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

1、近年來(lái)，由建筑活動(dòng)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(guó)，綠色建筑在新建建筑中已大量開(kāi)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(wèn)題，導(dǎo)致其能耗和碳排放居高不下的現(xiàn)狀。我國(guó)的既有建筑綠色化改造存在諸多問(wèn)題，主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：使用經(jīng)驗(yàn)措施彌補(bǔ)建筑缺陷，缺乏設(shè)計(jì)階段的改造措施權(quán)衡判斷；以指令性的定性措施付諸實(shí)施，缺乏針對(duì)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(jià)的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。因此，如何構(gòu)建既有建筑綠色化改造設(shè)計(jì)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(wèn)題。
　　本文梳理并比較了英國(guó)、美國(guó)、德國(guó)、中國(guó)在既有建筑改造設(shè)計(jì)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(guó)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(jì)標(biāo)準(zhǔn)——評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)——模擬工具的一體化構(gòu)建，我國(guó)法規(guī)體系基本是以技術(shù)措施占絕對(duì)主導(dǎo)，在部分條例無(wú)法滿(mǎn)足時(shí)，輔

3、以性能條例，這將導(dǎo)致以下兩方面問(wèn)題：無(wú)法窮舉指令性條款，限制創(chuàng)新；考核目標(biāo)單一，與實(shí)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(píng)價(jià)指標(biāo)，以動(dòng)態(tài)模擬為量化手段進(jìn)行改造設(shè)計(jì)方法探索。同時(shí)，從各國(guó)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)協(xié)會(huì)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(dòng)平臺(tái)，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(jì)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(kù)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(lèi)（住宅三類(lèi)、辦公四類(lèi)），擴(kuò)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(duì)設(shè)計(jì)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(jì)方法，并詳細(xì)探討了其在“性能診斷——改造設(shè)計(jì)——預(yù)

5、測(cè)反饋”設(shè)計(jì)過(guò)程中的風(fēng)、光、熱性能指標(biāo)、技術(shù)實(shí)現(xiàn)方法、參數(shù)設(shè)置。繼而，基于性能表現(xiàn)的建筑分類(lèi)篩選典型模型進(jìn)行綠色化改造設(shè)計(jì)方法應(yīng)用，研究得到每一個(gè)有代表性的典型建筑中對(duì)風(fēng)、光、熱優(yōu)化效果明顯的不同單項(xiàng)措施所帶來(lái)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(shí)為建筑形式創(chuàng)新提供設(shè)計(jì)邏輯。研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)合理設(shè)計(jì)的致力于風(fēng)、光環(huán)境優(yōu)化的被動(dòng)形式策略，不會(huì)對(duì)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(yùn)用非支配精英遺傳算法的遍歷和變異計(jì)算，依據(jù)“環(huán)境提升優(yōu)先——碳排放與舒適度優(yōu)選——性?xún)r(jià)比平衡”的串聯(lián)邏輯實(shí)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