CN110991874A - 一种建筑群微环境测评方法、平台和系统 - Google Patents

Abstract

一种建筑群微环境测评方法，包括步骤：选择所述待测评的建筑群微环境的典型测点，在对所述建筑群的室外热环境模拟、风环境模拟和场地遮阴模拟的基础上，再结合所述建筑群的建筑总平面图、景观设计总平图和/或建筑交通流线进行典型测点的筛选；针对所述待测评的建筑群微环境有实际体验的用户建立所述待测评的建筑群微环境单项环境参数投票器，根据用户投票结果给出所述建筑群室外活动区域舒适度预测。

Description

一种建筑群微环境测评方法、平台和系统

技术领域

本发明属于绿色建筑技术领域，特别涉及一种建筑群微环境测评方法、平台和系统。

背景技术

随着经济和生活水平的提高，人们越来越关注环境的舒适性。一方面，室内环境的舒适度，对于构建与人的生理心理行为相和谐的生活环境，提高生活品质、促进身心健康的重要作用已经获得社会共识。另一方面，人们在高强度工作之余，往往会将户外活动作为放松休憩的方式，然而，影响户外活动的室外环境舒适性，却没有得到应有的重视。

目前，室外热环境、极端环境、大气环境等能够直接感知的因素比较受关注，环境改善的技术也多通过人工方法集中于室内的环境控制上。而随着人们渴望亲近自然和对室外活动的强烈需求，而室外环境的加剧恶化，如何寻找舒适的室外活动环境还没有系统的和完整的理论与技术。人们也希望能够预测和评估室外空间的舒适度情况。

现有技术中,关于建筑室外环境的专利包括以下几种类型。

一是室外风环境质量的综合评价。如中国专利CN 104778365A天津大学，尤学一李倩倩，一种绿色建筑群室外风环境质量的综合指数评价方法，2015年。该文件记载的方法包括，获取16个风向的风频，利用层次分析法确定指标权重；并提出三项单项指标人行区风速<5m/s的面积比例，室外风速放大系数，单体建筑迎背面压差达标数量比例。用建筑群室外风环境综合指数R，实现了建筑群室外风环境质量的综合评价。

二是一种建筑室外环境舒适度评价装置和方法。如中国专利CN 105466493A武汉理工大学，黄樟灿吴俊，一种建筑室外环境舒适度评价装置和方法，2016年。该文件记载的技术方案包括，用多个测试仪器和传感器集成一体的室外环境评价装置；感应采集模块包括光强传感器、风速传感器、pm2.5测试仪、温度传感器和湿度传感器，光强传感器、风速传感器、pm2.5测试仪、温度传感器、湿度传感器和输入模块连接控制模块的输入端，控制模块的输出端连接输出模块；还包括连接于感应采集模块、控制模块、输入模块和输出模块的供电模块。为与人体舒适度相关的参数进行测量，并可以由用户选择测量方式，结果通过显示器输出。本发明采用了基于网络指标体系的综合评价内核，其中采用网络层次分析法ANP获取各个单项指标的权重，进而获取综合舒适度的评价，区别于其他评价方法的单一树形与类树形结构。

三是一种基于寒地装配式民居建筑物的物理环境评价方法。如中国专利CN109919513A吉林建筑大学，郑秋玲徐强杨柯吕静张成龙范弘，一种建筑室外环境舒适度评价装置和方法，2019年。该文件记载了通过采集居民建筑物室内室外的物理环境，并基于BP神经网络确定居民建筑物的光舒适度、热舒适度、隔音效果、空气质量以及通风效果，具体包括步骤一、按照采样周期，测量建筑物的视野可视度、自然采光强度、夏季室内温度、冬季室内温度、环境噪声、园区植物绿化率以及室内通风度；步骤二、确定三层BP神经网络的输入层神经元向量x＝{x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7}；步骤三、所述输入层向量映射到隐层，隐层的神经元为m个；步骤四、得到输出层神经元向量。能够采集居民建筑物室内室外的物理环境，并基于BP神经网络确定居民建筑物的光舒适度、热舒适度、隔音效果、空气质量以及通风效果。

