绿建小筑周报 | 第十五期
亲爱的绿建小伙伴们：
六月已进入下旬，全国多地迎来高温天气，天津地区甚至接近四十度高温橙色预警！在这样的气候条件下，我们深刻体会到建筑气候适应性与HVAC系统的重要性。本周绿建小筑为大家带来两篇聚焦气候变化与建筑脱碳的前沿研究，希望这些研究成果能为我们应对极端气候条件提供有益启示。🌿
📚 本周论文分享
1️⃣ 《优化未来气候条件下的建筑围护结构改造：整合被动式、主动式和可再生能源策略》
面对气候变化带来的挑战，如何优化建筑围护结构以适应未来气候条件成为建筑领域的重要课题。这项研究开发了一个综合性的围护结构改造优化框架，通过在澳大利亚四个不同气候区（布里斯班、悉尼、墨尔本和霍巴特）的典型商业建筑案例研究，探索了应对2050年气候变化的最佳改造策略。
研究采用了参数化建筑能耗模拟与多目标优化方法，同时考虑净能耗（NEU）、过热小时数（OH）和生命周期成本（LCC）三个关键性能指标。通过构建包含18个设计变量的参数化模型，结合基于超体积的进化算法（HypE）和TOPSIS决策方法，研究团队成功识别出最优改造方案。
研究结果揭示了气候变化对不同地区建筑性能的差异化影响：
- 在温暖气候区（布里斯班和悉尼），未来气候条件将导致冷负荷大幅增加，能耗和改造成本随之上升
- 在温和气候区（墨尔本和霍巴特），气候变暖反而可能降低采暖需求，使建筑更容易实现零能耗目标
- 所有城市的建筑过热风险都将显著增加，从当前平均4.91%上升到未来的23.98%
针对不同气候区，研究提出了差异化的优化策略：温暖气候区应采用低太阳得热系数（SHGC）窗户和适当的主动遮阳系统；温和气候区北向窗户可采用较高SHGC值以增加冬季太阳得热。研究还发现，建筑光伏系统不仅提供可再生能源，还能作为遮阳装置减少屋顶和北立面的太阳辐射，从而降低冷负荷。
这项研究为建筑师和工程师提供了应对气候变化的实用框架，帮助他们在未来气候条件下优化建筑性能和舒适度，同时控制改造成本。
2️⃣ 《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》
随着全球气候危机加剧，建筑部门的脱碳成为实现碳中和目标的关键环节。这项研究聚焦伊朗塔布里兹市住宅建筑，提出了一种创新的多目标参数化优化方法，旨在实现建筑全面脱碳。
研究背景显示，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%。面对这一挑战，研究团队采用多学科整合方法，结合统计分析、量化模拟、优化和多准则决策技术，探索了相变材料(PCM)、建筑一体化光伏(BIPV)和太阳能辅助热泵(STCAHP)系统的最佳组合方案。
研究成果令人振奋：
- 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)
- 建筑运行CO₂排放为-2.597吨/年，实现了100%运行脱碳
- 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
- 非生物PCM(盐水合物)与太阳能辅助热泵组合被证明是最具可持续性的方案
- 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
这项研究不仅为高碳排放地区的建筑脱碳提供了技术路径，也为不同气候条件下的建筑节能设计提供了参考。尽管研究存在一些局限性，如仅针对特定气候区的单一建筑类型进行优化，以及生物基PCM成本高等问题，但其提出的多目标优化方法和技术组合方案具有广泛的应用前景。
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🌡️ 气候变化与建筑适应性思考
随着天津地区接近四十度的高温橙色预警，我们再次深刻体会到气候变化对建筑设计和HVAC系统的挑战。本周分享的两篇研究恰好从不同角度探讨了建筑如何应对气候变化和实现脱碳目标，这些研究成果对于我国建筑行业应对高温极端天气和推进碳中和目标具有重要参考价值。
在高温天气频发的今天，建筑不仅需要满足舒适度需求，还需要考虑能源效率和环境影响。被动式设计策略、高效HVAC系统和可再生能源的整合应用，将成为未来建筑设计的必然趋势。
感谢每一位关注和支持绿建小筑的朋友！在这个炎热的夏季，希望本期分享的研究能为您的工作带来一丝清凉与启发。我们将持续关注气候变化与建筑适应性相关的前沿研究，为推动中国绿色建筑发展贡献力量。祝各位在高温天气中保持健康，工作顺利！