2009-03-17 14:52 | 只看楼主
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永续建筑设计与新技术

概述

根据美国政府及能源部的统计，美国的住宅消耗全美清水用量的12%，原料物资的40%，能源消耗的40%，总电力供应的70%。此外他们排放的温室效应气体占总量的30%，以及每年1亿3600万吨的建筑废弃物。



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有鉴于建筑产生的能源与环境保护问题，美国绿建筑组织受到从联邦政府，各州，地方政府，非营利组织到民间建筑产业的支持。图示为美国绿建筑组织会员的行业分布。

这些数据说明了建筑营造产业所消耗的能源，以及所产生的废弃物，污染问题的严重程度。连带的美国绿色建筑组织USGBC与这些问题一样，他们推展的绿建筑，以及绿建筑认证评等制度LEED ( Leadership in Energy and Environment Design
)在美国得到普遍的关注。LEED是美国绿建筑组织所制定的评估指标，用以判定一个建筑永续程度的标准。

本文举实例说明，美国的一个建筑设计公司 Little Diversified Architectural Consulting，如何运用最新的建筑设计技术，在“传统”的预算限制及时间表要求下，完成一个杰出的绿建筑项目。同时这个运用最新技术设计的建筑，在运作上，节约33%的能源使用，以及20%的用水。预计在这个物业营运的未来十年里，可以节省了数十万美元的花费，成为建筑设计在项目生命周期管理这个概念上创新的一个典型。

背景介绍

Little Diversified Architectural Consulting ( 以下简称Little ) 的总部设在北卡洛莱纳州的 Charlotte，Little 的核心设计业务，已经由传统的建筑，扩展到永续，绿色建筑的分析，设备管理政策，以及虚拟环境和图形设计服务。客户包括工厂，零售，社区，学校等。为了有效支持这样广泛的用户群。Little采用了Autodesk的信息化建筑模型，Autodesk Revit。在南卡大学这个充满创意的项目中，Little 运用这个新技术，不仅满足用户对于建筑生命周期管理的策略性需要，同时，在规定的时间以内，提供了更高品质的设计。


建筑物对于自然光源的利用，是Little在南卡洛莱纳大学的生活与教学中心这个项目的重点。Little 的建筑师Jim Gleenson 利用现代化的信息化建筑模型，设计与分析阳光在建筑物的利用情形，使得他们公司在校方的预算限制以及时间压力下，完成了这样一个永续（Sustainable）及高效能的绿建筑项目。( Sustainability 永续性是指将环境问题考虑并应用在建筑的设计，营造，改建以及日常运作中。)

技术应用

南卡大学Columbia校区的生活/教学中心不仅是个用途复杂的项目，州立大学能够起造的建筑物，还经常受许多因素直接影响，其中最明显的包括预算，以及时间压力。除了给500个学生提供了住所外，这还包括多用途的组合空间，教室，办公室。南卡洛莱纳大学请Little 协助他们设计一个符合LEED要求的永续建筑，预算与时间，不能超过一般非永续的建筑。运用最先进的永续设计理念，教学中心成为与地球“耦合”
的独特建筑。教学中心特有的草皮屋顶，增加了吸收雨水的能力。不仅减低建筑对环境的冲击，同时有效节省水源，减少了对外来水资源的依赖。Little与Columbia市的一个建筑事务所The Boudreaux Group共同赢得这个项目，
他们有效的运用信息化建筑模型的新技术，在传统的预算与时间内，设计建造永续的建筑。



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上图照片取自南卡洛莱纳大学的网站，设计栽种草皮屋顶的使得建筑本身成为地球环境生态的一部分。

Little的项目设计建筑师Jim Gleeson运用虚拟照明分析实验室，达到了这个标准。这个过程中，包括几种软体的交互运用的技术演进，从1998年起就开始，直到今天最新的Autodesk Revit。已经应用在许多不同类型的项目，经过测试，以及真实世界的实际验证。

