本文是一篇建筑论文，本文通过资料查询和实地调研，根据标准展厅的使用特点与设计规范，搭建基于参数化平台的Ladybug&Honeybee 光热性能模拟程序和多目标优化实验流程。
1 绪论
1.1 研究背景
随着社会的发展进步，建筑能耗问题日渐凸显，对绿色建筑的建设需求日益增长。而建筑师在绿色建筑设计中的角色，开始出现由技术主导向设计主导转型。为了保证建筑方案在设计过程中就将其性能指标考虑其中，而不是通过方案的后处理来使设计满足绿色建筑的标准，在初级设计阶段就可通过软件模拟来提前了解方案的可行性。大多数建筑设计参数在方案设计初期就已经确定，而在后续设计中较难进行改动[1]，如果仅依靠建筑师的纯主观判断，只能把设计变量定性化，而无法做到定量研究，更有甚者会导致判断失误，偏离正确的设计方向。另一方面随着科学技术和模拟软件的逐步发展，让更多在建筑方案设计过程中出现的复杂问题得以解决。
本文的研究对象是西部太阳能富集区会展建筑的标准展厅空间，由于该地区冬季气候极度寒冷，采暖期持续的时间长达四到六个月，导致采暖能耗在总能耗中占比较多，因此有效减小采暖能耗，相当于降低了总建筑能耗。由于城市化建设的不断推进, 为了迎合城市地标建筑的设计理念和彰显建筑外观在视觉上的冲击，会展建筑整体体量逐渐变大并大量运用玻璃幕墙，为满足使用人群在高大空间环境中的舒适性促使建筑运行能耗巨大。在我国发展现阶段，大部分民用建筑已经取得了百分之五十的节能成效[2]，但是针对大型公共建筑的节能研究却进程缓慢，与国外节能研究相比我国还处于落后阶段，因此节约能耗对我国公共建筑的绿色发展道路具有重要意义。我国西部地区中太阳能资源丰富，在冬季虽然太阳高度角较低，总辐射值较小，但仍有较好条件使用太阳能资源进行采暖[3]，这能有效缓解冬季采暖能耗过大的问题。而且大部分会展活动都在白天举行，若能最大化利用自然采光来提升室内采光质量会有效节约相应的照明能耗。
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1.2 研究目的和研究意义
1.2.1 研究目的
立足于对高大空间建筑高性能的需求，基于标准展厅空间的设计原型，运用计算机辅助技术，通过大量模拟实验探索在方案设计阶段西部太阳能富集区会展建筑标准展厅空间单体和组合形式下的设计逻辑，为优化其室内光热环境同时降低采暖能耗提供理论依据。
1.2.2 研究意义
（1）为方案设计阶段展厅空间设计提供逻辑
针对西部太阳能富集区的特定气候特征，结合会展建筑标准展厅的空间特点，探究标准展厅空间几何设计参数如平面长宽比例、建筑高度、天窗窗地比例、立面窗墙比例、展厅朝向和展厅间距等对建筑室内光热性能和建筑能耗的内在作用规律，为方案设计阶段展厅空间设计提供逻辑。
（2）为建筑设计阶段展厅空间设计提供方法
由于标准展厅空间几何设计参数众多，而大部分几何参数在建筑设计阶段已经确定，在建设后期很难进行更改，研究利用参数化设计平台搭建性能模拟程序，通过实验模拟将建筑性能考虑到设计目标中来了解方案的可行性，建立了针对会展建筑标准展厅相关建筑性能的优化方法流程。
（3）为其它高大空间设计提供设计思路
会展建筑的展厅空间属于高大空间建筑的理论范畴，本研究基于光热性能的优化方法对其它高大空间的几何参数设计也有一定的参考价值。
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2 西部太阳能富集区会展建筑标准展厅空间研究及优化算法理论概述
2.1 会展建筑设计概述
2.1.1 会展建筑的功能组成及其使用特点
1）功能组成
会展建筑是社会经济一体化和城市现代化建设中的重要产物，在推动城市发展的过程中扮演着不可替代的角色。在整个场地设计中，会展建筑总体功能主要由展览建筑、室外展场、室外集散场地、货运通道等组成。从建筑角度出发，会展建筑在字面上可将其分解为会议建筑与展览建筑，更加严谨的概念限定是会展建筑的主体空间为展览空间，会议空间相对展览空间独立存在，并配合其它辅助空间，例如办公、餐饮等，一起构成的大型建筑综合体。在当今社会，会展建筑已经从之前单纯举办会展活动的功能结构中升级出来，成为了现代会展业发展的核心载体，除了运营最基本的展览活动外，还对其产业功能的发展提出了更高的要求。而展览建筑的规模和等级高低都与其展览空间面积大小息息相关，见表2.1和表2.2，可见展览空间在会展建筑中占据着重要位置。
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2.2 西部太阳能富集区会展建筑标准展厅空间研究
气候因素是建筑方案设计的重要现实依据。本章节对西部太阳能富集区的气候特征进行解析，并结合气候特点分析会展建筑标准展厅空间的光热环境以及建筑能耗的影响要素，为之后的影响要素数据收集以及模拟实验做准备。
2.2.1 西部太阳能富集区环境气候分析
1）太阳能资源概述
