节能环保建筑材料在城市建筑节能改造中的应用——评《城市建筑节能改造技术与典型案例》

近年来,全球能源危机日益严重,对经济社会发展造成了阻碍。作为能源消耗的大户,建筑能耗对社会所造成的消极影响尤为突出,开展建筑节能减排工作,构建绿色低碳社会成为必然。在此背景下,城市积极发动各方力量对城市建筑进行节能改造,全面推进降低建筑能耗、提高建筑节能减排效率方面的工作,为城市居民提供更加生态健康的居住空间。由高兴编著、高元参编,中国建筑工业出版社出版的《城市建筑节能改造技术与典型案例》一书,对住宅建筑围护结构、商业建筑水电暖系统改造,以及城市集中供热管网系统等进行了阐述,为城市建筑节能改造方案设计提供了指导。

双碳目标下近零能耗建筑设计影响因素分析

在我国实现“碳达峰、碳中和”的双碳目标进程中,作为能耗大户的建筑行业任务艰巨,为了实现“零能耗建筑”的最终目标,而有了“近零能耗建筑”的阶段性目标。在分析我国近零能耗建筑发展现状的基础上,展开对被动式节能设计影响因素及主动式高效用能系统两个方面的研究,研究表明,建筑朝向、窗户及外围护构件均应作为节能设计考虑的关键因素,基于地源热泵技术空调系统以及基于物联网技术的智能照明系统能降低建筑能耗。

“绿数互联”——基于蒙德里安新造型主义的展览建筑节能技术研究

在建筑的全寿命周期内,最大限度地节能减排是建筑设计的趋势。文章以蒙德里安造型的展览建筑为例,提出将参数化设计与性能模拟技术相结合,并在建筑设计阶段融入绿色建筑技术的新思路,以此提升绿色建筑设计的效率和质量。

气候变化下窑居建筑屋顶适宜性改造研究

调研发现陕北地区自2010年以来降水量开始呈现明显增加的趋势,而传统窑洞屋顶缺少良好的防水设计,易导致窑洞在经受暴雨时漏水甚至坍塌。村民采取在原屋顶上加建彩钢板的改造方式防雨,然而这种窑洞屋顶构造的自更新不仅未能充分解决屋顶防水问题,还在一定程度上破坏了窑洞村落的传统风貌。以陕北地区传统民居的典型代表窑洞为研究对象,通过调研测试与软件模拟分析窑洞屋顶加盖彩钢板构造对室内热环境的影响,发现加盖彩钢板能够提升屋顶的耐久度和防雨性能,但是不能改善室内热环境,并且不能充分融入到传统的乡村环境中。在此基础上提出了新型窑洞屋顶构造,以期进一步改善屋顶防水性能并延续传统民居建筑风貌,为后期窑居建筑更新改造提供参考。

基于建筑立面铺设的多面体结构光伏系统产能模拟分析

目的 高效利用建筑立面空间资源,提高建筑立面太阳能发电潜力,降低自身能源消耗以提升建筑整体节能效果。方法 设计一种应用于建筑立面的多面体结构光伏系统,并以某近零能耗建筑为例,利用PVsyst软件建立模型,分别模拟其在严寒地区气候条件下东、南、西、北四种朝向的产能情况,与相同条件下平铺结构光伏系统产能进行对比,计算两种不同结构光伏系统在该建筑中的能源贡献率。结果 多面体结构光伏系统在四种朝向下的年发电量较之平铺结构光伏系统均有所提升,北向提升幅度最大,东、西向相近,较北向次之,南向最小;多面体结构光伏系统年总产能占建筑能耗总量56.76%,相较于平铺结构光伏系统提高了3.76%。结论 通过对建筑立面进行合理光伏系统设计,可以有效提升建筑立面太阳能发电潜力,实现能量的自发自用,满足建筑部分用能需求,进而降低建筑能耗。

基于多因素正交实验的关中民居节能优化分析

为解决陕西关中地区民居建筑围护结构热工性能不佳、采暖效率低的问题,本文以关中典型民居为研究对象,从建筑外围护结构和窗墙比方面展开关中民居节能优化分析。结合现场测试调研数据,通过DesigBuilder软件模拟能耗,探究围护结构构造和窗墙比大小对关中民居建筑热负荷、冷负荷、全生命周期投资收益比的影响,采用多因素正交实验方法耦合分析各优化方案的节能性与经济性,选出最适宜的综合节能策略。结果表明关中民居最佳节能优化策略为外墙加设80 mm厚EPS保温层、屋顶加设60 mm厚XPS保温层、外窗改用普通中空5+9A+5玻璃、北向窗墙比0.1、南向窗墙比0.3。优化后关中典型民居节能61.98%,冬季典型气象日室内平均温度上升2.78℃。

绿色金融支持我国东部地区BIPV建筑发展评价及耦合分析

以我国东部地区的10个省(市)为例,建立2017-2021年绿色金融和光伏建筑一体化(BIPV)发展的评价指标体系,并利用熵值法与耦合协调度模型开展实证分析。研究结果表明:从区域性发展差异上看,绿色金融发展和BIPV建筑发展水平较高的是上海市和北京市,相对落后的是河北省和海南省;从发展态势上看,绿色金融和BIPV建筑发展总体上呈上升趋势;从耦合特征上看,近年来我国东部地区绿色金融和BIPV建筑发展两系统之间的耦合度及耦合协调度均较高,且总体呈逐步增长的趋势。

