基于BIM技术的绿色建筑性能方案优化研究

针对建筑业高能耗的问题,为了探究基于建筑信息模型（BIM）技术的绿色建筑性能分析与优化方法,采用绿色建筑技术降低建筑工程在建设与使用阶段对自然环境的影响,结合具体工程案例,以BIM技术为依托,对建筑的风场环境和光照环境进行了数值仿真分析,进而提出相应的优化方案。研究结果表明：通过BIM技术可以更有效地进行绿色建筑性能的模拟分析,实现建筑设计方案的优化;通过调整窗墙比、风速、光照等参数,能够有效提升建筑的绿色性能,同时保持行人舒适性和建筑能耗的最优化,展示了BIM技术在绿色建筑性能优化中的应用潜力和实践价值。     

使用需求参数对建筑大数据能耗预测影响规律初探

利用经典时间序列大数据预测模型(ARIMA)作为优化改造后的多参数预测模型,对建筑逐时能源消耗进行预测,研究建筑使用需求参数对建筑能耗预测的影响规律。在大数据预测模型中引入建筑使用需求参数,如室外环境、室内环境、人员参数等,研究不同参数的引入对能耗预测模型预测结果精度的影响。引入影响能耗参数之后,建筑逐时能耗预测精度有不同程度提升。其中,人员参数对于建筑能耗预测精度提升最为显著。多项参数同时引入模型时可将预测精度进一步提升。能耗预测精度影响程度排序为:人员参数室外环境参数室内环境参数。     

建筑室内湿空气流动输运机理综述

长期以来,室内通风条件下热湿耦合迁移机理没有被清楚认识,导致了建筑能耗的提高和室内空气品质的降低。建筑室内湿空气迁移是外部环境与内部环境耦合产生的温度场、湿度场等多场相互作用的结果;另外伴随着室内湿空气水分蒸发与冷凝过程的作用,其室内环境迁移机制更趋复杂。本文综述了室内水分迁移、蒸发和结露等各类数学模型,并提出了未来需要重点研究的基础问题;这些研究将对于南方热湿地区充分利用自然通风、降低建筑能耗等具有重要意义。     

基于性能模拟的既有废弃建筑改造策略研究

随着城市发展速度加快,出现部分建筑废弃的现象,这些建筑的性能已经无法满足当今人们的使用需求。为研究既有废弃建筑的室内物理环境性能并提出相应的优化改造策略,以内蒙古包头市某废弃建筑为例,通过绿建斯维尔系列软件对改造前后的室内风环境、光环境及能耗进行模拟。研究发现,通过腔体植入方式,利用中庭、通廊对建筑空间进行改造,可以有效提高室内的风、光环境效果;对建筑围护结构进行改造,降低其传热系数值,可以有效提高其保温性能,从而降低建筑能耗。     

青岛地区居住建筑节能采光优化分析

在为居住者提供高质量环境的同时降低能耗,已成为建筑设计阶段值得考虑的重要目标。为了满足建筑节能降耗、室内采光充足的要求,本文采用建筑环境性能模拟与多目标优化筛选相结合的方法。结果表明,该方法能以较少的时间和计算量解决优化问题,为建筑师基于特定环境目标的设计策略优化提供了一种快速、易于实现的工具。青岛地区居住建筑尚以老旧小区为主,仍未拥有绿色建筑的概念。现代居住建筑以营利为目的,使其建筑的能耗不降反增。因此,居住建筑的能源高消耗是近些年需要重点着手解决的问题。本文以居住建筑单元为切入点,利用Ladybug、Honeybee等模拟软件,对青岛地区室内建筑的节能与采光进行优化分析,通过对建筑层高、建筑遮阳数量、建筑朝向、建筑窗墙比等变量之间的模拟,找出一套适用于青岛地区的室内节能方式。     