设计高永续性，低环境冲击，具有高效能建筑的关键之一，是设计能够将自然光做最有效地运用。在过去，要解决这样的问题需要投入很多的人力与时间。方法是必须按照设计做一个实际的模型，在照明实验室中以模型做测试，然后改进设计，这个过程的反复进行，很容易造成进度落后，影响时程。

Little将信息化建筑模型系统Autodesk Revit与传统的AutoCAD组合运用，使设计与分析永续建筑项目的过程，变得非常有效率。在很短的时间里，他们可以在时间限制内，达到设计目标，无需牺牲设计的品质，而且充分节约了建筑能源的使用。



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上图为Little所提供，信息化建筑模型使Little做照明分析时，可以用最短的时间完成准确的结果。图示为模型的虚拟渲染与一个照度分析图的对比。

与过去使用AutoCAD绘制2维设计图不同，这个项目是以3维建筑模型模拟实际。由于整个设计团队可以在项目中做虚拟的“旅行”，或是在任何时间，直接观察建筑的任何一部分，这些优点使设计与验证的过程，得以大幅简化与缩短。由于事先可以看见设计的建筑，同时分析日然光与照明，南卡洛莱纳大学对于这个寄予高度期望的设计几乎没有疑虑。

成效

南卡大学要树立支持高永续性建筑政策的声望，由于这个项目的成果卓越，这个大学得到授权发展全校性的LEED永续设计认证，此外由于部分项目应用了燃料电池技术，这个原因使南卡大学被联邦政府指定为燃料电池研究自然中心。

生活与教学中心对于教育其他人来说，是个完美的永续建筑标准。这个过程给了学校，学生，教授以及参与的职员一个认识，通过全盘考虑，用户需要为基础的过程，可以达成从前无法做到的目标。

新技术给了建筑师，以及业主一个机会，在电脑中有效的建造以及研究复杂的结构。创建了信息化的设计过程，从 2 维绘图提高到3维设计过程，同时2 维图纸可以直接从其中提取。

Little的总裁Phil Kuttner说，
“Autodesk Revit 给我们带来竞争力，现在不论是做设计决策，还是版本修改，都比我们过去任何时刻，更完整，也更快。我们不仅工作期缩短了很多，后续设计变更也减少了，我们还给客户照明分析，设计的可视化，设备管理，以及其它的服务，我们因此在市场上能与竞争对手作区隔。”

很快，类似的电脑建筑设计模型，将会被许多专家所应用在诸如能源使用、通风、噪音、建筑法规检查等等各方面
，以测试和评估设计的效能。Little已经在测试一个流程，将设计模型直接联接到能源分析系统，不仅大幅缩短评估建筑能源节约效率所需要的时间，同时提高了准确性。

重要性

信息化建筑模型是个新名词，含义是运用最新的电脑软件技术，将数字化的建筑构件智能化，以及提供设计程序，使得建筑信息内嵌在电脑的数字模型，在需要时直接提取，以满足分析，统计，图纸等各种不同用途。

由于太阳能以及自然光的使用在发展永续建筑上，越来越关键。Little的远见使他们寻求组合一些利于建筑设计的工具，使照明分析成为设计的副产品。而不需如同从前，是另外单独进行的程序。如此高品质，低能源消耗的设计，可以加大其成为设计主流，与实现的可能性。

如果缺乏这样高效率的新流程，
因为时间或预算的限制，Little将无法做这样的设计分析，以判断或是验证一个设计观念是否可用，而这样的分析却是必要的。由于这个程序非常有效，Little也用它协助北卡洛莱纳大学Chapel Hill校区发展永续性建筑政策，以保留和改建两个高层建筑，以及项目的光污染防治。这个技术延伸到其它的建筑设计过程与应用中，改变了建筑设计及建造的方法。必然的，由于单一建筑数据源的信息模型可以被各式各样的应用所重复利用，图纸在设计建造过程中的重要性将会大幅减低。



