可持续性能导向的近零能耗装配式建筑整合设计策略研究

With the global development of sustainable issue, prefabricated buildings have rapidly grown both on policy and market levels due to their sustainable potentials in the environment, economy and society. However, with the insufficiency of integral attention on the building performance, the existing domestic prefabricated building systems are hard to meet the growing requirements of the users. Under this background, this research firstly forwards a new concept of Sustainable Building Performance (SBP), which orients to the prefabricated buildings. Combining the relevant domestic and international works with the comprehensive survey on the three existing experimental platforms build by the research teams, three key impact factors of SBP (the building physical properties, the utilization of energy and resource, as well as the building open systems) and four major systems of prefabricated building (structure, envelope, mechanical and interior systems) are concluded. Secondly, based on the key impact factors and the major systems above, this research would further propose the integrated design strategies for prefabricated building system and preliminarily verify them by adopting digital simulation methods and physical modeling experiments. Thirdly, the integrated design strategies would be further modified through building up another four new prefabricated Nearly Net Zero Building experimental platforms and a long-term building performance monitoring and feedback circulation. In conclusion, this research aims to provide a decision-making support for the domestic prefabricated buildings both on design and technology levels.

基于全球可持续议题的不断发展，装配式体系因其在环境、经济与社会等方面的可持续潜力而在政策与市场层面上得以迅速发展。然而，目前国内已有的装配式体系尚缺乏对建筑性能的整体性关注，从而无法回应当下日益提高的建筑使用需求。对此，本课题基于国内外相关研究以及团队已有的3个实验平台的综合调研，提出“建筑可持续性能”的概念，进而归纳出装配式建筑可持续性能的三大关键因子：建筑物理性能、资源与能源利用、建筑开放系统，以及装配式建筑的四大主要系统：结构、围护、设备与室内系统。再通过整合设计研究，形成以可持续性能为导向的装配式建筑设计策略，并借助软件模拟或模型实验等手段加以初步验证。最后将设计策略应用于新搭建的4个近零能耗装配式建筑实验平台，并建立长效的可持续性能监测与反馈机制，对前期的整合设计策略进行修正与优化。从而为国内装配式建筑在设计与技术等层面的可持续发展提供决策性的建议与指导。

本项目系列研究梳理了近零能耗装配式建筑的关键要素，依托实验平台梳理了相关设计策略体系，最终形成可以指导建筑实践的有效设计策略体系，为今后我国高质量精细化建筑设计提供有效支撑。.首先，本项目基于3座已有实验平台（A1.北京动物园水禽馆、A2.O-House、A3.清控人居贵安实验楼）的典型季节长效测试，结合国内外相关研究，分别提取近零能耗体系与装配式建筑的关键可持续性能，围绕两者的“能量—建构”整合关联，建构近零能耗装配式建筑的可持续性能指标框架及其技术路线。.其次，基于可持续性能指标体系的确立，本项目依托5座新建实验平台（B1.旭辉零碳空间、B2.龙湖顺达近零能耗馆、B3.WHAO House、B4.i-Yard 2.0、B5.宝坻建筑实验平台）的搭建，建立近零能耗装配式建筑“3+5”综合实验平台体系，进而因循“设计—测试—设计/应用”反馈式原型研究路径，开展多系列性能实测与模拟研究，掌握复合围护结构、装配化的建构体系、能耗与空间环境三个原型的典型特征，建立装配式建构体系与近零能耗性能表现的数据关联。.最后，本项目围绕近零能耗装配式建筑的三大关键可持续性能建构整合设计策略体系，包括面向物理环境性能、面向能资源利用以及面向建筑开放系统的三大整合设计策略，进而得到对应的热阻漏设计、热稳定设计、气候适应性设计、可再生能源利用、资源综合利用、多系统整合设计、空间适应设计、批量定制设计等具体策略与关键技术。.此外，本项目发表学术论文共18篇（其中，三大检索论文2篇，核心期刊论文4篇，会议论文2篇），已出版专著1部、计划出版专著1部，获得发明专利1项，申请发明专利4项，培养博士后2人，博士研究生1人，硕士研究生6人。参编国家标准1部、行业标准2部。依据研究成果，建立实验平台5个，完成示范工程7项，示范建筑面积16.5万平方米，覆盖中国主要气候区，荣获3个国际奖项，具有较高社会影响。