綠色建筑設(shè)計(jì)技術(shù)研究的若干方向

1、1Dongleon Dongleon 綠色建筑設(shè)計(jì)技術(shù)綠色建筑設(shè)計(jì)技術(shù)研究的假設(shè)干方向研究的假設(shè)干方向董靚博士董靚博士, ,教授教授西南交通大學(xué)西南交通大學(xué)綠色建筑研究與評估中心綠色建筑研究與評估中心2Dongleon Dongleon 綠色建筑綠色建筑綠色建筑Green Building就是在全生命周期內(nèi)，最就是在全生命周期內(nèi)，最大限度地節(jié)約資源大限度地節(jié)約資源(節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材)、保護(hù)環(huán)、保護(hù)環(huán)境和減少污染，具有地方特色和文化內(nèi)涵的，健康、舒境和減少污染，具有地方特色和文化內(nèi)涵的，健康、舒適、便利和平安的，與自然和諧共生的人居環(huán)境空間。適、便利和平安的，與自然和

2、諧共生的人居環(huán)境空間。綠色建筑綠色建筑Green Building就是在保證使用功能和就是在保證使用功能和室內(nèi)外環(huán)境質(zhì)量的前提下，在全生命周期內(nèi)節(jié)約資源室內(nèi)外環(huán)境質(zhì)量的前提下，在全生命周期內(nèi)節(jié)約資源(節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材)、環(huán)境友好的建筑。、環(huán)境友好的建筑。3Dongleon Dongleon 綠色建筑學(xué)綠色建筑學(xué)綠色建筑學(xué)Green Architecture是一門依據(jù)可持續(xù)是一門依據(jù)可持續(xù)開展的理念和原那么，實(shí)現(xiàn)綠色建筑設(shè)計(jì)并監(jiān)理設(shè)計(jì)實(shí)開展的理念和原那么，實(shí)現(xiàn)綠色建筑設(shè)計(jì)并監(jiān)理設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的學(xué)問，是關(guān)于綠色建筑設(shè)計(jì)過程，方法和工具，以現(xiàn)的學(xué)問，是關(guān)于綠色建筑設(shè)計(jì)過程，方法

3、和工具，以及對綠色建筑技術(shù)問題進(jìn)行研究分析并提出解決方案的及對綠色建筑技術(shù)問題進(jìn)行研究分析并提出解決方案的科學(xué)和藝術(shù)?？茖W(xué)和藝術(shù)。綠色建筑學(xué)，就其學(xué)科內(nèi)涵來說，是依據(jù)可持續(xù)開展綠色建筑學(xué)，就其學(xué)科內(nèi)涵來說，是依據(jù)可持續(xù)開展的原那么，從觀念上和理論根底上對傳統(tǒng)的建筑學(xué)進(jìn)的原那么，從觀念上和理論根底上對傳統(tǒng)的建筑學(xué)進(jìn)行再造行再造,真正實(shí)現(xiàn)建筑是科學(xué)與藝術(shù)的結(jié)合真正實(shí)現(xiàn)建筑是科學(xué)與藝術(shù)的結(jié)合.4Dongleon Dongleon 建筑設(shè)計(jì)技術(shù)開展70s80s90s0010Tracing PaperLayered ProductionPC/Plotting/CA DraftingBIMBLMMainf

4、ramesDesign MethodsStructural and Energy AnalysisWorkstationsGraphicsRenderingModel-based Design Systems4D CADCollaboration Large Color DisplaysMobile DevicesPen-based input?PCNetAccommodateAdaptEvolve5Dongleon Dongleon 綠色建筑的設(shè)計(jì)要素節(jié)地與室外環(huán)境節(jié)地與室外環(huán)境節(jié)能與能源利用節(jié)能與能源利用節(jié)水與水資源利用節(jié)水與水資源利用節(jié)材與材料資源節(jié)材與材料資源室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量6

