一种采用数字模拟进行节能建筑设计的综合方法
【专利摘要】本发明涉及一种采用数字模拟进行节能建筑设计的综合方法，包括以下步骤：根据建筑所处的物理环境的影响确定建筑体形；对建筑内部的物理环境进行模拟，根据建筑内部的物理环境对建筑内部热量影响的大小，确定建筑内部格局；对建筑室外周边环境进行模拟，规划外部场地环境；综合考虑建筑体形、建筑内部格局以及外部场地环境，运用ecotect软件进行全年空调冷热负荷分析，对建筑进行能耗模拟与分析判断节能效果；如果节能效果达到目标值，则据此确定节能建筑设计方案，得到一个被动式的节能建筑。本发明方法在不使用动力机械或很少能源消耗的前提下，实现对建筑风、光、热环境的调节，达到艺术与技术的完美结合，设计符合中国国情的被动式节能建筑。
【专利说明】一种采用数字模拟进行节能建筑设计的综合方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种建筑设计领域，具体的说是一种采用数字模拟进行节能建筑设计的综合方法。
【背景技术】
[0002]绿色建筑是绿色、节能与低碳建筑三大概念中涵盖范围最广的一个。美国环保局对绿色建筑的定义为“纵览建筑总寿命周期的综合规划与分析，在各阶段合理的创造和使用一切可行的，有利于保护环境和高效利用资源的手段所产生的建筑。这种手段将经典建筑设计的涵盖面拓展至节约、公益、耐用与舒适度这些新方面。”不难发现，这个定义和我国提倡的两型社会定义一环境友好型与资源节约型十分相似。绿色建筑发展在欧美的兴起正是源于其社会高度发展下人们对于建筑越来越高的资源、环境、经济、社会责任与人性化
方面的综合需求(1-0ct2009, Green Building Basic Information, US Environmental
Protection Agency)。
[0003]相比之下,节能建筑与低碳建筑都是绿色建筑的狭溢体现。简单的来说，节能建筑专注于资源节约中的能源消耗方面，关注的是建筑的能耗(单位为kWh/年)，是“绿色”这个概念中有利环境与有效利用资源方面中后者的一个方面。
[0004]节能(EfficientEnergy Use,或简称 Energy Efficiency)主要包括了两个方面的工作:一个是单纯的以降低能量供应的品质为代价来降低能耗，这个一般是靠调整使用习惯达到，比如通过调整供暖、供冷的温度与时长，调整照明的时间与亮度等。另一个方面是设法提高能效比，即使用较少的能源，产生较多的冷/热量等等。应该注意的是节能的确切定义在世界上并不很统一，其它一些定义中对“提高能效”与“牺牲供应品质”之
间的区别比较笼统。特别是在针对如何降低对石化能源的消耗中。(2-Diesendorf
Mark, 2007, Greenhouse Solution with Sustainable Energy, UNSff Press, P86-87)
[0005]与节能仅限于关注能耗不同，低碳建筑(Low Carbon Building)的概念则更综合。因为碳排放量即反映了人类活动对全球气候温室现象急剧加剧的影响，又可以被直接用来数值化的推算出能源，特别是石化能源的消耗量。
[0006]低碳建筑指的是被设计和建造来的在其总寿命周期中进释放很少温室气体，或者无温室气体的建筑。在这里，首先简单讲述一下温室气体与全球气候的关系。温室气体是地球所有生命生活的环境得以保持适合生命活动的温湿度的最大功臣，主要由水蒸气，二氧化碳，甲烷，笑气，臭氧以及各种人类制造的特殊气体如氟里昂等组成。在我们都知道空气的主要组成成份中，二氧化碳仅是很小的一部分(0.03%)，但是由下表2中数据可知，这一小部分二氧化碳对大气温度的影响在温室气体中第二大。如果仅着眼由于人类活动而额外产生的那部分温室气体，二氧化碳对大气的影响远远超过其它成分。因此在解决温室气体剧增问题时，往往以二氧化碳的排放量来衡量建筑的温室气体排放多少。
