GreenBuilding | 可持续建筑设计流程

感谢 三上居士 对设计e周的分享

对于想学习绿色建筑的同学来说，Autodesk的Sustainablity Workshop是一个非常好的网站，其中不仅可以找到气象数据、声光电热等基本知识，还有详尽的软件教程和实际案例。

http://sustainabilityworkshop.autodesk.com/

之前在这个网站中找到过一个关于工作流程的PDF，作者是两位丹麦建筑师Asbjrn Levring和 Daniel Nielsen。我忘了原地址，所以把这份PDF的下载链接附在文末。

这份文件主要分4个部分：

• STRATEGY AND CONTEXT
  
  • 用统筹的观念和BIM作为可持续建筑设计的策略
    
• METHOD AND METHODOLOGY
  
  • 操作方法
    
• TOOLS AND INFRASTRUCTURE
  
  • 各种软件和相应软件模版的介绍
    
• INTERFACE AND EXEMPLIFIED
  
  • 示例
    
  
  

第一部分和第三部分在这就不详细说了，文件里讲得很详细，本文主要介绍第二和第四部分。

METHOD AND METHODOLOGY

第二部分着重介绍设计方法，包括如何使用各种工具/方法、工具/方法在设计中的应用以及工具/方法的可操作性。

作者提出的最基本的设计理念，就是将传统的BIM流程扩展到方案的前期，在前期便对方案进行一定的环境分析，以便于快速调整和优化。在第一部分STRATEGY AND CONTEXT中，作者提到面对当前的工作环境，设计者必须快速出图并得到快速反馈，BIM将是一个必然的选择。而在方案前期就进行初步环境分析，能最大限度地优化建筑的性能，并将可持续的理念忠实地作为概念的一部分。

在不同的设计阶段中，关注的重点不同，模型的细度不同，进行的分析也不尽相同。作者将设计过程分为4步，分析-概念-方案-成果，并将每个步骤中的关注点以图示的方式呈现。在分析过程中，重点在于场地和环境分析；设计过程中，同时关注场地、形式和文脉、功能以及立面和材料；深化过程中，以材料和立面为主；最终深化细部构造设计。


具体关注点和需要分析的方面如下：



一、分析

相较于传统的场地分析，作者提出的分析方面更加全面和系统，主要增加了气候分析一项，并且指出场地分析的最终目的：指导设计和限制方案的可能性！


对于气候分析，所使用的软件可以是Ecotect的Weather Tool、Climatre Consultant或者是Autodesk Vasari（暂时没用过，不知道具体），当然也有很多在线网站能提供场地的气象信息，比如天气预报网站，以及http://andrewmarsh.com/这个网站中的Software下一系列有意思的小工具。如果仅仅分析气候状况的话没有模型也并没有关系，如果场地环境较为复杂的话最好还是需要简单的三维模型，能转化成DXF格式即可。关于气象数据的问题，可以参见之前的文章《Green Building I 绿色建筑之气象数据》


这里插一句Ecotect的一点知识（因为我用Ecotect比较多），Ecotect支持很多格式，其中DXF和gbXML相对重要。DXF模型包含了所有的三维信息，在进行光照、遮挡、风环境等需要比较高的模型精细度而不涉及内部热工分区的时候，DXF模型较为适用，缺点就是模型信息量比较大，计算过程很比较慢，后期希望设置热工分区（Thermal Zone）的时候也非常不方便。DXF模型可以从各种常用的建模软件中导出，包括Sketchup、Rhino、Revit等等。


gbXML格式是专门的绿色建筑模型格式，在Revit软件中的分析面板下，建立能量模型选项能够直接生成gbXML格式的模型（能量模型），也可以使用空间/房间设置导出，具体参见《Autodesk Ecotect Analysis 2011绿色建筑分析应用》。gbXML会对模型进行一系列的简化，并按照空间边界自动设置热工分区，在需要导入Ecotect中进行能耗分析的时候极为有用，但gbXML格式的缺点也在这里，细节缺失太多。在使用中文版Revit导出gbXML格式文件再导入Ecotect的时候，需要用记事本打开并更改编码为UTF-8，但即使如此，最终导入时材质的中文依然会显示乱码，导致某些部分材质不正确，需要手动调整。关于Revit和Ecotect的数据转换可以参见这篇论文《从Revit到Ecotect的数据转换研究》，作者为王群英，南京大学。


数据和分析示例：

天气预报网站http://www.worldweatheronline.com/上的温度和风速信息

（从近几年数据看，该地的气候在变暖……）从温度上来看，该地夏天不太热冬天不太冷，很适宜居住，但是冬天冷的时候正好风大，所以需要考虑方案的外部风环境在冬天不至于太恶劣。

