住宅体形系数的碳敏感性研究—以长三角地区建成住宅为实证

While quantitative carbon footprint has becoming sustainable evaluation standard of general industries, and has been establishing of carbon trading platform both in international and domestic area gradually, studies on how to adapt to the transformation of context from energy consumption to carbon emission become perspective and urgent in residential building research areas. The Sensitivity of Carbon Emission of residential building shape coefficient is a concept which quantitatively characterizes how shape coefficient affects the carbon footprint of residential buildings. This proposal plans to reveal the mathematical relationship between shape coefficient and carbon footprint based on empirical research of simulation calculation and field measurement on mass built projects in the Yangtze River Delta which have passed energy efficient simulations， transforming the study from the perspective of energy consumption to the perspective of carbon emission. Meanwhile, facing with residential design and practices, the research will disclose the level of influence on residential carbon footprint by common residential design techniques which are relevant to shape coefficient by grouping simulation on foundational data based on design examples. In the progress of study, it is practical to provide daily practices of architectural design with precise index as the consideration supported by combination of the latest international calculation method of the carbon footprint with the actual situation of carbon emission reduction in China and quantitatively analyzing the sensitivity of carbon emission of residential building shape coefficient on whole life cycle carbon footprint. Furthermore, it is predictable to lay a foundation for setting a rational data range of residential building shape coefficient based on carbon footprint.

随着量化碳足迹成为各行业通用的可持续评价标准，以及国内外碳交易平台的逐步建立，如何适应从能耗到碳排放的语境转换，成为住宅研究领域亟待研究的前瞻性课题。住宅体形系数的碳敏感性这一概念以量化分析的方式表征了住宅体形系数对于建筑碳排放的多元影响。本课题交叉运用模拟计算和现场实测两种方法，通过对长三角地区大量经过节能验算并已建成住宅的碳敏感性实证研究和数理分析，将关于体形系数的研究由能耗层面延伸至碳足迹层面。同时，通过对设计实例样本数据库进行类型化分组模拟，面向住宅设计实践，揭示与住宅体形系数相关的常用建筑设计方法对住宅碳足迹的影响作用。在研究过程中，将最新的国际碳足迹计算标准与中国节能减排的实际国情相结合，量化分析住宅体形系数在全生命周期向度上的碳敏感性，不仅能够为设计实践提供客观准确的考量依据，也为将来基于碳足迹合理设定住宅体形系数取值范围打下扎实的理论研究基础。

量化碳足迹已经逐渐成为各行业通用的可持续评价标准，住宅节能减碳领域的研究也亟待深化与拓展。住宅体形系数作为构建住宅建筑设计与住宅节能设计的桥梁，一方面表征了住宅三维形体特征，另一方面反映了住宅能耗以及碳排放的性能表现。本课题从体形系数的概念入手，依次就体形系数与住宅能耗，体形系数与碳排放的关系进行了系统的探讨。主要研究内容可分为三部分：..第一，体形系数概念与含义层面，根据对体形系数相关文献的整理与解读，总结了现有研究成果的不足，通过剖析体形系数概念的内涵与公式表达，归纳出影响体形系数的二元影响因子——建筑规模与形体不规则度。同时，针对现行体形系数概念在表征能耗方面精度不足的问题，通过引入建筑面积和住宅层高的考量，提出了修正体形系数的概念，并利用抽象模型和住宅实例，验证了修正体形系数在预测能耗方面的优势；..第二，体形系数与住宅能耗层面，首先对包括体形系数在内的热工影响因子做了全面的梳理，筛选出了对住宅能耗影响强度较高的因子，并做了相应的回归分析，印证了体形系数与能耗的相关性。其次，以体形系数为导向，利用理想模型和参数化方法，对住宅体形系数与使用阶段能耗的关系做了探究，明确了住宅体量的比例与尺寸对于住宅能耗的影响机制。最后，利用实测研究数据，对能耗模拟计算参数进行了优化，使模拟结果得以准确的反映住宅实际用能情况；..第三，体形系数与全生命周期碳排放层面，选取了十个保障性住房作为研究样本，对于各个样本的碳排放进行了加权和横向比较，同时通过调整样本的体形系数，对住宅体形系数变化时碳排放的变化情况做了纵向比较。基于长三角地区常见的与体形系数关联较密切的住宅设计手法——顶层退台、底层架空、层间露台，对样本进行针对性改造，记录了各个设计手法对应的碳排放变化规律，并以底层架空为例，探讨了设计手法在社会属性层面给住宅碳排放带来的变化。