[0007]低碳建筑与建筑能耗之间的关系应如何表达呢？低碳建筑中“碳”的意思为建筑活动产生的二氧化碳排放量，在建筑运行阶段这个量可以从建筑的能耗量及能源形式中通过计算得出具体数值(一般使用单位kgC02/annual:千克二氧化碳/年)。
[0008]CIOB (Chartered Institute of Building,英国皇家特许建造师学会)针对各建筑业专家人士的访谈总结出一个真正的可持续发展建筑最重要的一点:“在建筑被设计的时候，对它的期望目标应该是一个长寿的、耐久的并且有未来改造潜力的建筑”。在考虑何种思想应成为降低建筑能耗与碳排放量的首选时，接受英国皇家屋宇设备工程师学会(CIBSE)杂志采访的多位英国业内专家一致表示，在当前的英国绿色、节能、低碳建筑方面，人们，包括政府已经走上了 “唯可再生能源论”、“唯高技术论”的弯路；必须定下心来，重新回到以设计低能耗需求的建筑这条基准线上来，才能走上真正的可持续发展之路。我国在这方面起步比发达国家晚，却正好可以借鉴他们走过的弯路，在我国的新阶段建筑设计上结合实际，以建筑本体的低能耗要求为本，即使用被动式设计为纲，脚踏实地的从建筑节能这一根本上向着可持续发展的道路迈进。
[0009]我国“十五”科技攻关重点项目“生态建筑关键技术研究”提出了有关绿色建筑的10种关键技术:超低能耗、自然通风、天然采光、健康空调、再生资源、绿色建材、智能控制、生态绿化、水资源回用和舒适环境。
[0010]纵观目前全世界范围内的节能建筑，可以发现作为节能建筑，外围护的良好热工性能和对日照得热量的合理处理是节能的最重要手段，一味盲目地去采用高投入的做法，比如呼吸式多层幕墙、自动采光遮阳系统、太阳能光电板等是不切合实际的。建筑业已步入数字设计与建筑模拟时代，数字模拟技术在建筑业中的应用极大地推动了节能建筑的发展。
[0011]目前，能够充分利用数字模拟技术这一新理念、从建筑本体考虑降低能耗进行被动式节能建筑设计的方法尚未见报道。
【发明内容】
[0012]针对现有技术中的建筑设计没有从建筑本体考虑降低能耗等不足，本发明要解决的技术问题是提供一种通过对建筑物周边的物理环境进行综合的计算机模拟并应用于建筑设计中，从而降低建筑能耗的采用数字模拟进行节能建筑设计的综合方法。
[0013]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:
[0014]本发明一种采用数字模拟进行节能建筑设计的综合方法包括以下步骤:
[0015]根据建筑所处的物理环境的影响确定建筑体形，物理环境的影响包括风环境、光环境、热环境以及声环境对建筑体形的影响；
[0016]对建筑内部的物理环境进行模拟，根据建筑内部的物理环境对建筑内部热量影响的大小，确定建筑内部格局；
[0017]对建筑室外周边环境进行模拟，规划外部场地环境；
[0018]综合考虑建筑体形、建筑内部格局以及外部场地环境，运用ecotect软件进行全年空调冷热负荷分析，运用eQUEST建筑能耗模拟软件对建筑进行能耗模拟与分析判断节能效果；
[0019]如果节能效果达到目标值，则根据此确定节能建筑设计方案，得到一个被动式的节能建筑；否则如果节能效果没有达到目标值，则增加主动式技术，接续综合考虑建筑体形、建筑内部格局以及外部场地环境，判断节能效果步骤。[0020]所述根据建筑所处的物理环境的影响确定建筑体形包括以下步骤:
