建筑師廣義化下的綠色辦公建筑設(shè)計(jì)方法研究

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籌劃與示范性生態(tài)模型。如通過(guò)達(dá)成并超越政府所制定的能源使用模范、性能提升標(biāo)準(zhǔn)和可持續(xù)能源推廣籌劃，獲得財(cái)政補(bǔ)貼、稅收優(yōu)待和額外的創(chuàng)辦與維護(hù)鼓舞措施。建筑師作為業(yè)主代表，若能在設(shè)計(jì)打定階段，對(duì)利益相關(guān)各方的訴求舉行深入了解，并與各方協(xié)調(diào)達(dá)成一致，將能更為切實(shí)地制定出符合各方期望的建筑性能標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)并推進(jìn)建筑設(shè)計(jì)本體的發(fā)生與進(jìn)展。

另一方面，擴(kuò)大化溝通還包括對(duì)于當(dāng)?shù)貧夂蚝湍芎臉?biāo)準(zhǔn)的深入了解，它將有助于提升設(shè)計(jì)目標(biāo)的切實(shí)性。氣候處境將對(duì)建筑形態(tài)和空間產(chǎn)生抉擇性因素，是建筑性能目標(biāo)建立的第一步。通過(guò)對(duì)溫度、濕度、日照輻射、太陽(yáng)軌跡、風(fēng)速風(fēng)向和降水等當(dāng)?shù)貧夂虻难芯?，建筑師將學(xué)會(huì)如何利用，而非無(wú)視甚至對(duì)抗在地環(huán)境，從而因地制宜地建立設(shè)計(jì)目標(biāo)，采用更加適合的策略提高建筑性能。能耗標(biāo)準(zhǔn)那么成為建筑性能目標(biāo)制定的根基，它建立在當(dāng)?shù)卣块T(mén)所統(tǒng)計(jì)的同類(lèi)建筑能耗之上。

尤其對(duì)于政府辦公樓和企業(yè)總部來(lái)說(shuō)，這些要求往往是強(qiáng)制性的。以紐約的辦公樓為例，能源之星與ASHRAEStandard90.1分別有對(duì)中等辦公樓能源使用處境的統(tǒng)計(jì)。前者在2022年的統(tǒng)計(jì)為67.3kBtu/ft2-yr（SiteEUI）和l48.lkBtu/ft2-yr（SourceEUI），而后者在2022年的統(tǒng)計(jì)那么為37.1kBtu/ft2-yr（SiteEUI）和106.3kBtu/ft2-yr（SourceEUI）。相應(yīng)地，聯(lián)邦政府基于后者制定的能源標(biāo)準(zhǔn)是至少降低24%。而紐約州政府能源部門(mén)那么對(duì)州內(nèi)新建政府辦公建筑提出了更為嚴(yán)格的7年內(nèi)進(jìn)一步提升20%性能的要求。由此可見(jiàn)，制定設(shè)計(jì)目標(biāo)，鮮明需要對(duì)這些“最低要求”了如指掌。

擴(kuò)大化協(xié)作：與團(tuán)隊(duì)舉行更多維的工程運(yùn)作

由于在設(shè)計(jì)打定階段中，設(shè)計(jì)目標(biāo)的制定是與業(yè)主利益各方溝通協(xié)調(diào)的結(jié)果，同時(shí)兼顧當(dāng)?shù)貧夂蛱幘澈驼芎臉?biāo)準(zhǔn)。所以，設(shè)計(jì)方案需要解決來(lái)自多方的挑戰(zhàn)。在綠色辦公建筑設(shè)計(jì)中，建筑師所需要面臨的將是功能、經(jīng)濟(jì)、美觀、性能、舒適、安好、產(chǎn)品、環(huán)境、鄰里、盈利、市場(chǎng)、權(quán)力等因素的綜合考量。