5、Dongleon Dongleon 綠色建筑設(shè)計(jì)技術(shù)研究的假設(shè)干方向協(xié)同設(shè)計(jì)協(xié)同設(shè)計(jì) 建筑信息模型建筑信息模型 建筑性能分析建筑性能分析 虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)綠色建筑設(shè)計(jì)技術(shù)綠色建筑設(shè)計(jì)技術(shù)以建筑設(shè)計(jì)知識為核心，以網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)為輔助工具，充分貫徹綠色設(shè)計(jì)的理念和方法 設(shè)計(jì)評價設(shè)計(jì)評價7Dongleon Dongleon - CO2 emissions- acid rain- ozone depletion- rainforest depletion- energy performance- renewable energy- water conservation- air quality- the

6、rmal comfort- lighting & noise- hazardous materials- material selection- recycling of materials- waste management- disposal & reuse- environmental policy- transport strategy- building maintenance- site selection- urban design- landscape planningCriteria &Factors8Dongleon Dongleon Assessm

7、ent MethodsAssessmentexamination of the performance of a building or its sub-system against a declared set of criteriaScale of performancerequire measuring the performance of buildings and their building systemsassign points or score to various aspects of performance9Dongleon Dongleon Assessment Met

8、hodsScope of the evaluationbuilding productsbuilding processesstructural elementsbuilding servicessingle buildingsgroups of buildings10Dongleon Dongleon Assessment MethodsApproachchecklists or formscomputer-based methodsw spreadsheetw computer programsModels usedenvironment modelproduct modellife cy

9、cle model11Dongleon Dongleon Assessment MethodsTypes of toolscomputer-aided planning toolcomputer-aided assessment toolcertification (e.g. energy certification, building certification, building rating)audit (certificate)catalogueguidelineproduct/process information12Dongleon Dongleon Assessment Tool

10、sWhole buildingBREEAM-UKBREEAM-CanadaBEPAC-CanadaLEED (USA)Building materials or productsAthena (Canada)BEES (USA)13Dongleon Dongleon Model of Athena sustainable material assessment tool14Dongleon Dongleon Assessment ToolsGBToolGBC (Green Building Challenge) for 19 countriesissues consideredw resour

11、ce consumption (R)w environmental loadings (L)w indoor environmental quality (Q)w quality of service (S)w economics (E)w pre-operations management (M)w architectural quality (? not included)15Dongleon Dongleon Four Performance levels:PlatinumGoldSilverCertifiedLEEDTM - Leadership in Energy & Env

12、ironmental DesignSustainable SitesWater EfficiencyEnergy & AtmosphereMaterials & ResourcesIndoor Environmental QualityDesign Excellence16Dongleon Dongleon 綠色建筑設(shè)計(jì)技術(shù)研究的假設(shè)干方向協(xié)同設(shè)計(jì)協(xié)同設(shè)計(jì) 建筑信息模型建筑信息模型 建筑性能分析建筑性能分析 虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)綠色建筑設(shè)計(jì)技術(shù)綠色建筑設(shè)計(jì)技術(shù)以建筑設(shè)計(jì)知識為核心，以網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)為輔助工具，充分貫徹綠色設(shè)計(jì)的理念和方法 設(shè)計(jì)評價設(shè)計(jì)評價17Dongleon Dong

13、leon 建筑性能分析建筑性能分析 計(jì)算機(jī)輔助工程(Computer Aided Engineering，CAE)：一項(xiàng)跨學(xué)科的數(shù)值模擬分析技術(shù)。特點(diǎn)是以工程和科學(xué)問題為背景，建立計(jì)算模型并進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真分析。使許多過去受條件限制無法分析的復(fù)雜問題，通過計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬得到滿意的解答使大量繁雜的工程分析問題簡單化，使復(fù)雜的過程層次化，節(jié)省了大量的時間，防止了低水平重復(fù)的工作，使分析更快、更準(zhǔn)確。18Dongleon Dongleon 建筑性能分析 u主要指建筑的物理環(huán)境性能分析，包括：建筑熱環(huán)境與能耗分析建筑熱環(huán)境與能耗分析建筑風(fēng)環(huán)境分析建筑風(fēng)環(huán)境分析建筑聲環(huán)境分析建筑聲環(huán)境分析建筑光環(huán)境分析建

