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    光熱性能考慮下的嚴寒地區辦公室節能設計研究
    來源:文豐裝飾時間:2021-07-07 15:29:40 作者:深圳裝修公司 瀏覽量:

    近年來,我國辦公建筑發展迅猛,建設量持續增長,已占公共建筑總數的50%以上


    深圳裝修公司植根于自然環境中,室外溫度、日照和光環境引起辦公空間溫度起伏和照度變化,為維持辦公空間光熱環境的舒適度,建筑運行過程中需應用采暖、空調制冷和人工照明設備來調節辦公空間物理環境,平衡外部環境影響。



    這一過程也不可避免地消耗大量能源。嚴寒地區氣候惡劣,冬季室內外溫差大且日照時間短,采暖能耗與人工照明能耗較高嚴寒地區辦公建筑形態作為室內外環境的交互媒介,直接決定著辦公空間光熱物理環境性能,影響建筑能耗水平。



    鑒于辦公建筑的急速發展與我國建設生態綠色城市的迫切要求,光熱性能考慮下的嚴寒地區辦公建筑形態節能設計研究有著重要的理論與現實意義。



    雖然建筑能耗與物理環境仿真技術廣泛應用于設計實踐,其對設計決策的支持作用卻十分有限。實踐中,設計決策仍基于設計者對模擬結果的主觀轉譯來制定。同時,建筑性能指標眾多,設計參數與建筑性能關系復雜,僅憑設計經驗難以把握。例如,提高建筑窗墻比能夠改善室內采光效果,降低人工照明能耗,卻會相應增加建筑采暖和制冷能耗,降低室內熱舒適度。


    實踐中,設計人員采用多方案比較方法來平衡多元化的建筑性能要求。限于設計周期,設計者僅能對少量可行方案,進行建筑性能比較,無法全面探索建筑形態改變對建筑性能的影響,也難以全面反映節能設計的可能性,影響了節能設計決策制定的準確性。針對上述問題,深圳裝修公司中既有研究嘗試耦合多目標優化算法與建筑性能模擬軟件,以環境性能和建筑能耗水平為設計目標,對建筑設計參數進行優化。部分研究以建筑能耗或日照輻射得熱量控制為設計目標。



    相比多方案比較,多目標優化方法能夠更全面地搜索建筑可行解空間,具備提升建筑節能設計精度和效率的潛力。但是,可持續語境下的建筑性能模擬多以一個年度為計算周期,所需模擬時間較長,而多目標優化過程需要對數百甚至數千組可行方案進行性能模擬,優化過程十分耗時,制約了建筑節能設計效率的提升幅度。雖然縮短計算周期、簡化計算過程能夠降低多目標優化過程模擬耗時,但也會導致模擬精度下降,影響建筑節能設計精度。



    可見,多目標優化工具與既有仿真模擬平臺的直接耦合并不能有效提高建筑節能設計精度和效率


    為解決上述問題,研究人員嘗試在多目標優化過程中引入神經網絡模型,其中有以建筑全生命周期經濟效益為目標,針對太陽能集熱器面積和存儲槽尺寸展開優化的研究也有以建筑能耗、改造造價和舒適度為優化目標,對外墻與屋頂材料、外窗類型太陽能板類型等節能改造技術選擇方式進行優化的研究叫;更有以熱舒適度、建筑總能耗或照明、制冷、采暖能耗為目標,對建筑設備運行控制參數、圍護結構熱工參數、遮陽構造和照明設計功率展開優化的研究


    1)提出的設計流程與策略能夠立足嚴寒地區氣候特征,綜合考慮室外光熱與日照環境影響,基于建筑能耗、熱舒適度和天然采光性能設計目標展開建筑形態設計方案優化搜索,生成辦公建筑形態節能設計相對最優解集,提高了嚴寒地區辦公建筑形態節能設計精度,并為設計者提供了更多的方案可能性。

    2)相比直接應用建筑性能模擬軟件計算不同嚴寒地區辦公建筑形態對應的性能目標數值,神經網絡模型與多目標優化模型、建筑環境信息模型的耦合能夠大幅縮減多目標優化過程耗時,提高了嚴寒地區辦公建筑形態節能設計效率。

    3)經訓練后的神經網絡模型能夠準確預測日照和光熱環境影響下的建筑能耗、熱環境不舒適時間百分比、全天然采光百分比與有效天然采光照度時間百分比4項建筑性能指標4)相比人機交互過程,采用建筑環境信息模型可以更高效地生成神經網絡訓練數據,并且避免了不同模擬平臺間的重復建模提高了神經網絡建構效率與精度。




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