[论文分享]Multi-objective architectural parametric optimization toward decarbonizing building sector – Tabriz city case study
📃 基本信息
[论文标题] 《面向建筑部门脱碳的多目标建筑参数化优化 – 以塔布里兹市为案例研究》
[期刊信息] Journal of Building Engineering (2025) | 作者: Mahmoud Ouria, Pedro Moura, Ahad Ouria, Anibal T. de Almeida
📌 一句话概括
该研究通过整合PCM、BIPV和高效HVAC系统的参数化优化，实现了建筑年度热不适感降至0.5%、CO₂排放为负值(-2.597吨/年)，并提高了电网独立性。
📚 深度总结
本研究针对建筑部门脱碳挑战，提出了一种多目标参数化优化方法，以塔布里兹市住宅建筑为案例。研究背景指出，伊朗建筑能耗显著高于发达国家，塔布里兹市82.3%的时间处于气候不适宜状态，且可再生能源利用率低于2%，建筑部门占城市碳排放的50%。
研究方法上，作者采用了多学科整合方法，结合统计分析、量化模拟、优化和多准则决策技术。技术路线包括：(1)采用有限差分法(FDM)模拟热传递；(2)使用拉丁超立方抽样(LHS)进行回归分析评估参数敏感性；(3)应用NSGA-II算法进行多目标优化；(4)通过TOPSIS方法进行多准则决策。核心技术组合包括相变材料(PCM)、建筑一体化光伏(BIPV)和太阳能辅助热泵(STCAHP)系统。
关键发现包括：(1)优化后的建筑实现了年度热不适感仅为46小时(约0.5%)，远低于室外不适感(7211小时/年)；(2)建筑运行CO₂排放为-2.597吨/年，实现了100%运行脱碳；(3)建筑总能耗为4.19 MWh/年，显著低于伊朗和美国平均家庭能耗，同时产生8.88 MWh/年太阳能电力；(4)非生物PCM(盐水合物)与太阳能辅助热泵组合是最具可持续性的方案；(5)建筑实现了完全电气化，并向电网注入其总消耗量86%的电力。
研究局限性在于：(1)仅针对特定气候区的单一建筑类型进行了优化；(2)生物基PCM成本高，限制了其应用；(3)由于电价补贴，储能系统经济性不高。研究建议未来关注降低生物基PCM成本、扩展不同气候条件下的应用研究，以及探索先进能源存储解决方案。
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: 参数化模拟+敏感性分析+NSGA-II多目标优化+TOPSIS多准则决策
- 适用范围: 伊朗塔布里兹市住宅建筑(半干旱气候区)
- 使用工具: Design Builder、Energy Plus、NSGA-II算法、TOPSIS方法
- 数据来源: 塔布里兹市气象数据、建筑材料性能参数、能源消耗监测数据
- 参考标准: ASHRAE-55热舒适标准、B2DS(超越2度情景)碳排放目标