建筑学论文哪里有?本研究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。
1绪论
1.1.2建筑行业碳排放现状
随着大气中温室气体排放的增加,由于温室效应,全球的气温也在上升。据测算,建筑领域生产所消耗的能源占到了全球能源消耗的40%,其中CO2排放比例占全球CO2排放量的36%,预计到2050年建筑业相关碳排放将占全球碳排放总量的50%左右[4]。面对严峻的节能减排形势,发展超低或近零能耗建筑是实现双碳目标的重要一环。
在全球气候变化、能源危机和环境污染的应对中,我国在应对能源危机方面起到了重要作用。自2006年起,尽管中国的总碳排放超过了美国,居全球之首,但其人均排放水平依旧低于多数发达国家[5]。伴随城市化的快速推进,我国在建筑能源消耗方面占总能源消耗高达40%。其中,建筑运行阶段的碳排放占社会总碳排放比重的22%以上,建筑节能降碳对于实现双碳目标具有巨大的战略意义[6]。近年来我国针对在建筑节能降碳方面不仅在政策层面提出相关要求,并且在实践层面上也做了许多节能减碳的相关示范项目。在政策层面。我国承诺在2030年前实现碳排放峰值,并争取在2060年之前达成碳中和[7]。为达成这一目标我国在政策、规范、实践等方面降低建筑碳排放做出积极响应。
在政策方面上,在2021年国务院印发的《2030年前碳达峰行动方案》突出了加快更新建筑节能和市政基础设施标准的必要性,以期提高整体的节能降碳效率。2022年由科技部和住房及城乡建设部联合发布的《科技支撑碳达峰碳中和实施方案(2022-2030年)》进一步强调了在城乡建设和交通领域实现绿色低碳转型的重要性,并重点推广了脱碳减排和节能增效策略。在标准和规范方面,2019年4月住房和城乡建设部办公厅发布的《建筑碳排放计算标准(GB/T51366-2019)》为建筑碳排放计算提供了依据。2021年发布了《建筑节能与可再生能源利用通用规范(GB 55015-2021)》,为建筑节能与可再生能源的设计提供依据。2023年7月发布的《零碳建筑技术标准(征求意见稿)》为零碳建筑、近零碳建筑和低碳建筑的设计与实施提供了明确的指导和标准[8]。
3示范建筑近零碳设计流程和条件的构建
3.1示范建筑基本概况
3.1.1示范建筑概况
绿建实验区小型办公示范建筑(以下简称示范建筑)位于沈阳建筑大学内,是学校积极响应国家“双碳”战略的重要举措,也是展示学校在绿色建筑领域科研与技术创新的重要窗口。通过这一示范项目,推广低碳节能技术,更希望能够引领和推动整个建筑行业向更加可持续的方向发展。示范建筑不仅体现了现代建筑节能技术的前沿水平,还将为未来的绿色建筑发展提供宝贵的实践经验。示范建筑拟综合采用了多种新兴建筑节能技术和理念,包括光伏新能源、模块装配式结构、被动式节能设计、清洁采暖系统、智能建筑控制、数字建筑管理以及健康建筑的相关技术。
项目计划选址于沈阳建筑大学校区的东南部(如图3.5),预计建造的总建筑面积控制在2000㎡以内,以最大限度地提高土地利用率,同时满足多功能使用需求。建成后的示范建筑将成为集办公、学习、实验、教学及展示等多功能于一体的小型综合办公建筑。作为一个多功能的实验平台,建筑不仅可用于学校师生的日常办公和学习,还将作为建筑节能与低碳技术的教学案例,为相关专业的教学和科研提供真实的实验环境。同时,建筑内部的展示区将用于展示最新的绿色建筑技术和材料,为来访者提供直观的感受和体验。未来,示范建筑不仅是沈阳建筑大学的一张绿色名片,还将成为区域乃至全国绿色建筑创新与发展的重要平台。
5示范建筑方案设计与模拟
5.1示范建筑总体设计
5.1.1场地分析