[0021]考虑风环境对建筑体形的影响:按照当地的夏冬主导风向，运用Flunent\StarCCM\Airpark软件进行风环境模拟；进行风速和风压的计算；根据计算结果对建筑体形进行改进，直到得到具有理想风环境的建筑体形；
[0022]考虑光环境对建筑体形的影响:对具有理想风环境的建筑体形进一步用IES\Ecotect软件进行日照模拟分析，对于长年有日照的方向考虑设置主要功能，而对于日照不好的建筑面设置辅助功能及建筑中庭空间；
[0023]考虑热环境对建筑体形的影响:通过运用Ecotect软件模拟热福射计算出建筑的某个方向得热量情况；根据得热量将建筑的附属功能或交通核放置在得热量较大的面上；
[0024]考虑声环境对建筑体形的影响:对建筑周边主要道路或噪声源进行噪声分贝实测，然后通过0DEN\Raynoise计算机声学模拟软件计算建筑立面的声场分布模拟，从而判断噪声对建筑的影响范围，在该影响范围内进行降噪处理；
[0025]根据上述风环境、光环境、热环境以及声环境对建筑体形的影响确定建筑体形。
[0026]根据计算结果对建筑体形进行改进，直到得到具有理想风环境的建筑体形包括:
[0027]根据对建筑立面进行风压和风速分布的模拟计算结果，判断建筑的出入口处风环境的情况，如果风速较高或者有旋流出现，则作为出入口需要采用雨棚或者树木进行遮挡处理，避免人员出入受到风的影响。
[0028]考虑光环境对建筑体形的影响的步骤中，如果建筑立面日照情况不能达到要求，则将附属功能放置于该立面部分。
[0029]考虑热环境对建筑体形的影响步骤中，如果建筑立面出现福射热过高,则将建筑的交通核和附属功能放置于该侧，作为热核与内部空间进行隔离。
[0030]考虑声环境对建筑体形的影响步骤中，通过声环境模拟判断建筑立面某部分是否噪声超过标准，如果该部分超过标准，则在该部分进行隔噪处理，而无需对整个建筑采取措施。
[0031 ] 对建筑内部的物理环境进行模拟，根据建筑内部的物理环境对建筑内部热量影响的大小，确定建筑内部格局包括以下步骤:
[0032]建筑内部交通核位置的确定:经过热环境的模拟，用Fluent软件进行的CFD计算，结合光环境对建筑体形的影响步骤，将交通核放置至建筑得热量较高的外墙部分，再进行热环境模拟；
[0033]建筑内部光环境模拟:运用IES\ECOteCt软件模拟室内光照情况，观察室内主要空间是否照度达到要求；
[0034]室内气流组织模拟:通过用Fluent软件做的温度场对拟津津筑室内气流组织与舒适性参数进行模拟预测，选择出既能保证工艺需要，满足室内环境的舒适性要求，又可以有效节约运行能耗的最优空调采暖形式；
[0035]开放区和公共区的干综合温度分布模拟:用Fluent软件做温度场，然后选取干综合温度来展示做为综合了空气温度和辐射温度的衡量舒适性的指标；
[0036]根据上述建筑内部热环境模拟、光环境模拟、室内气流组织模拟以及开放区和公共区的干综合温度分布模拟确定建筑内部空间。
[0037]建筑内部光环境模拟步骤中，如果经过光环境的模拟不能达到理想日照情况下，考虑导光技术，或设置建筑中庭来达到日照标准；采用节能与感应型人工照明以及全楼的智能控制。
[0038]在建筑内部交通核位置的确定步骤中，再进行热环境模拟是为进一步改善室内的热环境，以设备角度进一步提高热工性能，考虑建筑外立面增加导风装置、室内改变空调送风排风方式、空调的制冷方式以及局部增加机电设备的方式。
[0039]对建筑室外周边环境进行模拟，规划外部场地环境包括以下步骤:
