作為綠色建筑行業的咨詢研究人員，我們認為，綠色建筑不是一種高科技的技術集成，而是設計合理，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，與自然和諧共生的當代建筑。

因此近年來，我們的工作思路一直在轉變，從單純的根據《綠色建筑評價標準》要求去指導建筑設計，到現在深入參與設計，積極運用模擬分析技術為設計師服務，解決問題，尋找綠色建筑的最優解。下面兩個實踐案例，介紹了我們是如何運用模擬分析技術進行室內環境優化的。

1. 超高層建筑大空間環境的設計優化

1.1 設計中需解決的問題

本項目為深圳市一超高層建筑，首層大廳為一高大空間，大廳的室內溫度環境的設計標準較高，設計及控制上均有一定難度。一方面大廳的外圍護結構均為透明玻璃幕墻，室外主要朝向為西、南側，夏季空調冷負荷較大且分布不均，同時由于大廳屬于高大空間，室內溫度存在水平與垂直分布情況。另一方面，為配合建筑裝修的要求，考慮到視覺效果，送、回風口的位置被嚴格限制。

因此本項目的設計難點在于，如何在建筑條件有限的條件下，對氣流組織的控制采取精細化設計，使之滿足室內環境的舒適度要求。

1.2模擬分析的方法

（1）調節各風口送風參數（包括送風量和送風角度）對室內環境進行控制，以適應大廳非均勻負荷分布的實際情況。對不同送風工況進行模擬計算，通過對比大廳人活動區域的溫度場與速度場的均勻性，從而獲得優化的風口送風風量分配以及送風角度方案。

（2）本次模擬共9個計算工況，包括1個設計工況和8個調整工況。其中4個調整工況為風量調整優化，即對各組風量進行調整，送風角度保持設計工況不變。根據設計工況的模擬結果，對于人員活動區域溫度較高區域提高送風量，而在溫度較低的區域減小送風量。另外4個調整工況為送風角度優化，即在調整風量分配的基礎上調節送風角度，調整角度分別為 90°/ 60°/ 45°/ 30°，使空調送風直接供給空調區域，降低平均溫度。

1.3模擬分析的結果

（1）風速調整結果

原設計工況風速場比較均勻，但區域溫度較高（見圖1）。經過4輪的風量調整優化，最終調整工況4的計算結果顯示，大廳主要人員活動區域的溫度分布均勻，平均溫度約為26.5℃,整體溫度比設計溫度值稍高。主要人員活動區域風速均在0.3m/s以下，能夠滿足舒適性需求（見圖2、3）。

▲圖1 設計工況人活動區域溫度水平分布

▲圖2 調整工況4人活動區域水平溫度分布

▲圖3 調整工況4人活動區域水平風速分布

（2）角度調整

當送風角度調整為60°時，平均溫度為25.5℃，主要人員活動區域風速均在0.3m/s以下能夠滿足舒適性需求。

當送風角度調整為45°時，平均溫度為24.5℃，主要人員活動區域平均風速為0.4m/s，但考慮到大廳人員走動引起空氣擾動、以及停留時間較短的特點，因此基本能夠滿足舒適性需求。（見圖4、5）

當送風角度調整到30°時，大部分區域風速達到0.6m/s，有吹風感，會對人體舒適性產生不良影響。

▲圖4 送風角度45°人員區域水平溫度分布

▲圖5 送風角度45°人員區域水平風速分布

1.4設計優化建議

本項目將工況四的調整送風量參數確定為設計參數，用于確定各個送風口和送風管道的尺寸選型，送風角度調整為45°至60°。優化后的大廳主要人員活動區域平均溫度值和溫度、風速的分布情況，均能夠滿足設計及使用要求。

2 某國際機場的采光優化

2.1設計中需解決的問題

本項目需要對機場室內空間進行自然采光模擬計算分析，根據相關標準要求評價其室內二層主要空間的自然采光質量是否舒適，并以此確定天窗的適宜寬度。

2.2模擬分析的方法

（1）首先依據《建筑采光設計標準》GB50033-2013第3.0.3和第4.0.13條，確定采光二層主要功能空間舒適的采光系數區間為2.2%-7.7%

（2）模擬中，主要功能房間包括值機大廳、候機廳、連接通道、商業、餐廳等。設備機房、庫房、辦公區、等不計入模擬范圍。計算高度面為高于各層樓板750mm的工作面。

（3）為簡化模擬計算，按照吊頂的孔隙率對其透光率進行折算。折算后透光率與天窗的透光率進行相乘疊加。因此，吊頂的孔隙率設為50%，天窗采用雙層LOW-E玻璃（透光率60%），其最終透光率為30%。

（4）根據天窗的不同尺寸建立3個采光模型，其中模型Ⅰ的天窗寬度為3m，模型Ⅱ寬度為5m，模型Ⅲ寬度為7m。三個模型的模擬區域全部相同。

2.3模擬分析的結果

（1）模型I ，主要房間的采光系數舒適區間（2.2%-7.7%）的比例為56.96%，自然采光舒適區域主要集中在中部的值機大廳，但相鄰的商業等房間采光系數不足2%（圖6）。

（2）模型Ⅱ，主要房間的采光系數舒適區域的比例為41.31%，雖然值機大廳的采光系數多在7.7%以上，但商業區域的采光系數基本高于低限值要求的2.2%（圖7）。

（3）模型Ⅲ，主要房間的采光系數舒適區間比例為25.92%，值機大廳的采光系數普遍較高，基本超過11%（圖8） 。

▲圖6 模型Ⅰ（天窗寬度3米）二層主要功能空間的采光計算結果

▲圖7 模型Ⅱ（天窗寬度5米）二層主要功能空間的采光計算結果

▲圖8 模型Ⅲ（天窗寬度7米）二層主要功能空間的采光計算結果

2.4設計優化建議

二層主要功能房間采光系數舒適區間比例最高的模型為Ⅰ號模型，其次為模型Ⅱ和模型Ⅲ。但是模型Ⅰ中二層商業及一些非臨窗房間的采光系數較低，未能達到采光標準中要求的2.2%低限值，因此降低了建筑整體的采光效果。而模型III值機大廳采光系數太高，易造成夏季晴天過熱及不舒適眩光等問題。綜合考慮上述因素，模型Ⅱ的模擬結果最為理想，建議天窗寬度為5m。

3 結束語

通過上面的案例可以看出，模擬分析技術的運用，能夠真正為建筑設計解決實際問題。希望在今后的綠色建筑設計中，我們能夠為更多的設計師提供技術上的支持；同時也希望我們將來能更進一步，不是被動地等待設計師提出問題，而是真正能參與到綠色建筑設計中，為設計師提出更好的優化建議。

■ 參考文獻

[1] 梁楠，朱穎秋，馬曉鈞，蔡志濤．深圳中州塔工程大空間非均勻送風參數的優化設計．2014年第十九屆全國暖通空調制冷學術年會論文集，75．

來源：朱穎秋 城市生態與節能論壇