基于风环境响应的可变建筑表皮设计策略研究

与传统静态建筑表皮相比,可变建筑表皮因具有动态适应性能够更好地适应室外环境变化。而在现有的研究中,对基于风环境响应的可变建筑表皮的研究较少。通过案例研究,将基于风环境响应的可变建筑表皮分为可变通风表皮、风动幕墙两类。可变通风表皮可以对室外环境因素进行实时响应以降低建筑能耗并提高室内舒适度,在国家大力提倡“碳达峰、碳中和”的政策背景下,可以更好地满足低碳建筑要求。风动幕墙可以与风环境互动创造灵动的立面效果,提高立面视觉美学。分别从响应因子、运动方式的角度对两类表皮的设计策略进行梳理,为之后基于风环境响应的可变建筑表皮的设计及应用提供参考。

基于Octopus优化算法的可变建筑表皮设计研究——以杭州地区办公建筑为例

建筑的表皮对于建筑而言就如同皮肤对于人体一样重要,它与外界环境直接接触,进行能量的交换。在节能减排的背景之下,可变建筑表皮愈加受到广大建筑师的青睐,并被广泛地应用到建筑设计当中,不仅是因它具有极佳的动态美学效果,还因其对于室内光热环境的调节功能。本研究以杭州地区办公建筑为例,采用可变表皮,通过参数化设计、Ladybug Tools、Octopus优化算法等工具,对夏季光环境和热环境进行多目标优化设计研究,以提高办公建筑夏季室内舒适度。

可变建筑表皮的环境调节因素对建筑能耗的影响分析

“双碳”目标是我国实现经济绿色低碳升级的重要环节,而建筑作为耗能主要部分,面临着巨大挑战。从太阳辐射、通风量、表皮蓄热性能和热阻4个因素出发,分析可变建筑表皮的环境调节因素对建筑能耗的影响。针对厦门地区某南向办公室,设计多种可变建筑表皮形式并设置了4组分析模型,利用EnergyPlus软件对建筑能耗进行模拟分析,对比在各种调节因素的影响下建筑能耗及节能率变化,寻求最佳节能状况下的建筑外表皮调节方式,为之后的建筑设计提供参照。研究结果表明,基于4种环境调节因素的可变建筑表皮措施均能减少建筑能耗,节能率在2.19%~66.79%之间,其中调节通风量的可变建筑表皮节能率最高。

基于环境因素动态调控的可变建筑表皮设计策略分析——以国际太阳能十项全能竞赛作品为例

可变建筑表皮通过对表皮上可变化构件的动态控制,能够对各个环境因素进行调节,从而适应不断变化的建筑外界环境,创造舒适的室内环境,可更好地体现建筑的气候适应性,符合绿色节能的设计理念。对历届国际太阳能十项全能竞赛的参赛作品进行分类整理,针对不同的环境因素将可变建筑表皮分为风环境调控、热环境调控、光环境调控、太阳能调控、综合型调控五个类别,并对各个类别的设计策略进行分析,为可变建筑表皮在建筑中的应用提供参考。

可变建筑表皮对建筑能耗及室内环境的影响——以零能耗住宅“自然之间”为例

表皮作为物质能量交换界面,通过构件的动态变化,展现出对外界复杂气候的良好适应性,探索可变建筑表皮在建筑节能及室内环境调节方面的能力,为建筑表皮设计提供新的思路具有积极意义。“自然之间”从建筑室内光热环境入手,设计可变遮阳、智能通风、电动窗帘三种形式可变表皮,通过DesignBuilder软件及EMS脚本编辑工具,实现对可变表皮动态反馈机制的控制与性能模拟,结果显示可变表皮相对于普通模式可节能21.9%,相对固定表皮可有效改善室内采光、换气次数,为可变表皮在我国具体气候中的设计应用提供了参考。

基于Ladybug Tools的可变建筑表皮参数化设计方法研究

可变建筑表皮是一种智能、动态的建筑表皮系统,可通过将主动式与被动式技术互补结合到建筑表皮中来提高建筑的气候适应性。基于Ladybug Tools的可变建筑表皮的参数化设计方法分为环境响应策略的制定、适应性参数及控制周期的确定、表皮形体的生成、建筑性能模拟验证与反馈设计、表皮单元构造设计5个步骤,是一种基于建筑物理环境性能优化的自下而上的设计方法。文章结合设计案例对上述流程进行了验证。

基于采光性能优化的可变建筑表皮生成研究——以厦门地区既有办公建筑为例

光环境是建筑室内环境的重要因素之一,充分利用自然采光是实现建筑绿色节能的重要策略。以厦门地区既有办公建筑空间为例,探讨通过可变建筑表皮的设计对室内的光环境进行优化。研究中设计了一种可变表皮系统,通过表皮形态的变化适应不同的室外光环境,利用参数化性能模拟工具——Ladybug工具包对表皮进行逐时的形态生成,并比较分析六种不同表皮形式下的室内光环境,对室内光环境质量中的照度水平、采光质量、眩光等方面进行评价。分析结果表明,设计的可变表皮能改善室内采光分布不均匀的问题,增加室内舒适采光的时间,减小室内不舒适眩光出现的概率,较好地调节自然采光的效果。