总结上述这三个技术方案存在的问题，第一，仅针对风环境，而未对建筑群周围微环境进行综合评价；进行了物理环境的测量和评价，但未包括典型测点位置的选择方法；这些方法未考虑用户的实际感受，也未对室外综合环境进行评价分析。

发明内容

本发明实施例提供了一种建筑群微环境测评方法、平台和系统，目的是解决现有的建筑群室外环境测试评估方法存在的缺陷。

本发明实施例中的测评方法，结合用户在室外体感舒适度评价和室外环境测试结果，综合测评建筑群微环境；优化了建筑群微环境典型测点的选择和定位方法，预估适宜用户室外活动的舒适区；设计了新的评估流程，并嵌入关键方法，弥补了现有技术的不足之处。所述建筑群微环境是指位置毗邻、功能相同、权属相同、技术体系相近的两个及以上的单体建筑组成的群体如住宅建筑群、办公建筑群、城市综合体等的室外热环境、风环境、光环境、空气质量和声环境。

本发明实施例之一，一种建筑群微环境测评方法，优化建筑群微环境的典型测点的选择，在建筑群的室外热环境模拟、风环境模拟和场地遮阴模拟的基础上，再结合建筑总平面图、景观设计总平图和建筑交通流线进行典型测点筛选；

针对在被评估项目的建筑群微环境有实际体验的用户，采取室外微环境的投票数据分析并且可以依据实际体验后再持续更新和改进用户投票结果。实现了微环境中各单项环境权重因子的动态变化直到静态满意不变的特性。

基于用户需求且结合测试结果给出建筑群微环境综合评价，同时也可以实现单项环境的评价，通过层次评价法量化确定总的评价结果；

结合实际微环境测试评价结果和用户长期投票的结果数据，给出建筑群室外适合活动的区域建议。

根据本发明实施例的基于实际用户需求的建筑群微环境测试和评价方法，通过CFD软件模拟结果结合建成后景观等方面的场地勘查信息进行初步选点，开展室外环境(热环境、风环境、空气品质、光环境、声环境)综合测试，通过计算机进行测试结果处理，计算效率高。由于获取了用户的实际体验需求信息和对微环境单项因素的重要程度判断，通过层次分析法AHP法快速求解权重系数，结合用户投票数据，给出不同室外环境条件下的室外舒适潜力区。该方法为用户提供适合开展室外活动的舒适区建议，为保障室外微环境用户的健康提供理论依据。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，其中：

图1根据本发明实施例之一的建筑群微环境测评系统框架示意图。

图2根据本发明实施例之一的用户投票系统示意图。

图3根据本发明实施例之一的综合评价系统示意图。

具体实施方式

根据一个或者多个实施例，一种建筑群微环境测评方法，该方法包括以下步骤：

选择建筑群微环境的典型测点，在建筑群室外热环境模拟、风环境模拟和场地遮阴模拟的基础上，再结合建筑总平面图、景观设计总平面图和建筑交通流线进行典型测点的初步筛选，这样确定典型测点可减少测试设备的数量。该步骤优化了常规的建筑测点由建筑性能模拟工程师根据设计模拟经验来选择的弊端；

针对在被评估的建筑群微环境长期有实际体验的用户，采取室外微环境的用户投票数据进行分析，并且依据持续体验后更新的用户投票结果，实现了微环境中各单项环境权重因子的动态变化直到静态满意不变的特性；

基于用户需求且结合测试结果，在对建筑群微环境综合评价的同时也实现单项环境的评价，通过层次评价法量化确定总的评价结果；

结合实际微环境测试的结果和用户长期投票的结果数据，给出建筑群室外适合活动的区域建议。

根据一个或者多个实施例，如图1所示，一种建筑群微环境测评系统，该系统包括建筑群微环境的室外检测子系统、模拟子系统、典型测点位置选择子系统、用户投票子系统和评价子系统。

室外检测子系统接收用于检测室外环境参数的温湿度测试仪、风速测试仪、风速放大系数、光照度测试仪、甲醛测试仪、PM2.5测试仪和噪声测试仪的检测输出数据；

模拟子系统用于模拟所述建筑群微环境中的风环境和热环境；

典型测点位置选择子系统用于根据模拟子系统的模拟结果，以及根据所述待测评建筑群的室外场地平面图建立的所述待测评建筑群室外环境数字地图，获取所述待测评建筑群周围场地的人流密度数据，在所述数字地图上选取典型测点位置；