這些設(shè)計(jì)問(wèn)題的繁雜性并非傳統(tǒng)的“設(shè)計(jì)一參謀”模式所能夠應(yīng)對(duì)，也并非“建筑一布局一暖通”三位一體的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)所能應(yīng)付。線性的設(shè)計(jì)模式和感性的設(shè)計(jì)方法在新的建筑繁雜性里所產(chǎn)生的重復(fù)性和滯后性等弊端是毋庸贅述的。為此，建筑師將不得不面臨一個(gè)擴(kuò)大化的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，共同處理整個(gè)系統(tǒng)。

在新成員中，建筑師將與能源建模師共同抉擇建筑形態(tài)，以數(shù)據(jù)支撐性能最優(yōu)化，以性能推動(dòng)設(shè)計(jì)進(jìn)程，以更合理的建筑形態(tài)得志業(yè)主各方要求；將與認(rèn)證專(zhuān)家共同抉擇能耗標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行和生態(tài)認(rèn)證的申請(qǐng)，以標(biāo)準(zhǔn)輔佐設(shè)計(jì)，同時(shí)讓設(shè)計(jì)超越標(biāo)準(zhǔn)；將與景觀師共同抉擇場(chǎng)地設(shè)計(jì)，營(yíng)造出舒適美觀的建筑在地微環(huán)境，提升建筑性能與場(chǎng)所價(jià)值；將與預(yù)算師共同抉擇建筑生命周期消耗，通過(guò)對(duì)產(chǎn)品老化、市場(chǎng)運(yùn)行及通貨膨脹等因素的通盤(pán)考慮，精確計(jì)算出建筑的能源回報(bào)與投資效益。

與此同時(shí)，建筑師還將與具有性能設(shè)計(jì)閱歷的暖通工程師共同抉擇機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，使機(jī)械系統(tǒng)的效率、布局、走向與建筑立面、層高乃至空間形態(tài)產(chǎn)生聯(lián)系。在這樣一個(gè)廣義的建筑設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)中，沒(méi)有一個(gè)部門(mén)可以脫離整體，獨(dú)立運(yùn)作?！敖ㄖ煛币矊⑴c來(lái)自更多領(lǐng)域、更富有閱歷的合作伙伴舉行交錯(cuò)協(xié)同設(shè)計(jì)。

擴(kuò)大化方法：在綠色建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域中采用最新設(shè)計(jì)手段

在擴(kuò)大化協(xié)作中，建筑師與設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的合作關(guān)系和角色定位需要依靠更為綜合的工程整合、傳遞和交付方法加以執(zhí)行。BIM無(wú)疑為此供給了一個(gè)共同設(shè)計(jì)的開(kāi)放平臺(tái)，有效提升了設(shè)計(jì)效率，促進(jìn)了各專(zhuān)業(yè)間的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。然而，傳統(tǒng)意義上的BIM在不斷進(jìn)步的性能標(biāo)準(zhǔn)要求下，逐步暴露了創(chuàng)新拓展才能缺乏的弊病，因此建筑師和能源工程師正努力協(xié)作探索研發(fā)有不斷創(chuàng)新潛力的BIM開(kāi)放平臺(tái)和工作模式。

