CN107045572A - 一种基于微气候分析的建筑场地设计方法及系统 - Google Patents

一种基于微气候分析的建筑场地设计方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了城市热环境技术领域的一种基于微气候分析的建筑场地设计方法及系统,包括:Matlab模拟软件分析单元、ecotect模拟软件分析单元、CFD模拟软件分析单元、微气候指标建立单元、微气候综合指标生成单元、微气候综合指标选取单元和建筑场地设计布局单元,首先根据建筑气候相关理论,建立评价分析场地微气候好坏的指标体系,再利用CFD模拟软件和ecotect模拟软件分析出建筑场地的风环境及日照情况,将各种模拟结果导入Matlab模拟软件进行处理,将指标体系得分与模拟分析结果进行得分处理,生成微气候评价指标图,该指标可以清晰的反应建筑场地微气候环境的优劣,使建筑师可以直观的在设计中参考场地微气候环境,使建筑与环境设计更趋科学。

Description

一种基于微气候分析的建筑场地设计方法及系统
技术领域
本发明涉及城市热环境技术领域,为建筑场地设计提供科学的思路与方法,具体为一种基于微气候分析的建筑场地设计方法及系统。
背景技术
微气候环境包括了温度、湿度、风向风速、日照等指标,这些指标与地区气候参数有较大的差异,如气象资料中的风向是在平坦的场地中测得的不受周边物体遮挡所形成的风向及风速。而实际微气候环境下,局部地区由于地形,周边建筑等环境的影响,形成了诸如由峡谷效应导致的风速加强或减弱,由上风向遮挡所造成的下风向无风区,或涡旋区。在温度方面,由于城市人群在各种生产成活过程中产生了大量的碳排放,建筑及地表硬质铺装与水体、绿地等环境要素对日照辐射的吸收率不同,散湿量不同,都能导致城市中小区域微气候的热湿环境差异,据测试资料显示夏季沥青路面的温度可能比绿地及水面附近的温度高出20度以上,此外生产生活中的污染物,噪音等均对场地的微气候环境均产生了较大的影响。综上所述,为获得对建筑设计起指导作用的微气候环境,人们通过建立建筑模型,模拟太阳轨迹,模拟风向走动,画风场图等方式,来了解建筑的微气候环境以指导设计。但是这种方法耗时耗力,操作难度高,因此应用推广较差。20世纪90年代,随着计算机技术的发展,通过计算机软件来进行建筑与场地微气候环境的模拟得到了发展与应用。人们可以通过各种计算机软件所营造出的模拟环境来虚拟风、光等动态变化,例如风环境模拟,一般仅针对特定条件下进行模拟,如采用夏季10%大风下的风环境进行模拟,这样的模拟结果并不能反应全年的风环境情况,即使做了四个季节的风环境模拟,但是在实际应用中也很难判断最佳的风环境条件。此外场地微气候环境包括了日照、温度、湿度等因素的影响,单一的对某个因素进行分析,并不能全面的分析微气候环境的好坏。如在冬季讲究避风,但是避风的情况下,可能往往缺少日照,因此避风的环境不一定是好的微气候环境。微气候环境受多种因素的影响,这些因素在场地各个位置有不同的组合,这样或多或少能组合成微气候环境较好的区域,和微气候环境较差的区域。也就是说只有综合的考虑微气候环境指标,才可以比较清楚的了解场地微气候环境的优劣,便于建筑师进行建筑场地设计。鉴于上述提到的问题,本发明设计一种基于微气候分析的建筑场地设计方法及系统,以解决上述提到的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于微气候分析的建筑场地设计方法及系统,以解决上述背景技术中提出的目前采用计算机模拟技术来分析场地微气候环境的方法,在应用中也有其局限性,单一的对某个因素进行分析,并不能全面的分析微气候环境的好坏的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种基于微气候分析的建筑场地设计系统,包括:Matlab模拟软件分析单元、ecotect模拟软件分析单元、CFD模拟软件分析单元、微气候指标建立单元、微气候综合指标生成单元、微气候综合指标选取单元和建筑场地设计布局单元;