[0040]室外场地风环境模拟:通过Fluent\Star CCM软件对室外风环境模拟，场地周边是否存在冬季风速过高或者涡流，夏季是否风速超过舒适度；
[0041]室外场地光环境模拟:结合室外风环境的模拟，运用Ecotect同时进行室外场地的光环境模拟及室外场地的得热量的计算，判断是否可以种植绿色植物及人可否停留休憩的空间；
[0042]对上述两步骤进行综合判断，建筑室外周边环境如果冬季风速过高或存在涡流情况，则在场地环境设计中以种植树木或用建筑自身体形调整来规避，将风速降低至舒适程度，室外风速和日照均在舒适环境下才可考虑做为人的活动区域，对于日照和风速不利的区域进行规避。
[0043]本发明具有以下有益效果及优点:
[0044]1.本发明方法是以高科技计算机模拟风、光、热、声等物理环境并与建筑创作相结合，设计出具有舒适环境的被动式节能建筑的设计方法，采用超低能耗、自然通风、天然采光、生态绿化等项技术，通过合理的空间组织和构造措施，在不使用动力机械或很少能源消耗的前提下，实现对建筑风、光、热环境的调节，提高室内环境的舒适度。
[0045]2.本发明方法充分利用数字模拟技术这一新理念、从建筑本体考虑降低能耗进行被动式节能建筑设计，以被动式技术为基本，辅以主动式节能建筑设计做为根本策略，以建筑技术为核心，通过高科技计算和模拟手段，为建筑创作提供技术支持，达到艺术与技术的完美结合，设计符合中国国情的被动式节能建筑。
【专利附图】
【附图说明】
[0046]图1为本发明方法流程图。
【具体实施方式】
[0047]下面结合说明书附图对本发明作进一步阐述。
[0048]根据技术的运行机制和对能源的需求，可以将这些技术分为主动式技术和被动式技术两种类型。其中超低能耗、自然通风、天然采光、生态绿化等项技术，可以通过合理的空间组织和构造措施，在不使用动力机械或很少能源消耗的前提下，实现对建筑风、光、热环境的调节，提高室内环境的舒适度。它们可以被归入为被动式技术。
[0049]本发明一种采用数字模拟进行节能建筑设计的综合方法即为所述的被动式技术。以被动式技术为基本，辅以主动式是节能建筑设计的根本策略。在本策略下，以建筑技术为核心，通过高科技计算和模拟手段，为建筑创作提供技术支持，达到艺术与技术的完美结合，设计符合中国国情的被动式节能建筑是本发明的设计策略。
[0050]如图1所示，本发明方法包括以下步骤:[0051]步骤1.根据建筑所处的物理环境的影响确定建筑体形，物理环境的影响包括风环境、光环境、热环境以及声环境对建筑体形的影响；
[0052]步骤2.对建筑内部的物理环境进行模拟，根据建筑内部的物理环境对建筑内部热量影响的大小，确定建筑内部格局；
[0053]步骤3.对建筑室外周边环境进行模拟，规划外部场地环境；
[0054]步骤4.综合考虑建筑体形、建筑内部格局以及外部场地环境,运用ecotect软件进行全年空调冷热负荷分析，运用eQUEST建筑能耗模拟软件对建筑进行能耗模拟与分析，判断节能效果；
[0055]步骤5.如果节能效果达到目标值，则根据此确定节能建筑设计方案，得到一个被动式的节能建筑；否则如果节能效果没有达到目标值，则增加主动式技术，接续综合考虑建筑体形、建筑内部格局以及外部场地环境，判断节能效果步骤。
[0056]步骤I中根据建筑所处的物理环境的影响确定建筑体形包括以下步骤:
[0057]11.考虑风环境对建筑体形的影响:按照当地的夏冬主导风向，运用Flunent、Star CCM或Airpark等软件进行风环境模拟；进行风速和风压的计算；根据计算结果对建筑体形进行改进，直到得到具有理想风环境的建筑体形；
