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摘要：绿色建筑、生态建筑已经成了建筑设计的新常态，越来越多的建筑师开始尝试通过方案设计的手段充分利用地理环境、自然气候的条件来使建筑满足节能的要求。但是人为的分析往往不能精确的找出最优设计方案。因此，高精度、高质量的参数化设计方式开始应用到建筑设计领域，在建筑方案阶段利用参数化设计节能，不仅能够帮助设计人员完成自己的构想，优化建筑形体，还能提供设计人员更多的优化设计思路，让有个节能的各项指标通过数字化的形式直观的展现出来。
关键词：建筑节能；参数化；方案阶段；设计方法
1.引言
随着建筑风格的多样化、建筑功能的复杂化，人们开始将视线从对建筑形体最终结果的控制转变到对建筑设计过程的控制。在绿色建筑设计中，要想保证建筑整个生命周期都能反应节能的数字化指标，在建筑方案的初级阶段如何将节能和建筑功能、形式相结合已经成了建筑设计者共同探讨的话题。
2.参数化设计背景
参数化设计从开始的建筑表皮设计，到建筑形体研究已经以渗透式的方式开始自下而上的融入到建筑设计中，其直观的数据统计和信息快速传输及反馈为建筑设计提供更多的选择。根据目前的建筑现状，许多建筑往往是先考虑建筑的整体功能性和在城市结构中的合理性，这种往往会出现不合时宜的玻璃幕墙、建筑朝向，给建筑的采光、通风、能耗开销都带来了严重的影响。当设计完成后在用测评软件经行分析，发现问题为时已晚。因此，在设计阶段引入参数化，通过设定正确恰当的影响因子，根据当地条件，输入理想的采光、通风、保温、分隔等控制因素，进行定量计算，达到设计和节能的相互协调有着重要的意义和作用。
3、参数化建筑设计的特点
参数化建筑设计是一种新型的建筑设计理念，其不同点在于不但要考虑建筑技术的变革，还要考虑建筑设计思想的改变，其中主要特点体现在：
3.1 基于过程的设计思想
参数化建筑设计是一个动态的发展状态，不单单是作为一个成果而存在，更重要的是要体现建筑设计中的瞬间动态，体现设计过程的思想和理念，让设计者在设计过程中有更多的选择性。
3.2 自下而上的设计方式
一般的建筑设计会采用自上而下的设计方式，而参数设计是利用由下到上的设计方式，通过对建筑总体的构架和整理，然后勾勒出建筑的框架，然后考虑每个细节，符合了自下而上的逻辑思想，建立了关联性规则。
3.3 人机互动的设计模式
计算机的一种重要的用途就是在建筑设计中实现人机互动，将计算机的运算能力来替代人力思维，辅助建筑设计，并通过计算机的设计条件来分析数字模型，利用计算机语言来表达建筑所需要的形态，是人力思维的补充。
3.4 动态可控的设计成果
采用参数化建筑设计可以让建筑设计更灵活，可控性更强，当设计条件发生改变时，就会很容易的通过更改参数来达到目的。
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4. 方案阶段建筑节能参数化的运用
4. 1 建筑基地的环境分析
合理利用建筑的基地自然环境是在方案阶段进行节能设计的第一步，在这个阶段利用参数化进行绿色设计主要是利用参数化软件，分析基地周围的对建筑形体生成的影响因素，包括光照、热辐射源、噪音、冷热气流、基地周围风环境等。由于建筑周围出现的物理因素对建筑的能耗及小环境或产生一定的影响，例如当建筑周围的玻璃幕墙或者反射性较强的金属材质较多时，夏季的区域热辐射会增强，或者冬季低洼地势会出现冷气流聚集的现象。利用参数化技术及时分析量化周围物理环境数值，使建筑在确定位置时可以争取最优地势，并分析出场地内的功能分区设计，使基地环境布置与建筑协调设计，达到最佳的绿色设计布局。
4.2 建筑形体的设计
4.2.1采光与通风
建筑的形体设计不仅要符合审美要求，其是否合理对建筑的节能有着重要的作用。从节能角度讲，用参数化对建筑的通风、采光的量化处理，可以帮助确定建筑形体。比如诺曼?福斯特设计的伦敦市政厅，建筑的造型没有采用传统的垂直体形，而是向一侧偏移，这种偏移的角度和圆形的形体都不是随意设计的，而是通过参数化计模拟全年的日照能量分布，得出建筑表面的热量分布及关照系数，通过量化手段及时分析建筑的采光要求，确保能源的最优化利用。在通风方面，根据建筑形体需要，通过软件计算建筑的通风需求，可以辅助天井通风，热压拔风的设计，计算出最合理的位置，达到最优的通风效果。
