绿色建筑设计技术研究的若干方向.ppt

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1、绿色建筑设计技术研究的若干方向,董靓博士,教授西南交通大学绿色建筑研究与评估中心,绿色建筑,绿色建筑（Green Building）就是在全生命周期内，最大限度地节约资源(节能、节地、节水、节材)、保护环境和减少污染，具有地方特色和文化内涵的，健康、舒适、便利和安全的，与自然和谐共生的人居环境空间。,绿色建筑（Green Building）就是在保证使用功能和室内外环境质量的前提下，在全生命周期内节约资源(节能、节地、节水、节材)、环境友好的建筑。,绿色建筑学,绿色建筑学（Green Architecture）是一门依据可持续发展的理念和原则，实现绿色建筑设计并监理设计实现的学问，是关于绿色建

2、筑设计过程，方法和工具，以及对绿色建筑技术问题进行研究分析并提出解决方案的科学和艺术。,绿色建筑学，就其学科内涵来说，是依据可持续发展的原则，从观念上和理论基础上对传统的建筑学进行再造,真正实现建筑是科学与艺术的结合.,建筑设计技术发展,绿色建筑的设计要素,节地与室外环境节能与能源利用节水与水资源利用节材与材料资源室内环境质量,绿色建筑设计技术研究的若干方向,协同设计,建筑信息模型,建筑性能分析,虚拟现实,绿色建筑设计技术,以建筑设计知识为核心，以网络和计算机为辅助工具，充分贯彻绿色设计的理念和方法,设计评价,-CO2 emissions-acid rain-ozone depletion-r

3、ainforest depletion,-energy performance-renewable energy-water conservation,-air quality-thermal comfort-lighting&noise-hazardous materials,-material selection-recycling of materials-waste management-disposal&reuse,-environmental policy-transport strategy-building maintenance,-site selection-urban d

4、esign-landscape planning,Criteria&Factors,Assessment Methods,Assessmentexamination 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 aspec

5、ts of performance,Assessment Methods,Scope of the evaluationbuilding productsbuilding processesstructural elementsbuilding servicessingle buildingsgroups of buildings,Assessment Methods,Approachchecklists or formscomputer-based methodsspreadsheetcomputer programsModels usedenvironment modelproduct m

6、odellife cycle model,Assessment Methods,Types of toolscomputer-aided planning toolcomputer-aided assessment toolcertification(e.g.energy certification,building certification,building rating)audit(certificate)catalogueguidelineproduct/process information,Assessment Tools,Whole buildingBREEAM-UKBREEAM

7、-CanadaBEPAC-CanadaLEED(USA)Building materials or productsAthena(Canada)BEES(USA),Model of Athena sustainable material assessment tool,Assessment Tools,GBToolGBC(Green Building Challenge)for 19 countriesissues consideredresource consumption(R)environmental loadings(L)indoor environmental quality(Q)q

8、uality of service(S)economics(E)pre-operations management(M)architectural quality(?not included),Four Performance levels:PlatinumGoldSilverCertified,LEEDTM-Leadership in Energy&Environmental Design,Sustainable SitesWater EfficiencyEnergy&AtmosphereMaterials&ResourcesIndoor Environmental QualityDesig

9、n Excellence,绿色建筑设计技术研究的若干方向,协同设计,建筑信息模型,建筑性能分析,虚拟现实,绿色建筑设计技术,以建筑设计知识为核心，以网络和计算机为辅助工具，充分贯彻绿色设计的理念和方法,设计评价,建筑性能分析,计算机辅助工程(Computer Aided Engineering，CAE)：一项跨学科的数值模拟分析技术。特点是以工程和科学问题为背景，建立计算模型并进行计算机仿真分析。使许多过去受条件限制无法分析的复杂问题，通过计算机数值模拟得到满意的解答使大量繁杂的工程分析问题简单化，使复杂的过程层次化，节省了大量的时间，避免了低水平重复的工作，使分析更快、更准确。,建筑性能分析

