随着我国经济水平的增长,社会对教育建筑的需求总量及其内部光热环境质量要求大幅提高。相关研究表明,我国学生主要学习时间中超过80%是在学校教室内度过的,其内部环境的光热舒适性对学生身心健康和学习效率有着很大影响。而受气候条件影响,广州地区教育建筑空调被大量使用,导致能耗激增,节约能源也成为提高建筑舒适度同时必须要考虑的因素。在此背景下,提高中学教室室内光热舒适性和减少能耗成为当前教育建筑设计急需解决的问题。因此,本文针对广州中学教室光热舒适性及能耗优化设计策略进行了研究。首先,选取广东省教育研究院黄埔实验学校作为典型对象,实测了广州地区中学教室在三联控、空调和自然通风模式下的光热环境及能耗情况,发现室内气流速度分布、太阳直射辐射入射和玻璃热辐射会显著影响室内热舒适情况,增加室内热舒适非均匀分布程度;同时,受窗户、墙体、走廊等影响,室内照度也呈现非均匀分布,晴天相较阴天该情况更加显著。在相同天气条件下,三联控和空调教室室内热环境,除个别情况外,均处于舒适状态,三联控教室室内风速、温度、相对湿度、热舒适分布较空调教室更均匀,能源消耗更少。其次,基于Rhino和Grasshopper参数化平台Ladybug和Honeybee插件,对三联控教室、空调教室、自然通风教室的光热环境及能耗进行模拟验证。三联控教室、空调教室、自然通风教室光热环境及能耗模拟与实测结果趋势较为一致,数值差异较小,因此可以认为本文采用的模拟方法及设置较为准确。再次,考虑到一次性对所有影响因素进行多目标优化耗费时间过长,本研究采取分步优化的方法,对分区域照明设置和三联控模式进行了初步优选。通过对多种分区域动态照明模式进行模拟,发现分区域照明随分区数量增加,照明耗电量呈下降趋势,最大可下降48.41%,其中横向3分区照明设置可较好协调建筑节能性和设置成本。通过模拟比较多种三联控模式,室内平均风速为0.4m/s的28℃三联控模式为优选三联控模式,学生在校期间全年、夏季及春秋季热舒适时间比分别可达96.25%、97.59%、94.97%,全年耗电量仅为42.31k Wh/m~2。最后,在优选三联控模式基础上,以垂直遮阳构件宽度、角度及离窗距离为变量,以教室室内光热舒适性和能耗优化为目标,进行了基于遗传算法的多目标优化,得到了前沿解集。针对部分较优前沿解,采用横向3分区照明设置再优化,节能再优化率最高达16.85%,总节能优化率最高达57.22%,表明分步优化既能提高效率,也能保证优化结果。同时,将光热环境空间非均匀分布概念引入评价标准,对上述较优解进一步进行优选,通过综合比较选出推荐方案。本文结合三联控模式、分区域照明设置及光热环境空间非均匀分布评价标准得出的研究结论对广州地区中学教室光热舒适性及能耗优化设计方法具有参考意义,对于其他地区中学教室的优化设计也提供了较好的思路。