作为一种量化目标导向的节能标准,德国被动房标准对我国被动式超低能耗建筑的相关标准在建筑节能实践中发挥着重要作用。目前,被动式超低能耗建筑相关标准的应用难以落实到建筑前期的方案设计阶段,造成方案设计阶段优化周期长、效率低的问题。针对此问题,本书基于典型模型、能耗模拟、统计学分析方法及我国既有被动式超低能耗建筑标准,针对不同的设计阶段与设计深度,推导了适用性强的能耗目标值,从而辅助寒冷地区被动式超低能耗居住建筑性能化设计与决策。本书研究成果为促进性能化设计的研究与发展提供技术支持。
本书作为一本建筑专业的学术著作,主要有以下两个特点:1.对被动式超低能耗建筑概念、标准的系统梳理;2.综合逻辑演绎与统计学方法,架构了适用于设计前期辅助决策的方法框架。
前言作为一种以量化目标为导向的节能标准,德国被动房标准自问世以来,对全世界产生了深远影响。我国被动式超低能耗建筑的相关标准是在被动房标准的启发下,根据国情进行调整演化的产物,在建筑节能实践中发挥着重要作用。 被动式超低能耗建筑相关标准应用的问题主要体现在设计过程的后期评价难以落实到建筑前期的方案设计阶段,造成方案设计阶段优化周期长、效率低。为了将目标导向的性能化设计方法落实到被动式超低能耗建筑方案设计阶段,本书提出被动式超低能耗建筑设计辅助决策方法,在建筑前期设计阶段,该方法对于有效控制能耗、提升设计效率、保证被动式超低能耗总体目标的实现具有重要意义。本书第1章绪论部分介绍了被动式超低能耗建筑的发展背景、相关概念和研究现状。第2章对德国被动房标准进行了研究,对欧洲其他国家针对自身国情调整被动房标准的理论研究和实践进行总结,进而分析我国被动式超低能耗建筑以被动房标准为基础的演化过程。 第3章以被动式超低能耗建筑标准和现行节能设计方法的基本构成为逻辑依据,提出建筑前期方案设计阶段达成能耗目标的方法框架,包括能耗目标的分步实现、各阶段能耗目标的设定以及遴选适宜的设计策略等。第4章在案例调研的基础上,按照居住建筑的类别,建立了寒冷地区被动式超低能耗居住建筑典型模型,筛选研究变量并确定变量的取值范围。第5章基于典型模型、能耗模拟、统计学分析方法及我国既有被动式超低能耗建筑标准,对我国寒冷地区被动式超低能耗居住建筑设计各阶段能耗目标值进行推导。第6章基于全局敏感度分析方法,对寒冷地区被动式超低能耗居住建筑方案设计阶段的设计策略进行敏感度分析和排序。第7章应用研究成果对两个案例进行优化设计,验证了方法的有效性。本书采用了文献研究、比较分析、演绎推理等定性分析方法及能耗模拟、回归分析、统计分析等定量分析方法,建立了面向方案设计阶段的被动式超低能耗建筑设计辅助决策方法框架,推导了各阶段能耗目标值,并对寒冷地区被动式超低能耗居住建筑设计策略敏感度排序,以期推进我国被动式超低能耗建筑设计的效率与进程。本书的撰写得到了中国博士后科学基金(2019M662531)、河南省自然科学基金青年科学基金(202300410428)、河南省高等教育教学改革研究与实践重点项目(2021SJGLX047)、河南省重点研发与推广专项(科技攻关)(222102110125)的支持。衷心感谢提供鼎力支持的河北奥润顺达窗业集团、青岛中德生态园与河北在水一方。由于时间有限,书中不足之处敬请广大读者批评指正。 作者2022 年 6 月 28 日
吴迪,郑州大学建筑学院教师;2019 年获天津大学建筑学院工学博士学位,2019至今进入郑州大学土木工程学院博士后流动站并任建筑系讲师。目前主持中国博士后科学基金基于遗传算法的寒冷地区近零能耗居住建筑围护结构优化(2019M662531),河南省自然科学基金青年基金基于能耗和热舒适综合优化的寒冷地区居住建筑围护结构设计研究(202300410428),参与国家重点研发计划基于美好生活需求的历史城镇可持续社区模型研发与示范(2019YFE0106200)。发表论文十余篇。研究成果见刊于CSCD核心期刊与EI收录期刊《华南理工大学学报(自然科学版)》,及SCI收录期刊《Building Simulation》;及《建筑科学》《新建筑》、《工业建筑》、《建筑节能》等本领域重要期刊,亦多次在国际重要学术会进行学术交流。
1 绪论
1.1 被动式超低能耗建筑的发展背景
1.2 被动式超低能耗建筑的相关概念
1.3 被动式超低能耗建筑的研究现状
2 从德国被动房标准到我国被动式超低能耗建筑标准
2.1 德国被动房标准分析
2.2 欧洲其他国家被动式超低能耗建筑标准分析
2.3 中国被动式超低能耗建筑标准分析
2.4 我国被动式超低能耗建筑标准的借鉴与调整
3 被动式超低能耗建筑设计辅助决策方法构建
3.1 方法构建的逻辑基础
3.2 被动式超低能耗建筑设计辅助决策方法框架
3.3 方法框架核心环节分析
4 寒冷地区被动式超低能耗居住建筑典型模型建立
4.1 寒冷地区居住建筑分类与案例调研
4.2 典型模型的建立
4.3 典型模型变量设置
5 寒冷地区被动式超低能耗居住建筑设计能耗目标值研究
5.1 能耗目标值的推导方法
5.2 形体生成阶段能耗目标值研究
5.3 综合完善阶段能耗目标值研究
5.4 协同深化阶段能耗目标值研究
6 寒冷地区被动式超低能耗居住建筑设计策略敏感度分析
6.1 敏感度分析方法
6.2 形体生成阶段设计策略敏感度分析
6.3 综合完善阶段设计策略敏感度分析
7 被动式超低能耗建筑设计辅助决策方法应用
7.1 被动式超低能耗建筑设计辅助决策方法归纳
7.2 案例应用一:寒冷地区被动式超低能耗低层住宅优化设计
7.3 案例应用二:寒冷地区被动式超低能耗高层住宅优化设计
参考文献
附录
后记