[发明专利]一种最大化建筑群太阳能利用潜力的建筑布局确定方法

说明书

本发明公开了一种最大化建筑群太阳能利用潜力的建筑布局确定方法，首先获取建筑群所在地的太阳辐射气象数据，接着确定建筑群的参数化变量及约束条件，然后建立建筑群的参数化模型，再通过迭代计算获得太阳能利用潜力最大的建筑布局形态时的迭代参数值。本发明对建筑群体的太阳能利用潜力提升设计，特别是在太阳能富集地区的相关设计，具有直接的指导意义。

技术领域

本发明属于建筑技术领域，具体涉及一种建筑布局确定方法。

背景技术

建筑群布局形式与建筑群的太阳能利用潜力有极其密切的关系，不同的布局形式可以使得建筑群有不同的太阳能利用潜力。现阶段对建筑群的布局形式主要是在保证满足容积率及间距等硬性指标时，对太阳能利用的潜力考虑达到当地建设或任务书所要求达到的太阳能利用基本要求即可的模式下进行的，并没有对最大化其太阳能利用潜力而进行研究(不同的地区，不同的项目对建筑的绿色环保性能要求不同，这里表达在实际设计阶段只考虑达到要求，并不考虑将其最大化)。现有方法可以得到满足基本要求的建筑群布局，但是无法进一步求得最大化建筑群太阳能利用潜力目标下的最佳布局形式。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种最大化建筑群太阳能利用潜力的建筑布局确定方法，首先获取建筑群所在地的太阳辐射气象数据，接着确定建筑群的参数化变量及约束条件，然后建立建筑群的参数化模型，再通过迭代计算获得太阳能利用潜力最大的建筑布局形态时的迭代参数值。本发明对建筑群体的太阳能利用潜力提升设计，特别是在太阳能富集地区的相关设计，具有直接的指导意义。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

步骤1：获取建筑群所在地的太阳辐射气象数据；

步骤2：将建筑群中各建筑的平面位置、相同建筑平面的面宽与进深关系、每栋建筑在平面的偏转角度、每栋建筑的层数设为迭代变量；将建筑群中各建筑的建筑场地位置、建筑场地面积、场地的建筑容积率设为常量；迭代变量和常量组成参数化变量，获取参数化变量的取值范围要求；

步骤3：构建建筑群布局的参数化模型：

步骤3-1：设定建筑群边建筑外围护结构尺寸及位置；

步骤3-2：将步骤2对参数化变量的取值范围要求转化为对参数化变量的约束条件；

步骤3-3：根据步骤3-2的约束条件，建立建筑群的参数化模型；

步骤3-4：根据建筑群所在地的太阳辐射气象数据生成气象环境模型f(.)；

步骤4：使用遗传算法进行迭代计算；定义i＝1；

步骤4-1：设置参数化变量的初始参数G，G包含A组参数化变量，定义G代表遗传算法中的一个染色体单元；随机生成群体N_i，N_i＝(g1,g2,…,gk,…,gA)，gk表示第k组参数化变量，k＝1,2,…,A；

步骤4-2：将群体Ni中的A组参数化变量带入步骤3-3的建筑群的参数化模型，得到A组建筑群模型；将A组建筑群模型导入气象环境模型计算得到A组建筑群的太阳总辐射量，表示为M_i＝[f(g1),f(g2),…,f(gk),…,f(gA)]，f(gk)表示第k组参数化变量对应的建筑群的太阳总辐射量；将建筑群的太阳总辐射量记为适应度；

步骤4-3：将M_i中的A组适应度按从大到小的顺序排列，取出排前B个适应度，记为数据组C，最大的适应度记为Q_i；

步骤4-4：在数据组C中随机选择D个适应度进行片段交叉，得到D个子代，记为数据组D0；再在数据组C中剩余部分随机选择E个适应度进行单元变异，得到E个子代，记为数据组E0；将数据组C中未进行片段交叉和单元变异的B-D-E个适应度和数据组D0及数据组E0合并，构成数据组F；