基于性能模拟与优化算法的既有办公建筑绿色改造敏感度预测模型——以寒冷地区为例

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51808383
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0801.建筑学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Facing a huge amount of existing office buildings with aging structure, poor comfort, obsolete equipment , high energy consumption and other issues. the current research still lacks the trade-off judgments of the retrofit measures and quantitative analysis of the comprehensive improvement of multiple performance targets in the early design stage. The existing office buildings in cold area are selected as the research object in this research program. By use of building performance simulation tools and building performance optimization algorithm as the main technical means, this research focuses on the Sensitivity Model of office building retrofit in the early design stage. Based on the field research and case study of the influence mechanism for building performance, the design strategies of green retrofit for existing office buildings are proposed. Then, this research presented a working procedure that is employed in the decision-making process of office building retrofits in China from an architect’s perspective, coupling multiple performance targets. Following a genetic optimization logic, the retrofit strategies are served as the variables, environmental comfort indicators and energy consumption indicators are served as objective functions, and the incremental costs are served as constrains. “Multi-variate exhaustiveness” and “Multi-objective optimization" sensitivity prediction model are established. The research results of the project will provide the scientific basis for the optimization of the strategic measures in the existing residential buildings, and provide guiding significance and design logic to both of the performance-oriented retrofit practice and architectural form innovation.
面对既有办公建筑量大面广、功能过时、舒适性差、设备陈旧、用能强度大等问题,当前的研究尚缺乏设计阶段改造措施的权衡判断和多性能目标综合提升的量化分析。本项目以寒冷地区既有办公建筑为研究对象,以性能模拟和优化算法为主要技术手段,对设计阶段的既有办公建筑绿色化改造设计方法和预测模型展开研究。通过建筑性能影响机制研究,提出绿色化改造设计策略,建立耦合多性能目标的绿色化改造设计方法,并进一步构建以改造措施为变量、以环境舒适度指标和运行能耗指标为目标函数、以增量成本为约束条件的遗传优化模型,探索既有办公建筑绿色化改造中的“多变量穷举”和“多目标优化”敏感度预测工具。项目研究成果能够为既有办公建筑绿色改造中的措施优选提供科学依据,对性能导向的改造实践有指导意义,同时为建筑形式创新提供设计逻辑。

结项摘要

通过对31个既有办公建筑典型案例的分析及调研,建立寒冷地区绿色化改造样本库探索建筑性能影响机制,提出相应的形式、构造、系统、设备改造优化策略,并结合典型案例剖析,形成4种以“热工/采光/通风”性能判断为原则的寒冷地区办公建筑分类,扩充寒冷地区改造策略框架下适用的具体措施。以此为基础,构建了针对设计阶段的、基于量化模拟技术的、耦合风、光、热环境的绿色化改造设计方法,并详细探讨了其在“性能诊断——改造设计——预测反馈”设计过程中的风、光、热性能指标、技术实现方法、参数设置。继而,基于性能表现的建筑分类筛选典型模型进行绿色化改造设计方法应用,研究得到每一类典型模型中对风、光、热优化效果明显的不同单项措施所带来节能敏感度、减排敏感度和成本效益敏感度,为绿色化改造中策略措施的权衡提供定量依据,同时为建筑形式创新提供设计逻辑。研究发现,经过合理设计的致力于风、光环境优化的被动形式策略,不会对能耗与碳排放产生明显负面影响,甚至能够达到节能减排效果;办公建筑典型模型以节能为目标应优选系统策略,以减排为目标应优选设备策略。进一步,运用非支配精英遗传算法,实现典型模型的多目标综合优化,探究在舒适度提升与碳排放降低目标下最优的策略组合,辅以成本增量因素的判断,确定性能导向的改造的最优解。最后,量化分析24种形式措施,20种构造措施,15种系统措施和7种设备措施对于不同方案的性能优化效果,用拉丁超立方抽样(LHS)方法生成各设计变量的随机组合,通过标准化回归系数(SRC)确定各设计变量的全局敏感度排序。为了方便建筑师使用,本研究基于JAVA编程开发了多目标优化敏感度预测模型。项目研究成果能够为既有办公建筑绿色改造中的措施优选提供科学依据,对性能导向的改造实践有指导意义,同时为建筑形式创新提供设计逻辑。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(2)
专利数量(0)
Reduction Strategies for Greenhouse Gas Emissions from High-Speed Railway Station Buildings in a Cold Climate Zone of China
中国寒冷气候区高铁站房温室气体减排策略
  • DOI:
    10.3390/su12051704
  • 发表时间:
    2020-03-01
  • 期刊:
    SUSTAINABILITY
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Wang, Nan;Satola, Daniel;Gustaysen, Arild
  • 通讯作者:
    Gustaysen, Arild
性能驱动设计·模拟辅助决策 ——本科四年级绿色高层办公综合体设计教学探索
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    中国建筑教育
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨鸿玮;刘丛红;赵娜冬
  • 通讯作者:
    赵娜冬
欧洲火车站调研及其对我国高铁站房设计的启示
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    新建筑
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王楠;刘丛红;杨鸿玮
  • 通讯作者:
    杨鸿玮

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其他文献

绿色办公氛围的营造
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    建筑与文化
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    --
  • 作者:
    余泞秀;杨鸿玮
  • 通讯作者:
    杨鸿玮
基于模拟的中小学教学楼绿色设计方法研究——以寒冷地区为例
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    建筑节能
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    贾佳;刘丛红;杨鸿玮
  • 通讯作者:
    杨鸿玮
英国既有建筑绿色化改造方法剖析与案例解读——以威尔士建筑学院的研究为例
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    建筑师
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨鸿玮;菲尔·琼斯;刘丛红
  • 通讯作者:
    刘丛红
基于模拟技术的贵州民居自然通风策略研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    新建筑
  • 影响因子:
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  • 作者:
    杨鸿玮;刘丛红
  • 通讯作者:
    刘丛红

其他文献

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杨鸿玮的其他基金

健康视阈下社区养老设施“舒适感知-光热性能”关联机制与设计方法——以京津为例
  • 批准号:
    52378029
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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相似海外基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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