第四章 台灣綠建築設計實際案例調查案例
第三節 建築資訊模型 BIM 案例研究
一、 案例類型 A 量體規劃階段即執行 BIM 案例 A-1
案例名稱: 萬華段集合住宅
設計單位: 九典聯合建築師事務所 案例說明:
議題：BIM + 公營出租住宅 + 青年住宅
圖 4-4：萬華段集合住宅透視模擬圖(圖片來源: 九典聯合建築師事務所)
專案目標：
臺北市政府為落實居住協助、減輕市民居住負擔，積極推動本市多元增加 公營住宅計畫。其中本案萬華公營出租住宅，由九典聯合建築師事務所負責本 案之規劃設計及監造事宜。
擬定前期計畫之準則：
1. 空調耗能 2. 照明耗能 3. 綠化量 4. 基地保水
33 Vasari 軟體對常規日照輻射進行分析，所以當在設計建築基本量體時可透 過 BIM 軟體技術的協助，以這些客觀的依據來做為初步的設計構想。
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臨棟視線考量 量體熱輻射考量東南側
圖 4-5：基地條件考量(圖片來源: 九典聯合建築師事務所)
室外風場：量體設計上以通風需求定位建築朝向。透過 Vasari 軟體對常 規風場進行分析，從而客觀地決定建築物的配置方式及形狀樣式。並藉此 創造出一個內部中庭，中庭可以有風的流動，使得居住著能在中庭裡吹拂 到涼爽的西南季風。
背風側都市風場考量 基地內風場考量
圖 4-6：室外風場分析(圖片來源: 九典聯合建築師事務所)
內部氣流：利用開放空間及走道、綠地等把氣流再度導引下降至人行空 間，形成內部氣流的再加速，從而滿足都市氣流分布的需求。
外殼熱損失：建築物使用的隔熱材，外牆構造熱容量及厚度的選擇
擬定基本設計之準則：
1. 各向外殼隔熱材之導熱係數 k 值 2. 開口比例
3. 空調與照明系統建議 4. 預估耗能目標
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二.基本設計→方案性能模擬
建築的外殼隔熱、遮陽、日射取得量以及室內環境指標的光環境、音環 境、溫熱環境、自然通風換氣環境等都是需透過理性客觀的分析才能夠得知，
在此就必須透借助 BIM 的應用，力求建築與物理環境的完美融合，並藉這些依 據決定出最佳之建築配置方式與型態。以下以五項說明：
內部氣流：利用 Vasari 軟體亦可分析室內空氣的調節。該案在建築物兩邊 是住宅單元的走道中間留設一個風道使風得以穿透，使走道達到自然通風 換氣效果，這是由於考量到住戶從電梯裡出來所聞到味道會不會影響到居 住者的身心健康，間接影響到居住者的居住意願。藉此可知透過模擬的方 式可以理解風力換氣所帶來的效果，從而決定建築的室內布局和配置方 式。
A 棟標準層風場模擬剖面 B 棟標準層風場模擬剖面
圖 4-7：內部氣流評估(圖片來源: 九典聯合建築師事務所)
開窗位置及尺寸、開窗方式：決定開口位置和建築配置方式後，接著就是 需了解窗開口大小對室內通風的影響，本案透過進階軟體亦可分析及模擬 風的流動情形以及對室內溫度的影響進而準確決定開口的尺寸。
單元走道開窗、無走道開窗比較
情境假設：夏季夜間通風(6 至 8 月晚上 10 點至羿日 5 點) 基本設定：東南風，速 度 4.167m/s，溫度 20°C
單元無走道開窗 單元走道開窗
圖 4-8：單元走道開窗、無走道開窗比較(圖片來源: 九典聯合建築師事務所)
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圖 4-9：雙層牆遮陽形式分析模擬(圖片來源: 九典聯合建築師事務所)
量體輻射受熱：
經過一連串內外的條件分析後，在瞭解了室內受熱及照度影響後，最 後一個即是解決建築表面熱輻射問題，透過 Vasari 軟體分析可知在原本沒 有立面遮陽時，瓦數高達 1200W(如圖 4-10)，在透過立面蜂巢狀的設計和 雙層牆做為外牆隔熱之後，經過軟體分析後得知外牆單元之外周區域可減 少輻射受熱 50-70%，而開口面部分可降低受熱 30%-50%。