基于人行为影响的住区建筑多主体集成能耗模型

在城市建筑节能研究中,政府常常依赖城市能源与碳排放模型工具制定并评估节能策略。而当前的城市建筑能耗模型受限于开发技术等因素,尚存在诸多不足,例如,考虑人行为对建筑能耗的影响,建立行为、日常活动及与环境相关的综合能耗模型。关于此类模型合理的数学形式、参数选择的方法以及不同行为的模拟方式等问题还尚待进一步研究。采用多主体(Multi-Agent)建模技术,设计集成建筑能耗模型,以住区中的居民作为模型中活动的主体,模拟使用者行为习惯、活动对建筑能耗的影响;采用ISO 13790标准模拟建筑的供热和降温需求,并在集成环境中设计统一的描述框架,以相对独立的环境模拟、行为模拟模块形式进行交互,实现热环境模拟和基于主体活动的设备能耗模拟的有机结合。研究表明,住区居民的用能行为是影响城市建筑能耗密度变化的重要因素,实现对住区主体行为特征的引导是实现城市建筑节能目标的有效途径。     

基于物理环境模拟优化的多尺度城市 设计方法探索——以钱塘江滨水区为例

在国土空间治理背景下,解决城乡发展不协调、生态系统不健康等问题,实现健康可持续的城市物理环境,已成为城市发展的核心议题。风环境、热环境、声环境的数据综合分析及城市物理环境与空间形态的耦合优化研究,为城市空间品质提升提供了技术方法支撑。从城市物理环境量化模拟入手,结合多尺度城市设计整体性实践,构建物理环境现状模拟-耦合优化-设计提升的方法框架,并通过钱塘江滨水区的实证研究,探索了城市设计过程中基于城市物理环境模拟优化的城市空间形态布局及多尺度优化策略,以期将精细化的城市设计思维融入空间规划全过程。     

基于性能模拟的地域气候适应型大型商业建筑设计研究——以哈尔滨华润·欢乐颂为例

文章基于建筑地域气候适应性设计理论,结合哈尔滨华润·欢乐颂的设计过程,以实现建筑空间环境舒适性与低能耗为目标,利用Phoenics与Ladybug Tools软件对场地的风环境、建筑能耗、室内自然采光情况、室内自然通风情况展开模拟分析,并通过选取单体块建筑形体、设置北侧气候缓冲空间、优化天窗形式等措施,降低建筑能耗,提升室内舒适性。     

环境性能导向的建筑数字设计研究

建筑行业是高能耗和高资源消耗的行业,因此提高建筑设计效率以及降低建造和运营阶段的能耗有着重要意义。同时建筑数字化的发展使得参数化设计在建筑领域特别是BIM和表皮、结构等方向有了诸多应用,但是在建筑环境性能方面才刚刚起步,而在建筑设计初期考虑环境性能的设计方式相比后期再补救更为高效,因此环境性能导向的建筑数字设计会是将来的发展方向。通过现阶段以优化建筑环境性能为目的的参数化研究,总结了各研究采用的方法和成果并分析其局限性和未来潜力,旨在帮助读者把握建筑环境性能导向的数字设计的发展现状,并为今后的研究方向与课题研究提供一定的参考。     

“绿色建筑设计工作室”——基于多学科协作的绿色建筑集成设计平台

随着我国对建筑的节能减排日益重视,已在建筑节能领域取得了长足进步,但,运用现有的模拟技术和软件尚不能有效的辅助实现基于建筑性能的整体建筑设计。"绿建设计工作室VDS-GB"(Virtual Design Studio for Green Building)正是1个为促进多学科集成设计而研发的软件平台,该平台可以在建筑设计全过程中协助建筑师、工程师和项目管理团队之间的合作,辅助建筑能耗及建筑环境的优化设计。该软件目前正在研发中,其开发需要满足和实现绿色建筑设计过程中各个学科的要求。本文主要阐述了:VDS-GB软件平台的研发目标和设计要求;与绿色建筑设计的设计流程、性能优化策略相关联的方法;并用1个简化的设计案例说明VDS-GB的用户工作流程。     