示范建筑选址于沈阳建筑大学校园的东南侧,场地呈矩形,长25m,宽30m,建筑用地总面积为750㎡(如图5.1-a所示),场地内部平坦宽阔。整个场地的东侧、西侧和南侧均被茂密的树木包围(如图5.1-b所示)。场地周边的树木不仅为建筑提供了良好的视觉屏障和隐私保护,还在一定程度上减弱了外界噪音的干扰,创造了一个安静舒适的环境。周边自然的绿色屏障有助于提升建筑的生态效益,形成良好的微气候环境,在夏季,树木的遮阳效果可以显著降低建筑的冷却需求,从而提高建筑的能效表现。
5.2示范建筑单体设计
5.2.1建筑形体设计
基于上文中的建筑形体设计因子与场地分析,明确了建筑与周围环境的互动关系。同时,为了提高建筑的能效表现,设计中充分考虑了体型系数的优化。示范建筑在形体方案设计过程中考虑场地周边环境,以方形形体为基础,最终生成三个方案。
(1)方案一
通过对方案一形体生成的分析可知(如图5.6),该方案通过在场地内部以方形形体为基础进行深化设计,充分利用了方形体块的优势,实现了建筑空间的高效利用和功能组织的简洁明了。在设计之初,方形体块的体型系数为0.26,体现出极高的能效潜力。为了进一步优化建筑的能源表现,该方案引入了光伏一体化技术,并结合建筑朝向和屋顶坡度,采用了单坡屋顶的形式。这样的设计确保了光伏系统的最大使用效率,提升了建筑的能源自给能力。去除了单坡屋顶所形成的极限空间,使建筑形体更加紧凑合理,并根据实际功能需求对形体进行了进一步的细化和优化。细化后的示范建筑的最终体型系数为0.3,虽然体型系数有所增加,但依然保持在一个较为理想的范围内,平衡了建筑的功能性和能效表现。
屋顶的光伏系统一体化设计不仅为建筑提供了可持续的能源解决方案,还使建筑在形式上展现出现代感和科技感(如图5.7)。建筑的整体形体设计以现代化的材质和清晰的几何形式为主,表达了绿色建筑的理念,符合当代社会在环保与科技方面的要求。示范建筑的光伏建筑一体化的应用与中德节能示范中心形成对比,坡屋顶的应用的及周边历史建筑相呼应,既尊重了场地的历史背景,又展示了前瞻性的节能技术。使得示范建筑与周边片区相互联系。然而,虽然该方案简洁单一的体量设计使得的内部空间组织简洁明了,但在应对复杂功能需求时,可能会显得缺乏足够的灵活性,难以适应多样化的空间使用要求。这是此方案在实际应用中需要权衡和改进的一个方面。
6总结与展望
6.2主要结论
(1)近零碳设计的影响因子及其参数控制
以方案设计的流程为基础,选取方案设计中的形体设计、平面设计、空间设计、表皮设计、光伏屋面倾角设计做为建筑方案阶段的模拟因子,并选取建筑方案设计中常考虑的因素建筑朝向、体形系数、平面布局、中庭比例、建筑层高、窗墙比、细部构造、光伏倾角8个设计参数。通过对这些设计参数进行单因子模拟分析,研究得出了每个参数的最优选择范围,为示范建筑的最终设计提供了依据。
(2)综合设计模拟分析
在综合设计过程中,基于选取的8个关键设计因子,进行了正交试验设计分析,以系统地评估这些因子对建筑碳排放的影响。分析了每个设计因子在建筑碳排放中的贡献程度,还明确了它们的主次关系,为优化设计方案提供了科学依据。窗传热系数是对建筑碳排放影响最大的因素。优化外窗的传热系数能够显著降低建筑的能耗,提升整体能效。其次,建筑层高也被证实为影响碳排放的重要因素,合理控制建筑层高不仅有助于优化空间利用,还能减少建筑的热损失。外墙的热阻和屋顶的传热系数则分别排名第三和第四位,窗墙比和中庭比例紧随其后,建筑朝向和光伏屋面倾角虽然在影响因素中排名靠后,但在光伏系统的设计中,合理的朝向和倾角设置能够最大化太阳能的利用效率,直接影响到建筑的可再生能源贡献度。
参考文献(略)