所述Matlab模拟软件分析单元包括数据采集单元、数据处理单元、数据整合单元、指标评价分析单元、评价指标图生成单元、评价指标图输出单元和存储单元,所述数据采集单元采集导入的数据,所述数据处理单元处理数据采集单元采集的数据,所述数据整合单元将处理后的数据进行整合得出微气候综合指标,所述指标评价分析单元分析微气候综合指标,所述评价指标图生成产单元包括评价指标图制作单元,所述评价指标图生成单元通过评价指标图制作单元将微气候综合指标制作成图表并进行生成,所述评价指标图输出单元输出评价指标图生成单元生成的微气候综合指标图表,所述存储单元存储评价指标图输出单元输出的微气候综合指标图表;
所述ecotect模拟软件分析单元包括日照阴影数据采集单元、日照阴影数据分析单元、日照阴影指标生成单元和日照阴影数据导入单元,所述日照阴影数据采集单元对四个季节的日照阴影进行数据的采集,所述日照阴影数据分析单元对采集的日照阴影数据进行分析,所述日照阴影指标生成单元生成数据分析后的指标,所述日照阴影数据导入单元将数据导入到数据采集单元,所述数据采集单元采集导入的数据传输到Matlab模拟软件分析单元;
所述CFD模拟软件分析单元包括风速/风向数据采集单元、风速/风向数据分析单元、风速/风向指标生成单元、风速/风向数据导入单元,所述风速/风向数据采集单元对四个季节的风环境主导风向和平均风速进行数据的采集,所述风速/风向数据分析单元对采集的风速/风向数据进行分析,所述风速/风向指标生成单元生成数据分析后的指标,所述风速/风向数据导入单元将数据导入到数据采集单元,所述数据采集单元采集导入的数据传输到Matlab模拟软件分析单元;
所述微气候指标建立单元根据外界环境的影响建立微气候指标数据通过数据采集单元传输到Matlab模拟软件分析单元;
所述微气候综合指标生成单元根据微气候指标建立单元建立的微气候指标和评价指标图生成单元生成的模拟微气候评价指标生成微气候综合指标得分;
所述微气候综合指标选取单元根据微气候综合指标生成单元生产的微气候综合指标得分进行选取;
所述建筑场地设计布局单元根据微气候综合指标选取单元选取的微气候综合指标得分较高的区域进行建筑场地的设计布局。
优选的,所述微气候指标包括日照参数、阴影参数、通风参数和避风参数。
优选的,所述数据整合单元采用网格统一划分的方式将日照阴影数据导入单元和风速/风向数据导入单元导入的数据进行整合。
优选的,所述建筑场地设计布局单元包括景观场地设计布局和活动场地设计布局。
一种基于微气候分析的建筑场地设计方法,该种基于微气候分析的建筑场地设计方法具体步骤如下:
S1:微气候指标建立单元根据外界环境的影响建立微气候指标数据通过数据采集单元传输到Matlab模拟软件分析单元;
S2:风速/风向数据采集单元对四个季节的风环境主导风向和平均风速进行数据的采集,风速/风向数据分析单元对采集的风速/风向数据进行分析,风速/风向指标生成单元生成数据分析后的指标,风速/风向数据导入单元将数据导入到数据采集单元,数据采集单元采集导入的数据传输到Matlab模拟软件分析单元,根据CFD模拟软件分析风速/风向指标;
S3:日照阴影数据采集单元对四个季节的日照阴影进行数据的采集,日照阴影数据分析单元对采集的日照阴影数据进行分析,日照阴影指标生成单元生成数据分析后的指标,日照阴影数据导入单元将数据导入到数据采集单元,数据采集单元采集导入的数据传输到Matlab模拟软件分析单元,根据ecotect模拟软件分析日照阴影指标;
S4:Matlab模拟软件评价分析风速/风向数据和日照阴影指标值得出模拟微气候评价指标,数据采集单元采集导入的数据,数据处理单元处理数据采集单元采集的数据,数据整合单元将处理后的数据进行整合得出微气候综合指标,指标评价分析单元分析微气候综合指标,评价指标图生成产单元包括评价指标图制作单元,评价指标图生成单元通过评价指标图制作单元将微气候综合指标制作成图表并进行生成,评价指标图输出单元输出评价指标图生成单元生成的微气候综合指标图表,存储单元存储评价指标图输出单元输出的微气候综合指标图表;