[0058]12.考虑光环境对建筑体形的影响:对具有理想风环境的建筑体形进一步用IES或Ecotect等软件进行日照模拟分析，对于长年有日照的方向考虑设置主要功能，而对于日照不好的建筑面设置辅助功能及建筑中庭空间；
[0059]13.考虑热环境对建筑体形的影响:通过运用Ecotect软件模拟热福射计算出建筑的某个方向得热量情况；根据得热量将建筑的附属功能或交通核放置在得热量较大的面上；
[0060]14.考虑声环境对建筑体形的影响:对建筑周边主要道路或噪声源进行噪声分贝实测，然后通过0DEN\Raynoise (计算机声学模拟软件)计算建筑立面的声场分布模拟，从而判断噪声对建筑的影响范围，在该影响范围内进行降噪处理；
[0061]15.根据上述风环境、光环境、热环境以及声环境对建筑体形的影响确定建筑体形。
[0062]根据计算结果对建筑体形进行改进，直到得到具有理想风环境的建筑体形步骤(步骤11)包括:
[0063]根据对建筑立面进行风压和风速分布的模拟计算结果，判断建筑的出入口处风环境的情况，如果风速较高或者有旋流出现，则作为出入口需要采用雨棚或者树木进行遮挡处理，避免人员出入受到风的影响。
[0064]建筑外部风环境分析是一项广泛应用在欧美发达国家的一项前瞻模拟分析技术。为避免建筑物周围风力过大或通风不良导致的一系列后期问题，在建筑规划阶段需要提供建筑区域风环境分析，测试当前风环境状况，提前预判可能出现的各种状况以确保建筑物周围有一个良好的环境。根据建筑设计给出的最初雏形、高度和朝向建立计算机模型，并在八个风向状况下进行计算分析。
[0065]虑光环境对建筑体形的影响的步骤(步骤12)中，如果计算建筑的大部分立面上不能保证正常的日照，则可以采用在建筑中庭部分或者有充足日照部分运用光导技术，光导管进入建筑内部以解决内部光照问题。[0066]建筑及场地的光环境对于建筑本体和整个规划的作用十分重要。在建筑光环境分析中，不仅仅是简单分析建筑与建筑间的遮挡关系，更重要的是因为合理的光照布局不仅影响人的舒适感，更是实现节能的重要保障一建筑内部的热负荷绝大部分来自于太阳光。因此对建筑表面的直接太阳照射时间的模拟可以有效的辅助建筑设计中的建筑体形、开窗位置与形状等方面；而针对场地的日照分析则是与场地风环境分析一起指导场地规划的重要依据。场地的景观设计也可根据光环境的模拟来进行。
[0067]考虑热环境对建筑体形的影响步骤(步骤13)中，如果建筑立面出现辐射热过高，则将建筑的交通核和附属功能放置于该侧，作为热核与内部空间进行隔离。
[0068]考虑声环境对建筑体形的影响步骤(步骤14)中，通过声环境模拟判断建筑立面某部分是否噪声超过标准，如果该部分超过标准，则在该部分进行隔噪处理，而无需对整个建筑采取措施。
[0069]根据建筑周边噪声源的噪声实测，可以模拟出噪声对建筑主体的各部分的影响情况，从而判断是否需要对超出标准的部分进行降噪处理。通过模拟计算可以只处理受影响的部分，并不需要对整个建筑进行全面处理，从而提高了经济性。
[0070]通过对不同物理环境的模拟，针对建筑主体本事的不同部位及场地的不同方向，模拟的结果将被记录到TECH设计法汇总表中，汇总表将一目了然地提供给建筑师进行建筑设计，从而形成了一套全新的设计方法。
[0071]步骤2中，对建筑内部的物理环境进行模拟，根据建筑内部的物理环境对建筑内部热量影响的大小，确定建筑内部格局包括以下步骤:
[0072]21.建筑内部交通核位置的确定:经过热环境的模拟,用Fluent软件进行的CFD(Computational fluid dynamics,计算流程力学)计算,结合光环境对建筑体形的影响步骤(步骤12)，将交通核放置至建筑得热量较高的外墙部分，再进行热环境模拟；
