基于集合的设计方法用于社会住房可再生能源整合:利用形态学图表进行设计空间映射

《Proceedings of the Design Society》:Set-based design approach for renewable energy integration in social housing: design space mapping with a morphological chart

【字体: 时间:2026年07月03日 来源:Proceedings of the Design Society

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  欧盟2050年碳中和目标推动了可再生能源(Renewable Energy, RE)整合于建筑设计中的研究兴趣日益增长,然而社会住房组织由于复杂性与高昂的前期成本,在设计早期阶段整合可再生能源仍面临困难。该论文提出了一种基于集合设计(Set-Based Des

  
欧盟2050年碳中和目标推动了可再生能源(Renewable Energy, RE)整合于建筑设计中的研究兴趣日益增长,然而社会住房组织由于复杂性与高昂的前期成本,在设计早期阶段整合可再生能源仍面临困难。该论文提出了一种基于集合设计(Set-Based Design, SBD)方法的三步法,利用形态学图表(morphological chart)界定设计空间。该方法提供了一个稳健且可适应的框架,用于形式化与结构化领域特定知识,明晰设计选项,并支持社会住房设计中可再生能源整合的知情决策。
该研究发表于《Proceedings of the Design Society》。研究背景方面,欧盟建筑部门正经历深刻转型以实现2050年碳中和目标,分散式可再生能源系统作为减少对集中式电网依赖和降低碳排放的手段日益受到关注。社会住房组织作为开发商和业主,具有独特优势实施可再生能源解决方案,但决策者在设计早期阶段常面临技术、组织和经济三重障碍。技术层面,现有文献多为案例特定的优化方法,难以推广;且偏重技术性能,忽视社会技术维度。组织层面,管理协议不当、人员角色不清、跨组织合作有限等问题突出。经济层面,高昂初始投资成本是主要障碍,融资机制的可行性受多种情境因素制约。法国社会住房项目中所有权模式的多样性更增加了复杂性。现有文献缺乏系统方法来结构化这一领域知识,导致决策者知识碎片化,且决策往往过晚,限制了调整空间。

为此,研究人员开展了基于集合设计方法的研究,旨在通过形态学图表形式化与结构化领域特定知识,支持建筑設計早期的知情决策。研究以法国社会住房组织Le Comité Ouvrier du Logement为案例,该组织每年建造300-500套住房,管理超过2000套住房存量。

关键技术方法方面,研究人员采用了三步骤方法:(1)通过个体专家半结构化访谈识别关键变量与模态,三个子系统分别为社会住房项目、可再生能源生产技术和能源商业模式,分别对应建筑项目协调员、可再生能源领域企业家和社区能源公司成员三位专家;(2)采用封闭式个体卡片分类工作坊,让专家依据心理模型独立进行变量-模态分组,以最小化社会偏见;(3)进行共识分析,识别一致与分歧区域,对语义模糊、多主题特征和默认分类等分歧类型应用预定义分析规则,未能系统分析的案例则通过集体验证工作坊解决。

研究结果部分呈现如下:

"案例研究描述":研究在法国社会住房组织Le Comité Ouvrier du Logement实施,该组织自1950年代初成立以来,兼具社会住房建造者与物业管理者的双重角色。在环境法规日益严格的背景下,该组织开始整合光伏、太阳能热利用、生物质能等可再生能源技术,但很大程度上依赖补贴。决策者需协调多种可再生能源技术与建筑项目的具体需求侧要求,同时考虑适当的能源商业模式和所有权治理结构。

"方法论在社会住房建筑组织中的实施":设计问题被分解为三个子系统。第一步个体访谈后,初始列表包含社会住房项目子系统14个变量48个模态、可再生能源生产技术子系统6个变量29个模态、能源商业模式子系统8个变量28个模态,共计28个变量105个模态。卡片分类工作坊后,专家认为部分卡片不相关或冗余并建议删除,其他卡片经精炼以改善共享理解,最终产生25个变量119个模态。共识分析显示专家共识率为41.18%(49组),需逐一审查。分歧程度评估包括完全分歧(100%,18组,留待最终验证工作坊)和部分分歧(超过25%)。部分分歧分析中,默认分类分歧若非来自该变量领域专家则保留多数分类,若来自领域专家则进入最终工作坊;语义模糊分歧若领域专家能以科学文献佐证则采纳其分类;多主题模态则考察复制卡片的可能性。方法解决了56组分歧案例中的32.14%(18组),剩余53组需在工作坊中解决。最终工作坊中,专家逐一审查并达成共享共识。

研究结论呈现于"讨论与结论"部分:该研究提出了映射社会住房可再生能源整合设计空间的方法论,将集合设计视角与形态学图表作为早期结构化与探索工具。通过个体识别关键变量与模态、独立专家卡片分类工作坊精炼初始概念类别、以及共识分析的完整流程,所有变量和模态被形式化于形态学图表中,提供了设计空间的结构化表征,实现了基于集合的设计空间认知。该形态学图表使决策者能够可视化设计空间的广度并考虑不同配置,支持知情决策,强调结构化领域特定知识和逐步构建共享理解。

该研究特别指出,虽然借鉴了集合设计原则,但聚焦于使用形态学图表进行早期设计空间映射,而非完整实施包含后期收敛阶段的集合设计。这与"购物式设计"(Design by Shopping, DBS)范式一致,后者强调在收敛到特定可行解集之前进行多方案探索和知识发现。研究人员认为,考虑广泛的设计替代方案,决策者能够了解可行性和关系,进而做出选择。

研究局限性包括:研究人员在工作坊 facilitation 和共识分析中的主动角色可能引入偏见,尽管采取了中性卡片设计、个体工作坊先于群体讨论、与专家验证综合结果、明确分歧解决规则和最终集体工作坊等反思性措施;未纳入独立编码;未考虑变量和模态之间的相互依赖关系,可能产生不切实际的组合。未来研究将整合约束条件以减少不可行区域,建立清晰的 operational protocols 以定义决策者如何导航该工具,并探索设计空间探索和购物式设计范式如何通过所提出的形态学图表实现操作化,以支持复杂能源转型背景下的协作设计过程。
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