14、筑光環(huán)境分析建筑日照分析建筑日照分析建筑水環(huán)境分析建筑水環(huán)境分析uCFD技術(shù)19Dongleon Dongleon 能耗分析技術(shù)的開展能耗分析技術(shù)的開展SAT by Mackey & WrightSAT by Maeda,T.COMISTRNSYSEsp-rASHRAENBSLD by Kusuda,T.HASP/ACSSmicro-PEAKESPDOE-2.2Corrected Response Factors by Kimura,K.Weighting Function by Maeda,T.Matrix Analysis by Terai,T. or Ohara,S. Sampl

15、ed-Data Control by July,E.I. Conduction by Carslaw & JaegerMatrix Analysis by Pipes,L.A.SWDENERGY+ BLASTPulse Transfer Function by Yamazaki,H.Dynamic Room Air Temp.Theory by Hasegawa,F.HASP/ACLDDOE-2 by LBNLResponse Factors by Mitalas,G.P.Weighting Factors by Tustin,A.HVACSIM+ by NISTEnergy Simu

16、lation by Clarke,J.A.20Dongleon Dongleon 國內(nèi)外主要的能耗分析軟件uDOE-2 : Whole building analysis programuInterface as eQuest, PowerDoe, VisualDoe, etc. uBLAST: building Load Analysis and System ThermodynamicsuEnergyPlus : Combination of DOE & Blast + additional featuresuEnergy10 : For residential and small

17、 commercial buildings uBuilding Design Advisor: Early stages of design and optimization uTRNSYS : Designed to simulate the transient performance of thermal energy system uESP-r : Major European tool. Public domain program, only Unix env.uCOMBINE : Integrates more than 10 design tools into an Intergr

18、aph based architectural CAD systemuDeST: 由清華大學(xué)開發(fā)出一套面向設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)用模擬工具，Desingers Simulation Toolkit (DeST)。 21Dongleon Dongleon CFD技術(shù)CFD分析通常包含如下三個主要環(huán)節(jié)：建立數(shù)學(xué)物理模型、數(shù)值算法求解、結(jié)果可視化。目前比較有影響的CFD軟件有：FLUENT是目前國際上比較流行的商用CFD軟件包，在美國的市場占有率為60%。舉凡跟流體，熱傳遞及化學(xué)反響等有關(guān)的工業(yè)均可使用。它具有豐富的物理模型、先進(jìn)的數(shù)值方法以及強(qiáng)大的前后處理功能.CFX：英國AEA公司開發(fā)PHOENICS：

19、英國CHAM公司開發(fā)，有30多年的歷史。PHOENICS的VR虛擬現(xiàn)實(shí)彩色圖形界面菜單系統(tǒng)很方便。STAR-CD: 創(chuàng)始人之一Gosman與PHOENICS的創(chuàng)始人Spalding都是英國倫敦大學(xué)同一教研室的教授。STAR：Simulation of Turbulent flow in Arbitrary Region，CD：computational Dynamics Ltd。22Dongleon Dongleon CDD 圖片欣賞23Dongleon Dongleon 綠色建筑設(shè)計(jì)技術(shù)研究的假設(shè)干方向協(xié)同設(shè)計(jì)協(xié)同設(shè)計(jì) 建筑信息模型建筑信息模型 建筑性能分析建筑性能分析 虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)綠色

20、建筑設(shè)計(jì)技術(shù)綠色建筑設(shè)計(jì)技術(shù)以建筑設(shè)計(jì)知識為核心，以網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)為輔助工具，充分貫徹綠色設(shè)計(jì)的理念和方法 設(shè)計(jì)評價設(shè)計(jì)評價24Dongleon Dongleon 協(xié)同設(shè)計(jì)協(xié)同設(shè)計(jì)或計(jì)算機(jī)支持的協(xié)同設(shè)計(jì)CSCD(Computer Supported Cooperative Design)的概念源于CSCW(Computer Supported Cooperative Work)，即計(jì)算機(jī)支持的協(xié)同工作。CSCW可以定義為：在基于計(jì)算機(jī)支持的共享環(huán)境中，一個群體協(xié)同工作去完成某一項(xiàng)共同的任務(wù)。CSCW 的特征是：明確的共同任務(wù);友好的共享環(huán)境; 流暢的通信平臺;良好的合作精神協(xié)調(diào)的人際關(guān)系。25D

