南海岛屿气象参数与建筑能耗分析

分析了海洋气候下东沙群岛、西沙群岛和南沙群岛中部分岛屿的温湿度、风速风向和太阳辐射等气象参数特征,并与临近陆地城市（广州、三亚）进行对比;通过DeST软件模拟比较了典型居住建筑和办公建筑在陆地站点和岛礁站点的能耗差异。结果表明,岛礁温湿度较高且年较差小,全年保持相对高温高湿,年平均风速高于陆地站点,太阳辐射多分布在强辐射范围,对于居住建筑和办公建筑岛礁建筑能耗均远高于陆地。     

住宅建筑采暖空调能耗模拟方法的研究

住宅建筑的采暖空调能耗受室内居住人员行为方式的影响,在调查研究基础上,确定了两种反映室内居住人员行为方式的计算模式。在两种不同计算模式下,利用建筑热环境模拟工具DeST对上海地区同一住宅建筑能耗进行模拟,并将模拟结果与调研结果进行比较,分析计算模式对上海地区住宅建筑采暖空调能耗大小的影响,从而获得能正确反映上海地区住宅建筑采暖空调能耗大小的模拟计算方法。此方法可用于上海地区住宅建筑采暖空调的能耗分析与评价,并正确指导住宅建筑的节能设计。     

室内温、湿度对人体热舒适和空调能耗影响的研究

以采用一次回风集中空调系统的办公建筑为例,就室内温、湿度设计参数对空调房间热舒适环境和空调系统能耗的影响进行了分析。研究结果表明,在同样的室内人体热舒适环境(等效温度)的条件下,随着室内温度的增加,一次回风系统的需冷量和总的耗能量是增加的。因此,夏季提高空调室内温度是不节能的。在相同热舒适(等效温度)条件下,要减少空调系统的冷负荷,室内设计温、湿度参数在推荐的热舒适区范围内,宜采用较大的室内相对湿度和较低的室内干球温度的组合,或采用较高的等效温度。     

聚氨酯硬泡复合墙体传湿过程及结露分析

目前,聚氨酯材料因其优异的保温特性在建筑外保温中得到了广泛的应用.由于该材料蒸汽渗透率和吸水率较低,所以大多不另设防潮隔气层.但在实际中,如果室内湿度较高,由于墙体其他材料的传湿特性不同,有可能出现冷凝现象.笔者针对寒冷地区聚氨酯硬泡复合墙体在不同室内温、湿度情况下的传湿特性进行了计算分析,并指出了设计中应注意的问题.     

湘东地区村镇住宅室内热环境调查分析

以湘东地区4个村镇最具代表性的3种住宅形式,即土坯住宅、砖混住宅和钢筋混凝土住宅为研究对象,采用温湿度测试与问卷调查相结合的方式,调查分析了农村住宅室内热环境状况。温湿度测试结果及热舒适指标问卷调查结果显示,农村住宅室内热环境普遍较差,其热环境为舒适的仅16.7%,不能满足舒适度要求。分析认为,农村住宅室内热环境较差的主要原因为住宅围护结构的保温隔热性能较差。建议投资开发价格便宜、性能优良的保温隔热材料,以提高农村住宅室内热环境的舒适度。     

空调运行模式对住宅建筑采暖空调能耗的影响

采用建筑热环境模拟工具DeST对上海地区某一住宅建筑进行模拟计算,获得了空调运行模式的各因素对住宅采暖空调能耗影响的数量关系,并得出了在敏感性上,容忍温度强于空调控制温度,室内人员作息对耗冷量有一定影响的结论。     

东北严寒地区农村住宅热环境优化设计

为提高东北严寒地区农村住宅室内热舒适水平,并降低采暖能耗,通过实地测试、软件模拟对其重要影响因素进行了量化分析,并建立了采暖能耗预测模型.采用BES-01型温度采集记录器、De ST-h软件研究了体形系数、窗墙面积比、围护结构传热系数、朝向、吸收系数、热惰性、附加阳光间、冰雪覆盖层等10项因素对农村住宅热环境的影响.实验结果表明:东北严寒地区农村住宅体形系数、窗墙面积比、围护结构传热系数与采暖能耗正相关,正南及南偏东为最佳朝向,吸收系数与采暖能耗负相关,附加阳光间能够有效改善室内热环境,冰雪覆盖层能够起到屋面保温作用,采暖能耗预测模型能够为农村居民建造节能住宅提供设计依据,研究能够引导并提升东北严寒地区农村住宅的节能设计水平.     