用户投票子系统，根据所述建筑群微环境的具有实际体验的用户的投票结果计算得到微环境中各单项环境参数的权重系数；

评价子系统，根据计算得到的所述建筑群微环境中各单项环境参数的权重系数计算建筑群微环境各典型位置的微环境总分，给出所述待测评建筑群的室外活动区舒适潜力等级图。

根据一个或者多个实施例，针对已经建成的建筑群提供一种基于用户需求的建筑群微环境测试和评价方法。在建筑群室外热环境模拟、风环境模拟和场地遮阴模拟的基础上，结合建筑总平面图、景观设计总平图、建筑交通流线，初步选择典型测点，测试和采集建筑群室外物理环境热环境、光环境、风环境、空气品质、声环境，并基于层次评价法和用户需求确定室外区域的舒适度等级，结合气象数据参数，给出室外舒适环境的效果。具体包括如下步骤：

步骤S1，根据《中国建筑热环境分析专用气象数据集》获取被评估建筑群所在城市的室外气象数据如风向、风频、平均温度等数据；

步骤S2，获取目标建筑群的建筑总平面图、景观设计总平面图或卫星地图的地形数据；

步骤S3，通过CFD软件模拟，参照《建筑环境数值模拟技术规范》输入合理的边界条件和其他物性参数，模拟建筑群风环境和热环境；

步骤S4，根据模拟结果和建筑群室外场地平面图作为一个图层导入GIS软件；在建筑群室外人流路线和景观休息区对建筑群周围现场拍照，绘制场地人流密度图导入GIS软件，通过GIS空间叠置法，场地地图中去除建筑本体、水体、绿地等不可停留区，获取典型测点位置；

步骤S5，测试方法参照现行建筑环境测试标准《建筑热环境测试方法标准》、《照明测量方法》、《室内环境空气质量监测技术规范》、《公共场所卫生检验方法》等，按照冬季、夏季和过渡季的采样周期参照标准中的测试方法，测试各典型测点位置的温度、相对湿度、风速、风速放大系数、照度值、甲醛、PM2.5和噪声值环境参数。

步骤S6，通过结果处理平台，统计各典型测点位置典型日某时间段内的环境结果表征值，后求解平均值。

步骤S7，设定用户电子投票系统，其中投票系统输出的表征量包括用户群体特性、单项微环境的重要程度对比，投票结果导入yaahp软件计算得到微环境的权重系数。

如图2所示，建筑群微环境用户投票系统，采用层次评价方法，在同一个层次对微环境进行两两比较，衡量尺度划分为9个等级，见表1。建筑群微环境因素之间要符合逻辑一致性，如：A>B，A<C,则C>B必须成立，否则问卷无效。

表1判断矩阵标度值及含义

根据用户对建筑群微环境方面重要性的理解，在下表2中您认为的重要性程度下填写标度值。

表2重要程度标度表

步骤S8，结合图3的综合评价系统，定义“基于用户需求的建筑群微环境综合评价分数”作为评价建筑群室外微环境的支撑依据，计算公式如公式(1)。

式(1)中,S_j为第j个测点的总分值。i＝1,2,3,4,5分别代表热环境、风环境、光环境、空气质量和声环境。E_i,j为第j个测点第i项环境的得分值。W_i为第i项环境的指标权重系数，通过层次分析法来确定各个微环境分项的权重系数，权重系数的获取通过用户需求调研和软件yaahp计算得到。各单项环境的分值由相关关键测试指标和关键技术措施确定见表3。

以风环境为例，夏季某典型日第j典型测点的四个时段的人行高度处和儿童娱乐区高度风速测试结果和风环境模拟结果，与表3或相关标准比较，得到四个风环境评分值，平均值为E_j,2。通过用户投票结果导入软件yaahp得到风环境权重系数W₂,则W₂.E_j,2为风环境的评分值。