[0073]22.建筑内部光环境模拟:运用IES\ECOteCt等软件模拟室内光照情况，观察室内主要空间是否照度达到要求；
[0074]23.室内气流组织模拟:通过用Fluent软件做的温度场对拟津津筑室内气流组织与舒适性参数进行模拟预测，从而选择出既能保证工艺需要，满足室内环境的舒适性要求，又可以有效节约运行能耗的最优空调采暖形式；
[0075]24.开放区和公共区的干综合温度(DRT)分布模拟:用Fluent软件做温度场，然后选取干综合温度来展示做为综合了空气温度和辐射温度的衡量舒适性的指标；
[0076]根据上述建筑内部热环境模拟、光环境模拟、室内气流组织模拟以及开放区和公共区的干综合温度(DRT)分布模拟确定建筑内部空间。
[0077]以被动式节能为纲，在保证建筑本身是个低能耗需求体的前提下以适当的设备来达到要求的建筑内部环境。而建筑内部的人工环境的创造最终是通过内部的气流组织实现的。不论采取哪种送风形式，哪种空调供暖方式，最终都是要在室内形成合理的气流组织，以保证工艺需要和室内的舒适性要求。气流组织不仅与建筑内部环境的舒适度密切相关，还对建筑的能源效率有着直接的影响。不同形式的气流组织设计，或者叫不同形式的空调采暖方式，在满足同一对象的室内工艺与舒适度要求时，所需的冷热负荷可以相差非常大。
[0078]步骤24中，开放区和公共区的干综合温度(DRT)分布是一种综合了空气温度和辐射温度的衡量舒适性的指标。[0079]建筑内部光环境模拟步骤(步骤22)中，如果经过光环境的模拟不能达到理想日照情况下，考虑导光技术，或设置建筑中庭来达到日照标准；采用节能与感应型人工照明以及全楼的智能控制。
[0080]在建筑内部交通核位置的确定步骤(步骤21)中，再进行热环境模拟，为进一步改善室内的热环境，以设备角度进一步提高热工性能，考虑建筑外立面增加导风装置、室内改变空调送风排风方式、空调的制冷方式以及局部增加机电设备的方式。
[0081]建筑的交通核及附属功能尽量放置于外立面辐射热较高的一侧，一般放置于西侦牝从而将室外热量进行阻隔，同时模拟可以看出其对室内热量的影响是否有所减少。
[0082]步骤3对建筑室外周边环境进行模拟，规划外部场地环境包括以下步骤:
[0083]31.室外场地风环境模拟:通过Fluent或Star CCM软件对室外风环境模拟，场地周边是否存在冬季风速过高或者涡流，夏季是否风速超过舒适度；
[0084]32.室外场地光环境模拟:结合室外风环境的模拟,运用Ecotect同时进行室外场地的光环境模拟及室外场地的得热量的计算，判断是否可以种植绿色植物及人可否停留休憩的空间；
[0085]33.对上述两步骤进行综合判断，建筑室外周边环境如果冬季风速过高或存在涡流等情况，则在场地环境设计中以种植树木或用建筑自身体形调整来规避，将风速降低至舒适程度，室外风速和日照均在舒适环境下才可考虑做为人的活动区域，对于日照和风速不利的区域进行规避。
[0086]步骤31中，建筑室外周边环境如果冬季风速过高或存在涡流等情况要在场地环境设计中以种植树木或用建筑自身体形调整来规避。
[0087]将风速降低至舒适程度。室外风速和日照均在舒适环境下才可考虑为人做为活动区域，对于日照和风速不利的区域尽量规避。
[0088]步骤4中，综合考虑建筑体形、建筑内部格局以及外部场地环境的步骤为:
[0089]将前述的模拟内容分别列于TECH设计法综合表中，对建筑的整体情况进行综合判断与分析，从而指导建筑师在进行建筑前期设计方案时能按照被动式节能建筑思想进行设计。
