西安建筑科技大学 建筑学院 陕西西安 710000
摘要：本文结合项目场址和建筑定位，意在制定适宜的绿色建筑设计流程，从绿色建筑设计理念策划开始，在方案可变更范围内进行绿色生态技术的可行性分析，通过CFD通风仿真模拟与自然采光模拟提供的分析结果，指导方案优化。
关键词：绿色建筑设计流程；数值模拟验证；风环境；自然采光
1 绿色建筑策划阶段
1.1前期调研
兴隆湖位于四川省成都市双流县兴隆镇境内“天府新区创新科技城”，天府大道中轴线东侧，面积5200亩。兴隆湖是天府新区近期规划建设重大基础设施“ 三纵一横一轨一湖”中的“一湖”，是新区内规划的一座“生态之肾”。
1.2定位与目标分析
场地位于兴隆湖西侧，毗邻天府大道，是兴隆湖面向城市的门户区域。周边用地主要分为产业用地、商业用地及居住用地。高技术产业、滨水商业、生态住区环绕兴隆湖临湖布局，形成疏密有致、湖光山色的滨水城市形态，并通过生态绿地公园与天府新城核心区在城市功能和空间布局上相互呼应和联系。
然而，基于城市公共设施服务空间网络构建，将服务区等级及服务半径等因素叠加分析，可以得出：此块区域尚缺少面向整个创新科技城的公共服务设施。而根据兴隆湖“生态之肾”的生态区位定位，此区域尚缺乏环境设施配套服务。
1.3建筑方案与策略分析
思考：在“生态之肾”—— 兴隆湖畔，我们需要什么样的建筑？
大致可分为三个功能区域：接待（咖啡、茶室、小型餐饮、小型室内运动场馆、室外体育设施、交通换乘、公共厕所；展示（绿色建筑活态展示、结合室外景观进行生态展示、传统展示；市政配套（小型雨水泵站、小型污水处理、固体废弃物处理、市政管理用房）。
结合场地定位及功能需求分析，此基地应该是一个集接待、展示、市政配套为一体，服务于兴隆湖片区的绿色生态建筑；是一个结合景观环境、生态功能的活态展示、体验之地；更是一个公共参与性强的运动乐园。
2规划设计
2.1场地环境分析
场地的风环境应根据城市主导风速风向和建筑所处地理位置的微环境影响综合考虑。该项目地理位置特殊，紧邻兴隆湖。在进行风环境模拟时不仅要考虑成都地区的主导风，还要考虑兴隆湖产生的水陆风影响。从而根据实际真实的风速风向来考虑建筑的形体和摆布。以得到一个真实舒适的室内外使用空间。
成都处于夏热冬冷地区，除夏季和冬季极端天气以外，室内温度控制和空气质量均可通过合理的自然通风设计得到保证。一方面改善了室内的舒适度，一方面还可减少机械排风设备，节约造价和用电能耗。
2.1.1 风环境分析
商业码头的水陆风为东南风，与成都夏季主导风向东北风几乎成90度夹角。在考虑风环境设计时，需要考虑城市主导风对优质水陆风的影响，将建筑主要使用空间面向优质风最终到达的方向，以在夏季获得更多的优质风源。
综合服务中心的水陆风为东北风，与成都夏季主导风向东北风方向一致。与商业码头相反，城市主导风对优质水陆风的影响是促进作用。建筑主要使用空间应直接面向优质水陆风的方向，以便夏季获得优质风源。
由于综合服务中心是只有一层的半围合建筑，为了是水陆风能够通透建筑内部，需要结合景观设计设置合理出风口。
2.1.2 自然采光分析
场地的日照和采光应根据建筑所处地形和周边建筑群落的影响综合考虑。该项目地理位置特殊，紧邻兴隆湖。周边无建筑群遮挡，场地开敞空旷，为建筑自然采光设计提供了有利的条件。但由于两个建筑都定性为景观覆土建筑，并且设置有半围合空间，在自然采光设计中应重点考虑这些使用空间的采光需求。
成都处于夏热冬冷地区，全年阴天为主，在建筑设计中应主要考虑引入自然光。提供舒适的光照空间，并降低人工照明的电能耗。
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3方案设计
3.1商业码头方案分析