沒有立面遮陽之建築受熱狀態
運用立面造型創造雙層牆做為外牆隔熱之後：
圖 4-10：表面輻射分析(圖片來源: 九典聯合建築師事務所)
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室內採光及照度模擬：
夏至日(6 月 21 日)正午 12 點 冬至日(12 月 21 日)正午 12 點 案例一 ：遮擋高度 1.2 公尺 案例一 ：遮擋高度 1.2 公尺 照度 300 lux 以上 照度 150 lux 以下
案例二 ：遮擋高度 0.9 公尺 案例二 ：遮擋高度 0.9 公尺 照度 300 lux 以上 照度 150 lux 以下
案例三 ：遮擋高度 0.6 公尺 案例三 ：遮擋高度 0.6 公尺 照度 300 lux 以上 照度 150 lux 以下
圖 4-11：室內採光及照度模擬(圖片來源: 九典聯合建築師事務所)
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圖 4-12：內部中庭俯視圖(圖片來源: 九典聯合建築師事務所)
圖 4-13：主入口與內部中庭(圖片來源: 九典聯合建築師事務所)
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案例 A-2
案例名稱: 中興工程大樓 設計單位: 中興工程顧問公司 案例說明:
中興工程大樓從一開始的方案設計就導入 BIM 建模流程，透過不同平台軟 體的配合，逐步進行分析模擬及細部設計。
圖 4-14：Vasari 方案選擇 (圖片來源: 中興工程顧問公司)
上圖說明透過 Vasari 可以產出各種方案，接著將模型量體導入 Ecotect 模 擬分析，下圖為 Ecotect 夏季太陽輻射熱分析圖。
圖 4-15：Ecotect 夏季太陽輻射熱分析 (圖片來源: 中興工程顧問公司)
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Ecotect 也用來分析各樓層晝光使用程度，也分析不同季節之環境日軌。
將量體方案或是 MEP 方案匯入 Green Building Studio，進行空調方案分析，
或是耗能分析、成本估算等等，量體進入 Revit 之後，設計單位則進一步完成 細部設計，最後也透過此細部模型產出施工圖，在設計單位進行細部設計及 MEP 系統規劃的同時，結構團隊也透過 SAP2000 進行結構分析，再利用 IFC 格 式與 TEKLA 平台協同作業，使 TEKLA 生成之結構與 SAP2000 結構分析同步作 業。
最後將完成之結構模型及 MEP 模型導入 Navisworks 進行檢察，各系統間的 構通與規劃也再次確認調整，透過碰撞衝突檢察及施工實程規劃管理建築建造 作業。
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案例 A-3
案例名稱: 台江國家公園行政中心 設計單位: 九典聯合建築師事務所 案例說明:
概念：BIM +創造「煙波之上、水草之間」意象
圖 4-16：台江國家公園行政中心透視模擬圖(圖片來源: 九典聯合建築師事務所)
專案目標：台江國家公園管理處於 98 年 12 月 28 日正式掛牌，成為第 8 座且是 第一座由下而上發起成立的第二代國家公園。
台江學園佔總地 6.6 公頃，有輪值宿舍、行政辦公室、行多功能使用教 室、提供包括遊客中心及相關服務設施等，委由九典聯合建築師事務所郭英釗 建築師操刀做整體規劃設計。
整體建築理念及特色包括：
1. 為了保留既有魚塭特色，儘量維持原有地景地貌，以白色的建築外殼形 體，來形塑當地的特色，鹽山及候鳥群聚意象。
2. 為了展現謙卑及對大自然退讓之尊敬態度將建築量體減低需求，使建築物 整體融入自然環境。
3. 在廣闊的魚塭之中，為水鳥成群棲息所在，透過「高腳架」的建築構造形 式，將建築量體漂浮於魚塭之上，讓建築像是一群候鳥融入自然環境中。