[0090]运用的被动式技术主要有:低体型系数；自身形成遮阳与采光的平衡；高性能热工围护结构；部分自然通风；部分自然采光；顺应建筑内外风、光、热、声环境的合理建筑室内外布局；
[0091]运用的主动式设计技术主要有:主动追踪式太阳光引导装置；感应式人工照明；全楼的精确智能控制系统。
[0092]本发明方法被命名为TECH设计方法，对建筑的整体情况可进行综合判断与分析，从而指导建筑师在进行建筑前期设计方案时能按照被动式节能建筑思想进行设计，其设计成果即为一个被动式的节能建筑。该方法具有科学性与综合性，并自身成为一个系统的体系。
[0093]“TECH” 一词本身即为“技术”一词的简写，强调技术在该设计方法中的重要性。
[0094]T-Technology,含义为高科技计算机模拟技术
[0095]E-Environment,含义为建筑室内外的物理环境,主要为风、光、热、声和尘
[0096]C-Creativity,含义为创作[0097]H——Housing，含义为房屋建造
[0098]四个含义详细说明了以高科技计算机模拟风、光、热、声等物理环境并与建筑创作相结合，设计出具有舒适环境的被动式节能建筑的设计方法。
【权利要求】
1.一种采用数字模拟进行节能建筑设计的综合方法，其特征在于包括以下步骤: 根据建筑所处的物理环境的影响确定建筑体形，物理环境的影响包括风环境、光环境、热环境以及声环境对建筑体形的影响； 对建筑内部的物理环境进行模拟，根据建筑内部的物理环境对建筑内部热量影响的大小，确定建筑内部格局； 对建筑室外周边环境进行模拟，规划外部场地环境； 综合考虑建筑体形、建筑内部格局以及外部场地环境，运用ecotect软件进行全年空调冷热负荷分析，运用eQUEST建筑能耗模拟软件对建筑进行能耗模拟与分析判断节能效果; 如果节能效果达到目标值，则根据此确定节能建筑设计方案，得到一个被动式的节能建筑；否则如果节能效果没有达到目标值，则增加主动式技术，接续综合考虑建筑体形、建筑内部格局以及外部场地环境，判断节能效果步骤。
2.按权利要求1所述的采用数字模拟进行节能建筑设计的综合方法，其特征在于:所述根据建筑所处的物理环境的影响确定建筑体形包括以下步骤: 考虑风环境对建筑体形的影响:按照当地的夏冬主导风向，运用Flunent\Star CCM\Airpark软件进行风环境模拟；进行风速和风压的计算；根据计算结果对建筑体形进行改进，直到得到具有理想风环境的建筑体形； 考虑光环境对建筑体 形的影响:对具有理想风环境的建筑体形进一步用IES\Ecotect软件进行日照模拟分析，对于长年有日照的方向考虑设置主要功能，而对于日照不好的建筑面设置辅助功能及建筑中庭空间； 考虑热环境对建筑体形的影响:通过运用Ecotect软件模拟热福射计算出建筑的某个方向得热量情况；根据得热量将建筑的附属功能或交通核放置在得热量较大的面上； 考虑声环境对建筑体形的影响:对建筑周边主要道路或噪声源进行噪声分贝实测，然后通过ODEN\Raynoise计算机声学模拟软件计算建筑立面的声场分布模拟,从而判断噪声对建筑的影响范围，在该影响范围内进行降噪处理； 根据上述风环境、光环境、热环境以及声环境对建筑体形的影响确定建筑体形。
3.按权利要求2所述的采用数字模拟进行节能建筑设计的综合方法，其特征在于:根据计算结果对建筑体形进行改进，直到得到具有理想风环境的建筑体形包括: 根据对建筑立面进行风压和风速分布的模拟计算结果，判断建筑的出入口处风环境的情况，如果风速较高或者有旋流出现，则作为出入口需要采用雨棚或者树木进行遮挡处理，避免人员出入受到风的影响。
