基于Ecotect與Phoenics的居住區景觀設計微氣候模擬

張 浩 鄭祿紅

(1.武漢大學，湖北 武漢 430072； 2.杭州草月流建筑景觀設計有限公司，浙江 杭州 310000)

基于Ecotect與Phoenics的居住區景觀設計微氣候模擬

張 浩1鄭祿紅2

(1.武漢大學，湖北 武漢 430072； 2.杭州草月流建筑景觀設計有限公司，浙江 杭州 310000)

通過對居住區建筑朝向、日照間距、日平均太陽輻射、自然通風等微氣候條件進行分析，疊加分析結果，進而得出居住區適合布置活動場地區域，對比現有景觀方案，提出了優化建議。

Ecotect，景觀設計，Phoenics，微氣候

1 概述

21世紀中國城鄉建設進入快速發展的階段，然而城市化進程的加快給人們帶來了噪聲污染、霧霾日益嚴重、水土流失、城市熱島效應等嚴重的環境問題，這與十八大提出的“美麗中國”以及一直倡導的生態文明建設是南轅北轍的。居住區的環境范圍是大眾日常生活接觸較多的場所，居住區微氣候環境與居民的日常生活息息相關；建筑布局以及景觀設計創造不同的公共空間，不同的空間會影響微氣候，因此規劃設計過程中對現狀以及方案進行環境微氣候模擬，分析居住區公共空間設計方案是否能夠最大程度的滿足大眾需求是非常有必要的。Ecotect和Phoenics是兩款生態建筑與環境模擬軟件，能夠對建筑與環境的日照、朝向、熱輻射以及風環境等微氣候條件進行相關分析[1,2]。本文以浙江紹興市平水鎮天天田園相郡園居住區為例，利用Ecotect和Phoenics操作平臺對居住區的微氣候條件日照、太陽輻射、風環境進行分析，然后綜合三方面因素，分析居住區外環境活動場地分布特點，并且對比現有設計的方案，總結利弊，提出合理化建議，發揮生態低碳設計的作用，提高居民幸福指數(見圖1)。

2 居住區室外環境微氣候分析

本次規劃的地塊位于紹興市平水鎮，居住區規劃面積約為5 ha，建筑區域以低層別墅為主，居住區西依紹甘線，南靠環鎮北路，東側依附若耶溪。別墅建筑主要以3層建筑為主，高9 m，北部片區的建筑有5層,6層(見圖2)。紹興市位于浙江省中北部、錢塘江河口段南岸，亞熱帶季風氣候，四季分明。

2.1 建筑朝向分析

建筑朝向的選擇直接影響建筑物的采光照明，合理的朝向可以減少建筑能耗，提高舒適性。利用Ecotect軟件，結合相關氣象數據，用Weather tool對地區的太陽輻射進行分析(見圖3)，存在某一個朝向使得全年當中過冷的時間里面得到的太陽輻射最多，在過熱的時間里面得到的太陽輻射最少，二者權衡折中的這個朝向就是最佳朝向[3]。從圖3可看出，最佳朝向南偏西22.5°，最差朝向西偏北22.5°。

2.2 日照分析

日照時間的長短與人們生活、工作、學習、環境等有著密切的關系。根據相關規范以及紹興屬于中小城市的地理位置等條件，因此紹興地區建筑需要在大寒日滿足3 h標準日照。

在大寒日對小區的日照時間進行模擬，選取東北角的建筑作為模擬對象，建筑層高6層，高度約為18 m，分析其南面的墻體在大寒日一天中日照情況(見圖4)。分析得到建筑在層高 4.5 m以下的部分區域一天之內的日照時間無法達到3 h，這說明建筑間距存在一定的問題，因此需要適當調整間距或者降低前排建筑高度。

并且對小區的光環境進行分析，居住區戶外活動空間的活動人群主要是老年人和兒童，老年人的活動時間一般為早上6點～7點和下午晚飯后5點～6點[4]，因此針對人群的活動規律，選在大寒日9點～13點和夏至日6點～12點來分析小區的日照陰影，尋找日照適當的活動區域(見圖5,圖6)。

大寒日日照分析顯示，日照條件適合的區域主要分布在南北3條主要走廊上，狹條長的空間中可以適當布置一些娛樂、健身的場地，供老人與兒童使用，避免在陰影面積較大的區域設置硬質空間；夏至日的分析顯示，小區的光照時間非常充足。因此適合建設硬質的區域，主要分布在中間的景觀軸上，并且適建區域中適當種植綠化喬木，防止日照時間過長，影響人群活動。

2.3 太陽熱輻射分析

太陽熱輻射主要是指太陽以輻射形式發射出的功率投射到單位面積上的多少。地面熱輻射量的大小影響硬質空間的布置，一些公共設施的選址也受其影響，例如變電站、垃圾池等地塊需要布置在陰涼干燥地帶。并且綠化植物的種植選擇跟太陽熱輻射有關，植物大致分為陽生植物和陰生植物，陽生植物可以布置在熱輻射較高的區域，陰生植物則相反；分析小區從春季到秋季地面日平均太陽輻射量(見圖7)。在低層別墅區域周圍，日熱輻射變化波動相對穩定，在北部的6層樓區域周圍日熱輻射變化較大，因此在植物種植設計中，日平均輻射較強的地方種植常綠喬木，能夠保證四季提供陰涼的場地；在日平均輻射較小的區域種植落葉喬木或者低矮灌木、地被等，保證在夏季提供一定的陰涼場地，同時秋季落葉后，也能享受一定的陽光照射[5]。