气候适应型绿色公共建筑环境性能优化设计策略研究

基于不同气候区几个典型绿色公共建筑的设计实践，结合部分建筑运行实测效果，对比、分析了气候适应型公共建筑在改善建筑环境性能（自然通风、自然采光等）并节约能耗的综合技术策略，研究如何与建筑空间平面设计相结合，进而总结、归纳了在建筑体型、空间平面设计与节能或环境性能提升技术融合与协同推进的工作流程及经验。     

基于机器学习的外窗百叶外遮阳性能预测与敏感性研究

在建筑围护结构中越来越多地使用透明围护结构,会导致高能耗和光热环境不适等问题。为了解决这一问题,遮阳作为一种减少建筑的能源消耗和改善室内环境较为有效的手段被越来越多地使用。为探究百叶外遮阳参数对遮阳性能的影响程度,采用机器学习算法预测遮阳性能,利用基于机器学习的改进敏感性分析法探讨了影响遮阳性能的2类参数(建筑和遮阳)的局部和全局敏感性,确定影响最大的参数。研究结果表明：XGBoost预测热环境、能耗指标精度最高,而随机森林算法预测光环境指标效果最好。同时发现遮阳参数是影响室内热环境和建筑能耗的最重要因素,整体权重均在0.5以上;建筑参数显著影响室内采光,其权重高达0.9左右。     

基于物理环境数字地图的城市设计逐级优化——过程性探索

在高强度的人工建设和城市活动影响下,城市空间环境品质问题日趋严重,创建宜居的城市空间物理环境也随之成为了当今城市、建筑和景观设计的重要主题,因此城市物理环境研究成为当下城市空间品质提升的关键着力点。但从目前城市规划设计的实践情况来看,物理环境研究缺乏综合集成研究,缺乏和规划设计的交互反馈优化。在物理环境与城市空间形态耦合研究的基础上,阐述了城市物理环境数字地图的建构理论和方法,通过scSTREAM,Cadna/A和ENVI-met等城市物理环境模拟和分析软件,构建起城市物理环境评估模型,从风、声、热3个维度对城市设计方案进行多轮物理环境模拟及交互反馈,实现从地段、街区到建筑组团的逐级优化过程。文章通过常州火车站地区的实证探索,研究城市物理环境数字地图在城市设计中的应用,验证物理环境评估模型可以在一定程度上提高城市设计的空间舒适度,促进城市设计空间布局的人本性、科学性、合理性。据此建立基于物理环境优化的城市空间布局理想图式,形成对于城市空间物理环境问题的具有针对性的实践路径。     

基于知识图谱的国际和国内装配式建筑文献对比

为全面洞悉装配式建筑领域的研究动态,挖掘装配式建筑的研究空白,基于中英文499篇装配式建筑领域研究文献,运用CiteSpace文献计量与可视化方法,绘制关键词聚类图谱、共被引文献聚类图谱、研究作者聚类图谱、关键词共现时区图,从研究热点、关键文献、研究演进三个维度对国际和国内装配式建筑文献进行对比研究。结果表明,研究热点方面,国内重视BIM技术、构件抗震性能等研究,国际关注预制构件微观性能改良及其规律、装配式建筑能耗、废弃物排放、全生命周期视角管理研究;关键文献方面,国内装配式建筑研究较重视基础性研究,研究方法方面以试验与经验总结为主,国际则多关注实证研究;研究演进方面,国内装配式建筑的研究对象范围从装配式建筑相关技术试验研究逐步扩展到装配式建筑深化设计、BIM技术、EPC设计管理等领域,逐步与国际接轨。     

