DESIGN METHOD AND PROCESS 02/设计过程和方法
▼设计方法
通过实地调研，我们认为詹姆斯敦城市布局疏密有致，城市基础设施基本满足当前人口需求。然而站在当前为未来设计，如果不经过深入的分析和思考，以及合理的规划，城市将会十分混乱：原有街巷感消失，街道拥挤，公共空间缺失。正如我们的基地是一片公共绿地和停车场，我们希望保留原有城市公共空间和公共绿地，提高公众参与度和建筑使用功能的多样性，对绿色屋顶和地下建筑节能技术进行探索。
零能耗建筑[3]设计的一个关键因素是要选择经济的能源，然而通过调研，我们基地可选的能源就只有太阳能。这就是说，太阳能板的安装所需的场地与我们希望保留的公共城市空间和开放绿地之间存在着很大的冲突和矛盾。我们从自然界的共生现象中得到启发，希望设计一个生态屋顶（Symbiotic Roof），即多层城市灰空间。这个空间包括单轴转动的太阳能板、公共步行道、城市公共活动空间、屋顶水处理系统和作为保温隔热结构的绿色屋顶。暴露的树形太阳能板支撑结构更加平易近人，也希望借此起到对公众的教育作用，使大家更了解“零能耗建筑”。
▲生态屋顶功能分析图
▲气候与环境分析
▼设计过程
首先我们利用基于EnergyPlus、Dysium和Radiance的软件DIVA、Ladybug[4]对基地所处环境进行了分析，并进行初步设计。基于初步设计的形体，我们对影响能耗最大的因素——室内光照强度反复进行测试和模拟，寻找最适合的窗墙比和建筑材料，调整太阳能板和遮阳系统的角度和尺寸，优化室内自然光环境，从而减少建筑对人工照明，和对暖通空调系统（HVAC）的依赖。
▲设计效果图
▲基于栅格法的全年室内光照强度分析。以10：00 am为例
▲以6月21日为例，分析室内光照强度。图示可以看出，经过精细化设计，200～500lux强度的自然光可以覆盖全部的空间
▲不同窗墙比对建筑室内光照强度影响分析
对光环境进行不断优化的同时，我们利用基于EnergyPlus，可处理异型空间的honeybee（Grasshopperd的插件）进行能耗测算，并以此结果作为基础，参考美国公共建筑平均能耗和LEED白金级对能耗的要求，以及与西雅图节能规范建筑（Seattle Energy Code Building）的能耗进行对比，分析结果进行优化设计。通过计算流体力学或Honeybee自然通风模拟验证初步设计假设和优化建筑细节。
▲冬夏自然通风对比
▲能量流动分析
零能耗建筑不能以牺牲使用者舒适性为前提，因此我们对建筑室内舒适度给予极大的关注，依靠Honeybee，我们通过室内温度、湿度、焓湿图、地方人体舒适度区间及影响条件等，预估建筑建成后的使用者的人体舒适度，力求舒适度最大化，能耗最小化。
▲建筑的能量荷载
▲室内舒适度图解和建筑的能量荷载
最后，通过不断对建筑形体和细节的调整，对建筑设备、暖通系统的改进和研究，建筑能耗降低为原有的1/3，即20kBTU/SF2这一结果小于基地产能21kBTU/SF2，因而最终实现了零能耗设计。
▲设计过程图纸