21、ongleon Dongleon 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的群體協(xié)作時 間地 點(diǎn)工 作 狀 態(tài)同步模式同一地點(diǎn)共同決策、分析、設(shè)計(jì)、研究、會議不同地點(diǎn)（分布式）群體決策、協(xié)作分析、協(xié)作設(shè)計(jì)、電視會議、協(xié)作研究異步模式同一地點(diǎn)輪流分析和設(shè)計(jì)不同地點(diǎn)（分布式）電子郵件、大規(guī)模設(shè)計(jì)項(xiàng)目、遠(yuǎn)程傳輸設(shè)計(jì)文檔資料和圖紙26Dongleon Dongleon 媒體特征面對面共同出現(xiàn)，視覺，聽覺，共有性，同時性，序列性電話聽覺，共有性，同時性，序列性遠(yuǎn)程電視會議視覺，聽覺，共有性，同時性，序列性遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)會議同時性，序列性，可檢查性錄音電話聽覺，可檢查性電子郵件可檢查性，視覺可重復(fù)性信件可檢查性，視覺可重復(fù)性27Dongl

22、eon Dongleon 計(jì)算機(jī)支持的群體設(shè)計(jì)平臺28Dongleon Dongleon 29Dongleon Dongleon 協(xié)同設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)共享工作空間: 參與共同任務(wù)的個體，不離開自己的工作地點(diǎn)，通過計(jì)算機(jī)顯示的工作界面的遠(yuǎn)程共享來交流和協(xié)作。異步協(xié)同與同步協(xié)同 協(xié)同用戶界面: 傳統(tǒng)用戶界面是以系統(tǒng)為中心，而協(xié)同用戶界面那么以協(xié)作者群體為中心，通過該協(xié)同用戶界面，為協(xié)作者提供各種協(xié)作功能。 協(xié)同感知方法 沖突消解 分布集成與數(shù)據(jù)管理 30Dongleon Dongleon 綠色建筑設(shè)計(jì)技術(shù)研究的假設(shè)干方向協(xié)同設(shè)計(jì)協(xié)同設(shè)計(jì) 建筑信息模型建筑信息模型 建筑性能分析建筑性能分析 虛擬現(xiàn)實(shí)虛

23、擬現(xiàn)實(shí)綠色建筑設(shè)計(jì)技術(shù)綠色建筑設(shè)計(jì)技術(shù)以建筑設(shè)計(jì)知識為核心，以網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)為輔助工具，充分貫徹綠色設(shè)計(jì)的理念和方法 設(shè)計(jì)評價設(shè)計(jì)評價31Dongleon Dongleon 建筑信息模型建筑信息模型美國National Institute of Building Sciences，NIBS的Facilities Information Council，F(xiàn)IC對建筑信息模型(Building Information Model，BIM,在2006年2月給出的工作定義是：A Building Information Model, or BIM, utilizes cutting edge digit

24、al technology to establish a computable representation of all the physical and functional characteristics of a facility and its related project/life-cycle information, and is intended to be a repository of information for the facility owner/operator to use and maintain throughout the life-cycle of a

25、 facility.中國正在制定的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)?建筑信息模型：平臺局部?定義：建筑信息完整協(xié)調(diào)的數(shù)據(jù)組織，便于計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序進(jìn)行訪問、修改或添加。這些信息包括按照開放工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)表達(dá)的建筑設(shè)施的物理和功能特點(diǎn)、以及其相關(guān)的工程或生命周期信息。32Dongleon Dongleon 建筑信息模型建筑信息模型國家游泳中心效果圖國家游泳中心效果圖(左左)和在結(jié)構(gòu)上使用的維倫第爾式空間梁架和在結(jié)構(gòu)上使用的維倫第爾式空間梁架(右右)“水立方設(shè)計(jì)的靈感來自于肥皂泡泡以及有機(jī)細(xì)胞天然圖案的形成。設(shè)計(jì)人員采用的建筑結(jié)構(gòu)是 3D 的維倫第爾式空間梁架Vierendeel space frame，每邊都是 175 公尺，