S5:微气候综合指标生成单元根据微气候指标建立单元建立的微气候指标和评价指标图生成单元生成的模拟微气候评价指标生成微气候综合指标得分;
S6:微气候综合指标选取单元根据微气候综合指标生成单元生产的微气候综合指标得分进行选取,建筑场地设计布局单元根据微气候综合指标选取单元选取的微气候综合指标得分较高的区域进行建筑场地的设计布局,根据微气候综合指标的优劣,指导建筑场地设计布局。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:该种基于微气候分析的建筑场地设计方法及系统,用于评价建筑场地的微气候环境,指导建筑场地设计,使建筑场地设计可以更有效,更准确的考虑微气候环境,首先根据建筑气候相关理论,建立评价分析场地微气候好坏的指标体系,再利用CFD模拟软件和ecotect模拟软件分析出建筑场地各季节典型情况下的风环境及日照情况,然后将各种模拟结果导入Matlab模拟软件进行处理,将指标体系得分与模拟分析结果进行得分处理,生成微气候评价指标图,该指标可以清晰的反应建筑场地微气候环境的优劣,使建筑师可以直观的在设计中参考场地微气候环境,使建筑与环境设计更趋科学。
附图说明
图1为本发明系统原理框图;
图2为本发明工作流程图。
图中:1Matlab模拟软件分析单元、2ecotect模拟软件分析单元、3CFD模拟软件分析单元、4微气候指标建立单元、5微气候综合指标生成单元、6微气候综合指标选取单元、7建筑场地设计布局单元。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2,本发明提供一种技术方案:一种基于微气候分析的建筑场地设计系统,包括:Matlab模拟软件分析单元1、ecotect模拟软件分析单元2、CFD模拟软件分析单元3、微气候指标建立单元4、微气候综合指标生成单元5、微气候综合指标选取单元6和建筑场地设计布局单元7;
所述Matlab模拟软件分析单元1包括数据采集单元、数据处理单元、数据整合单元、指标评价分析单元、评价指标图生成单元、评价指标图输出单元和存储单元,所述数据采集单元采集导入的数据,所述数据处理单元处理数据采集单元采集的数据,所述数据整合单元将处理后的数据进行整合得出微气候综合指标,所述指标评价分析单元分析微气候综合指标,所述评价指标图生成产单元包括评价指标图制作单元,所述评价指标图生成单元通过评价指标图制作单元将微气候综合指标制作成图表并进行生成,所述评价指标图输出单元输出评价指标图生成单元生成的微气候综合指标图表,所述存储单元存储评价指标图输出单元输出的微气候综合指标图表;
所述ecotect模拟软件分析单元2包括日照阴影数据采集单元、日照阴影数据分析单元、日照阴影指标生成单元和日照阴影数据导入单元,所述日照阴影数据采集单元对四个季节的日照阴影进行数据的采集,所述日照阴影数据分析单元对采集的日照阴影数据进行分析,所述日照阴影指标生成单元生成数据分析后的指标,所述日照阴影数据导入单元将数据导入到数据采集单元,所述数据采集单元采集导入的数据传输到Matlab模拟软件分析单元1;
所述CFD模拟软件分析单元3包括风速/风向数据采集单元、风速/风向数据分析单元、风速/风向指标生成单元、风速/风向数据导入单元,所述风速/风向数据采集单元对四个季节的风环境主导风向和平均风速进行数据的采集,所述风速/风向数据分析单元对采集的风速/风向数据进行分析,所述风速/风向指标生成单元生成数据分析后的指标,所述风速/风向数据导入单元将数据导入到数据采集单元,所述数据采集单元采集导入的数据传输到Matlab模拟软件分析单元1;
所述微气候指标建立单元4根据外界环境的影响建立微气候指标数据通过数据采集单元传输到Matlab模拟软件分析单元1;
所述微气候综合指标生成单元5根据微气候指标建立单元4建立的微气候指标和评价指标图生成单元生成的模拟微气候评价指标生成微气候综合指标得分;
