建筑业在经济、文化、环境等方面对社会发展产生重要的影响。建筑为人类提供了舒适的室内环境,它满足了人们居住、学习、商业等活动对空间的基本需求。然而,建筑业本身却导致了大量的能源消耗、废弃物以及温室气体排放。在这些负面影响中,建筑能源消耗由于其较高的份额受到了广泛的关注。建筑设计能够在很大程度上决定建筑在剩余寿命中的能耗表现,因此,在建筑设计阶段采取措施提升建筑能耗表现是十分有效的节能方法。当前,建筑节能设计通常采用“预测—优化”的两阶段基本框架,即通过建筑能耗预测掌握当前设计方案在未来的能耗表现,并借助优化手段尽量缩小当前设计与设计目标之间的差距。由于当前绝大多数研究成果仅用于科学研究而非服务于建筑设计师,本研究旨在从“预测”和“优化”两个阶段分别提出适合实际工程应用的设计方法,使节能设计更加高效、便捷,并能够满足业主的设计要求。具体的研究内容如下:(1)建筑能耗预测是建筑节能设计的首要工作。本研究提出了一个三阶段建筑能耗高效预测方法:阶段1提出基于参数化的3D能耗模型快速建立方法;阶段2借助EnergyPlus自动仿真获取大量的建筑仿真结果;阶段3运用GA-BP模型建立建筑能耗深度预测模型。随后,本研究通过案例分析演示本方法的操作流程,并验证了本方法的可行性、准确性和有效性。(2)本研究借助目标规划模型建立了节能优化模型,并提出了基于遗传算法迭代的求解流程。目标规划模型依据建设项目的设计要求进行建模,它能够最大限度地将设计需求转化为数学表达;运用遗传算法求解目标规划模型,大大提升了优化效率;案例分析验证了优化模型的有效性,以及模型应用的可扩展性。综上所述,本研究基于当前绿色建筑设计研究领域中亟待解决的关键问题,针对能耗预测与节能优化两个过程分别提出了改进的设计方法,该方法能够有效提升建筑设计的设计效率和节能效果,为实际工程中的设计与节能问题提供了有效的解决工具,是建筑业可持续发展研究成果的推广与信息化建设的关键工作。