基于BIM技术的建筑节能分析与设计

建筑行业一直以来都呈现出高能耗的特点。为应对这一不足,需要减少建筑材料浪费,促进工程建设过程中环保、绿色理念的推进。人们希望有健康良好的居住环境,有必要更好地完成建筑节能分析与设计。当代社会信息技术被应用到各行业,BIM(建筑信息模型)作为提高建筑节能设计的工具,在探究气象、地貌、建筑内部等因素时发挥重要作用。聚焦于单个建筑指标,借助于Ecotect工具仿真光、热环境的建筑节能,设计正交试验的同时分析了某建筑单目标具体步骤和方式。仿真结果明确了光、热情况下影响能耗最大的因素。     

室内自然通风模拟在零能耗建筑中的应用--基于零能耗太阳能住宅原型数值模拟优化设计

居住环境室内空气品质与人体健康息息相关。目前住宅的室内通风以自然通风为主,但如何通过有序的、有组织地对室内自然通风进行有效的物理环境设计,采用数值模拟分析方法进行客观评价并优化设计。以天津大学零能耗太阳能住宅原型为研究对象,针对天津地区相同室内外边界条件、不同模型下的气流组织工况,运用AIRPARK2.1模拟软件对零能耗住宅建筑室内的自然通风模式进行不同工况的模拟计算优化设计,在此基础上提出优化设计方案,以指导零能耗建筑的节能设计。     

热适应控制模式的秋季试验研究

在南方秋季典型日开展试验研究,综合比较了常规、热适应和热适应(夜间通风)3种室内环境控制模式在物理参数、人员主观反应和建筑能耗等方面的性能。结果显示:与常规模式相比,热适应模式能显著提高室内温湿度和风速,降低CO_2浓度,在保持或改善人员环境满意度的前提下实现节能,室内空气环境调节日均总能耗降低77%;如增加夜间通风功能,则可保证日间热环境在舒适范围而不必开启空调,室内空气环境调节日均总能耗降低96%。     

合肥某半开敞式医街冬季热环境实测分析及优化建议

医疗建筑作为能耗较高的建筑类型之一,其能耗主要集中在空调能耗方面.随着经济水平的提升,医疗建筑设计逐渐开始考虑节能方面的研究及应用,但对于医院的节能改进大多数集中在医院公共空间部分.文章以合肥某医院开敞式医街为研究对象,通过对医街进行物理环境实测,分析医街热环境现有状况,提出优化策略.     

基于DeST平台的联合仿真系统开发

随着建筑能耗模拟技术的广泛应用,越来越地需要多个具有不同功能与独立知识产权的软件工具来实现联合模拟计算,因此要求模拟软件平台应该具有标准外部扩展接口,以实现对多个外部模块的联合仿真。本文根据对功能模型接口(FMI)、联合仿真(Co-Simulation)技术的研究,以及所具有的DeST建筑负荷软件开发基础,开展建筑负荷多模块联合仿真技术研究,建立了建筑负荷多模块联合仿真软件架构,开发完成了基于DeST软件的外部扩展功能接口、以及独立人行为(开关空调)功能模型单元(FMU),由此构建了建筑负荷多模块联合仿真系统,实现了建筑负荷与独立人行为功能模型单元的联合仿真;并通过建筑人行为空调开关操控算例,说明了多模块建筑负荷模拟平台的联合仿真方法与适用性。     

居住建筑自适应表皮设计方法

当今城市面临气候变化、人居环境与资源供给等诸多方面的严峻挑战,作为一种量大面广的建筑类型,居住建筑环境性能及能耗表现与人居环境质量、城市可持续发展息息相关。通过对城市居住建筑类型进行自适应表皮设计,来缓解城市资源危机、提升建成环境质量。结合自适应表皮3种特性,得出3种构成要素、2大构成系统;揭示了居住建筑自适应表皮的多要素协同设计关联机制,借助性能模拟工具、实测数据验证,构建了整合模拟与预测的居住建筑自适应表皮多目标择优方法;结果显示居住建筑自适应表皮可以有效提升室内光热环境舒适度,资源产出方面,满足每户全年6.6%～15.7%用电需求以及11.4%～15.5%蔬菜需求,展现了可观的环境、资源以及社会效益。