所述微气候综合指标选取单元6根据微气候综合指标生成单元5生产的微气候综合指标得分进行选取;
所述建筑场地设计布局单元7根据微气候综合指标选取单元6选取的微气候综合指标得分较高的区域进行建筑场地的设计布局。
其中,所述微气候指标包括日照参数、阴影参数、通风参数和避风参数,所述数据整合单元采用网格统一划分的方式将日照阴影数据导入单元和风速/风向数据导入单元导入的数据进行整合,所述建筑场地设计布局单元7包括景观场地设计布局和活动场地设计布局。
一种基于微气候分析的建筑场地设计方法,该种基于微气候分析的建筑场地设计方法具体步骤如下:
S1:微气候指标建立单元4根据外界环境的影响建立微气候指标数据通过数据采集单元传输到Matlab模拟软件分析单元1;
S2:风速/风向数据采集单元对四个季节的风环境主导风向和平均风速进行数据的采集,风速/风向数据分析单元对采集的风速/风向数据进行分析,风速/风向指标生成单元生成数据分析后的指标,风速/风向数据导入单元将数据导入到数据采集单元,数据采集单元采集导入的数据传输到Matlab模拟软件分析单元1,根据CFD模拟软件分析风速/风向指标;
S3:日照阴影数据采集单元对四个季节的日照阴影进行数据的采集,日照阴影数据分析单元对采集的日照阴影数据进行分析,日照阴影指标生成单元生成数据分析后的指标,日照阴影数据导入单元将数据导入到数据采集单元,数据采集单元采集导入的数据传输到Matlab模拟软件分析单元1,根据ecotect模拟软件分析日照阴影指标;
S4:Matlab模拟软件评价分析风速/风向数据和日照阴影指标值得出模拟微气候评价指标,数据采集单元采集导入的数据,数据处理单元处理数据采集单元采集的数据,数据整合单元将处理后的数据进行整合得出微气候综合指标,指标评价分析单元分析微气候综合指标,评价指标图生成产单元包括评价指标图制作单元,评价指标图生成单元通过评价指标图制作单元将微气候综合指标制作成图表并进行生成,评价指标图输出单元输出评价指标图生成单元生成的微气候综合指标图表,存储单元存储评价指标图输出单元输出的微气候综合指标图表;
S5:微气候综合指标生成单元5根据微气候指标建立单元4建立的微气候指标和评价指标图生成单元生成的模拟微气候评价指标生成微气候综合指标得分;
S6:微气候综合指标选取单元6根据微气候综合指标生成单元5生产的微气候综合指标得分进行选取,建筑场地设计布局单元7根据微气候综合指标选取单元6选取的微气候综合指标得分较高的区域进行建筑场地的设计布局,根据微气候综合指标的优劣,指导建筑场地设计布局。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种基于微气候分析的建筑场地设计系统,其特征在于,包括:Matlab模拟软件分析单元(1)、ecotect模拟软件分析单元(2)、CFD模拟软件分析单元(3)、微气候指标建立单元(4)、微气候综合指标生成单元(5)、微气候综合指标选取单元(6)和建筑场地设计布局单元(7);
所述Matlab模拟软件分析单元(1)包括数据采集单元、数据处理单元、数据整合单元、指标评价分析单元、评价指标图生成单元、评价指标图输出单元和存储单元,所述数据采集单元采集导入的数据,所述数据处理单元处理数据采集单元采集的数据,所述数据整合单元将处理后的数据进行整合得出微气候综合指标,所述指标评价分析单元分析微气候综合指标,所述评价指标图生成产单元包括评价指标图制作单元,所述评价指标图生成单元通过评价指标图制作单元将微气候综合指标制作成图表并进行生成,所述评价指标图输出单元输出评价指标图生成单元生成的微气候综合指标图表,所述存储单元存储评价指标图输出单元输出的微气候综合指标图表;
所述ecotect模拟软件分析单元(2)包括日照阴影数据采集单元、日照阴影数据分析单元、日照阴影指标生成单元和日照阴影数据导入单元,所述日照阴影数据采集单元对四个季节的日照阴影进行数据的采集,所述日照阴影数据分析单元对采集的日照阴影数据进行分析,所述日照阴影指标生成单元生成数据分析后的指标,所述日照阴影数据导入单元将数据导入到数据采集单元,所述数据采集单元采集导入的数据传输到Matlab模拟软件分析单元(1);
