[發明專利]一種最大化建筑群太陽能利用潛力的建筑布局確定方法

有效

• 申請號: 202011334831.4
• 申請日: 2020-11-25
• 公開（公告）號: CN112464339B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發明（設計）人: 郝上凱;劉煜;楊瀟靜;鄭武幸;邵騰;王晉
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/27
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 金鳳

本發明公開了一種最大化建筑群太陽能利用潛力的建筑布局確定方法，首先獲取建筑群所在地的太陽輻射氣象數據，接著確定建筑群的參數化變量及約束條件，然后建立建筑群的參數化模型，再通過迭代計算獲得太陽能利用潛力最大的建筑布局形態時的迭代參數值。本發明對建筑群體的太陽能利用潛力提升設計，特別是在太陽能富集地區的相關設計，具有直接的指導意義。

技術領域

本發明屬于建筑技術領域，具體涉及一種建筑布局確定方法。

背景技術

建筑群布局形式與建筑群的太陽能利用潛力有極其密切的關系，不同的布局形式可以使得建筑群有不同的太陽能利用潛力。現階段對建筑群的布局形式主要是在保證滿足容積率及間距等硬性指標時，對太陽能利用的潛力考慮達到當地建設或任務書所要求達到的太陽能利用基本要求即可的模式下進行的，并沒有對最大化其太陽能利用潛力而進行研究(不同的地區，不同的項目對建筑的綠色環保性能要求不同，這里表達在實際設計階段只考慮達到要求，并不考慮將其最大化)。現有方法可以得到滿足基本要求的建筑群布局，但是無法進一步求得最大化建筑群太陽能利用潛力目標下的最佳布局形式。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供了一種最大化建筑群太陽能利用潛力的建筑布局確定方法，首先獲取建筑群所在地的太陽輻射氣象數據，接著確定建筑群的參數化變量及約束條件，然后建立建筑群的參數化模型，再通過迭代計算獲得太陽能利用潛力最大的建筑布局形態時的迭代參數值。本發明對建筑群體的太陽能利用潛力提升設計，特別是在太陽能富集地區的相關設計，具有直接的指導意義。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案包括以下步驟：

步驟1：獲取建筑群所在地的太陽輻射氣象數據；

步驟2：將建筑群中各建筑的平面位置、相同建筑平面的面寬與進深關系、每棟建筑在平面的偏轉角度、每棟建筑的層數設為迭代變量；將建筑群中各建筑的建筑場地位置、建筑場地面積、場地的建筑容積率設為常量；迭代變量和常量組成參數化變量，獲取參數化變量的取值范圍要求；

步驟3：構建建筑群布局的參數化模型：

步驟3-1：設定建筑群邊建筑外圍護結構尺寸及位置；

步驟3-2：將步驟2對參數化變量的取值范圍要求轉化為對參數化變量的約束條件；

步驟3-3：根據步驟3-2的約束條件，建立建筑群的參數化模型；

步驟3-4：根據建筑群所在地的太陽輻射氣象數據生成氣象環境模型f(.)；

步驟4：使用遺傳算法進行迭代計算；定義i＝1；

步驟4-1：設置參數化變量的初始參數G，G包含A組參數化變量，定義G代表遺傳算法中的一個染色體單元；隨機生成群體N_i，N_i＝(g1,g2,…,gk,…,gA)，gk表示第k組參數化變量，k＝1,2,…,A；

步驟4-2：將群體Ni中的A組參數化變量帶入步驟3-3的建筑群的參數化模型，得到A組建筑群模型；將A組建筑群模型導入氣象環境模型計算得到A組建筑群的太陽總輻射量，表示為M_i＝[f(g1),f(g2),…,f(gk),…,f(gA)]，f(gk)表示第k組參數化變量對應的建筑群的太陽總輻射量；將建筑群的太陽總輻射量記為適應度；

步驟4-3：將M_i中的A組適應度按從大到小的順序排列，取出排前B個適應度，記為數據組C，最大的適應度記為Q_i；

步驟4-4：在數據組C中隨機選擇D個適應度進行片段交叉，得到D個子代，記為數據組D0；再在數據組C中剩余部分隨機選擇E個適應度進行單元變異，得到E個子代，記為數據組E0；將數據組C中未進行片段交叉和單元變異的B-D-E個適應度和數據組D0及數據組E0合并，構成數據組F；