太阳能富集区零碳建筑研究的基础科学问题

建筑领域尽快实施推广零碳建筑,对实现我国碳中和目标具有重要的现实意义。“太阳能富集区”是指《太阳能资源评估方法》(GB/T 37526-2019)中划定的我国单位面积年水平面总辐照量≥6300 MJ的太阳能资源最丰富区,主要分布在我国青藏高原地区,有着极其特殊的地域特征:冬季寒冷,建筑采暖周期长,运行碳排放高;辐射强烈,气温年较差和日较差大,建筑设备系统运行稳定性差、效率低;常规能源稀缺,但辐射资源丰富且地域广阔,降低了规模化利用太阳能的成本,具备率先实现区域性建筑碳中和目标的禀赋条件。在国家和建筑行业双碳战略目标任务的整体布局下,获得了“十四五”国家重点研发计划项目“太阳能富集区零碳建筑关键技术研究与示范”的支持,该项目探索完全以太阳能为驱动能源,即能源端脱碳体系下,结合该区域的建筑特征与社会经济发展水平,研究适配的零碳建筑技术路径、设计方法及其技术支撑体系,争取实现区域零碳建筑先行示范。本文旨在提出太阳能富集区零碳建筑研究基础科学问题的若干建议,为关键技术研发和工程示范提供理论基础。

办公建筑物化阶段CO_2排放研究

建筑物化阶段的CO2排放时间集中、绝对量大,是建筑节能减排的研究重点。构建了办公建筑物化阶段CO2排放的计算模型,包括建材、设备生产与运输的CO2排放,以及施工过程的CO2排放。利用该计算模型,分析计算了78栋办公建筑物化阶段的CO2排放量。平均来看,物化阶段的碳排放量为326.75kg/m2;随着建筑高度的增加单位面积碳排放明显增加,超高层建筑的单位面积碳排放量是多层建筑的1.5倍;土建工程的碳排放量占到物化阶段的75%左右,而钢筋、混凝土、砂浆、墙体材料的碳排放量占到了土建工程的80%以上。分别以建筑层数和建材用量为自变量做了办公建筑物化阶段CO2排放量的预测模型,通过统计学的分析对比,发现以钢筋、混凝土和墙体材料为自变量的预测公式可以很好地预测建筑物化阶段的碳排放。

基于气候适应策略的生态建筑设计方法研究——以大陆性严寒地区生态住宅设计为例

基于气候适应策略建筑设计方法及过程建立在科学分析、科学决策基础上,尽可能提供解决问题的方向及思路,使其成为一种可供选择的模式语言。论述了建筑设计气候策略的主要方法,总结了结合气候的建筑设计过程及步骤。介绍了了甘泉地区这一严寒区域的生态住宅设计应用气候策略的设计实例。

基于BIM技术的建筑可持续性设计应用研究

从建筑可持续性设计的角度,论述建筑设计中引入建筑信息模型(BIM)的理念和方法。探讨通过BIM与性能化分析模拟软件的结合,对建筑设计中复杂而不能定性分析出结果的部分进行模拟的方法,进而找到改进建筑设计的依据,从而以较小代价实现可持续建筑设计。

建筑后评估中的室内环境评价方法综述研究

随着人们对室内环境质量的重视程度不断加深,基于建筑后评估中的室内环境质量的评价方法也不断发展。室内环境评价方法主要分为室内物理环境监测和使用者满意度问卷两部分,而在不同国家的建筑后评估标准中的室内环境评价设置上,均存在形式和内容上的差异。因此,基于现有研究对目前国内外颁布的绿色建筑后评估标准中的评价内容进行梳理。此外还对经常使用的室内环境评价调查工具、数据库以及学者的相关研究进行了简要概括。通过对国内外室内环境质量的调查内容进行对比,总结出我国室内环境评价方法的不足,得到“一体化”的环境监测设备与“本土化”的使用者满意度调查是我国在该领域的未来发展方向。

苏北矿区工业厂房改造再利用设计理念与技术

着重阐述了参加全国节能省地型住宅设计竞赛的获奖作品的设计理念和技术运用,归纳总结了几种适用于废旧矿区改造的适应性、低能耗的策略和技术。

基于室内设计温度更新的建筑空调能耗快速预测方法研究

适当改变建筑的空调设定温度值可有效降低建筑能耗。基于"十三五"国家重点研发计划课题建筑节能设计基础参数研究建筑室内设计温度的更新数据,进行建筑空调能耗快速预测方法的研究。首先,选取我国寒冷地区住宅和办公典型建筑,通过能耗模拟软件EnergyPlus批处理程序,对典型建筑进行不同空调设定温度组合下的建筑能耗批量模拟,得到室内设计温度更新后典型建筑在寒冷地区的能耗数据集并分析其节能潜力。同时,为减少进行建筑制冷与采暖温度穷举模拟的时间成本,对建筑采暖空调能耗线性和非线性快速预测模型进行探讨,得到仅需极少次数的模拟即可得到良好的预测效果的有限点下的建筑空调能耗快速预测方法,预测时间较穷举法降低了98%以上。该方法为建筑室内设计温度更新后的建筑空调能耗快速模拟预测提供了有效途径。

