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グリーンビルディングの実現のためのＬＣＡと数値解析を援用した最適設計手法の開発

开发利用LCA和数值分析的优化设计方法来实现绿色建筑

基本信息

批准号：
13F03368
负责人：
大岡龍三
金额：
$ 1.47万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

設計初期段階におけるグリーンビルディングデザインのリファレンスとなるモデルを提供する設計手法の構築を目的とし、遺伝的アルゴリズム（GA）による最適化手法と計算流体力学（CFD）・ビルディングエネルギーシミュレーション（BES）による建築物の環境性能の定量的な評価手法の融合によって、建築物の存続期間の環境性能変化を考慮する上での最適な外観デザインの導出を試みた。具体的な研究方法と内容は以下に述べる。まず、風環境及び省エネ効果、各々の環境性能を最適にするデザインの導出手法を別建てにする。i)　風通しを考慮した建築物の幾何学的な形状の最適設計手法を作成した。最適化手法としてはGAを用い、設計変数（建築物の形態や向き及び敷地内での配置）の変化による風通しの良否をCFDにより定量的に評価した。ii)　同じく、GAを用いて省エネ指向の設計案の最適化を行った。最適化の目的である環境性能としてはエネルギー消費量を採用し、BESを用いた数値解析によって外観デザイン（建築物の幾何学的な形状及びエンベロープデザイン（外壁レイヤーの構成や窓の面積やガラスの種類））の変更に伴うエネルギー消費量変化を評価した。iii)　i)とii)で構築した要素技術の融合により、複数の環境性能の相互作用やトレードオフの考慮可能な多目的最適化を行い、グリーンビルディングの実現のためのリファレンスとなる外観デザインを導出した。

Design Methods for the Construction of Design Methods in the Initial Stage of Design and Optimization Methods for Computational Fluid Dynamics (CFD) and Quantitative Evaluation of Environmental Performance of Buildings (BES) The optimal design parameters for the environmental performance of a building during its lifetime are derived from the model. Specific research methods and contents are described below. To optimize the environmental performance of each building, the method of deriving the environmental performance of each building is established. i) The optimal design method for the geometric shape of buildings is considered. Optimization techniques include GA application, design parameters (building shape, orientation and layout), wind ventilation and CFD quantitative evaluation. ii) The optimization of the design plan of the same plant and GA is carried out in the middle of the province. The purpose of optimization is to evaluate the environmental performance and consumption of buildings, and to analyze the value of BES and the change of external environment (geometric shape of buildings and external environment), and to evaluate the change of environmental consumption. iii) Integration of construction element technologies, multiple environmental performance interactions, and consideration of possible multi-purpose optimization;