零能耗建筑建模、设计与优化

　　本书详细介绍了欧美国家在零（低）能耗建筑建模、设计和实施优化上取得的新研究成果。本书汇集了在低能耗建筑优化设计、实施领域的众多国际学者对低能耗建筑建模方法、仿真技术、设备设施优化控制、建筑物与可再生能源和电网结合等众多角度进行了深入的研究和探讨，同时也给出了大量的详细案例研究，以便为零（低）能耗建筑的设计者们提供好的帮助。

　　主编和原书编辑简介主编和原书编辑简介 Andreas Athienitis博士加拿大康卡迪亚大学（Concordia University）建筑、土木与环境工程系教授，他同时是该校建筑物太阳能系统集成学会主席。Athienitis博士同时是加拿大NSERC智能零能耗建筑策略研究网络的科学主管（任期2011~2016年）和NSERC太阳能建筑研究网络的发起主管（任期2005~2010年）。他曾是国际能源署（IEA） SHC任务40/EBC Annex52工作组（“面向零能耗太阳能建筑”）子课题的联合负责人。Athienitis博士在太阳能建筑与建筑能源系统领域发表了超过200篇论文，并出版了几本专著。Athienitis博士是加拿大工程院院士，同时是环境变化跨政府合作委员会（Intergovernmental Panel for Climate Change， IPCC）的杰出作者。William O’Brien博士 加拿大卡尔顿大学（Carleton University）土木与环境工程系副教授。他是人与建筑相互影响实验室的首席研究员，此实验室有一支跨学科领域研究人员组成的研究团队，用以设计建筑并组建包含了人员因素的建筑控制系统。O’Brien博士发表了超过40篇论文。他曾是IEA SHC任务40/EBC Annex52工作组（“面向零能耗太阳能建筑”）子课题的联合负责人，同时现在是IEA EBC Annex66工作组（“建筑物人员行为定义与仿真”）的联合负责人。原书编辑 Samson YipSamson Yip是位于蒙特利尔的Saia BarbareseTopouzanov建筑所的高级建筑师，此建筑所专注于设计机构（institutional）建筑。他目前正在加拿大康卡迪亚大学（Concordia University）的加拿大NSERC智能零能耗建筑策略研究网络攻读应用科学（建筑工程）硕士学位。他曾是IEA SHC任务40/EBC Annex52工作组（“面向零能耗太阳能建筑”）的参加人。在此之前，他是麦吉尔大学（McGill University）建筑学院的兼职教授。作 者 名 单作 者 名 单Andreas Athienitis 康卡迪亚大学（Concordia University） 1455 de Maisonneuve Blvd West Montréal， QC H3G 1M8 加拿大Salvatore Carlucci 挪威科技大学（NTNU Norwegian University of Science and Technology） Hgskoleringen 7A 7491 Trondheim 挪威 S hady Attia 列日大学（Université de Liège） 可持续建筑设计实验室（Sustainable Buildings Design Lab） 1 Chemin des Chevreuils Sart Tilman B52/3 4000 Liège 比利时Maurizio Cellura 巴勒莫大学（University of Palermo） Viale delle Scienze， Building 9 90128 Palermo 意大利Josef Ayoub CanmetENERGY 加拿大自然资源（Natural Resources Canada） 加拿大政府 1615 Lionel-Boulet Blvd Varennes， QC J3X 1S6 加拿大Yuxiang Chen 康卡迪亚大学（Concordia University） 1455 de Maisonneuve Blvd West Montréal， QC H3G 1M8 加拿大Paul Bourdoukan 法国Sorane公司（Sorane France） 25 B Quai Jean Baptiste Simon 69270 Fontaines sur Saone 法国Véronique Delisle 加拿大自然资源（Natural Resources Canada） 加拿大政府 1615 Lionel-Boulet Blvd Varennes， QC J3X 1S6 加拿大Scott Bucking 麦克马斯特大学（McMaster University） 1280 Main Street West Hamilton， ON L8S 4L8 加拿大Francois Garde 留尼旺岛大学（University of La Réunion） 能源、环境与建筑用物理与工程数学实验室（Laboratoire de Physique et Ingénierie Mathématique pour lEnergie， lenvironnemeNt et le btimenT， PIMENT Laboratory） 117， rue Général Ailleret 97430 Le Tampon Reunion Island 法国José A Candanedo CanmetENERGY 加拿大自然资源（Natural Resources Canada） 加拿大政府 1615 Lionel-Boulet Blvd Varennes， QC J3X 1S6 加拿大Francesco Guarino 巴勒莫大学（University of Palermo） Viale delle Scienze， Building 9 90128 Palermo 意大利Ala Hasan 芬兰VTT技术研究中心（VTT Technical Research Centre of Finland） Tekniikantie 4A 02044 Espoo 芬兰William O′Brien 卡尔顿大学（Carleton University） 1125 Colonel By Drive 3432 Mackenzie Building Ottawa， ON K1S 5B6 加拿大Mohamed Hamdy Hassan 埃因霍芬理工大学（Eindhoven University of Technology） 建筑环境、建筑物理和服务系（Department of the Built Environment， Building Physics and Services） PO Box 513 5600MB Eindhoven 丹麦 阿尔托大学（Aalto University） 工程学院，能源技术系（School of Engineering Department of Energy Technology） PO Box 14400 FI-00076 Aalto 芬兰Lorenzo Pagliano 米兰理工大学（Politecnico di Milano） 终端用户有效性研究组（end-use Efficiency Research Group，（eERG）） via Lambruschini， 4 20156 Milano 意大利Jaume Salom 加泰罗尼亚能源研究院（Catalonia Institute for Energy Research， IREC） Jardins de les Done