4. 以「埕」為概念所圍塑出來的公共空間，創造交流、表演、聚會、休憩的 活動廣場。
利用漂流木披覆在屋頂增加隔熱功能和利用蚵殼來鋪設建築外牆遮蔽熱輻
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射等自然生態手法達到建築隔熱性能，藉此讓建築物型態上融入自然。
擬定前期計畫之準則：
1. 空調耗能 2. 照明耗能 3. 綠化量 4. 基地保水
一.前期計畫→方案可行性評估
空間機能：台江學園總佔地 6.6 公頃，提供包括遊客中心、多功能使用教 室、行政辦公室、輪值宿舍及相關服務設施等
基地地質條件：基地大部分為魚塭，為維持生態平衡以儘量維持原有地景 地貌，保留既有魚塭特色，因此建築採「高腳屋」的構造形式表示輕觸大 地。
基地微氣候：本案位於日照量極高的台南地區，建築量體配置需配合日照 分析選出最節能之配置方式。
擬定方案設計之準則：
建築部分
1. 建築量體配置 2. 建築構造形式 3. 建築使用類型 4. 建築開口朝向 5. 建築開口比例 敷地部分
1. 外部綠地比例 2. 外部鋪面形式 3. 外部地形保留
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二.方案設計→方案性能模擬
日照角度：首先本案位於台南日照率極高的地區，所以建築物的隔熱及遮 陽性能尤為重要，因此便運用了 BIM 的技術，透過分析軟體模擬出建築受 日照的結果，藉此可知建築物的最佳配置方式，而本案發現可使用多棟建 築物去造成互相的遮蔽效果以減少立面的熱負荷，從這張圖可以看出塑造 出的巷弄空間有很好的遮蔽直射陽光效果。透過一個簡單的量體和太陽輻 射的圖面可以很清楚的顯示陰影的位置
圖 4-17：日照角度分析圖(圖片來源: 九典聯合建築師事務所)
日照量及輻射量：從這張圖可以清楚的看到熱得最強的位置在屋頂，高達 4800 瓦，因此屋頂隔熱的手法應該用何種方法來處理成為重要的設計思 考，本案用當地的漂流木來做部分的隔熱遮擋以減少熱輻射影響室內溫 度，同時也可以讓水鳥來屋頂的漂流木座休憩的功能，兼做基地復育的手 法，不見得都需要用到工程的手法來解決，也可以用軟性的手法來解決，
這樣的方法使得建築物有獨特的地方樣式和型態，搭配環境形成不同的建 築樣貌。
春秋分3/21、9/23 冬至12/22
夏至6/21
夏至軌跡 冬至軌跡 全年太陽輻射
軌跡
N
N
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圖 4-18：表面輻射分析(圖片來源: 九典聯合建築師事務所)
開窗位置、尺寸及開窗方式：圖上所示是小窗戶即是反映了當地高輻射熱 的影響而設計的開窗大小，藉由小的開窗來降低室內受熱得的影響。
圖 4-19：台江國家公園行政中心透視模擬圖(圖片來源: 九典聯合建築師事務所)
N
N N
N
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內部氣流：利用 18 棟建築各自所圍塑出的開放空間及走道、綠地等把氣流 再度導引下降至人行空間，形成內部氣流的再加速，從而滿足都市氣流分 布的需求。
外殼熱損失：建築物使用的隔熱材，外牆構造熱容量及厚度的選擇
不論是美輪美奐的設計外形，還是與環境的和諧共榮，建築都無法脫離其 最基本的使用功能。而這些都須透過 BIM 分析軟體客觀分析而產生的量體配 置，根據分析出的最佳量體配置，經由建築師的巧思及細部設計手法讓建築產 生更多更合理設計理念和建築計畫。
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二、 案例類型 B 變更設計階段後執行 BIM 案例 B-1
案例名稱: 衛武營國家藝術文化中心
設計單位: 荷蘭建築師事務所 mecanoo Architects 案例說明:
設計單位: 荷蘭建築師事務所 mecanoo Architects 案例說明: