1 绿色建筑发展
绿色建筑，也称为可持续建筑，是指在建筑的整个生命周期中对环境友好、资源高效的建筑。 这个全生命周期包括建筑的规划、设计、施工、运营、维护、改造、拆除的全过程。 通过高性能的规划、设计、施工和后期运营，绿色建筑可以在很大程度上减少甚至消除建筑对环境的负面影响。 根据我国《绿色建筑评价标准》（GB/T 50378-2014）的定义，绿色建筑是在建筑的整个生命周期中最大限度地节约资源（节能、节地、节水、节材）和环境保护。建筑物。 ，减少污染，为人们提供健康、适宜、高效的使用空间，建设与自然和谐共存的建筑[1]。 绿色建筑的定义可以简单概括为“四节约、两环保”，即节能、节地、节水、节材，以及室外环保和室内环境质量改善。
环保意识起源于20世纪60年代，其划时代之作是雷切尔·卡森的《寂静的春天》一书[2]。 随着20世纪70年代能源危机的爆发，节能意识开始逐渐深入人心。 绿色建筑的发展起源于20世纪90年代。 随着可持续发展理念的逐步深入，绿色建筑逐渐登上历史舞台。 1990年，英国建筑研究院建立了BREEAM绿色建筑评价体系； 1996年，12个国家和地区合作开发GBTool绿色建筑评价系统[3]； 1998年，美国绿色建筑委员会建立了LEED绿色建筑评价体系。 这些绿色建筑评价体系逐渐被建筑行业从业者接受并进一步借鉴和发展。 21世纪初，绿色建筑开始蓬勃发展。
2001年，中国建筑施工总承包公司组织了较早的中国绿色建筑/可持续发展建筑国际研讨会，并出版了会议论文集[4]，介绍了绿色建筑的设计、施工、绿色建材等相关内容。
2002年，在我国即将举办奥运会的背景下，“绿色奥运建筑评估体系研究”项目于2002年10月立项，由清华大学、中国建筑科学研究院等单位共同承担，并发布了《绿色奥运建筑评价体系》《奥运建筑评价体系》[5]。
2006年，我国第一版《绿色建筑评价标准》[6]发布。 住房城乡建设部和地方建设部门（委）大力推广绿色建筑，我国绿色建筑发展进入快速发展时期。 截至2016年9月，全国已有约4500个项目、52万平方米建筑获得绿色建筑设计标识[7]。 深圳、北京、苏州等城市已将绿色建筑纳入施工图审核范围。 绿色建筑日益成为消防、结构安全、建筑节能等强制性要求。 随着绿色建筑评价标准的广泛实施，绿色建筑性能模拟变得越来越重要。
2 建筑专业绿色建筑教育与建筑性能模拟现状
随着绿色建筑的快速发展，我国绿色建筑教育滞后于市场和建设量。 建筑行业从业人员和学生的相关培训和教育跟不上市场的快速发展。 除住房和城乡建设部、中国城市科学研究会、地方建设局（建委）定期组织培训外，还缺乏通过其他渠道进行广泛、长期的绿色建筑教育，绿色建筑教育还不够深入。建筑专业的建筑教育更是薄弱。 目前，在建筑行业实际项目中从事绿色建筑设计咨询的从业人员中，大多数具有建筑环境与能源应用工程（HVAC）专业背景。 作为绿色建筑设计的主力军，建筑专业的绿色建筑设计咨询参与程度并不高。 据笔者调查，建筑系学生绿色建筑教育存在以下几个需要解决的问题：
2.1 课程设置不合理
目前，除了重点大学凭借师资优势开设了相对系统的绿色建筑课程外，很多普通大学还没有开设专门的绿色建筑入门课程。
2.2 教材选择困难
由于绿色建筑的内容交叉性强，跨越建筑、设备、给排水、景观、建材等各个专业内容，因此建筑专业的学生需要一本与设计密切相关的绿色建筑技术教材。 然而，这样的教材在市场上很难找到。 刘家平院士等人编着的《绿色建筑概论》[8]是一本很好的入门理论教材，但缺少与设计相结合的部分。 由欧盟Asia-link项目资助，湖南大学张国强教授等主编的《可持续建筑技术》[9]一书，对于建筑环境与能源应用工程专业的学生来说是一本很好的教材，但并不适合建筑学专业。 对于学生来说，更加注重技术教学，与建筑设计结合不够充分。
2.3 绿色建筑性能模拟软件选择困难
绿色建筑性能仿真是绿色建筑设计与技术融合的一个非常重要的方面，但目前市场上缺乏适合学生且能快速使用的仿真软件。 目前国内高校仍采用Autodesk Ecotect Analysis作为主要教学模拟软件。