2.4 風環境分析

風環境模擬主要是指自然風通過建筑群體時形成的風場。建筑的布局以及高度會影響風環境，保持自然通風順暢極為重要，風環境也是室外場地選址需要考慮的因素之一。紹興市夏季主導風向為東南風，平均風速3.0 m/s；全年主導風向為東北風，平均風速2.1 m/s。因此在Phoenics中對小區整體建筑環境建立相應的模型，根據風向和風速設置相應的入風口和出風口等條件進行模擬(見圖8,圖9)。根據相關實驗分析風速跟人體的舒適性有一定的關系，風速小于5 m/s的時候，人體會感受到舒適，一般認為，風速大于1 m/s時，在夏季室外人們感受是舒適的，風速大于5 m/s時，會影響到人們的活動[6]。

夏季小區內部風速速率較高的區域主要在建筑宅間地塊，東西方向為主；同時在北邊樓層較高的區域風速速率變化較大，圖8中顏色較暗區域在夏季的自然通風條件下是適合建設休息場地和道路的區域。道路走向與主導風向吻合，以利于自然通風；小區東側有一條溪流，是建設濱水景觀的合適區域，東側作為入風口的主要區域，不能種植高大喬木，以免擋住通風入口。從全年通風看，小區北側的兩排6層建筑在冬季可以抵擋寒風，減少小區室外環境以及室內的能耗。東側建筑的宅間區域的風速比西側建筑宅間區域的風速大，南北向的三條主要景觀走廊上通風效果不佳，在后期景觀設計的過程中，中心節點在滿足景觀觀賞要求條件下，要保持空間的流動性以及開放性，并且合理配置植物。

3 綜合疊加分析

通過綜合分析選擇日照在大寒日陰影覆蓋較少、日平均太陽輻射強度適中、全年風速在1 m/s～2 m/s、夏季風速在1.6 m/s～3 m/s[7]的區域為最適合建設硬質場地的區域，綜合疊加分析這幾點物理因素，同時加上現場條件以及居民的行為需求和習慣，得適合布置活動空間(見圖10)。

4 總結分析

對比現有方案(見圖11)，從硬質場地的角度分析來看，分析結果顯示可以建設硬質的地段，在現有方案中基本都有布置活動空間，道路交通系統完善，可達性強。1)本次規劃的建筑朝向為南偏東8°，不是最佳朝向，但從建筑朝向分析圖顯示，處于合理范圍之中。2)日照間距在東北角落的建筑沒有達到標準，因此在建筑規劃布局的前期應該進行日照模擬，提前提供策略依據；在西側的別墅建筑與外圍的建筑間距太近，導致西側別墅光照時間低于東側別墅；夏季屋頂太陽輻射較大，需要布置者應設置或者建設屋頂花園。3)從自然通風的角度看，小區東側臨水的別墅區域通風效果較好，并且離濱水景觀較近，因此東側別墅建筑地段好。在中部南北向的三條景觀通廊核心景點上通風效果良好、東西向的道路與硬質空間通風效果最佳。濱水地段緊鄰別墅區，作為主要通風入口不能種植太多高大喬木，分析種植大喬木之后小區內部通風情況(見圖12)，發現小區內部主要景觀節點風速減小，通風效果降低。

現代景觀設計更加趨向于生態、科學可持續的方法，景觀設計要既滿足科學有效的原則，同時也能體現其觀賞性和藝術性。傳統的用地評價經常從土地開發強度、用地平衡發展、綠地率等角度去分析，但從生態城市建設的角度出發，利用現有開發的計算機模擬軟件為平臺，在居住區設計過程引入相關的建筑物理環境模擬方法，為景觀設計提供科學有效的依據。

[1] 王真琦.Ecotect軟件在園林被動式生態設計中的應用[D].哈爾濱：東北林業大學,2011.

[2] 趙敬源,黃 曼.用Phoenics軟件模擬庭院溫度場[J].長安大學學報(建筑與環境科學版),2004,21(2):11-14.

[3] 柏慕中國.Autodesk Ecotect Analysis 2011綠色建筑分析應用全彩[M].北京:電子工業出版社,2012.

[4] 林勇強,史 逸.城市老年人室外休閑行為初探——以老年人室外活動場地設計為例[J].規劃師,2002(7):81-84.

[5] 楊 麗.Ecotect在居住區規劃中的應用研究[J].住宅科技,2010,30(11):9-13.

[6] 王珍吾,高云飛,孟慶林,等.建筑群布局與自然通風關系的研究[J].建筑科學,2007(6):24-27.

[7] 成玉寧,楊 銳.數字景觀——中國首屆數字景觀國際論壇[M].南京:東南大學出版社,2013.

Microclimate simulation of residential community landscape design on the basis of Ecotect and Phoenics

ZHANG Hao1ZHENG Lu-hong2

(1.WuhanUniversity,Wuhan430072,China;2.HangzhouCaoyueliuBuildingLandscapeDesignCo.,Ltd,Hangzhou310000,China)

The paper analyzes residential building orientation, sunshine spacing, daily average solar radiation and natural ventilation and other microclimate conditions, and advizes to arrange activity region in residential community. Through comparing to current landscape schemes, it puts forward optimal proposals.

Ecotect, landscape design, Phoenics, microclimate

1009-6825(2014)22-0010-03

2014-05-09

張 浩(1989- )，男，在讀碩士； 鄭祿紅(1990- )，女，助理景觀設計師

TU983

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