译者序
Chinese Edition Preface
中文版序
原书序
原书前言
原书致谢
主编和原书编辑简介
作者名单
第1章 概论1
1.1零能耗建筑的发展1
1.1.1零能耗建筑的概念2
1.1.2智能零能耗建筑的设计和建模问题3
1.2本书的内容4
参考文献6
第2章 作为集成能源系统的零能耗建筑的建模与设计7
2.1简介7
2.1.1被动式设计、能源效率、热动态性和舒适性8
2.1.2详细的频域墙体模型及传递函数13
2.1.3 z传递函数法16
2.1.4详细的区域模型和建筑物传递函数20
2.1.5建筑物暂态响应分析26
2.2集成在零能耗建筑中的可再生能源产生系统/技术27
2.2.1作为零能耗建筑使能技术的BIPV 28
2.2.2太阳能热系统36
2.2.3主动式DITES和板/辐射供暖/供冷系统44
2.2.4热泵系统——零能耗建筑中有前途的技术50
2.2.5零能耗建筑的CHP 52
参考文献53
第3章 零能耗建筑中的舒适性考虑：理论与设计60
3.1简介60
3.2热舒适性61
3.2.1零能耗建筑中明确的热舒适目标61
3.2.2热舒适性原理62
3.2.3建筑热不舒适的长期评价70
3.3采光和视觉舒适73
3.3.1简介73
3.3.2适应亮度75
3.3.3基于照度的性能指标75
3.3.4基于亮度的性能指标76
3.3.5自然采光和用户行为77
3.4声学舒适78
3.5室内空气品质79
3.6小结80
参考文献80
第4章 零能耗建筑的设计过程与工具86
4.1简介86
4.2在零能耗建筑设计过程中集成建模工具87
4.2.1简介87
4.2.2实现零能耗建筑阶段的概述87
4.2.3工具89
4.2.4概念设计90
4.2.5深化设计96
4.2.6技术设计100
4.2.7集成设计过程和项目实施方法104
4.2.8本节小结106
4.3零能耗建筑设计工具、建模精确性和设计方法106
4.3.1简介106
4.3.2模型的精度107
4.3.3对于特定的建筑物系统和建筑物特性的模型精度113
4.3.4设计中使用的工具127
4.3.5未来的需求和结论133
4.4小结134
参考文献135
第5章 零能耗建筑的建筑性能优化143
5.1简介143
5.1.1什么是BPO 144
5.1.2零能耗建筑设计中BPO的重要性144
5.2优化基础146
5.2.1 BPO目标（单目标和多目标函数）146
5.2.2优化问题的定义147
5.2.3适用于BPS的优化算法回顾148
5.2.4 BPS中优化算法的集成150
5.2.5 BPO专家采访151
5.3优化的应用：成本最优和近零能耗建筑153
5.3.1简介153
5.3.2案例研究：芬兰的单户住宅154
5.3.3本节小结155
5.3.4案例研究的最后思考158
5.4优化的应用：一个舒适的零能耗住宅159
5.4.1建筑模型的描述159
5.4.2优化问题所采用的方法和陈述160
5.4.3结果讨论162
5.4.4最后考虑165
5.5小结165
参考文献166
第6章 负荷匹配、电网交互和先进控制170
6.1简介170
6.1.1在每年能源平衡之外的考虑因素170
6.1.2有关LMGI的问题170
6.2 LMGI表示器175
6.2.1简介175
6.2.2指示器分类177
6.3预测控制和负荷管理的策略180
6.3.1能源存储设备180
6.3.2建筑物预测控制181
6.4控制用模型的开发186
6.4.1建筑物部件：热传导186
6.4.2整体建筑的热模型187
6.4.3线性模型187
6.5小结193
参考文献194
第7章 零能耗建筑案例研究199
7.1简介199
7.2 coTerra200
7.2.1 coTerra的描述201
7.2.2设计过程208
7.2.3测试性能212
7.2.4再设计研究215
7.2.5结论和收获220
7.3 Leaf House 222
7.3.1 Leaf House的主要特征222
7.3.2设计过程描述225
7.3.3建筑物设计的目的225
7.3.4热力站描述226
7.3.5监视数据229
7.3.6所使用模型的特点与局限231
7.3.7模型校验232
7.3.8再设计236
7.3.9结论和收获238
7.4 NREL RSF239
7.4.1 RSF介绍240
7.4.2关键的项目设计特征241
7.4.3设计原型概述253
7.4.4供选择的设计和操作263
7.4.5结论264
7.5 ENERPOS 265
7.5.1自然通风和吊扇267
7.5.2遮阳与采光267
7.5.3小气候措施267
7.5.4材料267
7.5.5人机工程学与室内设计268
7.5.6能源效率268
7.5.7可再生能源技术的整合269
7.5.8设计过程描述270
7.5.9监测系统273
7.5.10监测数据273
7.5.11 ENERPOS测量模型预测的比较273
7.5.12热舒适性实验研究278
7.5.13学到的在热带气候下零能耗建筑将来设计的经验280
7.6小结281
致谢282
参考文献283
第8章 结论、研究需求和未来工作288
8.1零能耗建筑建模、设计和仿真288
8.2未来方向与研究需求 289
附录 缩略语291