基于模拟技术的系统化低碳建筑设计方法研究

研究目标是提出基于模拟技术的系统化低碳建筑设计方法，基本思想是把节能减排作为建筑方案设计的理念，本着"被动优先、主动辅助"的原则，综合运用物理模拟、数字模拟、数理分析等方法，控制设计对象的布局与形体生成，调整优化方案，使低碳策略落实在设计过程的开端。研究内容包括：基于模拟技术的被动式低碳建筑设计方法；整合主动技术的低碳建筑设计方法及其模拟预测；以模拟技术为依托的低碳建筑量化评价标准；通过案例分析诠释并修正研究成果。项目特色在于系统化地整合低碳设计策略、低碳技术，通过模拟保证建成结果的科学性。研究意义在于变革建筑师的固有设计理念，以环境友好、节能减排为出发点，提供设计创新的动力；为建筑师提供卓有成效的低碳建筑设计策略，提供系统化、可靠性强、易于操作的低碳建筑设计方法和辅助工具；带动模拟软件、实验设备、低碳材料、低碳技术等产业的发展；促使低碳建筑评价标准建立在量化基础上，具有科学性和灵活性

在系统梳理我国绿色建筑、节能减排的研究和实践成果的基础上，针对存在的问题，提出“基于模拟技术的系统化低碳建筑设计方法”这一课题。课题研究内容包括以下方面：1）基于模拟技术的被动式低碳建筑设计方法：以贵州、西北、闽粤、江浙民居为研究对象，运用数字模拟技术量化分析传统民居的被动式生态策略，并将研究所得用于当代地域性低碳建筑实践；对国内外优秀低碳建筑案例进行数字模拟研究，总结归纳针对建筑单体的系统化的低碳建筑设计方法。2）整合主动技术的低碳建筑设计方法及其模拟预测：对典型低碳建筑中的主动技术进行分析，总结主动技术的类型和应用方法，归纳主动技术与形式创新的内在逻辑；提出整合参数化设计与绿色建筑思想的融合设计方法，提出融合设计的流程和三种设计模式，基于量化分析平衡主被动技术。3）规划层面的节能减碳设计方法和系统化的数字模拟技术研究：将Google SketchUp与能耗模拟软件HTB2链接，建立规划尺度的整体能耗和碳排放模型，为低碳规划设计提供有效的方法；课题研究了低碳校园规划和设计策略。4）性能导向的绿色建筑评价标准和碳排放计量方法：针对我国现行《绿色建筑评价标准》中存在的问题，提出基于性能表现的绿色建筑评价标准框架；对LEED标准的基准和权重体系进行深入研究，为我国相关基准和权重的设置提供借鉴；提出基于建筑全生命周期理论的低碳建筑评价标准，开发了建筑LCA碳排放核算模型和评价软件，弥补了我国现行绿色建筑评价标准中没有碳排放评价的缺陷。5）案例研究与示范工程：将研究成果用于低碳建筑设计研究与示范工程，选取城市规划、城市设计、建筑单体、既有建筑改造等案例，详细阐述基于模拟技术的低碳设计方法，在不同尺度的方案设计与优化中诠释这一创新性的设计方法。本项目共发表文章18篇、正在编辑书稿1部，已签订出版合同；获得软件注册权1项；示范工程获得绿色建筑二星级评价、教育部2015优秀勘察设计二等奖、天津市2015优秀勘察设计节能专项奖、国家行业奖提名奖；指导研究生在该领域的竞赛中多次获奖；毕业博士生8名、硕士生12名。研究成果将为设计师提供系统化、可靠性强、易于操作的低碳建筑设计方法和辅助工具；提供设计创新动力并带动模拟软件、实验设备、低碳技术等产业的发展；促使低碳建筑评价以性能为导向，建立在量化分析的基础上。