本方案面朝兴隆湖，且兴隆湖水体面积较大，在微环境的作用下，会在建筑和水体之间形成水陆风，相对于当地夏季主导风向的来风来说，水陆风更加有利于改善室内热舒适环境。因此，从建筑的整体布局来看，夏季时，建筑的迎风面应该尽可能的朝向水陆风的来风方向，避开当地主导风向，已达到将舒适的低温水陆风导入室内的目的。
通过对水陆风向下室内风环境的模拟结果进行分析，可以得知：
1.大厅的室内风环境状况比较良好，风场分布比较均匀，能满足人体热舒适的要求。
2.中庭处开窗较少，不利于北向房间的通风，因此，可以通过在中庭墙体上设置可开启窗扇的形式来增加北侧房间的通风量，以改善其室内风环境。
3.建筑出风面积过小，应适当增加辅助机械通风来增大出风量。
成都地区室外天光照度设计值为14400lux，经过软件仿真模拟计算：
1、建筑临湖面的使用空间采光均较好。
2、背湖面的使用空间采光较差，但二、三层天井的设置为该类空间提供的采光补偿。故在二楼厨房面向天井的墙面应设置幕墙或这窗户以改善该使用空间的采光效果。
3、其他使用空间可以通过设置到光管等措施来改善室内光环境。
3.2 综合服务中心方案分析
成都夏季主导风向为北偏东67.5°（东北风），平均风速为2m/s，该单体建筑朝向有利于自然通风。但是，室内通风不良，建筑内部存在有多处漩涡和静风区。严重影响了室内的风环境。
改善措施：在建筑西、北、南封闭外墙上布置出风口和排风装置辅助通风。
成都地区室外天光照度设计值为14400lux，经过软件仿真模拟计算：75%以上功能房间不满足采光要求。改善措施：
1、在可采光的玻璃幕墙中上部内侧布置400-900mm宽的反光板，讲光线反射到室内天花板上，再反射到进深内部，反光板距离地面2.1～2.6m，材质以反光金属板为主。
2、在不满足要求房间合适位置布置导光管。
4 优化设计总结
4.1 商业码头优化措施
1、夏季自然通风不仅要将室外风导入室内，还需要保证导入室内的风是舒适的，就本方案而言，湖面上吹过来的水陆风相对当地夏季的主导风而言，更加舒适。因此在设计时，需要尽可能的将建筑的主要使用空间布置在舒适风向的来风方向（东南向）。
2、从建筑风环境这个点来看，本方案对中庭的利用不够。建筑中庭对低层建筑而言能起到很好的风速调节和导向作用。因此，建议在中庭的墙面上挖取一定面积的通风洞口、或设置可开启的高窗，将大厅的舒适风通过中庭导入北侧的使用空间内。同时，可以在中庭内设置一定的降温措施，如乔木、景观水体等，进一步降低进入北侧使用空间风场的温度。
3、方案设置的出风口较少，会导致建筑内产生大量的风速涡旋，严重影响室内的空气品质。因此，为尽可能的降低对建筑外立面的影响，建议在北侧房间添加一定数量的机械通风措施，使建筑进风和出风能达到平衡，减小室内空气龄，改善室内空气质量。
4、在顶层设置一定数量的采光口，通过镜片过滤掉带有大量热能的不可见光（红外线、紫外线）通过导光管，将可见光投射到指定区域，形成柔和的光环境。
4.2 综合服务中心优化措施
1. 覆土层的厚度宜在300～450mm之间，同时应设置相应的防水土流失措施，如种植低矮灌木、佛甲草等。
2. 窗户玻璃可以考虑选择6+9+6的双层玻璃，同时设置灵活的遮阳措施。
3. 在建筑内部可以根据情况设置一定的蓄热蓄冷设施，来维持室内温度的恒定。
4. 设置合理的雨水回收利用措施，将雨水沉淀过滤后用于绿化用水。
5. 主动措施上，可以考虑采用水源热泵。
论文作者:刘俊,蔡中凯
论文发表刊物:《基层建设》2015年26期供稿
论文发表时间:2016/3/22
标签：建筑论文; 兴隆论文; 采光论文; 水陆论文; 环境论文; 室内论文; 中庭论文; 《基层建设》2015年26期供稿论文;