基于LCA性能的高层住宅建筑设计参数敏感度研究

住宅建筑占城市总建筑存量的一半以上,其中,高层建筑是当今我国住宅建筑的重要类型,对其生命周期性能的优化对节能减排具有重要意义。国内外研究表明,早期设计阶段的决策对建筑性能的提高有重要影响。生命周期评价(LCA)涉及多种设计参数和数据,在设计初期进行LCA的一大挑战是要应对各类参数组合带来的复杂性。敏感性分析(SA)可以通过结构化的方式对设计参数的组合进行大量模拟,并应用统计方法寻求规律性的结论,从而为设计早期阶段的决策提供参考。以中国华北地区典型高层住宅建筑为研究对象,归纳几种类型及其特征,并以7~11层住宅建筑为例,整理与LCA性能表现相关的建筑设计参数,进而基于Grasshopper建立参数化模型,依托Ladybug+Honeybee工具进行能耗模拟,并在GH平台编写工具组进行LCA的计算和灵敏度分析。结果表明,对于初级能源消耗、全球变暖潜势来说,最重要的设计变量是标准层面积、南向窗墙比、朝向和西向窗墙比,次要的设计变量是层高和面宽进深比,最不重要的变量是交通核相对位置和层数。本研究有助于建筑师在设计阶段选取环境影响较低的方案,并降低决策成本,从而为华北地区的高层住宅建筑可持续设计提供参考。