李娟
合肥学院 安徽合肥 230601
摘要：文章通过对绿色建筑的发展现状及国内外绿色建筑评价体系的相关阐述，分析了开设绿色建筑常用软件实验的主要背景，总结了现阶段常用的绿色建筑软件种类。作为绿色建筑方案评价阶段的重要工具，绿色建筑分析软件的模拟结果关系到整个建筑方案的设计方向。如何正确的对待绿色建筑分析软件，了解其特点，提高结果准确性，从而为绿色建筑方案设计提供有效指导，不仅是开展绿色建筑常用软件实验的重要目的之一，也是提高建筑及相关专业学生实践能力和知识储备的重要途径之一。
关键词：绿色建筑；模拟软件；实验教学；综述报告
0 前言
在绿色建筑的方案设计环节，建筑室内和室外的热、光、声环境的评估是绿色建筑方案设计的重要内容，模拟软件是绿色建筑环境评估的必备工具[1]。针对建筑及相关专业开设绿色建筑常用软件实验，引导学生关注行业发展动向，提高学生实践能力，为学生的就业及进一步学习深造储备知识。
本文依托于合肥学院绿色建筑技术实训中心。
1 绿色建筑评价体系及常用软件种类
“绿色建筑”是一种设计理念，一种设计追求。判断一栋建筑是否为“绿色建筑”，这个过程称为“绿色建筑评价”。这里的建筑不仅指建筑实体，而是从规划设计方案、建筑施工、建筑运行，全生命周期依照“评价标准”进行评估，并根据评估结果判断是否为绿色建筑以及对应的绿色建筑等级。全球范围内城市化进程加速，引发了一系列环境问题。为了缓解资源压力，改善生态环境，绿色建筑在世界范围内得到了极大的推广。国内外的绿色建筑评价体系众多，绿色建筑常用软件也是呈现百花齐放的状态[2]。
1.1 国内外绿色建筑评价体系
我国的绿色标识制度主要以《绿色建筑评价标识管理办法》、《绿色建筑评价标准》[3]、《绿色建筑评价技术细则》[4]及地方政府职能部门出台的公告、通知等文件作为设计和评判依据。经专家和测评机构(中国绿色建筑与节能委员会)评审通过后，颁发“绿色建筑评价标识”。“绿色建筑评价标识”分为一、二、三星级，三星级为最高级别。《绿色建筑评价标准》高度重视建筑环境与模拟软件，涉及四个控制项。使用模拟软件对建筑环境（建筑内外的热、光、声环境）进行评估是绿色建筑设计的重要内容[5]。我国香港地区主要施行《香港建筑环境评估标准》。该评价体系在借鉴英国BREEAM体系主要框架的基础上，由香港理工大学于1996年制定。它是一套主要针对新建和已使用的办公、住宅建筑的评估体系。该体系旨在评估建筑的整体环境性能表现[6]。其中对建筑环境性能的评价归纳为对场地、材料、能源、水资源、室内环境质量、创新与性能改进六个方面的评价。
国外的绿色建筑发展较早，在美国、英国及德国等经济发达国家已形成了成熟的评价体系[7]。（详见表1）
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1.2 绿色建筑常用软件
依据软件的主要功能，绿色建筑常用软件主要分为以下四类：建筑热工分析软件，建筑声学分析软件，建筑光学分析软件，综合分析软件。（详见表2）
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2 绿色建筑常用软件实验内容与方法
绿色建筑常用软件种类众多，在实际工程应用已较为广泛。随着计算机硬件的迅速提升，软件模拟的准确度也逐渐提高。只有基于不同软件的不同特点，合理设置边界条件，严格遵守相关数值模拟规范要求[8]，才能获得相对准确的实验结果，服务于绿色建筑设计。绿色建筑常用软件实验主要从建筑热工、建筑声学、建筑光学三类软件各选取一种进行上机实验操作。
2.1 风环境模拟软件实验
