碳中和愿景下基于计算性思维的绿色校园规划设计动态优化研究——以粤港澳大湾区为例
批准号:
52108011
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
刘骁
依托单位:
学科分类:
建筑学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘骁
中文摘要
大学校园是运行中的绿色发展实验室,也是绿色发展理念最理想的教育基地,更是能耗大户和节能减排的巨大潜力场所,因此在“2030碳达峰,2060碳中和”的战略目标下,大学绿色校园的设计和建设备受关注。本项目基于“两观三性”设计理论等的理论指引,探索碳中和愿景下基于计算性思维的绿色校园规划设计动态优化方法。基于TOPSIS算法建立绿色校园低碳化水平评价体系,构建校园碳排放快速耦合动态预测模型,得到直观的动态低碳化水平指标;引入“计算智能”(CI)这一前沿创新驱动,基于“低碳化水平—增量成本”多目标优化模型,通过智能优化算法的迭代和寻优,甄选平衡经济性和减排绩效的优化方案。针对大湾区湿热气候,从需求减量、能效提升、能源替代的碳中和路径优化设计策略组合。该成果将成为校园“碳中和”动态平台,为高校“碳中和”计划的制定提供科学的指导依据,为绿色校园规划优化设计提供评估手段和决策支持,助力提升校园绿色性能。
英文摘要
University campuses are active labs for green development, the most ideal education bases for promoting green development concept, and more importantly, venues of huge potential to address energy efficiency and emission reduction of large energy consumers. Therefore, the green university campus design and development are receiving wide attention in China under the central government’s strategic goal to "peak carbon dioxide emissions by 2030 and achieve carbon neutral by 2060". This project, following the design theories including the Two Concepts (holistic and sustainable concepts) and Three Features (place, culture and time), seeks to gain insight into dynamic optimization of green campus planning and design based on computational thinking under the vision of carbon neutral. First, the dynamic low-carbon level index of the campus is obtained by establishing a rating system for the low-carbon level of green campus and a fast-coupling model for predicting carbon emission on the campus; then the "computational intelligence" (CI) is brought into the study as a cutting-edge innovation drive, which, aided by the “incremental cost and low carbon level” synergetic optimization model, optimizes the green campus planning and design and realizes the optimal environment performance campus-wide; finally, case studies are conducted on university campus planning and design in Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area, and a portfolio of optimization strategies are proposed in view of the hot and humid climate to balance multiple objectives from the perspective of carbon neutral, such as demand reduction, energy efficiency improvement and alternative energy. This research outcome is of great significance for enriching the researches on green campuses in China and enhancing the green performance of university campuses.
项目基于习近平新时代中国特色社会主义思想理论指引,在何镜堂院士“两观三性”设计理论指导下,建构碳中和愿景下的绿色大学校园计算性设计理论框架和程序策略,以优化绿色校园设计和推动低碳校园高质量发展。(1)以减排为目标导向,明确高校校园碳排放量核算的边界,并梳理出对校园碳排放影响大、可控可核查的环节和要素,形成科学、适用的核算方法,进而推动粤港澳大湾区大学校园碳排放核算、减排的工作,落实校园建成环境碳中和路径。(2)从城市型大学校园街区形态层级视角出发,依托城市形态学理论以及数据挖掘技术,以华南理工大学五山校区街区肌理形态为例,利用大数据采集与可视化、聚类分析等方法,量化校园街区形态并进行类别分析,建立延续街区形态更新改造控制指标,进而演化成绿色大学校园街区形态更新改造设计方法。(3)从环境特征的角度出发,对11所大学校区的408个公共空间进行实地调查,采用深度学习全卷积网络程序对大学校园公共空间特征要素进行测量,并通过K-means聚类算法提取典型的公共空间进行心理恢复性评价,构建了基于环境特征测量的粤港澳大湾区绿色大学校园公共空间心理恢复性评价模型。(4)通过多种街区形态模型的大规模仿真模拟,揭示不同校园街区形态布局下的控制参数与描述性参数对能耗和通用热气候指数(UTCI)的影响。同时,对全生命周期碳排放、全生命周期成本和运行能耗进行低碳更新多目标优化,为粤港澳大湾区被动式绿色改造措施的优选提供决策方法和依据。(5)从建筑师的视角出发,以数字化工具为载体,探讨城市微气候条件下的校园街区气候适应性设计及性能优化方法。通过面向性能精细表征的微气候分析及能耗计算方法,实现设计师考虑校园微气候与热岛效应的自主性和可能性,促进绿色校园设计实践中全面地评估场地布局和热环境条件,进而实现校园节能降碳。本项目的系列研究成果,将推动与凸显大学在全社会范围内具有的示范性和可持续发展的引领特征,体现“文化自信”与“传承创新”。
基于Scan-to-BIM的绿色低碳校园既有建筑更新碳排放动态评估方法研究
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批准号:--
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项目类别:省市级项目
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资助金额:15.0万元
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批准年份:2024
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负责人:刘骁
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依托单位:
国内基金
海外基金