[發明專利]一種耦合城市植被形態的城市建筑能耗模擬方法及系統

有效

• 申請號: 202110487144.4
• 申請日: 2021-05-04
• 公開（公告）號: CN113343421B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發明（設計）人: 朱思潔;石邢;李艷霞;王超;嚴羽
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F16/29;G06Q50/26
• 代理公司: 南京北辰聯和知識產權代理有限公司 32350
• 代理人: 于忠洲

1.一種耦合城市植被形態的城市建筑能耗模擬方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，獲取基于GIS的城市幾何模型，并將城市幾何模型導入Grasshopper中生成各個建筑模型、植被模型以及地面模型；

步驟2，調用Dragonfly插件中的Envi-met建模模塊，Envi-met建模模塊包括Envi-met建筑建模模塊、Envi-met植被建模模塊以及Envi-met地面材質建模模塊，用于分別對各個建筑模型、植被模型以及地面模型進行模型設定，再對設定后的各個建筑模型、植被模型以及地面模型進行網格劃分，獲得網格化城市模型，包括網格化的建筑模型、植被模型以及地面模型；

步驟3，調用Dragonfly插件中的Envi-met運行模塊讀取歷史氣象數據，并根據讀取的歷史氣象數據以及網格化城市模型進行氣候模擬獲得城市微氣候數據，再調用Dragonfly插件中的Envi-met結果讀取模塊輸出網格化的城市微氣候數據；

步驟4，將網格化的城市微氣候數據劃分為各個建筑周邊的建筑微氣候數據，并輸出各個以建筑ID命名的建筑微氣候數據；

步驟5，獲取每棟建筑周邊的植被透射率，并將植被透射率與時間序列相關聯，建立植被透射率時間表；

步驟6，對待模擬建筑周邊的建筑模型以及植被模型進行篩選，獲得鄰近建筑模型以及鄰近植被模型，再根據植被透射率時間表獲取模擬日待模擬建筑的植被透射率，再根據建筑ID與建筑微氣候數據的文件名，將各個建筑與對應的建筑微氣候數據相匹配，再調用Honeybee插件中的EnergyPlus建模模塊和EnergyPlus運行模塊結合植被透射率、鄰近建筑模型、鄰近植被模型以及建筑微氣候數據進行模型設置和能耗模擬運行，并輸出以建筑ID命名的待模擬建筑的能耗模擬數據；

步驟7，根據建筑ID讀取每棟建筑的能耗模擬數據，并根據建筑ID與GIS中的各個建筑模型相匹配，再對每棟建筑的能耗模擬數據在對應的位置處進行展示。

2.根據權利要求1所述的耦合城市植被形態的城市建筑能耗模擬方法，其特征在于，步驟1中，生成建筑模型、植被模型以及地面模型的具體步驟為：

獲取待模擬區域中每棟建筑的基底輪廓信息、高度信息以及建筑ID，再根據城市建筑的基底輪廓以及高度信息建立每棟建筑的建筑模型，且每個建筑模型均對應有一個建筑ID；

獲取待模擬區域中各個樹種的各個單株植被的植被輪廓，再根據各個單株植被的植被輪廓分樹種建立各個單株植被的植被模型；

獲取待模擬區域中各個地面材質的輪廓，再根據各個地面材質的輪廓分材質建立各個地面材質的地面模型。

3.根據權利要求2所述的耦合城市植被形態的城市建筑能耗模擬方法，其特征在于，步驟3中，在Envi-met結果讀取模塊輸出基于GIS的城市微氣候數據時，將對應網格位置處的1.5米高度溫濕度逐時數據、10米高度風速逐時數據以及網格化城市模型進行對應網格疊加，從而輸出網格化的城市微氣候數據。

4.根據權利要求3所述的耦合城市植被形態的城市建筑能耗模擬方法，其特征在于，步驟4中，將網格化的城市微氣候數據劃分為各個建筑周邊的建筑微氣候數據的具體步驟為：

根據每棟建筑的GIS信息提取每棟建筑的相鄰網格，再計算每棟建筑所有相鄰網格的城市微氣候數據的平均值，并將平均值作為各個建筑的建筑微氣候數據；

以各個建筑的建筑ID對應命名各個建筑的建筑微氣候數據，并以EnergyPlus可讀取的epw格式存儲各個建筑的建筑微氣候數據。

5.根據權利要求4所述的耦合城市植被形態的城市建筑能耗模擬方法，其特征在于，步驟5中，獲得植被透射率時間表的具體步驟為：

統計模擬城市區域的主要樹種以及每一樹種的平均樹木尺寸，再根據統計出的各個樹種的平均樹木尺寸建立植被模型，獲取各模擬日各個樹種單株植被的樹冠投影范圍；

根據各個單株植被的樹冠投影范圍獲取各模擬日無遮擋情況下陰影范圍內光合有效輻射和投射到樹冠陰影范圍內地面的光合有效輻射，從而進一步求取各個樹種的單株植被的植被透射率；

再將各個樹種的單株植被的植被透射率與時間序列相關聯，獲得由植被透射率與時間序列相關聯構成的植被透射率時間表。