CN109614670B - 一种严寒地区庭院布局优化设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种严寒地区庭院布局优化设计方法，包括以下步骤：步骤1：建立严寒地区村镇庭院布局的基准几何模型及设计方案对比组；步骤2：设定严寒地区村镇庭院微气候模拟的边界条件；步骤3：实施严寒地区村镇庭院微气候模拟分析，并构建指标评分网格图；步骤4：采集严寒地区村镇居民的庭院行为路径及区域，并绘制行为轨迹网格图；步骤5：叠合微气候指标评分网格图和村镇居民行为轨迹网格图，形成评估区域叠合图；步骤6：评估重合区域的微气候指标性能。本发明所提出的设计方法更具有针对性和可实施性，可提高解决严寒地区村镇庭院微气候环境问题的效率，为庭院布局设计提供了更多的可能性。

Description

一种严寒地区庭院布局优化设计方法
技术领域
本发明属于建筑设计技术领域，具体地说，涉及一种严寒地区庭院布局优化设计方法，具体地说，涉及一种结合行为轨迹和微气候指标的严寒地区庭院布局优化设计方法。
背景技术
建筑物前后左右或被建筑物包围的场地通称为庭或庭院，即一个建筑的所有附属场地、植被等。根据我国严寒地区村镇居民的生活生产习惯，庭院在农民生产、生活中占重要地位，承载着多项使用功能，是供居民实现生活、休憩、劳作、饲养、锻炼、接待等诸多活动的场地。通过对严寒地区村镇的走访调查，90%以上的受访者认为微气候环境是影响院落环境的重要因素之一，其优劣直接影响村镇居民的生活品质和生产效率。而由于严寒地区冬季寒冷漫长、夏季凉爽短暂的气候特征，该地区以庭院冬季微气候环境优化作为主要目标。现有的庭院布局优化设计方法，大多针对庭院全部区域的微气候环境进行评估，但当多个指标叠加分析时，很难得出使各个指标都达到最优化的方案。本发明引入人的行为特征及舒适性需求，将居民的行为轨迹和微气候指标相结合，在全区域分析的基础上重点评估村镇民居在院落中经常活动的区域及路径，减少了庭院中需要优化分析的区域范围，为设计方案提供更多的可能性，同时减少了微气候各项指标出现矛盾时带来的方案调整的复杂性。此外，评估过程中根据相关标准和居民的舒适性需求将微气候数据分级并赋予分值，能够更直观的反映居民的舒适性体验。
发明内容
本发明的目的在于提出了一种严寒地区庭院布局优化设计方法。其技术方案如下：
一种严寒地区庭院布局优化设计方法，包括以下步骤：
步骤1：建立严寒地区村镇庭院布局的基准几何模型及设计方案对比组。
根据严寒地区村镇庭院的调研统计结果，建立庭院布局的基准几何模型，模型应包括以下实体要素：主房、仓房、绿化、围墙、辅助用房。以基准几何模型作为基准，采用单因素控制变量法从两个维度生成系列村镇庭院布局设计方案，一个维度是建筑尺度、绿化配置、围墙类型等因素相同，庭院布局形式作为变量；另一个维度是布局形式相同，建筑尺度、围墙类型及高度或绿化配置等作为变量。在每个对比组中均以单一元素为变量进行分析。
步骤2：设定严寒地区村镇庭院微气候模拟的边界条件。
根据庭院所在区域的典型年气象数据资料，并参考实际测试测结果，设定寒地庭院冬季微气候环境模拟时的初始风速、风向、空气温度、相对湿度、太阳辐射等气象环境参数作为边界条件。
步骤3：实施严寒地区村镇庭院微气候模拟分析，并构建微气候指标评分网格图。
依据步骤1建立的村镇庭院布局设计方案对比组和步骤2设定的微气候环境模拟边界条件，运用相关模拟分析软件进行村镇庭院微气候环境模拟分析。根据模拟结果分别输出村镇庭院的日照分布图、风速分布图、温度分布图。根据严寒地区村镇庭院的一般尺度，将庭院划分成2m×2m尺寸的网格体系（网格尺度可根据庭院的具体规模大小和分析精度进行调整，如1m×1m、2m×2m、3m×3m等），依据相关标准和使用者的舒适性评价，将微气候指标的模拟数据分别划分为5个等级，每个等级赋予相应的分数，从而构建庭院微气候指标的评分网格图。
步骤4：采集严寒地区村镇居民的庭院行为路径及区域，并绘制行为轨迹网格图。
严寒地区村镇居民的日常行为轨迹与气候条件息息相关，运用GIS数据采集仪对居民冬季在庭院中的行为轨迹进行采集，从而提取居民的庭院行为规律，同样将庭院划分成2m×2m尺寸的网格体系（与微气候指标评分网格的尺度一致），绘制对比组中各设计方案的居民庭院行为轨迹网格图。
步骤5：叠合微气候指标评分网格图和村镇居民行为轨迹网格图，形成评估区域叠合图。
为了直观的体现微气候环境对村镇居民庭院活动的影响，将步骤4绘制的村镇居民庭院行为轨迹网格图与步骤3构建的微气候指标评分网格图相叠合，重点评估重合的区域，即村镇居民经常活动或行走的区域。
