隨著(zhù)信息技術(shù)的飛速發(fā)展，我們的社會(huì )已經(jīng)步入了讀圖時(shí)代。計算機模擬技術(shù)是讀圖時(shí)代下綠色建筑設計的新媒介，它的出現對建筑師提出了新的要求，建筑師的知識結構亟待更新。時(shí)代呼喚“升級版建筑師”。

　　1、計算機模擬出現的時(shí)代背景

　　20世紀中期，能源、環(huán)境成為了全球關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。一部著(zhù)作——《成長(cháng)的極限》、兩次能源危機，打破了歐伯羅斯的神話(huà)，自然給人類(lèi)敲醒了警鐘。作為全球能耗大戶(hù)的建筑行業(yè)開(kāi)始反思對自身對環(huán)境的影響，節能、環(huán)保成為了當代建筑師共同肩負的社會(huì )責任。

　　建筑設計中，能源、環(huán)境是建筑師和工程師都必須考慮的因素。20世紀60年代，一些工程師嘗試利用計算機將不可見(jiàn)的環(huán)境、能源因素可視化，并希望通過(guò)理性的科學(xué)分析與大量的數據計算使建筑物理環(huán)境的設計更加精準化，從而達到節約能源的目的。計算機模擬技術(shù)就是這種時(shí)代背景下的產(chǎn)物。最早計算機模擬技術(shù)主要用于照明、暖通空調、通風(fēng)等方面的節能模擬。第二次石油危機過(guò)后，對節能的激勵減弱了，加之電腦技術(shù)的局限，計算機模擬一段時(shí)間內銷(xiāo)聲匿跡。90年代初期，個(gè)人電腦的計算能力和儲存能力增強，計算機模擬得以發(fā)展普及，并越來(lái)越多地引起了建筑師的關(guān)注。于是在建筑和自然之間，計算機成了一種新的更為便捷的設計媒介工具，它通過(guò)對建筑信息、環(huán)境信息、計算模型的設計與運算，將不可見(jiàn)的物理環(huán)境通過(guò)圖示顏色等可視化方式表現出來(lái)，綠色建筑也步入了“讀圖時(shí)代”。

　　2、計算機模擬的類(lèi)型及其在建筑設計中的應用

　　隨著(zhù)模擬技術(shù)的日趨成熟，建筑物理環(huán)境的模擬已經(jīng)成為綠色建筑設計過(guò)程中不可或缺的媒介工具，環(huán)境模擬正在從工程師的“專(zhuān)利技術(shù)”變?yōu)榻ㄖ�師的必備素質(zhì)。目前，眾多模擬技術(shù)中能夠直接介入設計易操作的主要以下幾種（見(jiàn)圖表2）。這些模擬軟件按其在建筑設計中的作用不同可以分為參考性模擬和評價(jià)性模擬兩種。參考性模擬主要應用在建筑設計的過(guò)程，其主要作用是預測建筑周邊的物理環(huán)境并使之圖示化。參考性模擬的主要目的是為建筑師提供設計依據，避免由建筑設計原因導致的“不舒適”環(huán)境，如CFD風(fēng)環(huán)境模擬軟件、ECOTECH建筑環(huán)境分析軟件等等。評價(jià)性模擬的應用有兩類(lèi)，一是對重大項目設計階段結束之后施工階段開(kāi)始之前，尤其是對建筑物理環(huán)境有特殊要求的建筑進(jìn)行物理環(huán)境的準確模擬。其主要作用是對建筑設計進(jìn)行檢驗性評價(jià)，在施工之前提出合理化改進(jìn)意見(jiàn)。二是對已建成建筑進(jìn)行能耗模擬分析，其主要作用是對建筑做出合理評價(jià)，提取有效數據，為以后的建筑設計積累經(jīng)驗。這些模擬技術(shù)介入設計全過(guò)程，他們在優(yōu)化設計的同時(shí)對建筑師在建筑物理環(huán)境方面的基本修養提出了更高的要求。

