方案阶段建筑节能参数化设计方法研究

【摘要】：国内外研究和大量工程实际表明，方案设计阶段确定的参数对建筑运行能耗影响巨大。本研究将目前流行的建筑参数化设计方法与方案阶段节能设计目标统一，研究建立适用于方案阶段的建筑节能参数化设计方法和实现手段。具体研究工作如下。 首先，从参数化建模过程与节能设计结合机制、方案阶段节能设计特点、现有辅助节能设计工具几个方面进行了资料调研和参数化设计典型案例的总结分析，建立了针对方案阶段建筑节能参数化设计的技术体系。 第二，在最节能建筑方案生成程序MEESG（Most Energy Effcience SchemeGenerator）基础上，对自然采光照明系统模型和中庭采光模型进行了改进和优化，并引入多岛遗传算法提高收敛速度，引入交互式遗传算法的理论将设计者的评价与方案的优选相结合，从而实现节能设计方案参数的优化和生成。 第三，在建筑能耗预测模型和设计参数优化算法的基础上，基于QT计算机语言和openGL接口，开发了软件，建立了人机交互的建筑节能参数化设计软件界面，实现参数化自动建模，并进行实际设计案例研究。 最后，针对方案阶段节能设计的实际案例，利用参数优化工具，进行多层面的设计案例研究，从而建立方案阶段参数化节能设计机制，并将使用中发现的问题反馈到设计工具的改进中。完成的研究案例包括：①分别针对公共建筑和居住建筑开展的节能设计导则研究；②成都某公共建筑项目的建筑设计方案节能优化，并检验了算法的准确性和可操作性。③某办公建筑的中庭布局和形体参数节能设计优化，展示了建筑形体确定后的内部空间优化过程，并研究了多中庭布局问题。 论文主要成果为：①改进了建筑能耗模型及参数优化算法；②开发了人机交互的建筑节能参数化设计软件界面；③在不同建筑类型、气候区以及方案阶段展开了软件工具的实际应用。 本研究为建立人机交互的建筑节能参数化设计理论与实践奠定了基础。 【关键词】：方案阶段 节能参数化设计 能耗预测模型 遗传算法 人机交互
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TU201.5
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 主要符号对照表9-10
• 第1章 引言10-30
• 1.1 课题背景10-14
• 1.1.1 节能与参数化设计结合的问题10-11
• 1.1.2 方案阶段是节能设计关键环节11-13
• 1.1.3 方案阶段节能设计工具现状13-14
• 1.2 文献综述14-26
• 1.2.1 面向建筑性能参数化设计过程及案例15-20
• 1.2.2 建筑能耗与设计参数关系模型20-22
• 1.2.3 基于遗传算法的设计进化方法22-26
• 1.3 课题研究内容26-30
• 1.3.1 选题背景26-27
• 1.3.2 研究内容27-28
• 1.3.3 论文框架28-30
• 第2章 建筑能耗预测及参数优化算法改进30-50
• 2.1 建筑能耗预测模型30-43
• 2.1.1 原有模型分析30-35
• 2.1.2 结合自然采光照明系统35-39
• 2.1.3 中庭采光模型39-43
• 2.2 设计参数优化新算法的引入43-49
• 2.2.1 原有优化算法分析43
• 2.2.2 多岛优化算法43-48
• 2.2.3 交互式遗传算法48-49
• 2.4 本章小结49-50
• 第3章 软件界面开发50-60
• 3.1 专业需求50
• 3.2 软件主要特点50-51
• 3.3 软件结构51-58
• 3.5 后续开发重点58-59
• 3.6 本章小结59-60
• 第4章 不同类型建筑节能设计导则研究60-75
• 4.1 引言60-61
• 4.2 研究对象分类61-62
• 4.3 办公建筑62-68
• 4.4 公寓式住宅68-74
• 4.5 本章小结74-75
• 第5章 建筑方案设计节能优化案例75-93
• 5.1 项目信息75-76
• 5.2 方案任务书76-77
• 5.3 方案优化结果77-89
• 5.3.1 商业街区77-81
• 5.3.2 酒店81-86
• 5.3.3 办公建筑86-89
• 5.4 不同气候区拓展结果89-92
• 5.5 本章小结92-93
• 第6章 中庭空间优化案例研究93-104
• 6.1 中庭节能设计导则建立93-98
• 6.1.1 中庭节能设计参数分析93-94
• 6.1.2 多中庭节能设计策略94-97
• 6.1.3 中庭节能设计步骤97-98
• 6.2 中庭项目优化98-102
• 6.2.1 项目概况98-99
• 6.2.2 建筑整体参数优化99-101
• 6.2.3 多中庭布局优化101-102
• 6.3 本章小结102-104
• 第7章 总结与展望104-106
• 参考文献106-110
• 致谢110-111
• 附录 A111-122
• 附录 B122-137
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果137-138

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