生态优化视角下的零能耗居住建筑优化设计

生态优化视角下的零能耗居住建筑优化设计

吴友焕

珠海中建兴业绿色建筑设计研究院有限公司 广东珠海 519000

摘要：在建筑行业的发展和建设中，不难发现，绿色环保和节能降耗是主要的趋势，设计现代建筑的一个重要目标就是减少消耗的能源，确保生态平衡。在建筑行业中，为了满足相关项目的实际运营需要，确保符合国家提倡的可持续发展政策，相关企业应该从生态优化视角下，合理设计和优化零能耗居住建筑，进而不仅提高建筑设计的整体质量，同时也能够保护生态环境。

关键词：生态优化；零能耗；居住建筑；设计

随着社会经济的快速发展和人们生活品质的提升，人们对建筑的绿色节能有较高的要求，同时零能耗和绿色节能也是现代居住建筑建设和发展的重要指标之一。在生态优化视角下，相关部门和工作人员需要根据零能耗居住建筑的影响因素和可行性问题进行充分分析和研究，进而优化设计零能耗居住建筑，切实解决人们实际生活中的问题，降低对环境的影响，提高能源消耗效率，进而对能源和环境矛盾进行解决，提高人们的生活品质。

1设计零能耗居住建筑工作中的问题

在进行零能耗居住建筑的设计工作中，我国还处于论证和探索阶段，还需要解决很多问题，相关行业对该类型建筑也并没有全面的认识和理解，甚至存在偏颇的观点。虽然部分建筑标注为零能耗，但是并没有得到广泛认可，部分设计人员的作品还被认为存在过高造价、并不满足低碳和可持续发展要求等各种问题，由此可见，我国在零能耗居住建筑设计方面还需要加大研究和探索，同时，在发展零能耗建筑的过程中也存在瓶颈问题，建筑的实际情况和理论标准不符合，同时出现时效不足问题，无法充分保证建筑在社会中的认可度，同时还需要通过海量评价标准建立实际应用的评估体系，无法快速对建筑进行评价。所以，当前已建成的建筑还无法及时进行零能耗评价，也无法推广应用这些建筑。

随着社会的快速发展和变化，在互联网、环境、人居质量、能源、智能等领域中不断出现复杂问题，因此要求在研究建筑的过程中需要取得一定成果。建筑本身学科比较复杂，所以为了能够优化设计零能耗居住建筑，还需要加强探索和研究，对建筑设计优化进行科学评估，确保评估方法具有可行性，进而指导实际的零能耗居住建筑的设计工作。此外，考虑到地区不同，设计的建筑具有不同的属性，所以还无法采取具体的方法确定能量平衡和物理边界，因此，还需要加大相关问题的工作量，加强研究，进而确保优化设计零能耗居住建筑。

2优化设计零能耗居住建筑的积极意义

从理论层面分析，加强优化设计零能耗居住建筑，能够有效地推动推广城市能源规划，并在全国范围内加强推广建设生态城市。零能耗居住建筑设定的基准模型和实际应用中的零能耗规模和潜力能够起到抛砖引玉作用，促进加快研究和建设零能耗社区和建筑。

从实践层面分析，加强优化设计零能耗居住建筑，主要是合理应用单体建筑的再生能源，起到节能作用。在此基础上优化建筑设计，根据现有的相关技术和条件，在建设城市居住建筑地过程中加强研究零能耗的可行性、规模和潜力，并以此完善、总结和补充实际优化设计零能耗居住建筑额策略和方法手段。此外，在研究零能耗居住建筑的工作中，比较常见的问题就是设计和实际应用的技术出现脱离实际的问题，同时后续运用的设计的技术手段也无法起到良好效果，所以在实践中还需要对相关建筑进行参考数据的提供，方便对设计方案进行完善和改正，进而真正做到零能耗。

3优化设计零能耗居住建筑的技术实践分析

对零能耗居住建筑进行设计优化，需要考虑的技术实践有两方面，分别是优化热力学和生态系统。在优化热力学的过程中需要做好优化纯热力学、热经济学以及生态等全面性三个层次优化工作。在优化生态系统的过程中，科学评估生态工作非常重要，此过程也是对节能废料进行计算的过程，所以研究人员还需要充分分析和研究，结合技术经济性以及物理系统的热力学理论，从可行性角度分析，通过生态学进行物理表达，综合评价优化后设计方案是否具有可行性；相关人员还需要在生态系统中进行居住建筑的设计分析和考虑，对单一的热经济学和热力学优化束缚进行打破，确保设计理论和实际方法手段更加全面、优化，从设计理论和手段两方面进行统一的设计优化。