　　3、建筑師與計算機模擬

　　計算機模擬技術(shù)的介入更新了傳統建筑設計的流程，除了在方案功能、流線(xiàn)、形體、結構、材料和經(jīng)驗性環(huán)境預測等方面反復推敲外，設計流程多了計算機這一相對客觀(guān)的評價(jià)要素（設計流程如圖表4）。然而，計算機模擬猶如建筑師手中的歐伯羅斯魔杖，如何能夠使其發(fā)揮積極作用，給建筑師提出了更高的要求。

　　首先，建筑師必須對建筑周邊環(huán)境的進(jìn)行詳細的調研分析�；�地調研是建筑設計的基礎，更是將計算機模擬技術(shù)運用到建筑設計中的基礎。建筑師必須根據建筑所在環(huán)境的背景資料，氣象數據進(jìn)行分析，得出項目必須解決和重點(diǎn)考慮的環(huán)境問(wèn)題，決定是否需要進(jìn)行模擬，具體運用什么軟件進(jìn)行模擬計算。下圖是筆者在一次國際生態(tài)住宅設計競賽中的獲獎方案。該方案選址在馬來(lái)西亞的一個(gè)小鎮�；�地氣候終年濕熱，降水豐富，地處靜風(fēng)區，除偶遇臺風(fēng)外，年均風(fēng)速小于5m/s。在這里解決生態(tài)的關(guān)鍵問(wèn)題是風(fēng)環(huán)境的設計，良好的自然通風(fēng)有利于潮濕空氣蒸發(fā)，從而帶走部分熱量。因而方案從規劃到單體，十分注重通風(fēng)環(huán)境的設計，并運用CFD軟件分別對整體規劃的風(fēng)環(huán)境和單體建筑室內風(fēng)環(huán)境進(jìn)行模擬，借此優(yōu)化建筑微環(huán)境。

　　其次，建筑師應該對建筑物理環(huán)境的基本評價(jià)指標有所了解，也就是說(shuō)建筑師要能讀圖、讀懂圖。在還沒(méi)有出現計算機技術(shù)以前，建筑師關(guān)注自然環(huán)境，通過(guò)自己和他人的親身體驗，模糊的定義建筑物理環(huán)境的好壞。這種情況下建筑師通過(guò)長(cháng)期的生活體驗，能夠直觀(guān)地對建筑微環(huán)境的物理指標給出感性評價(jià)。計算機模擬技術(shù)出現后，冷、熱、干、濕等一系列形容詞一下子變成了色塊和阿拉伯數字。建筑師能否正確的、適當地解讀模擬圖的含義成為計算機模擬能否物盡其用的關(guān)鍵因素。下圖是對某生態(tài)建筑屋頂遮陽(yáng)的計算機模擬，分析不同的遮陽(yáng)形式對大廳室內各層熱舒適狀況的影響。該項目所用的評價(jià)指標為美國供熱制冷空調工程師協(xié)會(huì )（ASHRAE）推薦的標準有效溫度SET，其可表示人在太陽(yáng)輻射條件下對應的冷熱感覺(jué)及健康狀況。當SET大于30℃的時(shí)候，一般認為不舒適。建筑師只有對模擬圖充分理解，計算機模擬才能夠對建筑設計真正起到指導作用。

