绿色建筑设计中被动设计与性能工具的应用思路与策略研究

文/方锐 湖北鑫晨光建设工程有限公司 湖北襄阳 441000

近些年来，性能工具的出现与广泛应用给绿色建筑设计工作带来的全新的发展契机，促使精确模拟环境性能、评估建筑活动内容成为可能。根据实际应用情况来看，像太阳辐射、空气温度、空气湿度等因素都可以视为影响绿色建筑设计效果的直接因素。因此，进行绿色建筑设计工作时，设计人员往往需要借助设计手法，如主动式设计、被动式设计，达到改善建筑环境、空间构造等设计目标，借此优化建筑性能。至于选择何种设计手法，需要设计人员结合建筑实际情况，进行合理选择，尽量达到预期的设计效果。

1、关于绿色建筑性能设计工具与要素问题的相关研究

1.1 组成要素

绿色建筑设计过程很有可能会对周围环境带来较多影响，举例而言，建筑性能主要以热环境、光环境以及风环境等性能为主、建筑被动设计主要以采暖、降温以及采光等设计因素为主。介于室内采光需求不同，大面积开窗设计很容易给建筑设计工作带来较多的热负荷问题。因此，在进行光环境设计工作时，最好优先考虑建筑热环境对周围环境的实际影响。根据实践设计经验来看，风环境基本上可以是为影响建筑设计效果的主要因素[1]。

一般来说，风主要来源于空气流动当中，是有效改善建筑环境的基本方法。目前，自然通风主要以风压通风与热压通风两种方式为主。多数情况下，设计人员会采取二者结合作用的方式，目的在于最终的通风效果，如烟囱效应等都是借鉴上述作用方式。除此之外，建筑所处地域的气候特征、性能参数等，都需要考虑到。建议设计师在设计过程中，应该坚持扬长避短原则，利用气候性能与周围环境因素，制定符合当地建筑物性能的设计方案。

1.2 设计工具

对于建筑设计工作而言，建筑师通常会借助经验累积法与结合性能工具实施设计的模拟法。其中，经验累积法主要是针对建筑设计以往经验而言，要求建筑设计师借鉴传统地域建筑设计经验展开设计工作。而结合性能工具实施设计的模拟法主要以建筑性能参数模拟建筑设计过程。结合目前情况来看，结合性能工具实施设计的模拟法发展前景更加广阔[2]。

在具体设计过程中，建筑师会借助计算机技术自动化生成人工图纸设计方案。多种性能参数模拟软件的应用无疑是为绿色建筑设计工作提供了全新的发展契机，至少在提高设计效率与描述建筑环境等方面得到了显著加强。但是需要注意的是，在进行参数调整时，设计人员最好借助参数化计算方法，规避传统人工调整参数存在的不足。

2、绿色建筑设计中被动设计与性能工具的应用思路与策略

2.1 绿色建筑热环境被动设计与性能工具

目前，热环境在绿色建筑设计中主要以采暖与降温两种处理方式为主。在具体应用过程中，主要以控制热传递途径方式为主，达到降低建筑能耗目的。结合实际应用经验来看，绿色建筑热环境被动设计与性能工具以热环境人工图纸模拟设计、热环境数字性能模拟设计为主要应用工具。其中，热环境人工图纸模拟设计主要结合绿色建筑与性能工具应用优势，准确地针对建筑热环境涉及到的太阳辐射度问题进行模拟。

并在此基础上，借助剖面设计手段对不同时间段的太阳高度角进行合理模拟与分析。而热环境数字性能模拟设计方案主要结合数字软件应用方式，针对太阳辐射强度等参数进行精准模拟与分析。并通过合理组织建筑形体布局形式，立面设计等内容，打造出一个舒适、安全的建筑热环境体系。举例而言，大梅沙万科中心在设计过程中，参照立面太阳辐射强度进行分析与模拟，形成具备艺术特色的建筑外观[3]。

2.2 绿色建筑光环境被动设计与性能工具

照明能源作为建筑能耗问题的主要因素，需要借助天然采光，降低人工照明能耗问题。在进行建筑光环境设计过程中，设计人员需要集中考虑建筑热环境以及光环境需求，以确保最终的设计结果科学、合理。建筑立面遮阳设计工作作为建筑光环境设计的主要方式，主要利用遮阳板的设计性能，反射并吸收大量太阳热能，防止出现太阳直射室内产生的眩光问题。

与此同时，利用光线路径图纸模拟设计方法，如借助剖面设计与构件设计，适当改变光的入射路径，确保建筑室内始终可以获得均匀、稳定的采光资源。对于低层建筑设计工作而言，设计人员需要针对屋面形式以及天窗设计内容，确保室内光环境得以改变。举例而言，利用天窗功能，借助天空漫散光实现照明过程，为室内提供源源不断的自然光源。

2.3 绿色建筑风环境被动设计与性能工具

绿色建筑风环境被动设计与性能工具主要以风的流动路线作为图纸模拟依据。重点针对空气流动的进风口与出风口位置，针对建筑风环境设计内容进行合理分析。举例而言，汉诺威展厅风环境设计方案就是借助上述原理，实现热压通用风与风压通风的有机结合。与此同时，设计人员主要利用流线型屋面设计方案，加速屋面附近空气流动速率，确保室内风压通风效果，以期可以打造宜人、舒适的建筑环境。

结论：

总而言之，性能工具的广泛应用无疑是给绿色建筑设计工作带来了全新的发展契机。如手工模拟设计方法逐渐转化为动态模拟技术设计方法、性能工具逐渐升级等。在这样的态势下，绿色建筑被动式设计与主动式设计无论是在设计理念，还是设计内容方面，均得到明显加强。最重要的是，通过合理调整与优化性能参数，往往可以直接推断出合理的建筑形式，确保性能的理性需求与外观美学效果得以体现出来。相信通过全体人员的不断努力，绿色建筑设计工作势必会发展的越来越好。