建筑市场绿色采购激励策略演化博弈研究

为实现我国“双碳”目标和人与自然和谐共生的现代化,绿色发展成为我国当前必然趋势,绿色采购是实现绿色发展的关键环节。为分析建筑市场绿色采购激励策略,基于演化博弈理论构建建筑项目业主、建筑企业和政府的三方演化博弈模型并分析演化稳定策略,结合Matlab数值仿真探究不同补贴和处罚参数对演化稳定策略的影响,揭示政府激励策略的作用机制。研究表明:政府应早期重补贴后期重处罚;政府对建筑企业补贴的效果优于对项目业主补贴的效果;政府对项目业主处罚的效果优于对建筑企业处罚的效果。并为促进建筑业绿色发展对政府建筑市场绿色采购激励策略提出建议。

单位面积能耗与人均能耗综合对标方法研究与案例分析

为了公共机构能耗的合理对标,以国家和江苏省能耗定额标准及合理用能指南中指标规定类型为对象,分析了单项指标(单位面积能耗)对标方法和双项指标(单位面积能耗和人均能耗)对标方法,得到了指标判定区间及区域表达式,对比分析两种方法。提出单位面积能耗和人均能耗综合对标方法,推导指标定额限值数学表达及区域表达式。以《公共机构能耗定额及计算方法》中小学定额为例,推导出单位面积能耗和人均能耗综合对标限值及区域表达式。以南京某小学的单位面积能耗和人均能耗指标为例,进行3种方法的对标,分析对标结果的区别,为公共机构能耗指标的对标提供参考。

低碳理念引领建筑设计创新

尊重自然、顺应自然、保护自然,人类才能与大自然和谐共生。以低碳理念作为建筑设计切入点,把低碳理念沉浸到现代建筑创作中,通过废弃矿坑蝶化、轻度介入融入自然、阳光洒满医院、会呼吸的医院、结构成就建筑之美、建筑消隐于环境6个案例,展示低碳理念如何节约资源并引领建筑设计创新及高质量发展。

基于风环境优化的岭南高校教学组团形态布局设计研究

校园形态与环境舒适性的关系是校园建设的热门议题。探讨高校公共教学组团布局类型及关键设计要素与风环境评价指标的关系,目的在于为风环境导向下的公共教学组团空间形态控制提供思考路径。选取岭南地区54所建成高校公共教学组团作为研究对象,归纳总结组团布局类型,分析风环境相关设计要素(包括建筑朝向、建筑间距与围合形式),抽象高校公共教学组团理想模型,运用Phoenics软件进行夏季风环境模拟;设计单因子变量实验,分析不同因素与室外风环境的关联关系;对3个设计要素进行关联分析,探讨不同设计制约条件下的最优因素水平组合。结果显示,行列式布局在4种布局类型中室外风环境表现最优;当建筑根据地形呈斜向行列式布局时,组团室外风环境舒适性和空间感受较好;建筑间距与组团室外风环境呈正相关关系,但差异性较小;呈E型或S型围合的组团布局模式,连接体采用架空、挖洞等手法进行通透性处理,是兼顾室外风环境舒适性与空间需求的较优组团形式。

基于光环境仿真模拟的高校实验室竖向遮阳构件优化研究

以中国石油大学古镇口校区实验楼为例,以该校区实验楼的物理实验室为基础模型,将实验室外立面作为装饰构件的竖向外遮阳构件形体尺寸作为变量,结合相关建筑设计规范、绿色建筑设计规范和实际工程需求,设置试验的边界条件,试验方案设计采用正交试验法,以采光系数、空间天然采光百分比作为主要室内光照评价指标,结合其他相关光环境评价指标,使用三维建模软件Rhino建立基础实验模型,运用Grasshopper+Ladybug Tools设置变量并对实验室进行室内光环境定量模拟。优化结果使高校实验室的光环境得到改善。研究方法和思路有助于提高建筑项目落地实施的质量,同时为碳中和目标下的高校建筑设计提供参考。

“双碳”背景下苏州市既有建筑绿色化改造低碳发展路径研究

部分既有建筑存在能耗高,结构部件及部分设备老化等问题,结合城市更新,进行既有建筑绿色化改造,不仅可以提升建筑性能,还可以降低建筑碳排放。本文分析苏州地区既有建筑绿色化改造的现状和任务,提出相应既有建筑绿色化改造规划体系;总结归纳适宜苏州地区的相关绿色化改造技术;并从组织、技术、资金等方面提出促进苏州地区既有建筑绿色化改造工作推进措施。