2.4 缺乏绿色建筑性能模拟方法教材
2016年，林伯荣教授出版了《绿色建筑性能仿真优化方法》一书[10]，为绿色建筑性能仿真提供了一本更好的教材。 然而，对于建筑学专业的本科生来说，对不同软件的介绍过多，而对于如何使用各个软件的深入内容却不够深入。 学生可能还需要老师更详细的指导来完成相关课程的建筑性能模拟分析。
3 苏州大学建筑学专业绿色建筑教学结合建筑性能模拟的实践与思考
3.1 苏州大学建筑学专业绿色建筑课程教学内容
笔者于2012年开始在苏州大学教授建筑学第一门《绿色节能建筑》本科课程，至今已经历六轮教学实践，积累了一定的教学经验和认识。 笔者结合在国外攻读绿色建筑博士学位期间的课程学习内容和建筑设计工程咨询公司积累的工程经验，按照课程设置为24小时的理论课和12小时的实验课。学校课程要求36学时。
理论课以讲座的形式分为12个讲座。 主要内容包括： 1、绿色建筑背景、现状及发展。 2、建筑室内热环境和人体热舒适度。 3.气候和热力计算方法。 4.自然采光和人工采光。 5、被动节能设计及系统。 6.主动节能系统和设备。 7、不同气候区绿色建筑案例分析。 8.绿色建筑评级体系。 9. ECOTECT、Radiance软件模拟应用及建筑设计指导。 10. 可持续能源系统和太阳能利用。 11、室内空气质量。 12、水资源利用和雨水收集利用。
在理论教学过程中，会穿插建筑性能模拟的实验课程。 通过实验课程，加强和巩固学生对理论教学内容的理解，并利用实验模拟过程和模拟结果为学生提供有效的设计指导。
实验课程部分侧重于建筑性能模拟分析。 主要性能模拟实验包括建筑结构热工模拟、建筑遮阳分析、建筑冷热负荷模拟、建筑自然采光模拟、建筑群及建筑室内自然通风等。 仿真、可持续能源系统仿真等
早期教学中，建筑性能分析主要依靠Ecotect Analysis软件。 该软件不仅可以进行热、光、声模拟分析功能，还具有强大的输出和导入功能。 它可以将建筑模型导出到其他软件进行相关计算，并导入计算结果以图形方式呈现计算结果[11]。 例如，建筑模型可以导出到Desktop Radiance软件，以进行更准确的自然光计算，并且计算结果可以导出回来以图形和图表的形式呈现。
在Ecotect Analysis软件中，学生主要熟悉和掌握建筑物的热工模拟和建筑物的自然采光模拟。 建筑热工模拟利用Weather Tool分析建筑所在气候区的气象参数（温湿度范围、主导风向和风速、太阳直射辐射和散热辐射等），加深学生的理解通过直观的图形显示理解前面的理论解释。 通过建筑围护结构屋顶、墙体结构等的设置和建筑热工计算，建筑窗户的性能定义、室内人员、照明和设备的使用时间表设置以及建筑遮阳系统对建筑的性能产生影响。室内热环境。 影响指导学生在设计作业中完成建筑冷热负荷的计算。 同时向学生讲解建筑冷热负荷与建筑能耗之间的关系和区别，让学生通过模拟实践加深对理论知识的理解（图1）。
图1 建筑供暖空调负荷学生作业Ecotect分析结果
建筑照明模拟的主要目的是让学生掌握两种模拟方法和结果的区别：国标要求的阴天环境下的建筑照明系数模拟和LEED要求的晴天条件下的室内照度模拟。 同时，学生们将直接用Ecotect的仿真结果与Desktop Radiance软件输出的仿真结果进行比较，了解不同软件仿真精度和方法的差异（图2）。