基于室内设计温度更新的办公建筑空调采暖能耗节能潜力空间分布研究

室内设计温度在很大程度上影响建筑的制冷与采暖能耗。基于"十三五"国家重点研发计划课题"建筑节能设计基础参数研究"建立的我国1 024个地区的典型年气象数据及室内设计温度,探讨全国范围内室内设计温度更新后建筑的节能潜力。将各典型年气象数据根据其地理位置与建筑热工设计分区进行分类整理;按照室内设计温度更新前后的空调温度设定值,利用能耗模拟软件EnergyPlus的批处理程序对典型办公建筑与各典型年气象数据进行批量模拟;基于所得到的建筑的空调采暖能耗数据,分析各热工区划下能耗、节能量与节能比例的空间分布情况,并基于各热工区划下22个代表城市,探究建筑空调采暖节能量与节能比例的变化规律。为我国各地区基于室内设计温度更新的建筑空调采暖能耗节能潜力提供了数据支撑。

干热干冷地区围护结构热工设计对内表面温度及室内热舒适的影响

为了分析干热干冷地区围护结构热工性能对室内热环境的影响,采用物理环境实测结合动态模拟方法对比分析了2组墙体的保温、蓄热性能对内表面温度的影响,并结合太阳辐射季节变化探究了太阳辐射吸收比对室内热舒适的影响。研究表明:实测结果与模拟结果吻合较好,对于干热干冷地区,提高围护结构蓄热性能能够降低夏季内表面温度,对冬季内表面温度影响不大;提高围护结构保温性能可以提升冬季内表面温度,同时引起夏季内表面温度升高,对夏季降温产生不利影响;围护结构月平均得热差值与太阳辐射月累计值显著相关,降低外表面太阳辐射吸收比有利于该地区建筑全年热环境的提升。

建筑遗产价值评价方法研究

该文总结了我国对于建筑遗产价值评价的研究现状,分析了影响建筑遗产价值的因素,并且着重探讨了建筑遗产价值评价的方法。选取了可能用于建筑遗产价值评价的多指标综合评价方法进行阐述,并根据建筑遗产的特性建立了相关方法的改进模型。

超高层建筑的绿色设计对策初探——以广州及其周边地区为例

近几年我国超高层建筑数量急增、发展迅猛,走绿色之路是解决其能源、资源和环境问题的必然选择。针对一些超高层建筑设计存在忽视气候和环境、技术"堆砌"等典型问题,运用建筑学、绿色建筑设计基本理论,探讨超高层建筑的绿色设计策略。绿色理念指引设计主体的选择和取舍并最终落实到设计本身。设计方案阶段的总体布局和整体形态、建筑单体空间和形式处理等内容与绿色内涵具有深层的内在逻辑,事关超高层建筑的绿色本底,同时决定了设计的绿色含量。超高层建筑具有技术复杂性和自身微气候特征,建筑师在设计工作方法和具体设计手法等方面需突破常规,创造性地运用被动式设计方法,但万变不离有利于节约资源和提高环境品质的宗旨。

增强复合岩棉条板保温系统的生命周期评价研究

据统计,我国建筑业能耗占全国总能耗的40%以上,其中,建筑围护结构热量交换产生的温度调节能耗占建筑全生命周期的70%以上,而建筑保温系统作为围护结构热量交换的主要控制者,对于建筑能耗、环境负荷有着重要影响.因此,本研究采用生命周期评价方法,选定保温结构一体化产物增强复合岩棉条板保温系统为研究对象,以1 m 2为功能单位,划定从原辅材料开采到成品出厂(从摇篮到大门)为系统边界对其进行研究,识别其造成环境影响的关键阶段并提出可选择的优化改进方案,旨在降低建筑保温材料的环境负荷并为建筑外墙外保温系统的选择提供新的决策.

