基于节能的寒冷地区大空间公共建筑空间设计方法研究——开题报告

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1、基于节能的寒冷地区大空间公共建筑空间设计方法研究——开题报告一、研究背景公共建筑在建筑的标准、功能及全年空调采暖系统等方面有许多共性，其能耗特别高，节能潜力也最大。在公共建筑的全年能耗中，大约50%-60%消耗于空调制冷与采暖系统，20%-30%用于照明。而在空调采暖这部分能耗中，大约20%-50%由外围护结构传热所消耗。寒冷气候区按照现行的热工分区，包括严寒地区和寒冷地区，在这类地区的各类公共建筑，冬季需要采暖，夏季需要空调制冷，建筑运行能耗远远高于居住建筑和其他气候区的公共建筑，是我国建筑节能的重点。不合理的公共

2、建筑空间设计，例如空间尺度过大、空间分区不当、围护结构保温隔热性能差等问题，导致环境舒适度的降低和建筑运行能耗的增加。当前我国实行的建筑设计节能标准中，对建筑节能的强制要求是通过对建筑体形系数、窗墙比、建筑围护结构热工设计以及采暖、通风、空调调节系统设计的参数指标限制来实现，这些参数指标都体现在建筑设计阶段的末端，无法真正发挥建筑师在节能设计中积极作用。虽然建筑体形系数或窗墙比的设计一定程度上反映在方案设计阶段，但是这仅仅是对设计结论的约束，并无法真正指导到建筑师的设计过程，无法让建筑师在方案设计中更灵活的运用节能手

3、段。我国的建筑设计领域对于建筑节能的要求仅体现在初步设计阶段，在方案设计和施工图设计阶段皆没有具体要求；而对建筑能耗的评价则是在建筑施工过程中或者建成交付使用后进行能耗计算和评价，无法真正解决建筑节能的问题。而在规划建筑方案设计过程中，配合指导建筑师的方案创作，在进行建筑设计的同时配合节能设计，将会取得技术和艺术两方面的突破，实现二者真正的交融。目前有关低能耗公共建筑空间设计研究主要存在的问题有以下几点：(1)纵观所有的研究成果，有关公共建筑节能的研究，其研究对象一部分是针对建筑物自身热工特性开展的工作，比如建筑围护

4、结构和空调采暖设备等，研究与建筑节能的相互影响关系，另一部分是针对建筑投入使用后的节能效果测试或评价，而针对建筑方案设计阶段节能问题的研究，比如空间设计与节能的关系，相对比较少，而且目前有关的研究成果不够细致深入，没有考虑建筑所有环境因素的影响以及得到相应的定量关系。(2)纵观目前有关空间设计与节能关系的研究，大部分是研究建筑体形系数与建筑节能的关系，而没有直接研究建筑空间设计参数与建筑能耗的定量关系。而且分析以往的研究成果，并没有深入考虑太阳辐射对建筑能耗的影响，没有将此因素纳入到建筑体型与节能的关系中去。(3)目

5、前国内外针对建筑空间设计与节能关系的研究，基本上都是通过研究建筑设计参数比如建筑进深、开间、高度与建筑体形系数的关系，然后根据体形系数与建筑节能的关系，从而推导出设计参数与节能的关系。这种方法无法让建筑设计参数与建筑能耗直接发生关系，很少有研究者采用计算机能耗模拟的方法，深入研究建筑空间设计参数与能耗的关系，并由此得出建筑空间设计参数与建筑节能的定量关系。(4)总结以往的研究成果，并没有形成直接应用于建筑师建筑设计的成果，得到的仅是建筑空间设计与节能的关系曲线或者函数表达式，可操作性不强，无法直接指导建筑师进行建筑设

6、计。建筑师作为建筑设计的核心，在建筑节能设计中也应该一马当先，把建筑方案设计和建筑节能概念的贯彻联系到一起，应更注重方案设计阶段的节能措施，否则，建筑节能技术将会因为方案设计的先天不足而被削弱。建筑师需要更直观的成果，可以在进行建筑设计时进行直接的节能参考或者及时的节能效果对比，以简化节能设计的过程，使建筑设计与节能设计达到更好的融合。二、国内外研究现状1989年瑞士的Faist等人根据不同的建筑主题提出了一个完整的设计系统，其中包括跟节能相关的建筑结构设计，电气设备和成本估算等数据输入[1]。2001年波兰的Han

7、na等人为了提升私人住宅及公寓的节能水平，通过优化建筑物的外围护结构、建筑平面形状以及建筑采暖系统达到建筑节能的目的，其中采用数学分析的方法研究了矩形和梯形平面的节能设计对比，得到建筑平面尺寸跟节能的影响关系式[2]。2002年G.A.Florides等用软件TRNSYS对一个典型建筑的通风、遮阳、各种形式的外窗、朝向、建筑遮阳以及墙体进行了综合模拟分析，强调了建筑保温隔热研究的重要性。在对建筑朝向的研究中指出从节能的角度出发，长方体的建筑长边面向南北向最合理[3]。2006年加拿大的WeiminWang等人采用遗传

8、算法（thegeneticalgorithm）研究了在绿色建筑设计中建筑平面形状对建筑性能的影响关系，通过建立模型，探讨了由于建筑平面具有很大的可变性，由此产生的对建筑性能的影响也有多种变化[4]。2010年意大利的Eddine等人采用方差分析的方法，研究了办公建筑概念设计阶段各个设计变量对建筑节能的贡献度，以指导建筑师更好的进行建筑节能设计[