对于建筑群和建筑室内自然通风的模拟，笔者在教学过程中发现Ecotect与CFD软件WinAir相结合的方法效果并不理想。 WinAir软件本身的输入并不完善，边界条件不易定义，因此计算输出结果可能会出现各种问题。 在没有相关实践经验的情况下，WinAir模拟计算输出的结果很容易误导学生，导致学生产生错误的理解。 在后期教学中，作者使用了MIT建筑系开发的CoolVent软件来模拟室内自然通风。 CoolVent 软件是麻省理工学院建筑学院建筑技术系 Leon Glicksman 教授开发的一款简单易用的建筑混合通风模拟软件[12]。 主要用于建筑设计初期的快速快速开发。 模拟分析。 虽然该软件模拟结果的精度不如传统CFD软件，但输出结果也不如CFD软件引人注目。 但由于输入参数简单，无需定义详细的边界参数，输出结果不易出现较大偏差。 特别适合建筑设计的早期阶段。 同时，对于学习过程中的学生来说，这正是建筑学学生在概念设计和方案设计阶段所需要的。 因此更适合教学需要。 学生可以使用CoolVent软件来评估建筑窗户尺寸是否适合横流通风、如何优化室内通风等。由于该软件集成了混合通风措施，学生可以通过学习增强对自然通风与自然通风相结合的理解。通过软件进行机械通气。
图2 学生模拟自然光下室内照度和亮度的作品
对于可持续能源消耗系统的模拟，作者在教学过程中使用了加拿大自然资源部开发的RETScreen[13]软件。 加拿大自然资源部开发了该软件的多语言版本，其中包括中文版本，是世界上使用最广泛的可持续能源管理分析软件之一。 虽然这款软件的图形界面不够出众，输入主要是下拉菜单和数据输入，但对于建筑系学生来说，除了建筑玻璃嵌入式光伏发电系统等特殊应用场景外，在可持续能源系统模拟中对建筑设计本身的要求不高，对建筑的景、声、热、景环境影响不大。 该软件的分析和模拟结果仍然可以为学生提供有效的可持续能源系统信息和结果的定性比较，帮助学生了解太阳能热、光伏系统等为建筑物提供了多少可持续能源。 例如，对于一栋建筑来说，设计时需要设置多少太阳能集热器面积才能满足该建筑的生活热水需求。
3.2 教学实践与思考
在六年的教学实践过程中，作者不断总结经验，根据学生反馈调整课程内容。 但在以往的教学中仍存在一些问题。
3.2.1 缺乏实用案例教材
市场上关于绿色建筑的书籍很多，但选择合适的教材却很困难。 市场上很难找到将理论教学和建筑性能分析结合起来的书籍。 根据讲义重写一本新的教材，或者修改现有的书籍，增加与建筑性能模拟相关的内容，可能是更好的解决方案。
3.2.2缺乏与建筑学专业配套的建筑性能模拟软件。
目前清华斯维尔节能软件教程，国内高校建筑学专业大多采用Ecotect Analysis建筑性能模拟软件进行相关教学。 软件功能强大，可以进行建筑热、声、光的相关模拟。 另外，建筑建模方法与学生常用的SketchUp比较接近，方便学生上手。 但Ecotect Analysis软件的缺点也很明显：热环境模拟结果精度较低，且该软件被Autodesk收购后不再更新。 软件内嵌的材质库不适合国内常用的材质。 据笔者了解，国外一些大学建筑专业选择以EnergyPlus为计算核心的DesignBuilder软件[14]作为建筑性能模拟软件。 经过我们的尝试，我们认为该软件更适合建筑学研究生的研究应用，但不适合建筑学本科生的教学。 对于建筑性能模拟来说，模拟结果相对准确是非常重要的。 如果输入数据有问题，仿真结果也会有问题，用有问题的结果来指导设计就更成问题了。 这就是业内常说的：“Garbage In, Garbage Out”。
经过试用和比较，笔者认为有3个软件系列可以作为未来有前景的建筑性能模拟教学软件。 一是基于建筑BIM软件，如Revit平台下的Insight 360仿真软件； 二是基于Rhino+Grasshpper+Ladybug平台的一系列软件； 另一个是基于Autocad的绿色建筑性能模拟软件系统。 Revit平台和软件的主要问题是规划阶段的建模过于复杂、信息量太大，而用于Revit性能模拟的Insight 360软件仍然过于简单，需要更高层次的功能开发。 同时，Insight 360模拟运行过程是远程在线服务，即时响应还不够。 Rhino+Grasshpper+Ladybug平台系列软件建筑建模依托Rhino平台，增加了参数化建模软件Grasshopper[15]，可集成风、光、声、热等仿真软件插件，如Ladybug、Honeybee用于模拟计算。 该平台功能最强大，是目前各类在线教学平台中最受欢迎的软件。 但该软件系列对学生的学习能力要求较高，且缺乏相关的学习指导书籍，导致学生学习困难。 Autocad平台软件与绿建思维等建筑性能模拟分析软件的优势在于可以对建筑冷热负荷、能耗、照明、通风、声环境等进行详细模拟。相关教学书籍和视频已经出版[16]或即将出版。 不过这一系列软件的主要问题是声、光、风、热的功能是分离的，需要学习的软件很多。