Energy consumption, indoor environmental quality, and benchmark for office buildings in Hainan Province of China

With rapid economy growth, building energy consumption in China has been gradually increased. The energy consumption and indoor environmental quality of 51 office buildings in Hainan Province, a hot and humid area, were studied through collection of verified data in site visits and field tests. The result revealed that, electricity accounted for 99.79% of the total energy consumption, natural gas 0.17%, and diesel 0.04%. The air conditioning dominated the energy use with a share of 43.18%, equipment in the particular areas 26.90%, equipment in the office rooms 11.95%, lighting system 8.67%, general service system 7.57%, and miscellaneous items 1.73%. Statistical method including six indicators obtained the energy consumption benchmark with upper limit of 98.31 kW·h/m² and lower limit of 55.26 kW·h/m². According to ASHRAE standard (comfortable standard) and GB/T 18883-2002 (acceptable standard), the indoor environmental quality of 51 sampled office buildings was classified into three ranks: good, normal and bad. With benchmark of building energy consumption combined with indoor environmental quality, it was found that only 3.92% of sampled buildings can be identified as the best performance buildings with low energy consumption and advanced indoor environmental quality, and the buildings classified into normal level accounted for the maximum ratio.     

北京若干住宅建筑的热环境分析

使用集成于CAD之上的模拟软件DeST(Designer‘s Simulation Toolkit)对北京的若干幢住宅建筑进行了详细的热环境分析 。DeST中的模型使用状态空间法计算房间的冷、热负荷和热特性。计算中考虑建筑外表面的阴影遮挡,最后得到的结果是基础室温和冷热负荷。从结果可以看出建筑设计对于节能的重要性,同时不同的围护结构保温和外窗遮阳也对室内热环境有很大影响。所有计算的建筑保温均好于北京暖节能住宅的围护结构传热系数限值,使其热负荷低于北京节能住宅的采暖耗热量指标。通过对不同建筑的比较还可以得出建筑的朝向、体形系数、窗墙比、通风方式与建筑能耗之间的关系。不同房间的冷负荷则根据其所处的楼层和朝向而各有不同。其中最突出的问题是由于屋顶保温的相对不足,使顶层空间的冷负荷大大高于其它楼层的房间。可见冬季的围护结构传热系数限值无法满足夏季的要求,制定这方面的节能标准迫在眉睫。在北京的热网计量收费改革之后,对房间采暖又提出了新的要求（比如采暖的快速启动,以及实现冬季室温可调）。最后,还分析了夏季自然通风对建筑节能的巨大效果,指出自然通风是实现住宅建筑可持续发展的有效途径。     

基于多维度聚类算法的重庆住宅空调使用特征分析

长江流域夏季炎热、冬季阴冷,全年高湿,室内热环境恶劣,多样化的空调使用习惯对住宅供暖空调能耗有重要影响。大数据技术发展为更大样本、更高精度、更多维度的空调行为监测提供了基础,弥补了现有研究方法误差大和分类指标单一的不足。选取重庆市作为长江流域典型城市的代表,随机抽取2 000台住宅房间空调器样本,从空调使用时长、温度需求及能耗角度,构建空调运行的5个特征参数,采用多维度聚类算法识别出重庆地区空调使用习惯的典型类别,通过深入分析不同使用习惯类别的特征差异,总结出三类典型群体。     

Development and Application of Decision Support Model for the Performance Optimization of Office Buildings Based on Grasshopper

基于Grasshopper的办公楼性能优化决策支持模型的开发与应用

任惠¹,王守龙²

（1. 哈尔滨工业大学 建筑学院,哈尔滨 150001;