基于FAHP方法的智能建造微专业课程设置研究

将智能建造人才培养需求和微专业建设优势有机结合,基于模糊层次分析法(FAHP)提出了智能建造微专业课程设置的模型方法。首先,分析智能建造微专业培养目标与毕业要求,建立智能建造微专业课程库;进而根据对应学校的培养目标和专业基础,运用FAHP计算拟设课程与学校培养目标和专业基础的耦合匹配度,从中优选出匹配度较高的课程,确定学校智能建造微专业的课程群。对武汉理工大学智能建造微专业课程设置进行实证分析,计算结果表明:该方法能有效优选出与学校办学优势适配的工程物联网与智慧工地、工程智能监测与运维等课程,有利于增强微专业课程设置的科学性,实现特色培养目标。

我国绿色建筑政策研究:基于扩展钻石模型和政策工具

构建绿色建筑扩展钻石模型,明确了绿色建筑行业发展的关键要素与政府的核心效能。基于此,进一步构建绿色建筑“政策工具—全生命周期”二维分析框架,利用Nvivo12软件对62份政策文本进行编码统计与分析。研究发现,现有政策工具针对需求条件、生产要素、企业战略与支持性产业的影响有限。并提出政策建议未来的着力方向:拓展运营维护阶段政策的使用,加大需求端的激励措施;提升生产要素供应能力与质量,重视人才培养和企业能力建设;健全全流程精准管控体系,增强企业金融激励;落实技术创新扶持,完善全产业链政策体系。

基于STIRPAT模型湖南省建筑碳排放影响因素研究

以湖南省为对象,利用IPCC法测算了2010年至2021年的建筑碳排放,并采用随机性环境影响评估模型(STIRPAT)分析了人口数量、城镇化率、人均GDP、第三产业占比和碳排放强度等五大因素对建筑碳排放的影响。结果显示影响程度依次为:人口数量(8.351)、城镇化率(0.951)、人均GDP(0.466)、碳排放强度(0.232)、第三产业占比(0.180)。在此基础上,通过情景分析预测了这些因素在基准、低碳和高碳情景下的变化趋势,并提出了建筑减排措施与建议,为制定区域性建筑碳减排政策提供了决策支持。

碳交易政策下低碳建筑利益相关者演化博弈分析

低碳建筑有助于推进建筑业低碳转型,促进低碳社会建设,实现我国“双碳”战略目标。为推动低碳建筑的发展,从碳交易视角出发,构建了以政府、消费者及开发商为利益主体的三方演化博弈模型,并借助Matlab数值仿真了各主体在不同条件下的演化稳定策略。结果表明:碳交易政策有助于低碳建筑市场的发展;在碳交易政策下,政府能以较低的奖惩措施影响开发商和消费者的策略选择;与开发商相比,消费者对有关经济激励及碳交易政策更加敏感,政府应该更加重视消费者在低碳建筑市场中的作用。

基于节能潜力的办公建筑外窗设计优化策略——以郑州市主城区为例

通过分析建筑设计环节与节能之间的关系,提出了基于节能潜力的办公建筑外窗设计优化策略。基于Grasshopper参数化平台,以郑州市主城区多层办公建筑为例构建典型模型,对外窗设计尺度参数、外窗设计性能参数、遮阳设计参数等3个层级和11个影响建筑能耗的设计参量进行能耗模拟和量化分析。结果表明:在3个层级中,外窗设计尺度参数的全年单位面积总能耗节能潜力最大;在11个设计参量中,窗墙比的全年单位面积总能耗和制冷能耗节能潜力最大,玻璃传热系数的全年单位面积采暖能耗节能潜力最大。因此,在设计郑州市主城区办公建筑的外窗时,建议优先考虑窗墙比,其次是窗口中心线和玻璃材质。

外显、灵活、多维、高效——从2022中国国际太阳能十项全能竞赛看建筑与光伏一体化设计趋势

建筑光伏一体化技术是实现建筑行业节能减碳的重要途径。以第三届中国国际太阳能十项全能竞赛(SDC2022)为例,对15个参赛作品在建筑与光伏一体化设计上的特征进行了比较,从美学表现、构造整合、功能复合、性能提升4个维度分析了当前建筑与光伏一体化的设计新趋势,指出:在美学表现上,通过光伏组件材质外观和光伏方阵形成积极外显的形态;在构造上,采用不同类型光伏灵活组合衍生多种应用场景;在功能上,将光伏发电与建筑围护结构的采光、集热、遮阳、防护等功能进行多维度复合;在性能上,通过光伏朝向与倾角、散热设计和电气系统综合提升产能效率。为建筑与光伏一体化技术的推广和应用提供新思路。

基于前景理论的绿色建筑供需主体演化博弈分析

为了促进绿色建筑市场供需双方的交易,系统考虑政府激励等客观条件及主体行为特征对其决策的影响,结合前景理论和演化博弈理论构建开发商开发行为和消费者购买行为的两方博弈模型,通过数理推导和数值仿真揭示了各类因素对绿色建筑发展的影响机理。研究表明:随着供应商绿色水平的提高,不同转型能力的开发商开发绿色建筑的概率越大;消费者可接受的绿色建筑溢价会随着消费者绿色偏好的增加而增加;政府应根据供需市场环境灵活调整对开发商和消费者的补贴;主体对选择绿色建筑时带来的增量收益表现得越理性、损失风险偏好越大,越趋向选择绿色建筑。