10、,主要指建筑的物理环境性能分析，包括：建筑热环境与能耗分析建筑风环境分析建筑声环境分析建筑光环境分析建筑日照分析建筑水环境分析CFD技术,能耗分析技术的发展,1940,1950,1960,1970,1980,1990,2000,SAT by Mackey&Wright,SAT by Maeda,T.,COMIS,TRNSYS,Esp-r,ASHRAE,NBSLD by Kusuda,T.,HASP/ACSS,micro-PEAK,ESP,DOE-2.2,Corrected Response Factors by Kimura,K.,Weighting Function by Maeda,T.,

11、Matrix Analysis by Terai,T.or Ohara,S.,Sampled-Data Control by July,E.I.,Conduction by Carslaw&Jaeger,Matrix Analysis by Pipes,L.A.,SWD,ENERGY+,BLAST,Pulse Transfer Function by Yamazaki,H.,Dynamic Room Air Temp.Theory by Hasegawa,F.,HASP/ACLD,DOE-2 by LBNL,Response Factors by Mitalas,G.P.,Weighting

12、Factors by Tustin,A.,HVACSIM+by NIST,Energy Simulation by Clarke,J.A.,国内外主要的能耗分析软件,DOE-2:Whole building analysis programInterface as eQuest,PowerDoe,VisualDoe,etc.BLAST:building Load Analysis and System ThermodynamicsEnergyPlus:Combination of DOE&Blast+additional featuresEnergy10:For residential and

13、 small commercial buildings Building Design Advisor:Early stages of design and optimization TRNSYS:Designed to simulate the transient performance of thermal energy system ESP-r:Major European tool.Public domain program,only Unix env.COMBINE:Integrates more than 10 design tools into an Intergraph bas

14、ed architectural CAD systemDeST:由清华大学开发出一套面向设计人员的设计用模拟工具，Desingers Simulation Toolkit(DeST)。,CFD技术,CFD分析通常包含如下三个主要环节：建立数学物理模型、数值算法求解、结果可视化。目前比较有影响的CFD软件有：FLUENT是目前国际上比较流行的商用CFD软件包，在美国的市场占有率为60%。举凡跟流体，热传递及化学反应等有关的工业均可使用。它具有丰富的物理模型、先进的数值方法以及强大的前后处理功能.CFX：英国AEA公司开发PHOENICS：英国CHAM公司开发，有30多年的历史。PHOENICS的

15、VR（虚拟现实）彩色图形界面菜单系统很方便。STAR-CD:创始人之一Gosman与PHOENICS的创始人Spalding都是英国伦敦大学同一教研室的教授。STAR：Simulation of Turbulent flow in Arbitrary Region，CD：computational Dynamics Ltd。,CDD 图片欣赏,绿色建筑设计技术研究的若干方向,协同设计,建筑信息模型,建筑性能分析,虚拟现实,绿色建筑设计技术,以建筑设计知识为核心，以网络和计算机为辅助工具，充分贯彻绿色设计的理念和方法,设计评价,协同设计,协同设计或计算机支持的协同设计CSCD(Computer

16、Supported Cooperative Design)的概念源于CSCW(Computer Supported Cooperative Work)，即计算机支持的协同工作。CSCW可以定义为：在基于计算机支持的共享环境中，一个群体协同工作去完成某一项共同的任务。CSCW 的特征是：明确的共同任务;友好的共享环境;流畅的通信平台;良好的合作精神协调的人际关系。,网络环境下的群体协作,计算机支持的群体设计平台,协同设计的关键技术,共享工作空间:参与共同任务的个体，不离开自己的工作地点，通过计算机显示的工作界面的远程共享来交流和协作。异步协同与同步协同 协同用户界面:传统用户界面是以系统为中心，

17、而协同用户界面则以协作者群体为中心，通过该协同用户界面，为协作者提供各种协作功能。协同感知方法 冲突消解 分布集成与数据管理,绿色建筑设计技术研究的若干方向,协同设计,建筑信息模型,建筑性能分析,虚拟现实,绿色建筑设计技术,以建筑设计知识为核心，以网络和计算机为辅助工具，充分贯彻绿色设计的理念和方法,设计评价,建筑信息模型,美国National Institute of Building Sciences，NIBS的Facilities Information Council，FIC对建筑信息模型(Building Information Model，BIM,在2006年2月给出的工作定义是：

