装配式低能耗建筑的多目标优化设计方法与流程

本发明属于装配式建筑优化，具体涉及装配式低能耗建筑的多目标优化设计方法。

背景技术：

1、随着可持续发展理念的提倡和人们对环境保护意识的增强，装配式建筑作为一种能有效减少资源消耗、降低能源使用的建筑形式逐渐受到了重视；在装配式建筑施工过程中，如何进一步降低能耗成为了一个重要问题。

2、随着全球能源危机的加剧和环保意识的提升，低能耗建筑已成为建筑行业的发展趋势；现有技术如公开号为cn116341354a的装配式钢结构超低能耗建筑多目标优化设计方法及平台，该专利公开了考虑装配式钢结构超低能耗建筑成本和能耗两个方面，具体内容包括以下几个部分：根据装配式钢结构的结构特点，进行参数化设计研究和bim动态模型自动建模；考虑建筑外围护结构材料参数对建筑能耗的影响，采用多种人工智能算法完成建筑能耗的预测工作，通过对比得到高效准确的建筑能耗预测方法并进行变量重要性分析；考虑结构的承载力约束条件，采用多目标优化算法进行装配式钢结构超低能耗建筑多目标优化设计方法，虽已对装配式钢结构超低能耗建筑的成本和能耗进行了多目标优化设计，但在全面考虑装配式建筑生命周期内的能耗降低措施上仍有待进一步完善。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供装配式低能耗建筑的多目标优化设计方法，进一步降低建筑全生命周期的能耗，提高资源利用效率。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：装配式低能耗建筑的多目标优化设计方法，包括优化设计阶段、优化施工阶段、优化运营阶段，其中，

3、优化设计阶段：综合考虑当地可再生资源情况，优化建筑朝向、窗户布置设计要素，最大化利用自然光照和自然通风；通过绝缘材料的应用和结构断热设计手段，减少热量传导，并进行热工性能分析与优化，确保建筑保温性能；选用低导热系数的隔热材料，减少外界环境对室内温度的影响，降低能耗；

4、优化施工阶段：采用精确测量和标定技术，确保模块制造与安装的精度，减少因缝隙过大导致的能源损失；通过精细化设计与生产，规划物料运输路径，最小化包装措施，减少施工过程中的废弃物产生和能源消耗；选择绿色环保、低能耗、可循环利用的材料，推动装配式建筑施工中的能耗降低；

5、优化运营阶段：运用智能设备和传感器技术，实时监测和调节室内温度、湿度参数，实现自动化调控，减少能耗浪费；结合太阳能板、风力发电可再生能源，与传统电力系统互补使用，根据季节和时段需求合理规划供能方案；通过新风处理系统、净化设备提高室内空气质量和舒适性，减少对机械通风和空调系统的依赖。

6、作为本发明的一种优选的技术方案，综合考虑当地可再生资源情况，优化建筑朝向、窗户布置设计要素，最大化利用自然光照和自然通风，具体实现方法如下：

7、利用专业的日照分析软件或工具，结合当地的气象数据和太阳轨迹，对建筑的朝向进行精确计算；确保建筑的主要使用空间能够获得充足的日照，同时避免夏季过强的太阳辐射；

8、在北半球，选择南北朝向，使建筑在冬季获得更多阳光，提高室内温度；在夏季，南北向建筑可以减少太阳直射室内的时间，降低室内温度；

9、考虑当地的主导风向，通过合理的朝向设计，引导自然风进入建筑内部，

10、提高通风效果；

11、根据建筑的采光和通风需求，确定窗户的位置和大小；窗户的位置考虑室内家具的布置和人的活动习惯；

12、在窗户外部设置遮阳设施，以减少夏季太阳辐射对室内的影响；

13、在建筑屋顶或适当位置安装太阳能光伏板，将太阳能转化为电能供建筑使用；利用太阳能热水系统，为建筑提供热水供应，减少能源消耗；

14、根据室内光线强度和人员活动情况自动调节照明亮度，减少电能消耗；利用传感器监测室内空气质量和温度湿度参数，自动调节通风设备的运行状态，保持室内环境舒适；建立建筑能源管理系统，对建筑的能源消耗进行实时监测和分析。