为了能够形成统一的设计优化理论和方法，还需要再应用的技术实践中贯彻可持续发展和低碳理念，并结合热力学能量平衡理论、动态寿命期分析模式和多目标优化技术，进而保证设计优化的零能耗居住建筑更加全面。在此过程中需要充分对不同影响机制进行分析，充分结合碳排放、主动与被动技术、能耗、环境友好性、经济性、典型建筑空间形态等因素，并重点分析能源、经济和生态三个指标，进而保证设计优化系统更加科学、有效。例如通过NSGAII遗传智能技术进行多维数学模型构件，并对典型案例进行多目标的求解和优化，对不同组合空间解集进行探究，进而设计出调用数据的电子库，方便决策人员从不同需要和偏好分析考虑，选择最优数据，并对设计优化问题进行解决。

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优化设计零能耗居住建筑的对策

再优化设计零能耗居住建筑的过程中，普遍采用的方式就是对建筑体形系数进行减少，同时通过设计中庭或者是回廊的方式进行自然采光和通风设计，确保围护结构具有一定的隔热性能；在设计环节中模拟运用能耗方法，通过模拟软件对建筑实际表现的耗能和热工性能进行模拟，并适当调整，确保符合既定能源消耗目标；为了减少热量，还需要重点设计围护结构，对门窗和屋面进行合理设计，避免传出热量；设计使用再生能力，实现零碳排放和零能耗的目标。具体而言，进行零能耗居住建筑的优化设计对策如下：

4.1设计一体化太阳能居住建筑

    在优化设计零能耗居住建筑的工作中，可以设计一体化的太阳能建筑，注重建筑在布局上会设计空间更加高效、紧凑，满足零能耗的基础要求，同时也能够主动响应当地气候环境。在优化设计中，前期可以全面收集和分析建筑设计和施工的当地环境数据和相关信息，该项工作十分重要，直接会影响到后续设计，根据相关数据信息，对当地太阳能资源进行正确评估，同时评估当地的风环境、可利用资源、生物条件以及湿度等因素。值得注意的是，将空间布局得更加紧凑并不是对空间品质进行牺牲，而是对空间进行可变性发挥，发挥精神寄托，所以对设计人员来说这也是一大挑战。

4.2充分利用能耗模拟软件

    随着科技的发展和进步，先进的技术也在不同行业中得到广泛应用。在零能耗居住建筑优化设计中合理应用计算机技术，能够通过相关软件模拟建筑的设计方案、通风、热源、采光等情况，尤其是模拟建筑热环境。当前主要应用的软件有EnergyPlus、DeST、Ecotect等，其中的Ecotect软件在实际应用中能够直观模拟建筑光热环境，并结合Autodesk软件，确保操作界面更加清晰，并对设计的节能效果进行判断，合理调整设计方案；EnergyPlus软件和DeST软件在实际应用中能够对建筑的通风情况进行准确模拟，实现建筑热环境和自然通风的耦合，并对建筑内外部的通风和风热条件进行模拟。

4.3对自然通风采光进行合理利用

    实现居住建筑设计的零能耗，还可以在优化设计中合理利用自然通风采光条件。建筑设计中的通风、制冷和供热设备会消耗较大的能源，所以，实现自然采光和通风，尤其是高层建筑中，利用中庭拔风效应，促使室内也有均匀的采光条件，或者是采用双层幕墙，通过热压原理带出室内热量，进而保证居住建筑内部具有良好的供热和通风条件，实现零能耗建筑设计。

5结语

    总之，在生态优化视角下实现优化设计零能耗居住建筑，相关人员需要充分考虑居住建筑设计中的各种影响因素，充分结合绿色和节能建筑理念，减少建筑设计中各种设备设施的能源消耗，采取科学的措施加强零能耗建筑设计方案的模拟，平衡生态能源，合理利用自然采光和通风条件，进而提高建筑的零能耗效果，优化零能耗居住建筑设计。

参考文献

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