18、A Building Information Model,or BIM,utilizes cutting edge digital 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 own

19、er/operator to use and maintain throughout the life-cycle of a facility.中国正在制定的行业标准建筑信息模型：平台部分定义：建筑信息完整协调的数据组织，便于计算机应用程序进行访问、修改或添加。这些信息包括按照开放工业标准表达的建筑设施的物理和功能特点、以及其相关的项目或生命周期信息。,建筑信息模型,国家游泳中心效果图(左)和在结构上使用的维伦第尔式空间梁架(右),“水立方”设计的灵感来自于肥皂泡泡以及有机细胞天然图案的形成。设计人员采用的建筑结构是 3D 的维伦第尔式空间梁架（Vierendeel space frame），

20、每边都是 175 公尺，高 35 公尺。空间梁架的基本单位是一个由 12 个五边形和2个六边形所组成的几何细胞。设计人员使用Bentley Structural和MicroStation TriForma制作一个 3D 细胞阵列，然后为建筑物作造型。其余元件的切削表面形成这个混合式结构的凸缘，而内部元件则形成网状。在 3D 空间中一直重覆，没有留下任何闲置空间。,建筑信息模型,自由塔的设计方案,建筑师在推敲方案时用Revit软件对原有的建筑造型进行扭曲,基于建筑信息模型的设计软件的特点,参数化设计构件关联变化 单一建筑模型 统一的关系数据库实现了信息集成信息共享、协同工作,建筑信息模型在绿色建

21、筑设计中的应用,将建筑信息模型与节能分析软件集成:由于BIM中的数据库集成了各种设计信息，能够进行各种复杂的设计评价和分析;将BIM和能耗分析的软件或者商业化的能耗分析软件集成在一起，就使得复杂严密的建筑能耗分析变得容易。建筑师可以直接利用工具在设计过程的早期，通过多种能源效率设计的比较，得到及时的信息反馈，从而选择出合理的建筑设计方案，实现节能和可持续发展的目标。通过XML实现建筑设计与能耗分析的互操作:如gbXML(Green Building XML)。gbXML是一种基于XML的、用于能耗分析的、简单的数据传输协议，可以应用该协议来传输BIM软件中建筑模型的数据到能源分析的应用程序。g

22、bXML实现了BIM和大量第三方分析应用软件之间集成的交互操作性。,绿色建筑设计技术研究的若干方向,协同设计,建筑信息模型,建筑性能分析,虚拟现实,绿色建筑设计技术,以建筑设计知识为核心，以网络和计算机为辅助工具，充分贯彻绿色设计的理念和方法,设计评价,虚拟现实（VR）技术,虚拟现实（Virtual Reality，VR）技术，融合了数字图像处理、计算机图形学、多媒体技术、传感器技术等多个信息技术分支，从而大大推进了计算机技术的发展。,虚拟现实系统就是要利用各种先进的硬件技术及软件工具，设计出合理的硬件、软件及交互手段，使参与者能交互式地观察和操纵系统生成的虚拟世界。,多感知性(Multi-S

23、ensory)所谓多感知是指除了一般计算机技术所具有的视觉感知之外，还有听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知，甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。,浸没感(Immersion)指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。,交互性(Interactivity)指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度(包括实时性)。,构想性(Imagination)强调虚拟现实技术应具有广阔的可想像空间，可拓宽人类认知范围，不仅可再现真实存在的环境，也可以随意构想客观不存在的甚至是不可能发生的环境。,虚拟现实技术的主要特征,问题?,西南交通大学绿色建筑研究与评估中心简介,中心的主要工作:绿色建筑与节能设计方法与工具绿色建筑评价方法与工具计算机辅助建筑能耗分析建筑节能技术计算机支持的协同设计参与国家和地方有关技术政策和技术标准的制定 绿色建筑与建筑节能方面的课程教学和硕士博士研究生培养与国内外绿色建筑领域的机构进行交流与合作联系:董靓博士,教授,博士生导师,中心主任,