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Little运用照明分析，协助北卡洛莱纳大学的项目避免光污染的同时，减少光害，节省能源。

原创性
南卡洛莱纳大学Columbia校区的生活与教学中心，是该州第一个获得LEED认证的建筑，而且是美国第一个LEED认证的大学项目。运用Revit以及虚拟照明实验室，其设计与模型的目的，就是为了要使自然照明得到最大的利用。

这个项目的设计目标之一就是在满足传统的预算与时间的前提下，符合美国绿建筑组织LEED银色等级认证的要求。在Little虚拟照明实验室运用Revit信息化建筑模型的技术，及照明分析，是达成这个目标的重要关键。

困难

为了寻找设计与分析过程的无缝数据连接，在过去三年的时间里，Little测试过很多的模型系统，以及渲染软件。他们的目标是寻找高质量的参数化建筑模型系统，以及精确的渲染，照明分析工具的组合。在参加了Revit的测试计划后，Little成为这个软件开发的策略性合作伙伴，同时协助它在市场上的成功。Little的员工提供必须提供资源，以及传统的技术，以协助这个软件的发展与成功。公司里的某些人曾质疑这样做的价值，而且在着整个技术集成的过程当中，有些工作占用了他们个人的时间。如今，Little的资讯部经理说，“在过去，我们必须将项目送到实验室做照明分析，”
“现在，我们可以自己直接做，Revit最大的好处是他使这个技术成为主流，能被大众接受，我们的核心设计师都可以自己做。如今，这个技术可以应用在任何项目。”

如同任何新技术在建筑的应用，一定有些人还对信息化建筑模型存在疑问，由于传统的方法所无法达到这样的成就，Little正以这个具有极大优势的技术，换取成功，逐渐克服这些阻力。

成就

Little在整个设计过程，都运用Revit提供的建筑信息，协助客户作出准确的决定。在规划阶段，他们结合Revit与AutoCAD，选择最适合的场地，以及方向，寻求最大程度的太阳能与阳光的利用，同时节省能源，Autodesk Revit同时也有助于计算LEED 的建筑评等点数。在永续建筑的分析上，Little将Revit用于产生3维的可视化工具，缩短设计与验证的过程，这个效用，使业主能直观而轻易的理解设计的概念，加快对设计共识的建立速度，同时建筑师可以快速的将客户的意见，融入到设计中。

这个技术满足南卡大学对于效能的要求，达到了完全符合高效能建筑评等的目标，使设计上可以容纳更多的学生，同时降低对于环境的冲击。此外，因为设计上控制了暴风雨的排水的流失，这个建筑使用的能源减少了33%，同时用水减少了20%，如此，在未来的十年间，将替南卡大学节省数十万美元的花费。

南卡大学的大学建筑管理中心主任Gene Luna博士称赞Little对于这项技术的应用，他说“建筑的业主，项目经理，以及我们学校的管理当局都对这个技术的应用印象深刻，不只如此，因为3 维技术使得可视化的实现，我们对项目的直接决策，不仅更多，而且有效。”

LEED的认证是个自愿性质的评等过程，仅仅过去3年，整个建筑市场的绿色建筑就增加了5个百分点。由于它不停在继续上升，高效的电脑模型及文件制作将变成标准程序。Little已经开始将整个公司7个办公室的250人转移到Revit的信息化建筑模型环境。使虚拟照明实验室可以直接应用在每一个适合的项目。
在未来，Little计划将Revit 信息化建筑模型协助客户对现有的资产进行管理，将Revit的建筑数据库，与客户的财务数据库连接。

“我们始终都在寻找新方法，使模型能够有多种用途。帮助我们的客户管理资产，或修正未来的计划。” France说，“我们对于能帮助用户作出传统的建筑以外的贡献，感到很兴奋，这是Revit这样的软件完美的地方。”