评价一个地区太阳能资源多少的主要指标是太阳辐射量和日照时数[70]。我国太阳能资源分布情况如图2.2所示，总体来看我国太阳能资源非常丰富，自西向东出现了明显的呈阶梯状下降。
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通过阅读相关文献，太阳热辐射量在我国西部地区每年会出现季节性的变化。与冬季辐射量相比，在春夏两季的太阳辐射资源比较丰富。在我国不同地区日照小时数会出现明显的差异：太阳能富集区年日照小时数可高达3000，而严寒和寒冷地区的年日照小时数仅为前者的三分之一[68]。下图为我国太阳能资源地区等级表；表中的Ⅰ和Ⅱ类为我国太阳能富集区，本文选取位于西部太阳能富集区的典型城市西宁为例，来进行会展建筑标准展厅空间的相关建筑性能优化研究。
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3 会展建筑标准展厅几何参数及光热性能模拟参数确定 .................. 31
3.1 会展建筑标准展厅空间几何参数采集 ............................ 31
3.1.1 会展建筑标准展厅空间体量尺寸数据采集与分析 ............................ 32
3.1.2 会展建筑标准展厅空间界面开窗数据采集与分析 ............................ 37
4 会展建筑标准展厅空间单一几何参数敏感性分析......................... 53
4.1 标准展厅实例光热性能及能耗模拟精度验证 .............................. 53
4.1.1 标准展厅光热性能模拟及其精度验证 ...................... 53
4.1.2 标准展厅能耗模拟及其精度验证 ............................... 59
5 会展建筑标准展厅空间多目标优化实验运行与分析 ............................. 93
5.1 会展建筑标准展厅空间多目标优化实验案例选取 .......................... 93
5.1.1 项目背景介绍 ............................. 93
5.1.2 实际模型建立及光热性能和采暖能耗模拟 ........................ 94
5 会展建筑标准展厅空间多目标优化实验运行与分析
5.1 会展建筑标准展厅空间多目标优化实验案例选取
5.1.1 项目背景介绍
建筑论文参考
为了将上述实验结果应用到实际案例中，选取跟本文研究类型相似的西安国际会展中心作为研究对象，并将其置入西宁的气候环境下，利用该项目限定的设计条件进行西部太阳能富集区会展建筑标准展厅空间的光热性能优化实验。
该项目包括一期和二期两部分，展厅之间的组合构型为鱼骨状集中式。会展中心一期主要是由南侧登陆厅、2个多功能展厅（占地面积1.6万m2），以及4个展览面积1万m2的标准展厅组成。中央廊道作为南北向轴线将一期4个标准展厅均分于东西两侧。二期是延续中央廊道位于4个标准展厅北侧的6个1万m2标准展厅。一二期全部完成后可提供共13万m2的室内展览空间，如图5.1和5.2所示。
为实现标准展厅空间之间连接的完整性，将同为东侧两期的5个标准展厅一同考虑。由于一期地块与二期地块被外界20米宽的道路相隔，因此将临近道路两侧的标准展厅之间的建筑间距设定为20米，在多目标优化实验的过程中，针对展厅间距的考虑将排除2号、3号这两个标准展厅之间距离的优化。选取东侧半鱼骨状的组合构型作为本实验的优化形式。
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6 总结
6.1 研究总结
为探究方案设计阶段标准展厅空间建筑能耗与室内光热性能之间的设计平衡点，本文选取西部太阳能富集区会展建筑的标准展厅空间为研究对象
首先定性分析了影响室内光热性能和建筑能耗的几何参数，之后通过总结相关会展建筑的展厅案例，提取几何参数的类型并根据实际设计情况确定其取值区间，设置适宜的变化步长，建立几何参数数据组，为之后的建筑性能模拟提供数据基础。
其次通过资料查询和实地调研，根据标准展厅的使用特点与设计规范，搭建基于参数化平台的Ladybug&Honeybee 光热性能模拟程序和多目标优化实验流程。凭借建立的几何参数数据组，运用局部敏感性分析定量研究各个几何参数对室内光热性能和采暖能耗的影响程度，筛选出重要设计参数并对原取值区间进行优化，重新设定较优区间。
最后选定典型案例按照原标准展厅的设计要求，参考几何参数对光热性能与采暖能耗的敏感度排名以及更新的较优区间，通过单目标与多目标两者相结合的优化方式，对各项几何参数的组合形式进行筛选，配合主观设计倾向最终得出光热环境舒适又节约能耗的标准展厅设计方案，并与原建筑性能相比较，验证多目标优化方向的准确性。
参考文献（略）