26、高 35 公尺?？臻g梁架的根本單位是一個由 12 個五邊形和2個六邊形所組成的幾何細(xì)胞。設(shè)計(jì)人員使用Bentley Structural和MicroStation TriForma制作一個 3D 細(xì)胞陣列，然后為建筑物作造型。其余元件的切削外表形成這個混合式結(jié)構(gòu)的凸緣，而內(nèi)部元件那么形成網(wǎng)狀。在 3D 空間中一直重覆，沒有留下任何閑置空間。33Dongleon Dongleon 建筑信息模型建筑信息模型自由塔的設(shè)計(jì)方案自由塔的設(shè)計(jì)方案 建筑師在推敲方案時用建筑師在推敲方案時用RevitRevit軟軟件對原有的建筑造型進(jìn)行扭曲件對原有的建筑造型進(jìn)行扭曲 34Dongleon Dongleon 基

27、于建筑信息模型的設(shè)計(jì)軟件的特點(diǎn)參數(shù)化設(shè)計(jì)構(gòu)件關(guān)聯(lián)變化 單一建筑模型 統(tǒng)一的關(guān)系數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)了信息集成信息共享、協(xié)同工作 35Dongleon Dongleon 建筑信息模型在綠色建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用建筑信息模型在綠色建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用將建筑信息模型與節(jié)能分析軟件集成:由于BIM中的數(shù)據(jù)庫集成了各種設(shè)計(jì)信息，能夠進(jìn)行各種復(fù)雜的設(shè)計(jì)評價和分析;將BIM和能耗分析的軟件或者商業(yè)化的能耗分析軟件集成在一起，就使得復(fù)雜嚴(yán)密的建筑能耗分析變得容易。建筑師可以直接利用工具在設(shè)計(jì)過程的早期，通過多種能源效率設(shè)計(jì)的比較，得到及時的信息反響，從而選擇出合理的建筑設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)節(jié)能和可持續(xù)開展的目標(biāo)。通過XML實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)

28、與能耗分析的互操作:如gbXML(Green Building XML)。gbXML是一種基于XML的、用于能耗分析的、簡單的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，可以應(yīng)用該協(xié)議來傳輸BIM軟件中建筑模型的數(shù)據(jù)到能源分析的應(yīng)用程序。gbXML實(shí)現(xiàn)了BIM和大量第三方分析應(yīng)用軟件之間集成的交互操作性。36Dongleon Dongleon 綠色建筑設(shè)計(jì)技術(shù)研究的假設(shè)干方向協(xié)同設(shè)計(jì)協(xié)同設(shè)計(jì) 建筑信息模型建筑信息模型 建筑性能分析建筑性能分析 虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)綠色建筑設(shè)計(jì)技術(shù)綠色建筑設(shè)計(jì)技術(shù)以建筑設(shè)計(jì)知識為核心，以網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)為輔助工具，充分貫徹綠色設(shè)計(jì)的理念和方法 設(shè)計(jì)評價設(shè)計(jì)評價37Dongleon Dongleon

29、虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)VRVR技術(shù)技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí) Virtual RealityVirtual Reality，VR VR 技術(shù)，融合了數(shù)字圖像處理、計(jì)算技術(shù)，融合了數(shù)字圖像處理、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、多媒體技術(shù)、傳感器技機(jī)圖形學(xué)、多媒體技術(shù)、傳感器技術(shù)等多個信息技術(shù)分支，從而大大術(shù)等多個信息技術(shù)分支，從而大大推進(jìn)了計(jì)算機(jī)技術(shù)的開展。推進(jìn)了計(jì)算機(jī)技術(shù)的開展。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)就是要利用各種先進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)就是要利用各種先進(jìn)的硬件技術(shù)及軟件工具，設(shè)計(jì)出合的硬件技術(shù)及軟件工具，設(shè)計(jì)出合理的硬件、軟件及交互手段，使參理的硬件、軟件及交互手段，使參與者能交互式地觀察和操縱系統(tǒng)生與者能交互式地觀察和操縱系統(tǒng)生成的虛擬世界。成的虛