夏季和冬季的焓湿图以及被动式节能策略的效果

可以看出夏季只需要自然通风就可以使大部分时间舒适，而冬天却没有很好的办法应对，只有exposed mass能增加一些舒适度。

场地的日照辐射分析

南向和屋顶的辐射较强，《Autodesk Ecotect Analysis 2011绿色建筑分析应用》中提到，如果辐射量在250W/㎡以下就不必遮阳，而高于600的话就需要对表皮遮阳（不仅仅是玻璃），所以在该场地条件下，需要对南立面和屋顶做遮阳处理。

二、概念

在概念阶段，在草模的模型精度下，可以进行一系列外部分析和初步的能耗和采光分析。但能耗这部分我还有些疑问，首先，如果只是简单的体块模型，内部热工分区很少或者只有一个的情况下，Ecotect模拟究竟是否准确我暂时不得而知。其次，如果Energy Use Indensity（EUI，每平米每年使用的能量）只有很小的差距，那么在之后的深化中，完全可以通过其他方面的优化补足，前期模拟并没有太大的参考价值。如有大神明白还请教我。

比如这4.7%……其实差别并不是很大，后期完全可以补足，怎么说呢，这个例子里应该还是审美、功能上的考量更重一些吧


方案前期光环境分析和教程可以参考知乎问题“在建筑方案设计阶段如何对其天然光环境进行模拟研究？”Colin Chen的回答http://www.zhihu.com/question/51827582


Winair简单教程参见http://www.archcollege.com/archcollege/2017/01/30577.html


数据和分析示例：

阴影分析（Ecotect）

风环境分析（Ecotect-Winair）

三、方案深化

方案深化阶段，这时讲道理应该有比较详细的模型了，那么几乎所有的分析都可以完成。


数据和分析示例：

日光路径和采光系数分析

照度和日光自治分析

Radiance和Revit的采光分析

Revit直接出照度分析图教程参见

http://sustainabilityworkshop.autodesk.com/buildings/revit-illuminance-simulations

四、最终

最终阶段，偏重各种细部、构造对建筑的影响。

数据和分析示例：

逐月能耗和不舒适度分析

得失热组成分析

每个阶段对应的软件和数据交互格式

比较推荐一开始就用Revit进行建模和推敲，因为Ecotect中建模相对还是比较不方便，而Sketchup或者Rhino建模并没有相应的建筑信息，导入DXF时可能需要手动调整相应的材质。而Revit模型在导入Ecotect时可以直接更改对应的材质，导入DXF几乎完美，况且能量模型只要有Revit模型的话就会很简单，不需要重新在Ecotect中重建一遍。

INTERFACE AND EXEMPLIFIED

讲完了每个部分的设计关注点和可能的分析，我们得弄明白这些分析如何影响设计，文档的第四部分向我们展示了具体的操作手法和流程。

对应第二部分的4个设计阶段，作者又将每个设计阶段分成了5个具体操作流程，分别是：建模-模拟分析-整理和展示-分析-修订和决策

每一部分的目标如图，概括说来就是根据前期的设计目标和概念，对不同的可行方案进行评价而后选出最好的方案。对比以往自己的设计过程，文档中所述的设计过程更为严谨，并增加了绿色建筑的评价维度。
以概念和方案深化部分为例：

方案阶段如图所示，就是提出若干个方案，然后进行分析，根据经验和分析的数据进行取舍。方案深化阶段，为模型增加多种细节，分析之后找到方案中的薄弱环节尝试着优化，最终选出最合理的优化手段。


示例：

方案前期和后期的优化都可以通过 Revit 平台下的 Insight 360 尝试着优化，Insight 360 的界面非常傻瓜，能很明确地看到不同的选择对能耗的影响，在前期和后期都很有帮助。比如窗墙比的大小、窗户遮阳的位置等等。

SUMMARY

总结一下，设计过程分为4个阶段——分析-概念-深化和成果，其中每个阶段又可分为建模-模拟计算-整理和展示-分析-修订和决策5个部分。每个阶段都有其侧重点，该阶段的分析也应该和该侧重点相符，以回应设计目标（项目和功能、场地和气候、空气质量、视觉舒适、热环境舒适、声环境舒适、材料和表皮、能量系统、施工造价、使用和维护）



作者最后也强调了工作流程和各种软件下模版的重要性。从Revit模版到AI模版，从建模到表现，这个文档中展示出的专业程度让人惊叹，比知网里泛泛而谈工作流程的各种论文真是好太多了。


希望有兴趣的同学能下载PDF仔细阅读。
在设计e周网公众号 iedaycn 后台回复 可持续建筑设计流程 即可获取PDF文件 附上PDF下载链接，

这些资料对出方案很有用