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《湖南大学》 2005年
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建筑环境性能模拟、评价和优化研究

喻李葵  
【摘要】:论文以建筑整体为目标,从建筑的全寿命周期和多专业集成的角度,对国际上现有 的建筑环境性能评价系统进行了全面深入的分析,指出了这些系统发展存在的问题和需 要解决的共性科学问题,根据这些问题,首次对建筑环境性能模拟、评价与优化方面进 行了全方位的探索,内容包括:针对以前对各种能源的环境性能只考虑运行过程的缺点, 提出了分能源种类对建筑全寿命周期能耗及其环境影响进行模拟的思想和方法;针对各 类评价系统对不同环境影响重要程度主观确定和相互矛盾的问题,对建筑的各类环境影 响危害进行了基于技术和社会背景的分析以及专家问卷调查;针对现有评价系统不能科 学地对各种环境影响进行量化的问题,提出了基于公共基本单位的建筑环境性能量化方 法;针对各种评价系统存在的地域局限性问题,提出了基于技术背景的建筑环境性能评 价方法;针对现有绿色建筑定义操作性不强的问题,提出了绿色建筑的量化定义和量化 评价方法;以建筑环境性能量化评价为基础,提出了采用改进自适应遗传算法对建筑环 境性能进行优化的思想并完成了具体的实施过程;建立了以我国现阶段统计数据为基础 的中国能源、建筑材料和部品的全寿命周期数据库模型;在以上工作基础上,建立了建 筑环境性能模拟、评价和优化系统框架模型,并以建筑围护结构和空调系统能耗的环境 性能为重点,开发了原型软件;最后,用工程实例演示了本文提出的建筑环境性能模拟、 评价和优化模型。 建筑环境性能模拟是建筑环境性能评价和优化的基础,而建筑环境性能模拟必须以 建筑全寿命周期能耗及其环境影响模拟为基础。由于各种能源在生产和消费过程中对环 境的影响不一样,论文采用矩阵形式分能源种类对建筑的全寿命周期能耗及其环境影响 进行了模拟。各种建筑环境影响的危害后果也不同,根据我国现阶段的整体环境状况和 公众对环境的认识,论文采用基于技术和社会背景的分析以及专家问卷调查确定了需要 · 模拟的建筑环境影响种类和它们各自的权重系数,建立了可以形象地表示建筑环境影响 危害的公共基本单位--黑点,计算出各类环境影响相对于黑点的当量系数,并由此提 出了建筑环境性能直接集成式模拟新方法。 建筑环境性能评价是联系建筑环境性能模拟和优化的纽带,是绿色建筑从哲学理念 进入操作层次的至关重要环节。任何事物的评价必须根据相应的条件进行,由于世界各 地的发展程度大不相同,因此论文提出了根据当地工程技术实际发展状况对建筑环境性 建筑环境性能模拟、评价和优化研究 能进行评价的方法,并以此定义了可以表示被评价建筑环境性能相对优劣程度的环境性 能指标值。现有的绿色建筑概念属于定性定义,因此实际操作性不强,论文以环境性能 指标值为基础对绿色建筑进行了定量的定义。最后,应用统计学原理确定了建筑环境性 能呈正态分布并进行了实例验证,根据环境性能的实际分布状态计算出了绿色建筑的具 体量化值,引申出系列可以直接表征环境性能的建筑概念。 对建筑环境性能进行模拟和评价的最终目的就是对建筑环境性能进行优化。论文指 出了建筑环境性能优化是一个组合优化问题,提出了利用改进自适应遗传算法进行优化 的思路,并根据我国的实际情况给出了优化的具体实施过程和对优化效果进行了验证。 论文还以我国现阶段统计数据为基础建立了中国能源、建筑材料和部品的全寿命周期数 据库模型。最后,在以上研究的基础上,论文建立了建筑环境性能模拟、评价和优化系 统框架模型,同时给出了系统软件的流程图,以建筑围护结构和空调系统能耗的环境性 能为重点,开发了原型软件,并用工程实例演示了论文提出的建筑环境性能模拟、评价 和优化模型。 论文首次对建筑环境性能模拟、评价与优化方面进行了全方位的系统的探索,为制 订建筑环境性能评价标准和绿色建筑的设计、实施提供了科学基础,研究工作有助于推 动绿色建筑朝着规范化和科学化方向发展,使得绿色建筑真正具有实际可操作性,从而 促进了建筑的可持续发展。 关键词:绿色建筑;建筑环境性能;全寿命周期评价;建筑集成设计;直接量化;基于 技术背景评价法;模拟;优化
【学位授予单位】:

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