在苏州大学最新一轮绿色建筑与节能课程教学中，我们利用Green Building Swell软件进行建筑性能模拟教学活动。 主要讲授建筑通风（4课，含几何建模）、建筑照明（2课）、建筑日照（1课）、建筑节能（3课）和建筑声环境（2课）等5个软件，共12课。 如果考虑为学生提供软件学习指导，学习建筑能耗计算等其他软件，这种情况下教学时间显然是不够的。 因此，绿色建筑教学课程的最后一个问题是教学时间的分配。 按照目前的36课时安排，在教授理论知识的同时很难增加表演模拟内容和课时。 因此，有必要调整教学计划，将课程调整为54小时，即24小时的理论教学时间加上30小时的建筑性能模拟实践，保证有足够的时间学习相应的建筑性能分析软件。 这也是笔者在苏州大学提出的课程改革方案。
目前，清华大学、南京大学等院校除了开设绿色建筑相关课程外，也在毕业设计中安排了以绿色建筑为主题的毕业设计。 对绿色建筑感兴趣的学生可以选择相关领域的毕业项目。 主题，以便您可以进一步学习并完成相关的毕业设计主题和研究。 这也是笔者下一步课程改革努力的方向。 从建筑学本科毕业生的升学、就业和职业规划来看，大部分毕业后直接进入设计院（公司）的情况已经发生改变。 我们的专业培训、课程教学和内容也需要调整。 对学生进行有针对性的能力发展和培养，以适应时代和行业发展的快速变化，满足绿色建筑和建筑性能模拟行业发展对相关人才的需求。
参考
[1]中华人民共和国住房和城乡建设部、中华人民共和国质量监督检验检疫总局。 绿色建筑评价标准：GB/T50378-2014[S]。 北京：中国建筑工业出版社，2014。
[2] 雷切尔·卡森。 寂静的春天[M]. 卢瑞兰、李长生译. 上海译文出版社，2014。
[3] 田震. 可持续建筑挑战绿色建筑评估系统：SBTOOL。 第九届国际绿色建筑与建筑节能会议论文集[D]． 北京：2013年。
[4]中国建筑施工承包有限公司编.中国绿色建筑/可持续发展建筑国际研讨会[M]． 北京：中国建筑工业出版社，2001。
[5] 绿色奥运建设课题组。 绿色奥运建设评价体系[M]． 北京：中国建筑工业出版社，2003。
[6]中华人民共和国住房和城乡建设部、中华人民共和国质量监督检验检疫总局。 绿色建筑评价标准：GB/T50378-2006[S]。 北京：中国建筑工业出版社，2006。
[7] 绿色建筑评价与标签网。 信息来源：住房和城乡建设部建筑节能与绿色建筑综合信息管理平台。 2018年
[8]刘家平清华斯维尔节能软件教程，董亮，孙世军，主编。 绿色建筑概论[M]． 北京：中国建筑工业出版社，2010。
[9] 张国强，徐峰，周进等。 （主编）可持续建筑技术[M]． 北京：中国建筑工业出版社，2009。
[10] 林伯荣. 绿色建筑性能模拟与优化方法[M]． 北京：中国建筑工业出版社，2016。
[11]薄木金业. Autodesk Ecotect Analysis应用教程：美国LEED认证与中国“绿色建筑评价标签”认证实例[M]. 北京：电子工业出版社，2014。
[12] CoolVent，麻省理工学院的自然通风模拟工具
[13] 加拿大自然资源部.RETScreen
[14] DesignBuilder Software Ltd.DesignBuilder
[15] 齐鹏远. Grasshopper参数化设计教程[M]． 北京：中国建筑工业出版社，2017。
[16]刘奇，王德华。 建筑日照[M]. 北京：知识产权出版社，2018。
作者
田震，苏州大学金螳螂建筑学院
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