4.2.2保温与隔热
保温与隔热针对建筑在一年中不同的时间要求及不同的地理位置，其标准和可采取的手段也不相同。在满足采光和通风的基础上，根据气候要求合理的选用建筑的遮阳措施可以避免夏季建筑能源的消耗，也可以通过建筑材料的运用和利用温室效应为建筑冬季保温提供有效措施。而遮阳措施的设置、建筑材料的要求及温室的面积确定都是方案设计阶段的一个难点，利用参数化设计可以在输入要达到的目标后，利用计算机综合计算多种路径及方案，然后将数据信息汇总到分析软件中进行筛选，将我们所需的信息以数据化的方式直观呈现出来，以便我们设计参考。
4.3 自然能源的利用
4.3.1太阳能的利用
太阳能是可在生资源，在我国评价绿色建筑的节能标准中，太阳能产生的能耗占整个建筑能耗系统的比例常作为节能设计指标之一。太阳能作为清洁能源，目前常用的技术有太阳能发电、太阳能热水器以及可控光技术。在方案阶段的参数化设计中，由于不同地区的纬度不同，太阳能资源的获得量也有所差别，首先通过软件计算出当地的光照强度和不同时间的太阳能最近获得角度，然后评估整个建筑的能耗要求，在建筑获得太阳能最佳的位置，根据需要布置太阳能电池板及太阳能水管，布置形式可以根据建筑整体风格的要求设计，而布置数量则利用参数化的软件模拟计算，得出实际需求量。
4.3.2水资源的利用
水资源的回收和雨水的在利用已经成为了建筑节能的一项重要指标，但是目前的方案阶段的设计中，设计人员对设备的投入往往处在一个估计计算的状态，不能精确合理的根据水资源的利用情况布置设备，导致了一定的资源浪费或者设备上的过渡投资。在使用参数化进行节水设计时，可以根据当地的降水量及建筑的面积，计算出当地的年平均雨水量及建筑的用水量，保证了设备的投入量处于合理的水平。其次，还可以根据根据建筑及基地景观的用水要求，对雨水回收及污水处理的流线进行优化设计，使水资源利用最大化，同时减少设备的投入和动力资源的消耗，节省整体运行成本。
4.4优化节能参数化设计
要想建筑满足节能的技术要求，最合理的就是建筑要在符合功能要求的基础上，充分利用自然环境，例如热压拔风，自然采光，保温隔热，顺应环境趋势。在此基础上通过软件的动态模型生成在方案阶段可能会出现非线性复杂结构，会给结构设计及以后的造价增加成本，这就需要设计人员及时调整设计思路，确定综合性价比，选择建筑生成的方案是否还有简化优化可能。计算机产生数据随然有着可视性的数据分析，但是其完全的客观性与我们实际建筑项目中追求的人文因素和主观事实性难免会有分歧，这也是建筑设计不能完全通过计算机模拟生成的重要原因，所以在设计阶段，设计人员需要综合评价其性能，在提供的优化方案中选择最合适的解决方案，并进行深度设计。
5. 结束语
在建筑的初期，运用数字化的技术对建筑进行节能控制往往会能够让建筑实现节能和形体的最优控制，以参数化为平台进行建筑方案阶段的节能研究是未来发展的趋势。为了更好的达到节能的效果和构想，是其更加智能化，总结现有的参数化手段及设计方法，提出更多的不同方案的设计思路和优化参数化算法，是我们目前及未来工作的重点和难点。本文主要介绍参数化设计背景，分析参数化应用平台，结合有关案例探讨方案阶段建筑节能的相关参数化研究方式，希望为以后的研究提供帮助。
参考文献：
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[3]任彬彬,王一平,李建华,崔勇.绿色建筑设计模型能耗影响因素分析[J].建筑与文化.2015(03)
论文作者:杨东波
论文发表刊物:《基层建设》2016年11期
论文发表时间:2016/8/5
标签：建筑论文; 参数论文; 建筑设计论文; 节能论文; 方案论文; 阶段论文; 形体论文; 《基层建设》2016年11期论文;