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21.Apr.2023
陳閔揚/藉參數化設計與性能模擬提升建築設計方案品質 & 鍾馨葆/高層建築量體退縮與天空可視率對環境舒適度之影響
traa台灣住宅建築獎「第二屆學生論文獎」得獎論文分享講座─側記
活動訊息





時 間:2023年2月11日14:00至16:00
地 點:上圓聯合建築師事務所
主講人:陳閔揚/大墨聯合建築師事務所 設計師
    鍾馨葆/都市里人規劃設計 景觀設計師
與談人:陳振誠/國立臺北科技大學建築系 副教授兼系主任
    彭康祐/上圓聯合建築師事務所 合夥建築師
主持暨撰稿:王進坤/社團法人台灣住宅建築獎協會秘書長

本次對談完整影片連結:
https://www.youtube.com/live/7M5FCmDfdyQ?feature=share

【節錄】集合住宅風場與熱舒適性多目的最佳化評估工具之開發
https://traa.com.tw/Paper/Award/dac97455-508e-4d63-b338-40fa9cc5b80d

【節錄】高層建築量體退縮與天空可視率對環境舒適度之影響
https://traa.com.tw/Paper/Award/e5914681-3748-44cc-9110-c17a9b26902b


陳振誠:陳閔揚的研究,將建築性能模擬(混合模擬)於各種設計階段(CD,CONCEPTUAL DESIGN, Pre design-CD- schematic design SD- Detail Design DD)的介入,並試圖解決複雜的環境變因如風環境、溫熱環境(日照陰影、熱舒適指標PET生理等效溫度、戶外行人風場)、室內通風評估(外殼輻射熱、自然通風潛力)等,以影響住宅概念設計(量體最佳化、開口最佳化),參數化整合性能模擬包括rhino-grasshopper、wallacei遺傳演算法、ladybug氣候、diva光、flow desinger cfd。最佳化依序為日照─量體樓高,風場與熱舒適度─導風口量體造型。

1.平面內塑庭園變化90種方案、樓高變化96種方案,合計8640種方案Pareto Front演算遺傳20代得到40個方案,再以K-means 分群法分類。〈尋求幾何特徵分群〉。

2.檢核目標排名─熱輻射、熱季日照、涼季日照─最佳化。

3.挖空量體導風28個單元共14組,低中高不同挖空位置迎風被風共640種,以PET舒適區段26-30c,得到30個方案,演算遺傳3代得到90個方案。

4.眼睛型、領結型、魚型 概念量體設計

鍾馨葆的研究則是探討社宅量體退縮在連棟型、雙拼型、風車十字型建築,在街道尺度:面臨8米道、15米道、40米道,退縮深度與高度:無退縮、底層縮6米(高皆為15米)、底層退縮12米、頂層推縮6米、12米。其天空可視率(SVF)與環境舒適度(PET 生理等效溫度:風速、溫度、濕度黑球溫度)。

分別模擬:街道尺度(差異小)、建築配置(雙拼低、風車十字高)VS氣流場量測天空可視率SVF以風車十字型最寬廣(空氣溫度、平均輻射溫度成正比),連棟SVF最高0.371、最低0.214。雙拼SVF最高0.375、最低0.206,風車十字型SVF最高0.426、最低0.256。SVF-rayman 轉 PET>42。
 
1.CFD 8米道平均風速0.2 m/s,建議人行尺度底層退縮設計。

2.都市冠層微氣候,頂層退縮設計。

3.風車十字型退縮12米最顯著(背風側)、雙拼型(迎風側),人行道改善以迎風側有效。 

陳閔揚:我藉由此次研究改變了很多以前的認知,第一是在微氣候上,過去認為台灣夏天吹西南季風,冬天吹東北季風,但實際上透過當地氣象站的資料發現並非如此,譬如台中夏天跟冬天吹的都是北風,而這就會影響建築師進行建築設計,且若從城市再縮小到社區尺度,可能又會不一樣,但業界似乎還未意識到這些資料的重要性,比較可惜。第二是該怎麼確立研究範圍,假設方案有十萬種,那只模擬100種參考性就不足,但模擬又很花費時間,因此必須要做權衡,讓方案可能性與模擬數量彼此間存在對應。先將過於複雜或業界無法通用的方案母型先捨棄,保留在業界可實踐的型態,再有效的將想法轉化為設定,做細緻的參數變化調整,控制方案子型數量,使所需的模擬數量、時間縮短。

