“被動式建筑設計”一般采用可再生資源實現建筑的通風、采光、得熱，并被廣泛認為是一種有效的可持續建筑設計方法。

然而，在設計建筑的整體形態，或建筑的“體量”時，大多數建筑師主要基于經驗判斷來選擇被動式設計策略。然而，由于缺乏充分的設計策略探索，這種常規的設計手法很難充分利用被動式設計策略提升建筑的能源效率。

近日，西交利物浦大學和南京大學的學者在共同發表的論文中，提出了一種“逆向”被動設計方法。該方法可以輔助建筑師在建筑方案階段通過計算性設計優化，對被動式建筑設計策略進行更為全面和系統的探索和分析，而不是在建筑師憑借經驗選定的某一特定的被動式設計策略的基礎上進行優化。因此，這種方法可以幫助建筑師發現更符合場地周邊環境和氣候條件的被動式策略。

(資料圖)

創新的逆向被動式建筑設計方法

西浦建筑系助理教授、論文通訊作者王力凱博士表示，這一設計方法反轉了“策略在先、優化在后”的常規被動式建筑設計流程，使得建筑師可以從計算優化的結果中提取出合適的被動式設計策略。

他說：“常規的由手動調整的建筑設計探索過程周期長，設計流程效率低下，且設計結果難以避免地會受到建筑師主觀經驗的影響。因此，通過這一‘逆向’被動設計方法，我們希望克服這樣的局限性。”

“利用我們的方法，建筑師可以篩選出針對不同性能目標（如采光、通風、得熱等）合適的被動設計策略，這對于方案階段的建筑設計很有幫助。”

（本文提出的設計優化與探索的工作流程）

在論文中，研究人員使用了在設計師中十分流行的3D建模軟件Rhino-Grasshopper平臺下名為“EvoMass”的插件，進行建筑設計的生成和優化。

“EvoMass可以根據設計師的體量要求（如建筑高度和面積等）進行配置，并能根據不同的性能目標，通過進化式優化輸出性能較優的設計。”

“傳統的計算優化方式一般把優化后的設計作為最終結果，但是我們的方法中，計算優化將被用于幫助建筑師進行針對被動式策略的設計探索。”王博士說。

EvoMass是一種基于優化的設計探索工具，由王博士在南京大學攻讀博士期間自行開發。截至目前，它的下載量已超過12000次。

（使用提取的信息和被動策略綜合而成的方案）

未來的探索

王博士說，這項研究的目的是進一步鏈接建筑師實際需求與設計優化研究，以在建筑設計實踐中為建筑提供改善建筑性能和可持續性的新方法。

“我們的方法生成的是相對抽象的信息，這樣建筑師就有更大的設計空間和自由度，把這些信息和其他性能因素以及設計意圖綜合考慮，進一步調動建筑師的創造性思維，促使他們尋找更具創新性的設計方案。”

“目前，我們正在開發一個結合了EvoMass和云端性能模擬和優化的平臺，希望以此為建筑師在現實設計場景中提供更加友好和集成化的工作環境。”他說。

該論文的共同作者還包括南京大學的吉國華教授、羅婷和邵桐。論文標題為《Reverse passive strategy exploration for building massing design-An optimization-aided approach （面向建筑體量的逆向被動式設計策略探索-一種基于優化的設計方法）》，可點擊此處閱讀原文。（記者：錢懿 翻譯：韓香音 圖片提供：王力凱博士 編輯：石露蕓）