继续评价建筑群的综合舒适度和单项舒适度，以及热环境评价计算。

表3建筑群微环境的评价表

表4建筑群微环境室外综合评分等级

步骤S9，按照评价分数S的计算公式，求解各典型测点位置的微环境总分。

表5建筑群典型位置评分表

E为单项室外环境的分值。输入各个测点测试时间段参数值，通过评价系统获得各代表测点的评价结果分值。

步骤S10，给出基于用户需求的室外活动区舒适潜力等级图。

根据某具体建筑群微环境的评估为例，选择典型测点，按照建筑群的用户投票结果确定权重系数如表6。

表6建筑群微环境用户投票的权重系数表

选项	热环境	光环境	风环境	空气品质	声环境	合计
							权重	0.25	0.15	0.2	0.3	0.1	1

各测点评分结果如下。

典型位置	1号位置	2号位置	3号位置	4号位置	5号位置	6号位置	7号位置
								评分值	75	80	65	70	80	50	85

在该建筑群微环境数字地图中标识出不舒适区为不建议用户室外久留，尤其是对于儿童和老年人。标识出的舒适区，为适宜室外活动，得分越高，舒适性越高。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种建筑群微环境测评方法，其特征在于，包括以下步骤：

选择所述待测评的建筑群微环境的典型测点，在对所述建筑群的室外热环境模拟、风环境模拟和场地遮阴模拟的基础上，再结合所述建筑群的建筑总平面图、景观设计总平图和/或建筑交通流线进行典型测点的筛选；

针对所述待测评的建筑群微环境有实际体验的用户建立所述待测评的建筑群微环境单项环境参数投票器，根据用户投票结果给出所述建筑群室外活动区域舒适度预测。

2.一种建筑群微环境测评平台，其特征在于，所述测评平台包括服务器，服务器具有存储器；以及

耦合到所述存储器的处理器，该处理器被配置为执行存储在所述存储器中的指令，所述处理器执行以下操作：

S1，获取待测评建筑群的室外气象数据；

S2，获取所述待测评建筑群的建筑总平面图、景观设计总平面图和/或卫星地图的地形数据；

S3，根据预设的建筑环境数值模拟边界条件和物性参数，模拟所述待测评建筑群的风环境和热环境；

S4，根据步骤S3的模拟结果和从步骤S2中提取的待测评建筑群的室外场地平面图作建立所述待测评建筑群室外环境数字地图，获得所述待测评建筑群周围场地的人流密度数据，在所述数字地图上选取典型测点位置；

S5，按照冬季、夏季和过渡季的采样周期，测试各典型测点位置的温度、相对湿度、风速、风速放大系数、照度值、甲醛、PM2.5和噪声值环境参数；

S6，统计各典型测点位置在典型日的设定时间段内的环境结果表征值，并且求解表征值的平均值；

S7，设置建筑群用户投票器，根据所述建筑群微环境的具有实际体验的用户的投票结果计算得到微环境中各单项环境参数的权重系数，

S8，计算个典型测点的测评分数，计算公式:

式(1)中,S_j为第j个测点的总分值，i＝1,2,3,4,5分别代表热环境、风环境、光环境、空气质量和声环境，

E_i,j为第j个测点第i项环境的得分值，

W_i为第i项环境的指标权重系数，

S9，计算建筑群微环境各典型位置的微环境总分；

S10，给出所述待测评建筑群的室外活动区舒适潜力等级图。

3.一种建筑群微环境测评系统，其特征在于，该系统包括建筑群微环境的室外检测子系统、模拟子系统、典型测点位置选择子系统、用户投票子系统和评价子系统，

室外检测子系统接收用于检测室外环境参数的温湿度测试仪、风速测试仪、风速放大系数、光照度测试仪、甲醛测试仪、PM2.5测试仪和噪声测试仪的检测输出数据；

模拟子系统用于模拟所述建筑群微环境中的风环境和热环境；

典型测点位置选择子系统用于根据模拟子系统的模拟结果，以及根据所述待测评建筑群的室外场地平面图建立的所述待测评建筑群室外环境数字地图，获取所述待测评建筑群周围场地的人流密度数据，在所述数字地图上选取典型测点位置；

用户投票子系统，根据所述建筑群微环境的具有实际体验的用户的投票结果计算得到微环境中各单项环境参数的权重系数；

评价子系统，根据计算得到的所述建筑群微环境中各单项环境参数的权重系数计算建筑群微环境各典型位置的微环境总分，给出所述待测评建筑群的室外活动区舒适潜力等级图。

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