所述CFD模拟软件分析单元(3)包括风速/风向数据采集单元、风速/风向数据分析单元、风速/风向指标生成单元、风速/风向数据导入单元,所述风速/风向数据采集单元对四个季节的风环境主导风向和平均风速进行数据的采集,所述风速/风向数据分析单元对采集的风速/风向数据进行分析,所述风速/风向指标生成单元生成数据分析后的指标,所述风速/风向数据导入单元将数据导入到数据采集单元,所述数据采集单元采集导入的数据传输到Matlab模拟软件分析单元(1);
所述微气候指标建立单元(4)根据外界环境的影响建立微气候指标数据通过数据采集单元传输到Matlab模拟软件分析单元(1);
所述微气候综合指标生成单元(5)根据微气候指标建立单元(4)建立的微气候指标和评价指标图生成单元生成的模拟微气候评价指标生成微气候综合指标得分;
所述微气候综合指标选取单元(6)根据微气候综合指标生成单元(5)生产的微气候综合指标得分进行选取;
所述建筑场地设计布局单元(7)根据微气候综合指标选取单元(6)选取的微气候综合指标得分较高的区域进行建筑场地的设计布局。
2.根据权利要求1所述的一种基于微气候分析的建筑场地设计系统,其特征在于:所述微气候指标包括日照参数、阴影参数、通风参数和避风参数。
3.根据权利要求1所述的一种基于微气候分析的建筑场地设计系统,其特征在于:所述数据整合单元采用网格统一划分的方式将日照阴影数据导入单元和风速/风向数据导入单元导入的数据进行整合。
4.根据权利要求1所述的一种基于微气候分析的建筑场地设计系统,其特征在于:所述建筑场地设计布局单元(7)包括景观场地设计布局和活动场地设计布局。
5.一种基于微气候分析的建筑场地设计方法,其特征在于:该种基于微气候分析的建筑场地设计方法具体步骤如下:
S1:微气候指标建立单元(4)根据外界环境的影响建立微气候指标数据通过数据采集单元传输到Matlab模拟软件分析单元(1);
S2:风速/风向数据采集单元对四个季节的风环境主导风向和平均风速进行数据的采集,风速/风向数据分析单元对采集的风速/风向数据进行分析,风速/风向指标生成单元生成数据分析后的指标,风速/风向数据导入单元将数据导入到数据采集单元,数据采集单元采集导入的数据传输到Matlab模拟软件分析单元(1),根据CFD模拟软件分析风速/风向指标;
S3:日照阴影数据采集单元对四个季节的日照阴影进行数据的采集,日照阴影数据分析单元对采集的日照阴影数据进行分析,日照阴影指标生成单元生成数据分析后的指标,日照阴影数据导入单元将数据导入到数据采集单元,数据采集单元采集导入的数据传输到Matlab模拟软件分析单元(1),根据ecotect模拟软件分析日照阴影指标;
S4:Matlab模拟软件评价分析风速/风向数据和日照阴影指标值得出模拟微气候评价指标,数据采集单元采集导入的数据,数据处理单元处理数据采集单元采集的数据,数据整合单元将处理后的数据进行整合得出微气候综合指标,指标评价分析单元分析微气候综合指标,评价指标图生成产单元包括评价指标图制作单元,评价指标图生成单元通过评价指标图制作单元将微气候综合指标制作成图表并进行生成,评价指标图输出单元输出评价指标图生成单元生成的微气候综合指标图表,存储单元存储评价指标图输出单元输出的微气候综合指标图表;
S5:微气候综合指标生成单元(5)根据微气候指标建立单元(4)建立的微气候指标和评价指标图生成单元生成的模拟微气候评价指标生成微气候综合指标得分;
S6:微气候综合指标选取单元(6)根据微气候综合指标生成单元(5)生产的微气候综合指标得分进行选取,建筑场地设计布局单元(7)根据微气候综合指标选取单元(6)选取的微气候综合指标得分较高的区域进行建筑场地的设计布局,根据微气候综合指标的优劣,指导建筑场地设计布局。
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