步骤6：评估重合区域的微气候环境性能。
对步骤5形成的评估区域叠合图进行微气候环境性能综合评估。由于微气候各项指标对村镇居民的影响程度不同，且居民对不同指标的需求也有所差异，首先采用MCE多标准评价方法确定微气候各项指标的权重；其次，计算出日照、风速、空气温度指标的评分网格图叠加后各网格的加权总分，总分越高，表示微气候环境性能越好，从而评估得出较优的庭院布局设计方案；若一次参加评估的设计方案均达不到要求，则重复步骤3、步骤5和步骤6，直到得出较优的设计方案。
进一步，步骤1中，所述辅助用房为旱厕、车库、养殖棚。
进一步，步骤1中，庭院布局的基准几何模型为：根据主房与仓房的位置关系，布局形式包括“一”字型、“L”型、“U”型、“回”字型；主房尺寸为10m×6m×4.5m，数量通常为1个；仓房尺寸为6m×4m×4m，数量可大于1个；围墙高度为1.5m；无绿化配置。
进一步，步骤3中，所述微气候指标包括日照、风速、空气温度。
进一步，步骤3中，所述相关模拟分析软件包括Envi-met、Ecotect、Phonics、Fluent等。
进一步，步骤3中，依据相关标准和使用者的舒适性评价，将微气候指标的模拟数据分为5级，并赋予相应的得分，可直观评判某项指标的优劣程度。
进一步，步骤3中，微气候指标评分网格图包括日照评分网格图、风速评分网格图、空气温度评分网格图。
进一步，步骤4中，行为轨迹网格图包括居民的主要活动区域（面状区域）和行为路径（线状区域）。
进一步，步骤6中，需要运用MCE多标准评价方法确定日照、风速、空气温度指标的权重，再进行加权计算得出各网格的总分，而不是直接将分数简单的相加。
本发明的有益效果为：
本发明突破庭院全区域微气候评估的布局优化设计方法，引入人的行为特征及舒适性需求，将以分值量化的微气候指标评分网格与居民的日常行为轨迹网格相结合，在全区域分析的基础上重点评估居民在庭院中经常活动或行走区域的微气候环境性能，并根据微气候各项指标的权重，采用加权计算法得出各网格的总得分，使评估结果能够直观反映居民的舒适性体验。本发明所提出的设计方法更具有针对性和可实施性，减少了庭院中需要优化分析的区域范围，避免了多指标综合评价分析过程中存在的过多矛盾，为设计方案提供了更多的可能性，可提高解决严寒地区村镇庭院微气候环境问题的效率。
附图说明
图1是本发明严寒地区庭院布局优化设计方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1（考虑微气候的3项指标，和前面的步骤相同）
步骤1：建立严寒地区村镇庭院布局的基准几何模型及设计方案对比组。
步骤2：设定严寒地区村镇庭院微气候模拟的边界条件。
步骤3：实施严寒地区村镇庭院微气候模拟分析，并构建指标评分网格图。
步骤4：采集严寒地区村镇居民的庭院行为路径及区域，并绘制行为轨迹网格图。
步骤5：叠合微气候指标评分网格图和村镇居民行为轨迹网格图，形成评估区域叠合图。
步骤6：评估重合区域的微气候环境性能。
具体实施方式二（考虑两两指标或单一指标，步骤3和步骤6有所不同）
步骤1：建立严寒地区村镇庭院布局的基准几何模型及设计方案对比组。
步骤2：设定严寒地区村镇庭院微气候模拟的边界条件。
步骤3：实施严寒地区村镇庭院微气候模拟分析，并构建指标评分网格图。
依据步骤1建立的村镇庭院布局设计方案对比组和步骤2设定的微气候环境模拟边界条件，运用相关模拟分析软件进行村镇庭院微气候环境模拟分析。微气候指标选择日照、风速、空气温度中的任意两个或一个进行评价，根据模拟结果输出相应的分布图。将庭院划分成2m×2m尺寸的网格体系，依据相关标准和使用者的主观评价，将所选择指标的模拟数据划分为5个等级，每个等级赋予相应的分数，从而构建庭院微气候指标的评分网格图。
步骤4：采集严寒地区村镇居民的庭院行为路径及区域，并绘制行为轨迹网格图。
步骤5：叠合微气候指标评分网格图和村镇居民行为轨迹网格图，形成评估区域叠合图。
步骤6：评估重合区域的微气候环境性能。
对步骤5形成的评估区域叠合图进行微气候环境性能综合评估。首先采用MCE多标准评价方法确定微气候各项指标的权重（若为单一指标，则不需要计算权重），其次计算出指标评分网格图叠加后各网格的加权总分（若为单一指标，则总分就是单一指标的分值，无需加权计算），总分越高，表示微气候环境性能越好，从而评估得出较优的庭院布局设计方案；若一次参加评估的设计方案均未达到要求，则重复步骤3、步骤5和步骤6，直到得出较优的设计方案。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种严寒地区庭院布局优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：建立严寒地区村镇庭院布局的基准几何模型及设计方案对比组；