以PHOENICS为例，该款软件是一款集室内、室外通风、热岛分析功能于一体的绿色建筑节能评估软件。可准确模拟建筑内部、建筑周围风速、风速放大系数、风压、温度等分布情况，为优化建筑布局，改善建筑物朝向、开窗位置、空调布局等提供方案指导。PHOENICS采用“交错,有限体积”法，速度和压力分别在不同坐标系计算；标量(如温度/压力)是在单元体心进行定义；矢量和张量(如速度/剪应力)是在单元面心定义的。采用Parsol技术嵌入几何。每个单元都具有一个体积分数和三个面积分数，它们一起定义固体表面作为通过单元的平面。优点是快速，容易网格产生；更改几何时无需更改网格；考虑到运动和变形物体。缺点是对于解决湍流边界层问题，不是很理想（毫米级别）。在进行风环境模拟软件操作时，先进行前处理：建立仿真模型，定义物质属性，设置边界条件，建立网格；再进行迭代计算；最后处理查看结果。前处理部分是保证计算顺利和结果准确的重要环节。
2.2 声环境模拟软件实验
以Cadna A为例，软件基于ISO9613及中国HJ2.4-2009等技术导则为计算原理。该款软件在工程中广泛应用于多种噪声源的预测、评价、工程设计和研究，以及城市噪声规划等方面的工作，其中包括工业设施、公路和铁路、机场及其它噪声设备。输入采用电子地图或图形直接扫描且有多种数据输入接口如DXF、GIS等，也可定义图形比例按需要设置。可以直接对噪声源的辐射和传播产生影响的物体进行定义。在进行声环境模拟软件操作时，先进行建模和项目设置：数据整理，导入，参数设置；再进行噪声计算：设置接收点，生成水平噪声图、垂直或剖面噪声图以及建筑立面噪声图；最后显示并导出结果：生成相应的结果图和结果表，打印报告。
2.3 光环境模拟软件实验
以Design Builder为例，这款软件是综合性分析软件，采用国际公认的美国Radiance采光分析核心，绘制等照度线、计算平均采光系数等，通过采光分析，可以缩短人工照明时间从而降低能源消耗、碳排放。在进行光环境模拟软件操作时，先进行建场地与气象参数设置；再进绘制三维建筑模型并设置围护结构的类型；最后进行采光模拟，生成采光分析图，并依据相应的标准出具详细报告。与其他软件不同，模型数据在Design Builder中直接建立的。需特别注意的Design Builder将模型数据分为6个层次，分别为“场地”、“建筑“块”、“区域”、“表面”、“子表面”。默认数据都是从上一层次的数据所继承而来，如:“块”数据来自于“建筑”数据，而“区域”数据则是来自于“块”数据等等，所以如果对上级层次中的数据进行了变动，那么其下属层次中该数据都得到了修改。这一点可以让使用者输入更少的数据，提高建模效率。
3 结语
在政策和标准的指导下，绿色建筑迅猛发展。未来的绿色建筑将由单体绿色建筑向单体与绿色生态城区联动，推动绿色建筑规模化发展；绿色建筑由新建建筑扩展至既有建筑绿色改造，进行存量优化；健康建筑成为绿色建筑发展的深层次需求，更加关注人员健康；绿色建筑的研究和实践更加扎实深入，绿色理念的内涵和外延更加丰富宽广。通过开设绿色建筑常用软件实验，可以使建筑及相关专业的学生了解绿色建筑及相应的评价体系，熟悉绿色建筑软件的种类和功能，掌握常用软件的使用方法。为今后走上工作岗位及进一步学习深造储备知识。
参考文献：
【1】潘毅群, 左明明, 李玉明. 建筑能耗模拟——绿色建筑设计与建筑节能改造的支持工具之一:基本原理与软件[J]. 制冷与空调(四川), 2008, 022(003):10-16.
【2】刘剑涛, 张永炜, 惠全景,等. 绿色建筑模拟软件概述[J]. 建设科技, 2017.
【3】中国建筑科学研究院.绿色建筑评价标准(GB/T50378-2019)[S].中国建筑工业出版社,2019.
【4】中国建筑科学研究院.绿色建筑评价标准技术细则2019[M].中国建筑工业出版社, 2019.
【5】支家强, 赵靖, 辛亚娟. 国内外绿色建筑评价体系及其理论分析[J]. 城市环境与城市生态, 2010(02):43-47.
【6】陈益明, 徐小伟. 香港绿色建筑认证体系BEAM Plus的综述及启示[J]. 绿色建筑, 2012, 000(006):35-37.
【7】王祎n, 王随林, 王清勤,等. 国外绿色建筑评价体系分析[J]. 建筑节能, 2010, 38(002):64-66.
【8】上海市质量技术监督局.建筑环境数值模拟技术规程（DB31/T 922-2015）[S]. 中国标准出版社, 2015.