可持續(xù)建筑研究中心（CenterofArchitectureScienceandEcology）是由SOM紐約辦公室與倫斯勒理工學(xué)院（RPI）建筑學(xué)院共同創(chuàng)立的致力于可持續(xù)建筑設(shè)計(jì)與技術(shù)研發(fā)的機(jī)構(gòu)。其開(kāi)設(shè)的建筑學(xué)碩士工程名為生態(tài)建筑參數(shù)化研究（EnvironmentalParametric），筆者在讀期間曾參與其課程中一項(xiàng)關(guān)于辦公建筑可持續(xù)設(shè)計(jì)方法專(zhuān)題研究。研究基于Grasshopper的程序編寫(xiě)與數(shù)據(jù)處理開(kāi)發(fā)平臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)能源工程師的技術(shù)信息多節(jié)點(diǎn)輸入。在建筑方案初期，通過(guò)計(jì)算機(jī)程序結(jié)合優(yōu)化建筑師的初步方案設(shè)計(jì)與工程師編寫(xiě)的能耗程序載入估算，篩選得出初步建筑形態(tài)（圖2），并進(jìn)一步對(duì)其細(xì)化計(jì)算找出極端時(shí)段作為目標(biāo)樣本舉行優(yōu)化（圖3）。它由建筑師、機(jī)械工程師、能源工程師等團(tuán)隊(duì)成員共同研究得出適當(dāng)?shù)牧⒚鏄?gòu)件做法（圖4），通過(guò)計(jì)算機(jī)優(yōu)化軟件大量取樣優(yōu)化計(jì)算得出合理尺寸（圖5），并適度參與主動(dòng)技術(shù)，增加設(shè)計(jì)彈性、適應(yīng)環(huán)境變化（圖6）。

AECOM高性能建筑工程小組（HighPerformanceBuildingEngineeringGroup）是一個(gè)由建筑師、能源建模師、可持續(xù)建筑工程師及暖通工程師等共同組成的設(shè)計(jì)及接洽小組。小組通過(guò)目標(biāo)接洽、概念設(shè)計(jì)、性能模擬、數(shù)據(jù)分析、工程構(gòu)造、工程認(rèn)證與盈利規(guī)劃等多部門(mén)的多維整合與平行協(xié)作，在工程各階段提出相應(yīng)的最優(yōu)性能解決方案，降低工程交付風(fēng)險(xiǎn)，提升工程運(yùn)作價(jià)值（圖7）。

以一個(gè)典型的辦公建筑設(shè)計(jì)工程的交付過(guò)程為例，降低能耗、提升舒適及費(fèi)用操縱是該工程三大核心性能目標(biāo)（圖8）。小組首先在概念進(jìn)展階段（工程計(jì)劃的擴(kuò)大化）基于氣候體量模型，提出能夠提升建筑性能的體量及界面策略，與業(yè)主共同建立工程目標(biāo)，與設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)共同推動(dòng)概念方案（圖9）。接著，小組在標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)階段（初步設(shè)計(jì)的擴(kuò)大化），建立設(shè)計(jì)性能模型，基于設(shè)計(jì)概念、性能分析和本金核算進(jìn)一步進(jìn)展建筑形態(tài)，深化界面策略（圖10）。然后，在細(xì)部設(shè)計(jì)階段（設(shè)計(jì)擴(kuò)初的擴(kuò)大化），團(tuán)隊(duì)將會(huì)整合不同的機(jī)械系統(tǒng)和建筑立面，建立更為精確的建筑能耗模型，通過(guò)能耗計(jì)算，結(jié)合工程選型，不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)（圖11）。

同時(shí)，獨(dú)特的SSIMde能源規(guī)劃模型將會(huì)通過(guò)獲取同類(lèi)建筑能耗處境及可持續(xù)能源根本數(shù)據(jù)，在區(qū)域范圍內(nèi)對(duì)能源調(diào)配、能源生產(chǎn)和能花費(fèi)用等舉行估算。盡管目前尚未有一個(gè)從一而終、不必舉行設(shè)計(jì)平臺(tái)變更的能源建模方式，但已經(jīng)有相當(dāng)一片面能源建模軟件與建筑師常用的設(shè)計(jì)平臺(tái)舉行掛鉤。如作為Rhino與Grasshopper插件的DIVA、Ladybug、Honeybee和Archsim；與Sketchup掛鉤的Setaira及IES；與Revit掛鉤的Vasari、Sefaira等，它們將成為建筑師擴(kuò)大化在綠色建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域所不成或缺的工具。

結(jié)語(yǔ)

辦公建筑已經(jīng)成為綠色建