借助先进的能量分析工具，在村镇住宅设计的初期阶段，就开始进行建筑能效设计，从而优化设计方案。景观设计和能量评估两方面结合共同完成我国村镇住宅绿色环境的设计流程。

图1 村镇住宅环境设计系统构架

2 功能界面设计

作为一款设计工具，村镇住宅环境设计模块的特点在于快速表达、实用性强，提供设计过程中可能遇到的各种情况，设计师可以通过导航按钮切换不同的功能场景，高效完成建模和设计。

每个功能场景由若干工具按钮组成。不同单个功能的组合，实现一个具体的单项效果。各个单项效果的组合得到最终的环境设计方案。各个功能按钮的作用整理如表1。

功能场景分为七个（如表2所示），动态工具条显示按钮编号。设计师根据需要在特定功能模式或全功能模式间切换，这时工具栏根据使用场景的不同，动态改变长度。

3 资源库系统

环境设计模块的资源库支持系统，直接关系到村镇住宅项目的运行效率与完成后的效果。环境模块是根据不同地区住宅的环境特点编制的，根据不同的使用对象，针对各个地区形成相应的地区资源库。各种地区资源库均使用统一的目录结构，在目录结构的顶层区分。资源库构件的总体特点是简洁、并将事物表达清楚。

资源库中的构件的公共属性主要是长、宽、高，材料，填充，贴图等。可以根据资源库模板进行修改，形成新构件。并且，结合智能化的参数定义，可以改变形状、组成、功能、配色等要素。景观设计所涉及的生活设施、游戏设施、光电设施、植被小品等构件均可以通过智能参数进行制作。

此外，在能量评估模块的研发过程中，我们搜集整理了国内村镇住宅建设中涉及到的各种建筑材料之热传导率（W／m·K）、密度（Kg／m3）、比热容（J／（kg·K））的详细数据资料，以及2 761个市县的气象资料。气象资料是以平均年份的每个小时为单位，记录其一年中365天，8 760个小时的温度、湿度、风速、日照等数据，并且包含各县市地理坐标、所属分区信息，作为村镇住宅能量分析的基础资料。

表1 工具按钮介绍

表2 功能场景介绍

4 景观设计模块使用举例

以下用一个应用实例来说明村镇住宅景观设计的操作流程。

（1）“村镇住宅”菜单＞“环境设计”＞“导航”，打开“村镇住宅环境设计系统”界面，如图2。

图2 村镇住宅环境设计系统

（2）进入“庭院要素”，利用工具条中的命令绘制各区域轮廓并赋予材料，如图3。

图3 庭院要素布置界面

（3）放置棚架及其它元素，绘制各部分之间的道路，如图4。

图4 庭院要素布置界面

（4）添加其他元素，如图5。

图5 庭院要素布置界面

（5）为健身区域增加边界，如图6。

图6 庭院要素布置界面

（6）最后给各个区域添加配景树木，完成景观设计，如图7。

图7 庭院配景设计

5 能量评估

村镇住宅建筑的能量模拟和评估是通过Graphisoft公司的EcoDesigner的插件来实现。它允许设计师依靠建筑几何分析、建筑物位置每一个小时的气象资料、以及直接的用户输入，对三维平台内的建筑物进行能量估算，向设计师提供可靠的建筑设计能效快照，并且能够在不同设计的解决方案之间进行比较。

通过能量评估，我们可以了解：

（1）能量消耗

结果以饼图和数字表格方式提供，按照消耗类型（供热、制冷、照明、使用）和主要使用能源（天然气、石油、煤炭、核能、电力）等计算，并列出整个建筑的平均热传导系数。

（2）碳排放

碳排放索引提供了一年中建筑物运行的二氧化碳排放量。吸收这些二氧化碳的热带森林的面积也被包含在内作为对比。

（3）月度能量平衡

通过柱状图显示了每月的建筑物释放的能量值，以及建筑物供给能量，它从周边环境吸收的能量值和它本身的内部热源。

通过对比不同方案的能量报告，可以找到更加节能的方案，促进经济可持续发展。

6 小结

村镇住宅环境设计系统包括建筑设计所必需的环境设计元素，根据村镇住宅的环境景观设计要求与特点，提供植被、环境设计构筑物标准构件库、景观配套构件库，满足相关部分建筑设计快速引用与设计指导等要求。该系统作为村镇住宅设计系统的重要组成部分，为提升村镇住宅建筑设计的质量和效率，提高村镇住宅节地、节能、节水、节材和资源综合利用水平，为推进我国城乡和谐发展提供技术保障。

［1］曾旭东，赵昂.基于BIM技术的建筑节能设计应用研究［J］.重庆建筑大学学报，2006.4.

［2］郭轶，陈岱林等.基于虚拟现实的三维园林景观设计仿真系统［J］.计算机仿真，2009.2.

［3］刘昊，吴国训.计算机辅助设计技术在景观设计中的应用前景［J］.科技广场，2005.8.

［4］杨联萍，潘钧俊，杨钦等.苏南农村住宅结构特点调研［J］.土木建筑工程信息技术，2011，3（2）：69-72.

［5］刘永军，周静海，孟宪宏.村镇建筑抗洪性能评价系统研究与开发［J］.土木建筑工程信息技术，2011，3（1）：57-62.

Research on the Environment Design System of Rural House

Li Li，Sun Lirui，Feng Bin，Yang Chunqiang
（Beijing Civil King Software Technology Co.，Ltd.，Beijing 100048，China）

According to the characteristics of the rural house design，the environment design system of residential building integrates the three-dimensional architectural design platforms with the specialized data repository，using building design modular technology.The main functions of this design system are landscape design and the residential energy evaluation.It is an intuitive，easy software tool which will contribute to improve the efficiency and quality of the residential construction in our country.The paper introduced the implementation methods and operating process.

Rural House Design；Computer Aided Design；Landscape Design；Energy Evaluation

TU241.4

B

1674－7461（2011）04－0032－04

“十一五”国家科技支撑计划资助课题（2008BAJ08B05）

李立（1980－），女，硕士。主要从事工程软件研发与咨询工作。