4.按权利要求2所述的采用数字模拟进行节能建筑设计的综合方法，其特征在于:考虑光环境对建筑体形的影响的步骤中，如果建筑立面日照情况不能达到要求，则将附属功能放置于该立面部分。
5.按权利要求2所述的采用数字模拟进行节能建筑设计的综合方法，其特征在于--考虑热环境对建筑体形的影响步骤中，如果建筑立面出现福射热过高，则将建筑的交通核和附属功能放置于该侧，作为热核与内部空间进行隔离。
6.按权利要求2所述的采用数字模拟进行节能建筑设计的综合方法，其特征在于--考虑声环境对建筑体形的影响步骤中，通过声环境模拟判断建筑立面某部分是否噪声超过标准，如果该部分超过标准，则在该部分进行隔噪处理，而无需对整个建筑采取措施。
7.按权利要求1所述的采用数字模拟进行节能建筑设计的综合方法，其特征在于:对建筑内部的物理环境进行模拟，根据建筑内部的物理环境对建筑内部热量影响的大小，确定建筑内部格局包括以下步骤: 建筑内部交通核位置的确定:经过热环境的模拟，用Fluent软件进行的CFD计算，结合光环境对建筑体形的影响步骤，将交通核放置至建筑得热量较高的外墙部分，再进行热环境模拟； 建筑内部光环境模拟:运用IES\Ecotect软件模拟室内光照情况，观察室内主要空间是否照度达到要求； 室内气流组织模拟:通过用Fluent软件做的温度场对拟建建筑室内气流组织与舒适性参数进行模拟预测，选择出既能保证工艺需要，满足室内环境的舒适性要求，又可以有效节约运行能耗的最优空调采暖形式； 开放区和公共区的干综合温度分布模拟:用Fluent软件做温度场，然后选取干综合温度来展示做为综合了空气温度和辐射温度的衡量舒适性的指标； 根据上述建筑内部热环境模拟、光环境模拟、室内气流组织模拟以及开放区和公共区的干综合温度分布模拟确定建筑内部空间。
8.按权利要求7所述的采用数字模拟进行节能建筑设计的综合方法，其特征在于:建筑内部光环境模拟步骤中，如果经过光环境的模拟不能达到理想日照情况下，考虑导光技术，或设置建筑中庭来达到日照标准；采用节能与感应型人工照明以及全楼的智能控制。
9.按权利要求7所述的采 用数字模拟进行节能建筑设计的综合方法，其特征在于:在建筑内部交通核位置的确定步骤中，再进行热环境模拟是为进一步改善室内的热环境，以设备角度进一步提高热工性能，考虑建筑外立面增加导风装置、室内改变空调送风排风方式、空调的制冷方式以及局部增加机电设备的方式。
10.按权利要求1所述的采用数字模拟进行节能建筑设计的综合方法，其特征在于: 对建筑室外周边环境进行模拟，规划外部场地环境包括以下步骤: 室外场地风环境模拟:通过Fluent\Star CCM软件对室外风环境模拟，场地周边是否存在冬季风速过高或者涡流，夏季是否风速超过舒适度； 室外场地光环境模拟:结合室外风环境的模拟，运用Ecotect同时进行室外场地的光环境模拟及室外场地的得热量的计算，判断是否可以种植绿色植物及人可否停留休憩的空间； 对上述两步骤进行综合判断，建筑室外周边环境如果冬季风速过高或存在涡流情况，则在场地环境设计中以种植树木或用建筑自身体形调整来规避，将风速降低至舒适程度，室外风速和日照均在舒适环境下才可考虑做为人的活动区域，对于日照和风速不利的区域进行规避。
【文档编号】G06F17/50GK103593530SQ201310576867
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月15日 优先权日:2013年11月15日
【发明者】吕丹 申请人:中国建筑东北设计研究院有限公司