根据严寒地区村镇庭院的调研统计结果，建立庭院布局的基准几何模型，模型应包括以下实体要素：主房、仓房、绿化、围墙、辅助用房；以基准几何模型作为基准，采用单因素控制变量法从两个维度生成系列村镇庭院布局设计方案，一个维度是建筑尺度、绿化配置、围墙类型的因素相同，庭院布局形式作为变量；另一个维度是布局形式相同，建筑尺度、围墙类型及高度或绿化配置作为变量；在每个对比组中均以单一元素为变量进行分析；
步骤2：设定严寒地区村镇庭院微气候模拟的边界条件；
根据庭院所在区域的典型年气象数据资料，并参考实际测试测结果，设定寒地庭院冬季微气候环境模拟时的初始风速、风向、空气温度、相对湿度、太阳辐射的气象环境参数作为边界条件；
步骤3：实施严寒地区村镇庭院微气候模拟分析，并构建微气候指标评分网格图；
依据步骤1建立的村镇庭院布局设计方案对比组和步骤2设定的微气候环境模拟边界条件，运用相关模拟分析软件进行村镇庭院微气候环境模拟分析；根据模拟结果分别输出村镇庭院的日照分布图、风速分布图、温度分布图；根据严寒地区村镇庭院的尺度，将庭院划分成2m×2m尺寸的网格体系，依据相关标准和使用者的舒适性评价，将微气候指标的模拟数据分别划分为5个等级，每个等级赋予相应的分数，从而构建庭院微气候指标的评分网格图；
步骤4：采集严寒地区村镇居民的庭院行为路径及区域，并绘制行为轨迹网格图；
严寒地区村镇居民的日常行为轨迹与气候条件息息相关，运用GIS数据采集仪对居民冬季在庭院中的行为轨迹进行采集，从而提取居民的庭院行为规律，同样将庭院划分成2m×2m尺寸的网格体系，绘制对比组中各设计方案的居民庭院行为轨迹网格图；
步骤5：叠合微气候指标评分网格图和村镇居民行为轨迹网格图，形成评估区域叠合图；
为了直观的体现微气候环境对村镇居民庭院活动的影响，将步骤4绘制的村镇居民庭院行为轨迹网格图与步骤3构建的微气候指标评分网格图相叠合，重点评估重合的区域，即村镇居民经常活动或行走的区域；
步骤6：评估重合区域的微气候环境性能；
对步骤5形成的评估区域叠合图进行微气候环境性能综合评估；由于微气候各项指标对村镇居民的影响程度不同，且居民对不同指标的需求也有所差异，首先采用MCE多标准评价方法确定微气候各项指标的权重；其次，计算出日照、风速、空气温度指标的评分网格图叠加后各网格的加权总分，总分越高，表示微气候环境性能越好，从而评估得出较优的庭院布局设计方案；若一次参加评估的设计方案均达不到要求，则重复步骤3、步骤5和步骤6，直到得出较优的设计方案。
2.根据权利要求1所述的严寒地区庭院布局优化设计方法，其特征在于，进一步，步骤1中，所述辅助用房为旱厕、车库、养殖棚。
3.根据权利要求1所述的严寒地区庭院布局优化设计方法，其特征在于，步骤1中，庭院布局的基准几何模型为：根据主房和仓房的位置关系，布局形式包括一字型、L型、U型、回字型；主房尺寸为10m×6m×4.5m，数量为1个；仓房尺寸为6m×4m×4m，数量大于1个；围墙高度为1.5m；无绿化配置。
4.根据权利要求1所述的严寒地区庭院布局优化设计方法，其特征在于，步骤3中，所述微气候指标包括日照、风速、空气温度。
5.根据权利要求1所述的严寒地区庭院布局优化设计方法，其特征在于，步骤3中，所述相关模拟分析软件包括Envi-met、Ecotect、Phonics、Fluent。
6.根据权利要求1所述的严寒地区庭院布局优化设计方法，其特征在于，步骤3中，依据相关标准和使用者的舒适性评价，将微气候指标的模拟数据分为5级，并赋予相应的得分，能直观评判某项指标的优劣程度。
7.根据权利要求1所述的严寒地区庭院布局优化设计方法，其特征在于，步骤3中，微气候指标评分网格图包括日照评分网格图、风速评分网格图、空气温度评分网格图。
8.根据权利要求1所述的严寒地区庭院布局优化设计方法，其特征在于，步骤4中，行为轨迹网格图包括居民的主要活动区域和行为路径。
9.根据权利要求1所述的严寒地区庭院布局优化设计方法，其特征在于，步骤6中，需要运用MCE多标准评价方法确定日照、风速、空气温度指标的权重，再进行加权计算得出各网格的总分，而不是直接将分数简单的相加。
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GR01 Patent grant
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