关键词:
近零碳化
小型办公建筑
碳排放
参数控制
摘要:
随着全球气候变化和生态环境问题的日益加剧,记录显示地球表面平均温度升至历史最高,且大气中二氧化碳的月平均浓度已突破前所未有的水平。在这一背景下,建筑行业作为全球碳排放的主要贡献者之一,迫切需要采取节能减排措施。然而,在节能减碳的设计实践中,常见的做法是对已有建筑方案进行节能低碳分析,同时增加后期技术应用,却往往忽视了在设计初期融入节能降碳理念的重要性,导致后续技术无法完全弥补设计本身的不足,从而增加建筑的运行能耗。本研究以绿建示范区小型办公示范建筑为案例,从设计流程、关键影响参数及其量化控制等方面入手,探讨了从建筑师的视角出发的近零碳建筑设计的研究。
本文首先明确近零碳建筑的定义,对近零碳建筑相关标准进行研究,确定满足近零碳建筑的指标与计算内容。对小型办公建筑的案例进行分析,总结出小型办公建筑的形体、平面、空间的特征。对主动式与被动式技术的应用进行分析,总结出近零碳建筑所需的技术应用。在此基础上,论文提出适用于近零碳设计的流程,通过对近零碳设计基本逻辑进行分析,提出基于示范建筑方案设计流程的性能化设计框架,总结出近零碳设计的基本流程。
在以上研究的基础上,对示范建筑所在的气候条件与场地环境进行分析,构建用于建筑碳排放模拟的基础模型与模拟条件。提出影响对建筑碳排放的形体设计因子、平面设计因子、空间设计因子、表皮设计因子、光伏屋顶倾角设计因子五个方面,并针对五个设计的影响因子参数进行控制,研究设计因子中建筑朝向、建筑选型、平面形式、建筑层高、中庭比例、窗墙比、细部构造、光伏屋面倾角等10个设计参数对碳排放的影响。通过碳排放软件模拟进行模拟分析,确定单个设计参数的最优选择范围。同时,采用正交试验设计筛选8个设参数对建筑进行多因子模拟,模拟27种不同的试验组合,分析设计参数对整体建筑的影响大小与各个因素间的主次关系,总结出各设计参数相互影响下的最佳取值。
最后,结合相关设计参数与方案设计过程对示范建筑设计方案进行分析验证,示范建筑可减少碳排放1773021.02kg,降碳率为80.29%,碳排强度为17.1kg/㎡·a满足近零碳建筑碳排放指标的要求。