目标和效果导向的绿色住宅数据设计方法

基于目标和效果导向的绿色建筑设计新方法和新工具，在示范项目中进行了实践和验证，为我国的绿色建筑设计提供了新的方向性探索和研究。

 

本书建立北方地区即有住宅绿色的基本信息与绿色设计、用能特征的数据库，创新建立基于目标和效果导向的设计方法和流程,技术集成应用与协同，实现设计工具的互动优化和开发辅助决策软件工具。建立北方地区城镇居住建筑绿色设计专项技术标准和专项评价体系，研究户型和技术设计优化方法，并通过示范项目的测试与分析，完成目标导向的设计与效果验证。初步建立目标和效果导向的绿色建筑设计原理和方法体系。

刘念雄
清华大学教授，英国谢菲尔德大学访问学者。中国建筑学会建筑师分会第六届理事会副秘书长。毕业于清华大学，获得博士学位。主创设计项目获得教育部优秀勘察设计奖，中国建筑学会建筑创作奖等。著作译作出版物6部，发表论文40篇。主持研究项目课题有[1] 城市住区碳排放计算算法和低碳评价指标研究,国家自然科学基金面上项目（51178238），2012-2015[2] 建筑节能项目碳排放和碳减排量化评价技术研究与应用（2011BAC04B04）,国家“十二五”科技支撑计划，2011-2013，[3] “十三五”国家重点研发计划“绿色建筑及建筑工业化”重点专项“目标和效果导向的绿色建筑设计新方法及工具”(2016YFC0700200),课题负责人，2016-2020

韩孟臻
清华大学 副教授

周正楠
清华大学 副教授

程晓青
博士/清华大学建筑学院党委副书记/建筑系副主任/副教授/国家一级注册建筑师。
1987年进入清华大学建筑学院就读；1997年博士毕业，留校任教至今；期间入选 “中国建筑师在法国” 总统计划赴法访问学者。长期从事建筑教学、科研和设计实践，主要研究领域为居

第1章绪论

第2章目标和效果导向的数据设计流程

2.1目标解析与参数设置

2.1.1绿色设计的关键目标

2.1.2设计策略与技术集成

2.1.3设计参数设置

2.2方案生成与设计优化

2.2.1方案生成

2.2.2设计优化

2.3方案深化与设计决策

2.4施工运营与数据获取

2.5数据分析与效果验证

第3章策略库、实现矩阵图的构建方法

3.1策略库

3.1.1策略库的内涵及意义

3.1.2策略库的建构方法

3.2实现矩阵图

3.2.1矩阵参数构成

3.2.2参数传递路径

3.2.3矩阵数据网络

3.3策略库与实现矩阵图的应用

第4章住宅方案数据设计方法

 

 

4.1数据设计参数化平台

4.1.1参数化平台类型与特点

4.1.2Grasshopper设计工具平台

4.2参数化设计方法

4.2.1参数化生成式设计

4.2.2案例推理设计

4.3参数化寻优设计方法

4.3.1化问题与算法

4.3.2基于算法的优化流程

4.4数据支持的评价与决策

4.4.1基于软件模拟的评价

4.4.2基于大数据与机器学习的评价

4.4.3人机协同的方案决策

第5章住区规划布局数据设计方法与应用

5.1规划布局设计要点

5.1.1规划布局模式

5.1.2规划布局性能指标

5.2规划布局设计优化方法

5.2.1设计参数与条件提取

5.2.2规划布局方案生成

5.2.3人工神经网络性能预测模型

5.2.4遗传算法多目标性能优化 

5.3规划布局数据设计方法应用

第6章住宅单体方案数据设计方法与应用

6.1方案数据设计的多样性

6.2基于Grasshopper的设计工具

6.2.1设计条件与参数提取

6.2.2单体方案自动生成

6.2.3遗传算法多目标性能优化

6.2.4平台工具应用

6.3基于SketchUp的设计工具

6.3.1案例库检索工具THHouse

6.3.2能耗估算工具MOOSASH

第7章绿色住宅数据设计建成效果评价

7.1关键指标效果评价框架

7.2示范项目概况

7.3建筑运行能耗评价

7.3.1能耗评价指标设定

7.3.2能耗分析效果验证

7.4可再循环材料使用评价

7.4.1可再循环材料使用评价方法

7.4.2可再循环材料使用率计算

7.5生命周期碳排放评价

7.5.1建材生产及运输阶段碳排放计算

7.5.2建造及拆除阶段碳排放计算

7.5.3建筑运行阶段碳排放计算

7.5.4建筑生命周期碳排放分析

7.5.5建造方式对碳排放的影响

7.6用户满意度评价

7.6.1用户满意度评价方法

7.6.2室内环境满意度分布

7.6.3用户满意度结果分析

附录： 示范项目一室内环境满意度调查问卷

第8章结语

参考文献

序言
在应对气候变化的国际共同行动中，中国力争于2030年前达到二氧化碳排放峰值， 2060年前实现碳中和。鉴于建筑作为碳排放的主体，建筑设计行业将“实现低碳排放，打造绿色建筑”定为未来长期目标； 同时，量化评价和指标控制等数据支持，将为行业带来建筑设计方法的变革。
“十三五”重点研发计划“绿色建筑及建筑工业化”重点专项“目标和效果导向的绿色建筑设计新方法及工具”（项目号： 2016YFC0700200），旨在研究改变以绿色技术为主导的设计方法，建立系统性绿色设计原理和方法体系，并将建筑设计与性能评价结合的设计方法作为核心内容，从经验化的定性分析转向数字化的定量模拟，形成跨学科、多专业协同配合的交互式、智能化的设计新方向。
清华大学承担的课题六作为项目研究内容的重要组成部分，以北方严寒和寒冷地区的住宅为研究对象，建立了建筑师主导的、目标和效果导向的数据设计方法和技术协同工具平台，通过结合数值模拟和实测数据，完成住区规划布局、建筑方案生成、绿色性能优化和方案综合决策，为建筑师设计工作打造系统且强大的基础。该数据设计方法基于建筑师熟悉的工作模式、特点与工具，人性化建立起性能驱动设计工具平台，实现人机协同的同时，突出了建筑师的主导性。除此之外，数据设计方法充分发挥了科学性数据的作用，将绿色建筑性能指标和实际效果的提高变为可能，并通过矩阵建立控制指标与设计方案之间的桥梁。这种方式，一方面可以让绿色住宅建筑获得更好的性能，另一方面，在控制指标和数据限制框架下，确保了设计方案的多样性，为建筑师设计创作提供发挥空间。
清华大学的课题六研究围绕节能、减碳、节材等目标，从理论、方法和工具方面建立目标和效果导向的绿色住宅数据设计方法，并在示范项目的应用中取得了积极成果。本书的出版是作为研究成果的总结，希望能够对目标和效果导向的绿色建筑设计方法的进一步研究提供基础和启示，在碳中和的宏观目标下，促进我国绿色建筑和建筑工业化的发展。

中国工程院院士
2020年11月