钢-混凝土组合梁剪切连接件评述

组合梁是在组合结构中应用最为广泛的结构形式之一,其组合作用的大小是由组合梁中的剪切连接件决定的。对现有剪切连接件形式进行了总结,并对钢-混凝土组合梁有关概念进行了阐述,最后展望了新型剪切连接件的发展前景。

基于抗风压性能的建筑外窗碳排放计算方法研究

外窗是建筑碳排放量化计算过程不可忽视的一部分,而抗风压性能作为影响建筑外窗安全性的关键因素,也对其碳排放产生着重要影响。以抗风压性能为导向,依据建筑外窗较易获得的基础信息如窗框长度等将窗户各主要组成部分分别与其建立联系得到对应的碳排放计算方法,并以标准和市场常见的窗户形式配以铝合金、塑料、木制窗框以及中空、单层玻璃为例进行了建筑外窗碳排放因子的更新和完善。为使建筑外窗碳排放实现快速便捷计算,以抗风压性能、外窗面积等因素为基础进行了碳排放预测模型的建立,以供相关研究参考和使用,同时为建筑碳排放、碳减排相关策略的科学制定提供指导。

机械自动化技术在机械制造业中的应用

机械自动化技术,作为现代机械制造业的核心驱动力,具有精准生产的能力,使得产品质量的稳定性得到了极大的提升,为消费者带来了更为可靠的体验。同时,机械自动化技术在故障防范与紧急处理方面的应用,增强了生产线的稳定性,降低了因故障导致的生产中断风险。文章主要介绍了机械自动化技术在机械制造业中的应用。

用阳光托起爱与希望——绵阳希望小学设计

着重阐述了2009台达杯国际太阳能建筑设计竞赛获奖作品的方案设计理念及其运用的绿色生态技术。归纳总结了几种适用于该地区该项目的适应性、低能耗、可持续的策略和技术。

建筑全生命周期碳足迹评价标准发展历程及趋势研究

对国际、国家及地区建筑全生命周期碳足迹评价标准的内容、逻辑关系、发展历程和不足等进行梳理.在解析各标准内容的基础上,按照环境管理、生命周期评估、温室气体核算和建筑全生命周期碳足迹评价四个层级探讨标准的发展过程;通过各国际标准之间、国际标准与国家/地区标准之间的横向和纵向对比,厘清其逻辑关系;在此基础上指出现行标准的不足,为中国制定相关标准提供参考.本文旨在促进标准的理解和应用,推动建筑全生命周期环境效益评估工作的发展,对中国建筑碳排放政策创新和制度设计具有指导意义.

气凝胶玻璃住宅夏季室内光热环境研究与对策分析

以2018年中国国际太阳能十项全能竞赛为例,对某大学设计并建造的气凝胶住宅在方案设计阶段进行模拟,对建筑建成之后的室内温度及照度进行实测研究。结果表明:采用气凝胶玻璃外围护结构比采用木格构外围护结构的建筑能耗低26.06%,但应该采取有效的遮阳措施;采用气凝胶玻璃外围护结构的室内天然光照度大于300 lx,满足相关设计要求。针对此建筑因采用气凝胶玻璃而存在的问题提出改进措施,这对气凝胶玻璃的推广应用以及太阳能建筑的发展具有重要意义。

吐鲁番地区居住建筑室内热环境研究

吐鲁番地区夏季极端干燥炎热,为了解沙漠干旱气候下居住建筑室内热环境状况及围护结构隔热性能,对室内空气温度、相对湿度及各朝向内表面温度进行测试,并采用理论计算与数值模拟方法,对多种围护结构热工条件下太阳辐射朝向差异对建筑隔热性能影响进行分析.结果表明:吐鲁番地区居住建筑室内热环境较差,满足热舒适与湿度要求时间比分别为15.8%、22.1%.在吐鲁番地区可通过控制室内蓄热改善室内热环境,当外围护结构热阻小于0.85 m2?K/W时,朝向差异对围护结构内表面温度影响显著,提高南向、东向围护结构热阻值可以有效改善室内热环境.为该地区建筑节能及热工设计优化提供参考.

建筑构造生命周期碳排放评价方法研究——以西安地区住宅建筑墙体构造为例

在全球气候变化且建筑产业能耗相对较大的背景下,节能减排已经成为我国重点关注的问题。围护结构是内外环境热交换的重要通道,其中墙体又是围护结构的重要部分,因此应该作为重点的节能减排对象。基于目前墙体构造以及材料的多样繁杂,选择合适的建筑墙体构造显得尤为重要。通过对现有的生命周期碳排放核算模型的研究,结合墙体构造对建筑整体的影响特点,重新划分全生命周期,借助建筑案例,对一栋位于西安地区的高层建筑附以四种不同规格种类保温材料的两种典型墙体构造,进行全生命周期的碳排放核算,建立针对墙体构造的建筑全生命周期碳排放评价模型。对比不同工况下的全生命周期的碳排放量,得出不同要求下相应的墙体构造方案。研究结果表明:每种外保温墙体构造的碳排放量并不会因保温材料的加厚持续降低,而是存在某一厚度使得其碳排放量最低;自保温墙体构造的砌块厚度越大,碳排放量越低;综合两类墙体构造,自保温墙体构造的减排效果明显优于外墙外保温墙体构造。