西浦学者提出“逆向”被动设计 提升建筑可持续性

来源：西交利物浦大学官网，2023-8-7

“被动式建筑设计”一般采用可再生资源实现建筑的通风、采光、得热，并被广泛认为是一种有效的可持续建筑设计方法。

然而，在设计建筑的整体形态，或建筑的“体量”时，大多数建筑师主要基于经验判断来选择被动式设计策略。然而，由于缺乏充分的设计策略探索，这种常规的设计手法很难充分利用被动式设计策略提升建筑的能源效率。

近日，西交利物浦大学和南京大学的学者在共同发表的论文中，提出了一种“逆向”被动设计方法。该方法可以辅助建筑师在建筑方案阶段通过计算性设计优化，对被动式建筑设计策略进行更为全面和系统的探索和分析，而不是在建筑师凭借经验选定的某一特定的被动式设计策略的基础上进行优化。因此，这种方法可以帮助建筑师发现更符合场地周边环境和气候条件的被动式策略。

创新的逆向被动式建筑设计方法

西浦建筑系助理教授、论文通讯作者王力凯博士表示，这一设计方法反转了“策略在先、优化在后”的常规被动式建筑设计流程，使得建筑师可以从计算优化的结果中提取出合适的被动式设计策略。

他说：“常规的由手动调整的建筑设计探索过程周期长，设计流程效率低下，且设计结果难以避免地会受到建筑师主观经验的影响。因此，通过这一‘逆向’被动设计方法，我们希望克服这样的局限性。”

“利用我们的方法，建筑师可以筛选出针对不同性能目标（如采光、通风、得热等）合适的被动设计策略，这对于方案阶段的建筑设计很有帮助。”

在论文中，研究人员使用了在设计师中十分流行的3D建模软件Rhino-Grasshopper平台下名为“EvoMass”的插件，进行建筑设计的生成和优化。

“EvoMass可以根据设计师的体量要求（如建筑高度和面积等）进行配置，并能根据不同的性能目标，通过进化式优化输出性能较优的设计。”

“传统的计算优化方式一般把优化后的设计作为最终结果，但是我们的方法中，计算优化将被用于帮助建筑师进行针对被动式策略的设计探索。”王博士说。

EvoMass是一种基于优化的设计探索工具，由王博士在南京大学攻读博士期间自行开发。截至目前，它的下载量已超过12000次。

 未来的探索

王博士说，这项研究的目的是进一步链接建筑师实际需求与设计优化研究，以在建筑设计实践中为建筑提供改善建筑性能和可持续性的新方法。

“我们的方法生成的是相对抽象的信息，这样建筑师就有更大的设计空间和自由度，把这些信息和其他性能因素以及设计意图综合考虑，进一步调动建筑师的创造性思维，促使他们寻找更具创新性的设计方案。”

“目前，我们正在开发一个结合了EvoMass和云端性能模拟和优化的平台，希望以此为建筑师在现实设计场景中提供更加友好和集成化的工作环境。”他说。

该论文的共同作者还包括南京大学的吉国华教授、罗婷和邵桐。论文标题为《Reverse passive strategy exploration for building massing design-An optimization-aided approach （面向建筑体量的逆向被动式设计策略探索-一种基于优化的设计方法）》，可点击此处阅读原文。 

（记者：钱懿 翻译：韩香音 图片提供：王力凯博士 编辑：石露芸）