適應(yīng)性建筑表皮的多目標(biāo)優(yōu)化模型

建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)作為建筑室內(nèi)與室外的分界面，其光學(xué)、熱學(xué)性能對(duì)建筑的總能耗和室內(nèi)光、熱環(huán)境有著十分重要的影響。隨著新材料、新技術(shù)的研發(fā)和利用，建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)逐漸從靜態(tài)的封閉結(jié)構(gòu)向?qū)夂蜻M(jìn)行動(dòng)態(tài)“過濾”的、適應(yīng)性的建筑的表皮逐漸演變。設(shè)計(jì)師在建筑設(shè)計(jì)的過程中也力求使建筑表皮能夠有選擇性地對(duì)熱量、聲音、可見光等環(huán)境條件和資源進(jìn)行傳遞、過濾或阻隔，從而在多個(gè)設(shè)計(jì)要求中找到最佳平衡點(diǎn)。本課題以適應(yīng)性建筑表皮為研究對(duì)象，以降低建筑能耗、改善室內(nèi)熱環(huán)境與光環(huán)境舒適度為目標(biāo)，將多目標(biāo)優(yōu)化計(jì)算方法利用數(shù)學(xué)建模軟件進(jìn)行表達(dá)，并與建筑性能模擬軟件結(jié)合，對(duì)適應(yīng)性建筑表皮進(jìn)行模擬優(yōu)化。在此基礎(chǔ)之上探索適應(yīng)性建筑表皮的瞬時(shí)最優(yōu)光學(xué)、熱學(xué)性能的變化規(guī)律和最佳調(diào)控策略，并對(duì)其經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益進(jìn)行分析。研究主要成果為一套針對(duì)適應(yīng)性建筑表皮的模擬和優(yōu)化模型，該模型可假設(shè)適應(yīng)性建筑表皮的光、熱學(xué)性能參數(shù)可根據(jù)控制條件在一定頻率和數(shù)值范圍內(nèi)任意變化，通過全年的模擬計(jì)算得到最優(yōu)（即能使總能耗和室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量達(dá)到最佳平衡）的性能參數(shù)組合。其中還利用了熱學(xué)歷史管理技術(shù)對(duì)建筑表皮具適應(yīng)性的性能參數(shù)在以每日/次以上頻率改變時(shí)進(jìn)行控制，從而能夠準(zhǔn)確模擬前一時(shí)間段內(nèi)的最優(yōu)解對(duì)后一時(shí)間段的影響。在此基礎(chǔ)之上，研究還對(duì)熱學(xué)性能可變的外墻保溫板和熱學(xué)、光學(xué)性能同時(shí)可變的透明外墻材料展開分析，給出全年中各性能參數(shù)在不同調(diào)節(jié)頻率下（從每季度/次遞增至每小時(shí)/次）在每個(gè)調(diào)節(jié)區(qū)間內(nèi)的最優(yōu)值和最佳調(diào)節(jié)策略。計(jì)算結(jié)果表明適應(yīng)性材料相對(duì)于傳統(tǒng)外墻材料可將節(jié)能性和室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量提高約50%。另外，研究還通過量化分析確定了光伏玻璃和電致變色玻璃的優(yōu)越性，并對(duì)相變材料保溫板的材料和構(gòu)造設(shè)計(jì)提出具體意見。本研究揭示了適應(yīng)性建筑表皮的性能變化對(duì)建筑能耗和室內(nèi)光、熱環(huán)境的影響機(jī)制，量化了適應(yīng)性建筑表皮在我國建筑市場(chǎng)的應(yīng)用潛力，為綠色建筑外墻技術(shù)的發(fā)展提供了新的方向。 2100433B

為滿足建筑室內(nèi)環(huán)境舒適度而消耗大量不可再生能源和排放溫室氣體所導(dǎo)致的氣候變暖，已成為不容忽視的全球性的環(huán)境問題。建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)作為建筑室內(nèi)與室外的分界面，其光學(xué)、熱學(xué)性能對(duì)建筑能耗、室內(nèi)光、熱環(huán)境有著十分重要的影響。從仿生學(xué)的角度來說，建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)不應(yīng)是靜態(tài)的封閉結(jié)構(gòu)，而應(yīng)是對(duì)氣候進(jìn)行動(dòng)態(tài)“過濾”的表皮。本課題以適應(yīng)性建筑表皮為研究對(duì)象，以降低建筑能耗、改善室內(nèi)熱環(huán)境與光環(huán)境舒適度為目標(biāo)，將建筑性能動(dòng)態(tài)模擬與多目標(biāo)優(yōu)化算法相結(jié)合，建立針對(duì)適應(yīng)性建筑表皮的自動(dòng)化、系統(tǒng)化的優(yōu)化模型；并以我國冬冷夏熱地區(qū)為例，探索適應(yīng)性建筑表皮瞬時(shí)最優(yōu)性能的變化規(guī)律和調(diào)控策略；運(yùn)用全生命周期法分析適應(yīng)型建筑表皮的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。本課題旨在揭示適應(yīng)性建筑表皮的性能變化對(duì)建筑能耗和室內(nèi)光、熱環(huán)境的影響機(jī)制，探索適應(yīng)性建筑表皮在我國建筑市場(chǎng)的應(yīng)用潛力，為我國綠色建筑外墻技術(shù)的發(fā)展提供新思路。

《電磁裝置的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)》作者ScottD.Sudhoff是從事電磁裝置計(jì)算和優(yōu)化設(shè)計(jì)的知名專家?！峨姶叛b置的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)》給出了常見電磁裝置（包括電感、電磁鐵和永磁電機(jī)、變壓器等）的詳細(xì)參數(shù)計(jì)算方法以及優(yōu)化算法的具體實(shí)現(xiàn)，給出了構(gòu)建優(yōu)化模型的詳細(xì)流程，并將熱分析整合到電磁裝置優(yōu)化設(shè)計(jì)中?！峨姶叛b置的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)》介紹的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，方法新穎，內(nèi)容具體，可讀性強(qiáng)，為讀者提供了一種能快速進(jìn)行電磁裝置優(yōu)化設(shè)計(jì)的實(shí)用方法，對(duì)于從事電磁裝置研究、設(shè)計(jì)的科研人員、工程技術(shù)人員和研究生，具有很高的參考價(jià)值。