摘要
在当前我国大力发展经济建设，随着建筑规模的不断增大，办公建筑作为公共建筑类型中的重点设计对象在建筑能耗方面的弊病也越来越突出。另外我国国土大部分区域为夏季炎热，冬季寒冷，常年潮湿的夏热冬冷区，该地区独特的气候特征导致建筑前期设计策略的选择对于建筑能耗的影响越来突出。针对这一现状，本研究旨在以实际办公设计项目为研究对象，在建筑设计前期阶段，通过对比分析被动式设计策略在特定气候区的节能有效性，提取荆门地区规划、单体、表皮三个设计阶段的有效节能策略，通过建立不同阶段的被动式设计策略与绿色模拟实验的关系，构建设建筑计前期办公建筑优化设计流程，为设计师提供设计思考。 目前，夏热冬冷地区办公建筑被动式节能设计研究主要依靠设计师定性分析与经验设计，对于具体优化问题缺乏有效针对性；或者部分研究的实验模拟主要着眼于单一建筑能耗或者室内光环境，研究目标较为单一。 本研究分为两个主要部分，首先是针对荆门地区气候条件，进行被动式设计策略分析与选择。本研究基于气候数据在气候分析软件平台上针对夏热冬冷地区和荆门市气候特征进行可视化对比研究分析，分别归纳梳理适应荆门地区与夏热冬冷地区的被动式设计研究策略。再通过案例分析和文献整理，分析以荆门地区为典型气候区的主要被动式设计策略以及主要办公建筑空间类型。最终，利用气候分析软件对荆门地区被动是策略进行有效性分析并进行排序，选取节能效率较高的自然采光、自然通风、被动式遮阳设计策略。 其次，在确定地域性被动式设计策略后，针对本次研究对象——湖北荆门市荆能公司办公楼展开三个层面的建筑被动式设计流程与性能模拟实验，包括前期规划阶段、建筑单体设计阶段、建筑细部表皮设计阶段。对于前期规划阶段，需要考虑建筑总平面布局设计与建筑朝向设计，总平面布局设计从夏热冬冷地区办公建筑空间类型入手，分析对比常见总平面布局方式的优缺点结以及结合场地设计需求确定最佳布局方案。建筑朝向分析通过自然采光模拟软件平台Ladybug对于南偏西（东）30°范围进行单目标优化，给出最佳朝向建议值。对于建筑单体设计阶段，利用立面网格划分设计手法初步确定立面开洞单元模块，基于自然通风模拟软件对底层架空、空中花园被动式设计策略进行模拟验证，探究底层架空与空中花园的空间布局对于室内外风环境的影响作用。对于建筑细部表皮设计阶段，基于建筑表皮性能优化设计流程，对窗户高度、窗户宽度、窗台高度与遮阳类型、遮阳宽度等设计参量进行光热性能潜力分析与敏感性分析，确定优化设计参量以及优化目标，最终通过多目标优化方法对建筑表皮进行了优化实验，给出优化建议值；并对实验结果进行应用设计实践，完成荆能办公楼总体设计。 通过本文的研究，验证了被动式设计策略在夏热冬冷地区办公建筑设计过程中与基于光热性能及通风性能的优化设计模拟结合的可能性。提出在建筑设计过程中被动式设计策略与实验模拟优化设计结合的工作流程，同时将夏热冬冷地区适应性被动式方法、光热及通风性能模拟软件适用方法进行梳理总结。针对设计不同阶段的被动式设计策略，提出基于光热性能建筑朝向的单目标优化流程、基于光热性能建筑表皮的多目标优化流程及基于通风性能的模拟实验验证流程。为建设计师今后在该区域的办公建筑设计提供借鉴意义。
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