基于性能表現(xiàn)的既有建筑綠色化改造設(shè)計方法與預(yù)測模型——以寒冷地區(qū)為例.pdf

1、近年來，由建筑活動產(chǎn)生的資源、能源消耗和溫室氣體排放引起全球的普遍關(guān)注，節(jié)能減排成為建筑行業(yè)發(fā)展的主要目標(biāo)。在我國，綠色建筑在新建建筑中已大量開展，并取得良好成效，但已建成的既有建筑存在規(guī)模存量大、圍護(hù)結(jié)構(gòu)老化、系統(tǒng)設(shè)備陳舊等問題，導(dǎo)致其能耗和碳排放居高不下的現(xiàn)狀。我國的既有建筑綠色化改造存在諸多問題，主要體現(xiàn)在以下三個方面：使用經(jīng)驗措施彌補建筑缺陷，缺乏設(shè)計階段的改造措施權(quán)衡判斷；以指令性的定性措施付諸實施，缺乏針對建筑性能提升的量化

2、研究；缺乏整合舒適度、碳排放和造價的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計方法。因此，如何構(gòu)建既有建筑綠色化改造設(shè)計方法、如何量化技術(shù)策略的環(huán)境效益、如何進(jìn)行多目標(biāo)的綜合擇優(yōu)成為亟待解決的問題。
　　本文梳理并比較了英國、美國、德國、中國在既有建筑改造設(shè)計方面相關(guān)的法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)和工具，研究發(fā)現(xiàn)歐美各國建筑法規(guī)體系是以性能表現(xiàn)為主導(dǎo)，進(jìn)行政策法規(guī)——設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)——評價標(biāo)準(zhǔn)——模擬工具的一體化構(gòu)建，我國法規(guī)體系基本是以技術(shù)措施占絕對主導(dǎo)，在部分條例無法滿足時，輔

3、以性能條例，這將導(dǎo)致以下兩方面問題：無法窮舉指令性條款，限制創(chuàng)新；考核目標(biāo)單一，與實際情況差別大。繼而，確立了本文以性能為研究方向，以風(fēng)、光、熱環(huán)境為評價指標(biāo)，以動態(tài)模擬為量化手段進(jìn)行改造設(shè)計方法探索。同時，從各國設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)協(xié)會認(rèn)證的軟件模擬工具中篩選出準(zhǔn)確性較高、性能模擬可靠的Ecotect-Radiance-Daysim聯(lián)動平臺，PHOENICS，DesignBuilder進(jìn)行論文中光環(huán)境、風(fēng)環(huán)境、熱環(huán)境觸發(fā)的能耗和碳排放模擬分

4、析。在此基礎(chǔ)上，研究了既有建筑綠色化改造設(shè)計的影響因素，提出了相應(yīng)的形式、構(gòu)造、系統(tǒng)、設(shè)備改造優(yōu)化策略，并結(jié)合寒冷地區(qū)綠色化改造樣本庫的建立和典型案例剖析，形成以“熱工/采光/通風(fēng)”性能判斷為原則的寒冷地區(qū)建筑分類（住宅三類、辦公四類），擴充寒冷地區(qū)改造策略框架下適用的具體措施。
　　在以上研究的基礎(chǔ)之上，構(gòu)建了針對設(shè)計階段的、基于量化模擬技術(shù)的、耦合風(fēng)、光、熱環(huán)境的綠色化改造設(shè)計方法，并詳細(xì)探討了其在“性能診斷——改造設(shè)計——預(yù)

5、測反饋”設(shè)計過程中的風(fēng)、光、熱性能指標(biāo)、技術(shù)實現(xiàn)方法、參數(shù)設(shè)置。繼而，基于性能表現(xiàn)的建筑分類篩選典型模型進(jìn)行綠色化改造設(shè)計方法應(yīng)用，研究得到每一個有代表性的典型建筑中對風(fēng)、光、熱優(yōu)化效果明顯的不同單項措施所帶來節(jié)能敏感度、減排敏感度和成本效益敏感度，為綠色化改造中策略措施的權(quán)衡提供定量依據(jù)，同時為建筑形式創(chuàng)新提供設(shè)計邏輯。研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過合理設(shè)計的致力于風(fēng)、光環(huán)境優(yōu)化的被動形式策略，不會對能耗與碳排放產(chǎn)生明顯負(fù)面影響，甚至能夠達(dá)到節(jié)能減排

6、效果；城鎮(zhèn)住宅典型模型以節(jié)能為目標(biāo)的前提下應(yīng)優(yōu)選構(gòu)造策略，以減排為目標(biāo)應(yīng)優(yōu)選系統(tǒng)策略；辦公建筑典型模型以節(jié)能為目標(biāo)應(yīng)優(yōu)選系統(tǒng)策略，以減排為目標(biāo)應(yīng)優(yōu)選設(shè)備策略。在此基礎(chǔ)上，運用非支配精英遺傳算法的遍歷和變異計算，依據(jù)“環(huán)境提升優(yōu)先——碳排放與舒適度優(yōu)選——性價比平衡”的串聯(lián)邏輯實現(xiàn)典型模型的多目標(biāo)綜合優(yōu)化，探究在舒適度提升與碳排放降低目標(biāo)下最優(yōu)的策略組合，輔以成本增量因素的判斷，確定性能導(dǎo)向的改造的最優(yōu)解。為了方便建筑師使用，本研究基于J