[论文分享]Research on Multi-Objective Optimization Design of University Student Center in China Based on Low Energy Consumption and Thermal Comfort
📃 基本信息
[论文标题] 《基于低能耗与热舒适性的中国大学学生中心多目标优化设计研究》
[期刊信息] Energies (2024) | 作者: Liu, M.; Que, Y.; Yang, N.; Yan, C.; Liu, Q.
📌 一句话概括
研究通过多目标优化方法减少学生中心建筑年综合能耗58.8%，并提高室内热舒适时长53.0%。
📚 深度总结
该研究针对中国大学学生中心建筑设计中存在的高能耗与低热舒适问题，提出了一种综合建筑外部结构优化的多目标设计方法。论文首先指出，学生中心由于其功能复杂性和区域气候特性，在空间布置与建筑性能设计上面临显著挑战。研究利用Grasshopper平台建立参数化建筑模型，并结合Ladybug和Honeybee插件进行建筑性能分析，同时使用Octopus算法实现建筑能耗和热舒适的多目标优化设计。主要优化变量包括屋顶与外墙保温材料厚度、外窗玻璃类型及南向阳光遮罩长度等。
研究选取了位于中国西安某大学的典型学生中心案例，并通过实地调查与仿真分析获得初始建筑性能数据。仿真结果显示，在初始状态下，该建筑的单位面积总能耗为183.57kWh/m²，年度室内舒适时长仅为77.5%。基于优化算法生成的帕累托最优解，研究提出了改进措施，其中包括将外墙和屋顶保温材料调整为150mm厚的挤塑聚苯乙烯(XPS)板，将外窗玻璃更换为Low-E玻璃组合，以及新增0.5米长度的南向水平遮阳装置。改进后建筑的单位面积综合能耗降低至75.36kWh/m²，热舒适时长提高至117.75%，并符合区域热性能相关标准。
尽管如此，该研究未考察其他空气品质、设备选型及场地布局等因素对优化结果的潜在影响，且仅针对寒冷气候区的建筑展开分析，局限了其适用范围。作者建议未来研究加入多目标优化算法辅以更广泛的性能指标，多维度考察学生中心建筑的设计优化。
本速览仅作研究参考，不替代原文阅读。如需引用，请参考原论文。
🔍 要点追溯
- 研究方法: 参数化设计+性能仿真+多目标优化算法
- 适用范围: 中国寒冷气候区大学学生中心建筑
- 使用工具: Grasshopper, Ladybug, Honeybee, Octopus
- 数据来源: 西安地区5座学生中心实测数据与国标气象数据
- 参考标准: 《民用建筑室内热环境评价标准》GB/T 50785-2012, 《公共建筑节能设计标准》GB50189-2015