基于Geco的参数化建筑节能设计

摘 要：目前在建筑方案设计的建模阶段与建筑能耗模拟阶段之间存在一个“断口”.能耗模拟平台的建模能力远不能满足建筑师的建筑造型设计要求,而且二次建模与模型格式转换过程中难免出现错误,同时需要浪费一定的工作时间.随着参数化建筑节能设计的发展,建筑能耗模拟与建筑方案设计需进行多次“设计、计算、反馈、调整”,因此,发展一套紧密的参数化建筑节能设计流程成为一项迫在眉睫的任务.本文详细介绍了一套基于Geco的参数化建筑节能设计方法,并以哈萨克斯坦阿斯塔纳国家图书馆为例,进行了参数化窗洞设计的实验及演示,并展望了未来Geco在参数化建筑节能设计中将有出色的表现.

关 键 词：参数化窗洞设计；热辐射量

Geco-basedparametricbuildingenergy-singdesign

――NationalLibraryinAstana,Kazakhstan

GuoFang,JiGuo-hua

(NanjingUniversityofArchitectureandUrbanPlanningInstitute,Nanjing330000)

Abstract:Atpresent,thereisa"fracture"betweenthemodelingphaseofarchitecturaldesignandbuildingenergysimulationphase.Energysimulationsoftware’odelingcapabilitiesiarfrombeingabletomeettherequirementsofarchitects,andsecondarymodelingandmodelformatconversionprocesswillinevitablyleadtoanerror,andwastesomeworktime.Withthedevelopmentofparametricenergy-singbuildingdesign,several"design,calculation,feedbackandadjustment"areneededbetweenenergysimulationandbuildingdesign.therefore,developingatightlyparametricenergy-singbuildingdesignprocesstobeeanimminenttask.ThispaperdescribedasetofparametricbuildingenergyefficiencydesignmethodbasedonGeco,SimulatedanddemonstratedparameterizedwindowsdesignoftheNationalLibraryinAstana,Kazakhstan,andlast,lookedtothefutureofGecowhowillhegoodperformanceinparametricenergy-singbuildingdesign.

Keywords:GecoGrasshopperEcotectparameterizedwindowsdesign,thermalradiation

随着计算机辅助建筑设计的发展,设计人员已经能够直观的看到甚至体验到所设计的方案“跃然屏上”,同时随着人们对舒适的室内环境以及建筑的节能设计的需求,建筑能耗模拟计算得到了极大的发展.然而建筑师在方案设计与能耗模拟的工作过程中出现了一个“断口”,即方案设计的建模平台（通常为SketchUp/Rhino/AutoCAD等）与能耗模拟平台（Ecotect/EnergyPlus/SunLight等）之间的断口.能耗模拟平台的建模能力远不能满足建筑师的建筑造型设计要求,而且二次建模与模型格式转换过程中难免出现错误,同时需要浪费一定的工作时间.随着参数化建筑节能设计的发展,建筑能耗模拟与建筑方案设计需进行多次“设计、计算、反馈、调整”,这个“断口”便成了极大的阻碍.因此,发展一套紧密的参数化建筑节能设计流程成为一项迫在眉睫的任务.

这里介绍一套基于Geco的参数化建筑节能设计方法.

Geco是由奥地利因斯布鲁克的设计小组（uto）所开发的插件,用于连接犀牛平台下的Grasshopper插件和绿色建筑分析软件Ecotect,目前是非商业免费插件,并受网络非商业版权保护.Geco能够快速导出犀牛建立的复杂几何体,将其导入Ecotect进行计算,得到能耗模拟数据,并将结果反馈给Grasshopper.这套方法能极大地帮助建筑师在方案设计阶段迅速了解建筑的能耗表现,甚至可以通过循环运算能得到优化方案.

目前该插件只提供两方面模拟,一个是日照计算（InsolationCalculations）,一个是采光计算（LightingCalculations）,分别对应Ecotect中的solaraccessanalysis（EcoSolCal模块）图表11和lightinganalysis（EcoLightCal模块）.图表12

案例模拟

下面通过案例模拟具体展现Geco在参数化建筑节能设计中的表现.为了体现该方法的优点：克服Ecotect只能进行简单建模的缺点,满足建筑师对于复杂形体的追求,选择了BIG事务所设计的哈萨克斯坦阿斯塔纳国家图书馆为实验案例,图表13模拟该方案以其表面的日均入射太阳直射辐射量（后文简称热辐射量）为参数,控制其表面的开洞面积,使得建筑室内获得较为均匀的热辐射量,从而到达节能目的.

实验步骤如下：

1．建立模型：通过Grasshopper建立模型：建立断面矩形、以点穿线放样曲面、转化为网格体.其中具体做法不做赘述.由于Ecotect的限制,必须将其转换为网格物体.使用犀牛中的“Mesh”命令转换,UV方向进行等分设置,将转化后的网格物体连接到参考网格物体上.图表14

图表11Geco中的InsolationCalculations对比Ecotect中的solaraccessanalysis

图表12Geco中的LightingCalculations对比Ecotect中的lightinganalysis

图表13BIG事务所哈萨克斯坦阿斯塔纳国家图书馆方案（图片来自BIG网站）

图表14通过Grasshopper建立的实验模型