可变建筑表皮的热环境调控策略分析

可变建筑表皮通过对表皮上可变化构件的动态控制,调节建筑的太阳辐射得热量、通风量、蓄热量和传热系数,从而实现对室内热环境的调节,以适应不断变化的建筑外界环境。依据上述四个调节因素,对国际太阳能十项全能竞赛参赛作品中基于热环境调控的可变建筑表皮进行归类,并分析其设计策略,以期为可变建筑表皮在建筑实践中的应用提供参考。

气候适应性可变建筑表皮单元的运动形式研究

该文对气候适应性可变建筑表皮单元的运动形式进行了分类研究,使用节点法表示方法,根据表皮单元运动形式的特点将其分为五种类型:旋转型、滑动型、折叠型、可变型、材料自适应型,同时对每种运动形式的运动机理进行了阐述,结合案例分析进行了探讨,以期为可变建筑表皮在建筑实践中的应用提供参考。

基于室内热舒适目标为导向的气候适应性可变建筑表皮生成研究——以成都地区为例

气候适应性是生物学领域概念,能够适应不断变化的气候的建筑表皮被称为智能建筑表皮,也被称为气候适应性建筑表皮。同时,通过表皮构件的动态变化,研究适应复杂气候变化的可变建筑表皮,在探索改善室内居住环境,特别是在降低建筑能耗提供新的思路和方法。本文采用Ladybug Tools工具,对成都市典型气候特征进行分析,根据气象数据制定气候适应性策略,降低公共建筑室内制冷能耗并提高夏季室内环境的舒适度。

高层建筑表皮形态的演进

当代高层建筑表皮设计整合了形式、功能、结构、节能等需求,逐渐向双层表皮、可变表皮的方向发展。文章通过大量案例分析,总结了高层建筑发展过程中表皮功能与形态发展所经历的"形式层面的表皮""结构层面的表皮""节能层面的表皮"几个主要阶段,分析了不同形态高层建筑表皮的功能、美学与生态特征,探讨了高层建筑表皮设计未来发展的方向。

建筑表皮的自适应技术与参数化设计方法

自适应建筑表皮能对室外变化的环境作出动态响应,可有效降低建筑能耗并提高室内环境舒适度,是近年来建筑学领域的研究热点之一。本文对自适应建筑表皮的发展现状进行综述,根据自适应建筑表皮的关键技术特征对其进行分类,分析讨论了不同自适应表皮的特点,以及现有理论研究、应用研究和实验研究中仍需攻克的难题,总结并探讨了参数化设计方法与流程。本文的研究工作有利于自适应建筑表皮技术的推广与应用,同时可以促进我国建筑节能工作的发展。

响应外部环境变化的可变建筑表皮设计研究

可变建筑表皮通过控制建筑外表皮构成单元的方向、尺寸与形状等特征,综合建筑、结构、机械、自动控制等多学科技术,控制建筑物内外风、光、气以及能量的流动与交换,从而提供最舒适的室内空间环境,实现对外部环境变化的响应。本文总结了可变表皮的转动、折叠、滑动、充介质及其他变化等5种主动式动态模式和物理、化学及生物型的被动式动态模式,分析其实现的节能、通风、采光和美学等多种目标,并通过软件模拟与现有建筑表皮在建筑物理环境方面进行了比较。

夏热冬冷地区旧厂房改造中被动式节能设计策略研究

本文以夏热冬冷地区某工业厂房改造为研究对象,通过从当地传统建筑设计中吸取经验,采用了适应气候变化的双层外窗、具有可调节遮阳和外窗的玻璃中庭、屋顶绿化和垂直绿化等被动式节能设计技术,分析了其应用的可行性和实施效果。研究表明,适应气候变化的可变建筑表皮设计策略是实现夏热冬冷地区建筑绿色化改造的有效手段,不仅节能效果显著,而且可改善室内外热环境和空气质量。研究成果可为夏热冬冷地区既有建筑绿色化改造提供有益参考。

可变建筑表皮对室内热环境影响研究

随着全球气候条件复杂化,建筑表皮作为建筑室内与室外大气候环境的重要临界面,如何设计与选择对于建筑室内热环境有着很大的影响。传统的单一建筑表皮存在能源消耗大等问题,已无法适应气候环境性变化。该文基于“碳中和”理念探索绿色建筑热环境智能化控制方案,采用理论和案例实践相结合的研究方法,分析可变建筑表皮对建筑热环境的改善情况,以期为建筑表皮的综合设计及节能减排策略提供实践参考与借鉴。