15、作为本发明的一种优选的技术方案，采用精确测量和标定技术，确保模块制造与安装的精度，减少因缝隙过大导致的能源损失，具体实现方法如下：

16、利用高精度测量仪器，对模块制造过程中的各个环节进行精确测量；

17、数字化建模与仿真：采用数字化技术进行建模和仿真，在模块设计阶段，通过bim模型进行精确的三维建模，模拟模块的制造和安装过程，提前发现并解决潜在问题，确保模块的精确性；在模块制造过程中，进行多次校验和修正，通过测量数据的对比和分析，及时发现并调整制造过程中的偏差，确保模块尺寸和形状的精确性；

18、对于需要安装传感器的模块，进行精确的标定，通过标准设备对传感器进行校准，确保其测量数据的准确性；

19、在模块安装过程中，使用精密的定位工具和方法，确保传感器和其他关键部件的安装位置精确无误，通过精确标定安装位置，避免因位置偏差导致的测量误差和能源损失；

20、在模块安装前，对安装位置进行彻底清洁，去除油污、水渍杂质，确保模块与安装位置之间的接触面干净、无缝隙；

21、采用精密的安装工具进行安装位置的精确调整，在安装过程中，确保模块之间的连接紧密、无缝隙；

22、对于模块之间的缝隙，采用密封材料进行密封处理，确保密封材料具有良好的密封性和耐久性，防止因缝隙过大导致的能源损失。

23、作为本发明的一种优选的技术方案，所述高精度测量仪器包括激光测距仪、全站仪、三维扫描仪；所述安装工具包括水平尺、垂直尺。

24、作为本发明的一种优选的技术方案，运用智能设备和传感器技术，实时监测和调节室内温度、湿度参数，实现自动化调控，减少能耗浪费，具体实现方法如下：

25、智能传感器实时采集室内的温度和湿度数据，并通过无线或有线方式传输给智能控制系统；智能控制系统将接收到的数据进行存储、显示和初步分析，以便用户随时了解当前室内的环境状况；

26、根据预设的舒适度和节能标准，智能控制系统对接收到的温度和湿度数据进行综合判断；当室内温度或湿度超出预设范围时，智能控制系统自动发出控制指令给相应的调控设备；

27、智能控制系统在自动调节室内环境的同时，还会根据用户的使用习惯和节能需求进行优化控制；

28、通过学习用户的使用习惯和偏好，智能控制系统不断优化控制策略以提高节能效果；

29、用户可通过智能手机、平板电脑终端设备远程访问智能控制系统，实时查看室内的温度和湿度数据、调控设备的运行状态以及能耗情况信息，同时用户还可以远程设置和调整控制参数以满足个性化的需求。

30、作为本发明的一种优选的技术方案，所述终端设备包括智能手机、平板电脑。

31、作为本发明的一种优选的技术方案，通过新风处理系统、净化设备提高室内空气质量和舒适性，具体实现方法如下：

32、新风处理系统通过外部管道将室外的新鲜空气引入室内，为室内提供源源不断的清新空气，从而降低室内空气中的污染物浓度；

33、新风系统配备热交换器，在引入新鲜空气的同时，利用室内排出的废气的热能对新风进行预热或预冷，使新风接近室内温度，从而减少空调系统的能耗；

34、新风系统内置高效过滤器，去除空气中的大颗粒物、悬浮固体、细菌、病毒、甲醛、苯有害物质，提高室内空气质量；

35、在室内安装空气净化设备，进一步去除空气中的微小颗粒、异味、有机化合物有害物质，提高室内空气的清新度和舒适度；

36、空气净化设备采用多种净化技术结合的方式，确保对空气进行全方位、高效的净化。

37、作为本发明的一种优选的技术方案，多种净化技术结合的方式，包括hepa过滤技术、活性炭吸附技术、紫外线杀菌技术。

38、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

39、通过在设计、施工、运营三个阶段的综合优化，显著降低了建筑全生命周期的能耗，提高了资源利用效率，为可持续发展贡献了重要力量；同时，该方法还促进了建筑行业的绿色转型，推动了相关技术的进步和应用。