西藏地区经济发展迅速,人们对于室内热舒适要求变高,该地区冬天寒冷需要供暖,而夏天凉爽不需要制冷,因此建筑采暖能耗和碳排放也会随之越来越高。增加的碳排放会加剧日益严重的温室效应,进而破坏环境和诱发自然灾害。西藏地区生态脆弱,温室效应带来的负面影响会更加显著。并且旅游业是西藏的主要产业之一,环境的破坏意味着经济上的损失。就全球而言,目前建筑行业碳排放占到了全球总碳排放的三分之一左右,建筑行业成为主要碳排放源之一。通过建筑优化设计来降低建筑碳排放成为当前建筑领域的研究热点之一。但是目前西藏地区建筑设计过程中,建筑主被动采暖设计多采用顺序结构,即先确定建筑被动围护结构,再设计主动系统去弥补被动。主被动技术设计之间割裂,反馈较少。设计的分离意味着主被动技术之间的不协调,不能充分发挥被动或者主动技术的全部性能,进而不能更有效地降低建筑碳排放。因此,西藏地区建筑碳排放尚有很大的优化空间。通过主被动协同优化,可以有效降低建筑行业碳排放,缓解经济发展对环境的影响。综上所述,本文将对使用主被动协同优化方法来降低西藏建筑碳排放进行研究。本研究使用NSGA-II多目标优化遗传算法来协同优化建筑主被动采暖技术。基于成熟软件,本文提出了一套建筑主被动协同优化的方法。该方法使用Open Studio、Energy Plus、Design Builder进行建筑主被动系统建模,使用jEPlus、jEPlus+EA进行协同优化。然后,使用该方法协同优化西藏地区建筑的主被动采暖措施。选取的优化变量有建筑朝向、各墙体保温厚度、南北墙窗户类型和窗墙比、阳光间进深、集热器面积,选取的主动采暖系统有锅炉系统,太阳能加锅炉系统,太阳能加电加热系统,太阳能加空气源热泵系统,太阳能加地源热泵系统。优化目标设定为降低建筑自身固有碳排放和建筑系统碳排放。优化得到帕累托前沿后,再以建筑总碳排放最小为决策条件选取最优解,确定被优化变量的取值。主要研究结论如下:(1)基于已有建筑模拟、优化软件,整合并提出了一套易于操作的建筑主被动协同优化流程。开发了建筑主被动协同优化辅助软件,进一步降低操作难度。(2)协同优化了西藏典型地区、典型建筑的不同主被动采暖措施组合。给出了在使用锅炉、太阳能加锅炉、太阳能加电加热、太阳能加空气源热泵和太阳能加地源热泵系统下,建筑朝向、各墙体保温厚度、南北墙窗户类型和窗墙比、阳光间进深、集热器面积的最佳取值。结果表明,主被动协同优化显著地降低了建筑碳排放。(3)使用单因素检验法判断了“被动与非太阳能系统”和“被动与太阳能系统”的收敛性。对于这两类协同优化,遗传算法种群数和最大代数设置为24、200时,单因素检验分析的最优解与遗传算法优化出来的最优解一致,优化结果充分收敛。(4)不同主动系统与被动结构的耦合关系不同,主动系统越高效,建筑的保温水平就可以相应的降的越低,主动系统承担更多建筑热负荷,充分发挥主动系统性能,整体上降低建筑碳排放。协同优化降低建筑碳排放的同时,也显著地降低了建筑能耗。对于太阳能加辅助热源系统,优化后的建筑能耗都小于1kWh/(m~2·a),接近零能耗。(5)对于太阳能加辅助热源系统,太阳能系统几乎承担全部建筑热负荷。同时,辅助热源系统越高效低碳,承担的建筑负荷就越多,太阳能保证率就越低。辅助热源为空气源热泵和地源热泵时,系统的太阳能保证率分别为95%和90%左右。(6)对于“被动与锅炉系统”的优化结果,建筑围护结构的传热系数较规范普遍偏低;对于“被动与太阳能加辅助热源系统”的优化结果,建筑围护结构的传热系数较规范普遍偏高。使用主被动协同优化方法设计建筑围护结构,比按规范设计建筑围护结构更能有效地降低建筑碳排放。