Dubaiにおける低炭素住宅の外皮設計トレードオフ: シミュレーションベース多目的最適化研究

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:Provides a simulation-based multi-objective optimization framework for building envelope design that can be adapted to other climates.

🏢実務担当者:Offers specific design recommendations (low-e glazing, insulated roofs, moderate WWR) for reducing operational energy and carbon in residential buildings.

🏛政策担当者:Supports the development of building energy codes that consider both operational and embodied carbon.

ドバイの住宅建物は、極端な気候条件により高い冷房需要を経験しており、運用エネルギー消費と炭素関連の環境影響の両方を増加させている。これまでの研究は一般的に運用エネルギー削減に焦点を当ててきたが、住宅外皮最適化において温熱快適性と体積炭素の影響を同時に検討した調査は少ない。本研究は、シミュレーションに基づく多目的最適化フレームワークを通じて、ドバイにおける低炭素住宅建物の外皮設計トレードオフを調査する。2階建て住宅ヴィラのプロトタイプをDesignBuilderで開発し、EnergyPlusエンジンと時間別気象データを用いてドバイの気候条件下で評価した。窓壁比、ガラスタイプ、外部日除け深さ、壁構造、屋根構造を含む5つの外皮関連変数を最適化し、 occupancy、HVAC性能、換気、運用スケジュールは固定したままとした。最適化は、主に年間サイトエネルギー消費量と温熱的不快感に基づいてバランスの取れた外皮ソリューションを特定するために実施され、体積炭素は補助的な材料影響指標として保持された。ベースラインモデルは、年間サイトエネルギー使用量40,427.48 kWh/年、189.44 kWh/m²·年に相当し、年間不快時間は3,036.50時間を記録した。最適化されたソリューションは、年間サイトエネルギー使用量を約18,107 kWh/年まで削減し、ベースラインケースと比較して約55%の改善を示した。結果は一貫して、中程度の窓壁比、低放射率ガラス、断熱屋根アセンブリ、外部日除け戦略を支持した。これらの知見は、ドバイにおける気候応答型住宅外皮設計の実践的指針を提供し、冷房優位の気候における運用環境性能と体積環境性能のバランスを取るためのエビデンスに貢献する。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

Residential buildings in Dubai experience high cooling demand due to extreme climatic conditions, increasing both operational energy consumption and carbon-related environmental impacts. While previous studies have commonly focused on operational energy reduction, fewer investigations have simultaneously examined thermal comfort and embodied carbon implications within residential envelope optimization. This study investigates envelope design trade-offs for low-carbon residential buildings in Dubai through a simulation-based multi-objective optimization framework. A two-story residential villa prototype was developed in DesignBuilder and evaluated under Dubai climatic conditions using an EnergyPlus engine and hourly weather data. Five envelope-related variables were optimized, including window-to-wall ratio, glazing type, external shading depth, wall construction, and roof construction, while occupancy, HVAC performance, ventilation, and operational schedules remained fixed. Optimization was conducted to identify balanced envelope solutions based primarily on annual site energy consumption and thermal discomfort, while embodied carbon was retained as a supporting material-impact indicator. The baseline model recorded an annual site energy use of 40,427.48 kWh/year, corresponding to 189.44 kWh/m²·year, with 3,036.50 annual discomfort hours. Optimized solutions achieved reductions in annual site energy use to approximately 18,107 kWh/year, representing an improvement of nearly 55% relative to the baseline case. Results consistently favored moderate window-to-wall ratios, low-emissivity glazing, insulated roof assemblies, and external shading strategies. The findings provide practical guidance for climate-responsive residential envelope design in Dubai and contribute evidence for balancing operational and embodied environmental performance in cooling-dominated climates

• openalex https://doi.org/10.20944/preprints202606.0424.v1first seen 2026-06-10 05:05:45 · last seen 2026-06-17 07:10:40