鍾馨葆:如老師所說SVF會受到許多條件影響,而其中「植栽」扮演關鍵因素,不僅影響SVF,也會影響整體微氣候環境。我在研究中也有使用一些軟體來建模,去模擬SVF指數,可惜因為植栽很難在模擬上表現,因此採用實際拍攝的魚眼照片跟模擬結果互相對照。由於我是景觀系背景,因此很重視植栽在都市中扮演的角色,包括數量跟種植方式,因此雖然在參數設定上不容易,依然納入在研究裡,這也是因許多建築量體配置案例,都會忽略外部植栽,沒有考量這會影響都市微氣候,故很希望植栽這部分未來可被更加關注。

彭康祐:投身建築業界近20年,觀察業界跟學界接軌最大的困難之處,在於建築法規跟業主普遍可接受程度。閔揚的研究在實務上,遇到的困難在前期規劃時,設計已被需求跟法規綁住,量體跟配置往往已經被定型,導致參數化設計很難發揮,因此必須在前期規劃就納入,但這又需要獲得業主支持,因此能否提出足夠的誘因讓開發商願意放掉一些需求,這難度非常高,因環境舒適度其實很抽象,每個人對舒適的感受並不相同,目前這部分都是在後續都市設計審議時,因審查委員對配置的要求而被動去調整。參數化設計的優點是能將複雜的環境條件量化做為參考依據,要能落實到業界實際面,就必須從法規上著手建立成準則,如此業界就必須依此來設計,在需求面上找平衡點來回應都市微氣候環境。

而現在都市設計審議原則都偏剛性,缺少對於行人舒適度的規範,而馨葆的研究剛好能補足這部分,是讓量體退縮更有彈性,不是現行法規下硬性的規範基地建築物臨幾米道路就要退縮幾米。我很認同植栽的重要性,以及其對調適微氣候的幫助,但現實面上要開發商不將建蔽率、容積率用完非常不容易,建築師也不可能為了好的SVF,就要求業主接受風車十字型平面,不過假如社會住宅可主動當領頭羊採用此作為規劃依據,做出良好的示範效果,仍然有機會促使開發商跟進。再來也期待透過學界的研究跟推動,將這些對環境友善的各項參數數值訂立成準則,用有彈性的方式納入公共工程招標設計需知裡面,如此才能促進學界跟業界接軌。我想問閔揚跟馨葆,若兩位擔任都審委員,可以訂立新的都市設計準則,心中認為最重要而必須優先推動的是哪個部分?

鍾馨葆:就是SVF,因這確實重要,而且必須訂立規範才能推動,來確保新建或更新建築物時能保有舒適的天空視野。比如台北跟高雄兩個都市,能看到的天空視野就落差很大,為確保舒適的行人環境,應該將此納入規範中。

陳閔揚:當初在挑選研究類型時,是有考量不同配置類型的差異,而選擇社會住宅跟單邊走廊配置的主因,在於社會住宅必須講求公共性,相對的在坪效要求較低,且單邊走廊在通風上與人的關係也較為緊密,故選擇此種配置模擬。畢業進入業界後,實際瞭解到集合住宅第一考量就是坪效,因此很難將參數化引入,但也沒關係,就是提出一個方法論給大家參考。我自己很重視風場,也就會期待在高密度城市中,如何規範建築量體的退縮,創造風廊,讓風可以進入,因此會希望都審委員可將此納入參考。

陳振誠:我自己有參與中央跟一些地方的都市審議,深刻感受有許多迫切需解決的問題,台灣的困境在於缺乏基礎的DATA,導致沒辦法建立規範,我站在產業端的角色來看,若只單靠民間單位或建築師那是曠日廢時,應該由政府部門如數位發展部等,先進行整體架構的調查,才能建立通盤的資料,然後開放給學界跟民間單位申請使用,不然就只能停留在用經驗法則上設計,導致忽略因地制宜。再來我也認同參數化設計,應採用動態調整保留彈性,而不是用剛性規範。相信若政府帶頭提供補助,然後由學界跟業界合作進行研究,在三方的緊密串連,將會帶動都市環境的改變。
 

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