2.滨州大学 化学工程与安全系,山东 滨州 256600）

摘要：随着办公建筑面积的增加,办公建筑能耗不断增长。高性能建筑设计有助于节能和绿色建筑的发展。然而,目前高性能建筑设计工具缺乏,工作流程耗时。建筑性能仿真、多目标优化及决策支持模型是高性能建筑设计的新途径。本文提出了一种新的决策支持模型——高性能建筑设计决策模型（HPBuildingDSM）,该模型整合了建筑性能仿真、建筑性能多目标优化等技术,将建筑性能采样与参设计参量敏感性分析进行结合,以设计高性能办公楼。本研究以高性能建筑设计决策模型（HPBuildingDSM）为工具,通过实践案例进行低能耗、高质量的办公建筑设计。

创新点说明：

1）本研究通过Python编程法以及HUMAN UI、LADYBUG&HONEYBEE等插件将建筑性能模拟技术、设计参量敏感性分析技术及建筑性能多目标优化技术整合到Grashopper平台中以实现高性能建筑设计决策模型（HPBuildingDSM）的构建;

2）基于建筑性能模拟技术、建筑设计参量敏感性分析及建筑性能多目标优化等性能优化技术,设计出高性能建筑设计流程,并以此为基础构建高性能建筑设计决策模型（HPBuildingDSM）;

3）研究应用Python编程技术将Gradient Boosting算法置入Grasshopper电池块中以构建建筑设计参量敏感性分析模块,使得建筑性能模拟结果可直接输入至该模块实现建筑设计参量的敏感性分析以获得各种设计参量对建筑性能的敏感度;

4）基于设计所得的高性能建筑设计决策模型（HPBuildingDSM）,对哈尔滨某办公建筑进行建筑性能优化,依托构建的高性能建筑设计决策模型（HPBuildingDSM）进行建筑性能优化设计,基于优化模型所得的性能优化方案较前人研究的性能优化方案性能得到有效提升,可验证研究构建的高性能建筑设计决策模型（HPBuildingDSM）具有较理想应用效果。

关键词：决策支持模型;建筑性能仿真;建筑性能优化;灵敏度分析;高性能建筑设计决策模型（HPBuildingDSM）

     

湿空气自然对流下相对湿度分布研究

针对建筑室内壁面结露位置问题,利用计算流体力学(CFD)方法,数值模拟室内多组热瑞利数和湿瑞利数作用下自然对流,分析室内空气相对湿度分布,判断室内冷凝发生的可能区域。研究结果表明:当温度梯度和水蒸气质量分数梯度方向相同时,室内流动加强;反之,流动减弱;室内空气流动结构直接影响室内相对湿度的分布,相对湿度最大点位于水分质量分数高的壁面上部,且随着流动强度增大沿着流动方向移动。     

缓冲空间对拉萨市居住建筑冬季采暖能耗的影响

冬季现场调研与热环境测试表明,拉萨市现有居住建筑的缓冲空间能明显改善室内热环境。但当地非采暖房间冬季热环境仍较差,居住建筑采暖需求明显。当地采暖能耗与环境负荷增长趋势明显。以拉萨市常见的单元式住宅为基础建立了热工计算模型,模拟分析了南北向缓冲空间进深设计对冬季采暖能耗的影响规律。结果表明：南北向缓冲空间均能有效降低模型的采暖能耗,其中,随着南向缓冲进深增大,模型采暖能耗呈递增趋势;随北向缓冲空间进深增大,模型采暖能耗呈先降后增趋势,北向缓冲空间模型之间能耗差很小。缓冲空间优化设计模型与基础模型的能耗对比分析显示,合理设置的南北向缓冲空间能够大幅降低采暖能耗。     

相对湿度对新建徽派建筑能耗影响研究

以屯溪地区某典型新建徽派建筑为研究对象,运用全建筑能耗模拟分析软件EnergyPlus进行模拟,研究气象参数中相对湿度和设计参数中相对湿度对屯溪地区徽派建筑能耗的影响。结果表明,气象参数中的相对湿度对建筑能耗和空调能耗影响较小;随着设计条件中相对湿度的增加,建筑能耗和空调能耗也随之增加,但设计参数中相对湿度控制在30％～36％之间时,建筑能耗和空调能耗最小。     