　　再次，建筑師要擔當起總體把握設計方案、理性分析環(huán)境條件、合理選擇技術(shù)手段的重任。一個(gè)建筑是否合理、是否節能不是單憑計算機軟件算出來(lái)。優(yōu)秀的建筑設計是其成為一個(gè)綠色建筑典范的前提。如果方案設計理念就有悖于節能環(huán)保，即使再出色的計算機模擬也只能是亡羊補牢。有一段時(shí)期，我國北方出現了大量的全玻璃的綠色建筑。眾所周知，我國北方地區冬天寒冷，節能重點(diǎn)在于冬季的保溫隔熱。而一般用于外圍結構的玻璃隔熱系數遠遠小于混凝土，這決定了玻璃建筑在保溫方面存在天生缺陷。玻璃建筑晶瑩的表皮帶來(lái)的是大量的空調能耗和經(jīng)濟花銷(xiāo)，而非綠色節能。近幾年，我國與意大利合作設計了一座很有影響力的綠色建筑。下圖是設計過(guò)程中利用日照軟件進(jìn)行優(yōu)化設計的模擬圖。勿庸質(zhì)疑，在方案設計中該項目運用了先進(jìn)的模擬技術(shù)，經(jīng)過(guò)了仔細的計算與分析。然而再高明的模擬技術(shù)也無(wú)法避免通體的玻璃幕墻帶來(lái)的空調能耗和過(guò)億的造價(jià)。

　　最后要說(shuō)的是一個(gè)態(tài)度問(wèn)題。建筑師對計算機模擬技術(shù)的使用應該有一個(gè)科學(xué)的客觀(guān)的態(tài)度。當代的一些建筑實(shí)踐中，對建筑模擬有兩種有失偏頗的看法：一種認為現階段建筑的設計周期短，建筑師要考慮的因素多，計算機模擬是對建筑師提出的額外要求，增加了建筑師的工作量；另一種觀(guān)點(diǎn)認為計算機模擬的結果是準確的，并且給建筑設計提供了有力的科學(xué)依據，比主觀(guān)的審美趣味更具說(shuō)服力，可以用計算機“算”出建筑。這兩種觀(guān)點(diǎn)在目前的建筑實(shí)踐中都不是對計算機模擬的客觀(guān)評價(jià)。計算機模擬僅僅是一種媒介工具，他的適用性需要建筑師憑借理性分析和經(jīng)驗來(lái)判定，并且在建筑中始終是輔助設計的手段。這很像建筑表現中的透視，精美帥氣的透視圖固然能夠在一定程度上解決建筑的不可實(shí)驗性帶來(lái)的設計困難，從而提高了建筑設計的質(zhì)量。但是，透視圖卻無(wú)法表現佛羅倫薩的滄桑和愛(ài)琴海邊小鎮的寧靜。計算機模擬可以成為建筑師設計靈感的源泉，但絕不能成為束縛建筑師創(chuàng )造力的韁繩。

　　4、結語(yǔ)

　　建筑是藝術(shù)與技術(shù)共同作用的產(chǎn)物。從原始棚屋起，建筑技術(shù)發(fā)展的過(guò)程中經(jīng)歷了以拱券結構和城市基礎設施建設為主要成就，關(guān)注建筑結構特征的古羅馬時(shí)代，也經(jīng)歷了工業(yè)革命帶來(lái)的新材料、新能源的大規模運用，現在又迎來(lái)了以計算機媒介技術(shù)為主要標志的讀圖時(shí)代。模擬技術(shù)展示了以前不可見(jiàn)的環(huán)境和過(guò)程因素，建筑改變了他的不可試驗性。媒介手段的改善必將會(huì )在設計方法、施工方法、設計理念等諸多方面打破傳統的建筑設計范式，相應地也會(huì )改變建筑師的工作方法和知識結構。這樣的時(shí)代背景呼喚著(zhù)兼具節能工程師和設計師雙重能力的建筑師

　　參考文獻：

　　[1] 賴(lài)德林著(zhù).綠色建筑.[M].臺灣，詹氏書(shū)局，2006年10月。

　　[2] 林波榮.清華大學(xué)建筑環(huán)境模擬輔助設計課件.研究生課程，2006年。

　　[3] 林波榮，朱穎心，李曉峰.基于模擬技術(shù)的綠色建筑規劃設計實(shí)例分析.建筑科學(xué).2006年，第4期。

　　[4] 林波榮，朱穎心，江億.生態(tài)建筑室外環(huán)境設計中的技術(shù)問(wèn)題.21世紀綠色城市論壇論文集.2001年10月。