能源环境双重危机下,欧美等发达国家已经将近零能耗建筑作为建筑行业节能减排的重要内容,制定了发展目标并取得了一定成绩。而我国还处于套用德国被动房标准、建设示范性项目阶段。虽然河北、山东先后出台了相关标准,但其本质是65%节能标准“先设计后验证”模式的延续,这反映了我国近零能耗建筑定义不清晰、设计理论及设计方法滞后性的问题。因此,必须加强理论研究,尽早提出“精细化、性能化”的围护结构节能设计方法,以满足近零能耗建筑在我国长期发展的技术性需求。我国寒冷地区城镇住宅采暖能耗高、节能潜力大,而作为城镇住宅主体的小高层、高层住宅为近零能耗建筑的发展提供了契机。由于不同朝向太阳辐射强度不同,导致不同朝向围护结构对建筑能耗贡献率不同,因此必须把围护结构关键参数精细到各朝向,优化协调各个设计参数在各朝向的取值,才能实现建筑侧能耗需求最小化目标。综上所述,本论文将研究分为以下四个部分:(1)针对我国近零能耗建筑定义不明确、能量边界不清晰、用能特征不典型的现状展开调研,并从能耗指标“多近算近”的角度对近零能耗建筑的概念进行了探讨,认为转换系数、各类能耗占比不同等问题决定了近零能耗建筑的总能耗指标不能反映建筑本身的热工性能,因此基于我国节能技术水平,期望提升围护结构的性能,尽可能降低其因传热、太阳辐射得热、渗透风得失热引起的建筑采暖制冷能耗,实现建筑侧能源需求最小化。(2)针对中德两国住宅类型的差异,结合我国住宅体形设计参数与能耗影响关系不明确的现实,研究建筑体形与建筑能耗的量化关系,并在此基础上建立寒冷地区近零能耗住宅的基础模型。首先基于调研得到寒冷地区城镇住宅的体形特征及基本尺寸阈值,然后借助DesignBuilder模拟不同体形尺寸住宅的采暖制冷能耗,最后利用SPSS统计建立建筑体形设计参数与建筑能耗的数学模型,求得本研究的基础模型。(3)基于(2)的基础模型,研究围护结构关键参数与建筑能耗的量化关系,提出围护结构关键参数的优化组合机理。首先对围护结构设计参数进行单因素敏感性分析筛选出关键参数,然后将各参数正交设计并模拟得出多因素耦合作用下的采暖制冷能耗,最后利用SPSS对正交试验数据进行多重线性回归,建立建筑采暖制冷能耗与围护结构关键参数的数学模型。(4)通过济南汉峪海风项目验证(3)中数学模型的可靠性,并利用这一数学模型对该项目进行优化设计,最终提出寒冷地区近零能耗高层住宅围护结构关键参数优化组合的建议。最终将以上数学模型开发成用户DOEP软件,以供建筑师在近零能耗建筑设计时优化围护结构关键参数取值或预测建筑能耗水平,以统筹建筑方案设计与围护结构关键参数节能设计。