室內設計
    不只是感覺,BIM讓風看得見

    不只是感覺,BIM讓風看得見

    發布日期:12/18/2023

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    新聞視界時報 記者 王秉程 整理報導

    隨著全世界永續發展的趨勢,「生態城市」已成為推動都市發展的中心思想。生態城市是一種趨向盡可能降低對於能源、水或是食物等必需品的需求量,也盡可能降低廢熱、二氧化碳、甲烷與廢水排放的城市。希望城市在面對既有的風土環境下,能自我循環,降低對環境的衝擊。

    「看地理,擇風水」是中國人對於城市規劃、建築配置的科學手法,與生態城市的觀念相同,也就是找一個適合城市發展或蓋建築的好地,盡量不改變,反而是適應,以自然的手法設計出適合「人」居住的環境。與傳統觀念相呼應,在設計之前,要先知道基地周邊環境上的優劣條件並予以評估,這就是基地調查。

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    「地理」簡單來說就是地形、地貌,是靜的固體,「風」、「水」則是動的流體。地理是看得到的,而風雖然看不到,但卻可以感覺得到。以科學的角度來看,無法以「從街角過來的風好大」這種定性的方式來描述風這個物體,希望將之量化,比如從方位角23度吹過來、離地面高度5公尺的風速為每秒8公尺,得到這樣明確的數據。隨著資訊硬體的運算能力高幅度提升,以及模擬程式的開發,「看得到風」不再是難事,其實是辦得到的。

    把風想作是數量龐大的氣體粒子,它因為壓力的差異(如水由高往低流是因為壓差問題)而形成了流動,在流動過程中有了速度也形成了動壓,被碰到的物品(如建築物),會造成風的改道及變速,同時也把壓力傳遞予物體,考驗著物體的承受力。

     ( 此上圖為BIM建立模型導入CFD軟體,並置入氣象風頻圖分析 )

    再來,透過BIM(Building Information Modeling)建築模型資訊系統與CFD(Computational Fluid Dynamics)計算流體力學的結合,則讓風完全一覽無遺。

    先於BIM系統上建立模型,並賦予這模型相關資訊,包含專案的地理位置、氣象資料、各構造的形式及材料(如RC牆等)之後,再透過資訊交換,將其轉入CFD軟體進行運算、模擬、及輸出圖片或動畫,讓規劃者可以用視覺及量化的角度去考量設計的策略及方法。

    藉著這種將數值視覺化的方法,可以讓規劃者有更準確、快速地佐證資料來輔助設計。

    ( 此圖為利用CFD分析BIM模型,得知建築特定位置的氣流分佈,即風向量矢圖 )

    在考量生態城市、綠能建築的議題下,設計上有諸多考量都以「風」為重點,包含開放空間自然通風及封閉空間的空調系統。

    就自然通風方面,目前有地形風、季風通風配置、善用中庭風、植栽導引氣流、開窗通風性能、大樓風的防治、風力通風、浮力通風以及通風塔的設計。而在機械空調系統則有室內環境舒適度、與自然換氣的配合、設備散熱最佳化的配置。這些都可以透過BIM與CFD的結合,有著更加自由自在的表達空間,更進一步,讓生態城市、綠色建築得以完美實現。

     ( 透過BIM與CFD的結合,亦可得知各剖面處的風速,提供設計師參考資料,圖左為平剖面,圖右為立剖面 )

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