夏热冬冷地区非采暖空调室内可接受温度范围

为了编制“中国民用建筑室内热湿环境评价标准”,需要得到夏热冬冷地区建筑室内非采暖空调环境下的可接受温度范围。以重庆地区为代表,于2007—2009年期间,针对办公建筑和居住建筑进行了为期2年的热环境逐月现场测试和问卷调查。在了解该地区非采暖空调室内外热环境现状的基础上,进行了室内热环境满意度的主观评价以及热适应性的分析。在此基础上提出了确定夏热冬冷地区非采暖空调室内环境的可接受温度范围的方法。通过对获取数据按温度段进行回归分析,结合实验室人体生理和心理实验结果,获得了重庆地区建筑室内非采暖空调环境下根据全年室外空气温度变化而确定的可接受空气温度范围框图。最后,对比讨论了国际相关标准非采暖空调环境下的室内可接受温度范围及确定方法。     

办公建筑用电设备末端节能控制系统设计

随着建筑面积不断增加,人们对室内环境要求日益增强,建筑用电能耗也随之增加.办公建筑中设备末端节能控制设计是减少用电能耗浪费的重要途径和内容.系统结合办公特点、实际需求和室内动态环境,将室内温度、光照度、室内有无人员存在作为主要控制参数,结合办公作息时间表并考虑加班等特殊影响因素,对室内照明、办公插座以及空调等用电设备进行了节能控制设计;同时,系统设置通讯接口,实现数据外传功能,进而对接能耗监测平台.结果表明：在满足办公人员对舒适度要求的前提下,能最大限度的提高建筑用电能效比具有一定的社会和环境效益,开发前景较好.     

热压对住宅厨房集中排烟道排烟能力的影响

主烟道横截面积一定时,采用数值模拟方法模拟并分析了热压对12层住宅厨房等截面排烟道系统排烟能力的影响. 结果表明:随着室内外温差的增大,热压的积极作用更明显,主烟道出口处排烟能力更高,主烟道内压力分布更趋向均匀.     

广州地区大型办公类公共建筑能耗调查与分析

通过对广州市有代表性的写字楼进行3个年度全年能耗抽样调查,分析了2栋大型办公类公共建筑全年的建筑能耗组成和变化规律。指出此两栋大型办公类建筑按实际使用面积计算的全年平均总能耗为149.3 kWh/m2和115 kWh/m2,全年空调能耗占建筑总能耗的比例分别为49.2%和38.5%。由于所使用的能耗调查方法详细,调查对象具有代表性,因此,能耗分析结果可作为广州地区办公类公共建筑能耗数据库的一部分或为其提供参考。此外,通过和其他相关文献研究结果的对比,指出了夏热冬暖气候区建筑节能的途径。     

利用夜间通风改善办公建筑热环境的实验研究

对哈尔滨市某办公建筑的房间利用夜间通风改善室内热环境进行了实验研究,实验中连续测试了室内、室外空气的干球温度,同时测试了墙体内表面温度和室内空气温度、相对湿度.结果表明:对北向房间(房间1、2)利用夜间通风每天可以少开空调2.75 h,则最大可节约电量4.95 kW h/d.对整个办公楼,平均节约空调运行电费0.073元/m2?d.并确定了夜间通风的原则.     

北方地区被动式办公建筑能耗分析研究

以寒冷地区某一具体被动式办公建筑为原型,应用e QUEST能耗计算软件分别按照工程实际和我国公共建筑节能设计标准建立模型,选取我国北方地区10个城市为研究对象,对比被动式办公建筑在北方地区相对于我国《公共建筑节能设计标准》设计的标准建筑的空调能耗情况。结果表明:按照德国被动式办公建筑参数设计的办公建筑夏季制冷能耗基本与常规节能建筑持平,而冬季采暖能耗有大幅度下降;就空调综合能耗来看,太原地区空调综合能耗节能潜力最大,空调综合能耗比常规节能建筑降低54.16%;哈尔滨地区最低,但也比常规节能建筑能耗减少了34.06%。