本發(fā)明涉及建筑，特別是涉及一種面向復(fù)雜氣象條件的建筑自然通風(fēng)進(jìn)化迭代設(shè)計方法、裝置及電子設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、當(dāng)前建筑設(shè)計工作中，常用的多區(qū)域網(wǎng)格法和計算流體力學(xué)(cfd)兩種自然通風(fēng)模擬算法及其衍生的工具對曲線及異形建筑形體的適配性普遍較差，并且前者運算邏輯簡單，能較快提供對建筑自然通風(fēng)效果的評估，后者通過流體力學(xué)計算工具對空氣在建筑室內(nèi)的流動方式進(jìn)行評估，對自然通風(fēng)分析的效果更精細(xì)，也更接近真實效果，但其單輪運算耗時較長。

2、并且在模擬仿真環(huán)節(jié)，由于傳統(tǒng)的典型工具算法都基于給定的固定風(fēng)向及風(fēng)速進(jìn)行模擬，這一固定風(fēng)速主要來自于氣象數(shù)據(jù)統(tǒng)計的平均值，風(fēng)向則來自于氣象數(shù)據(jù)統(tǒng)計的眾數(shù)。采用統(tǒng)計意義上的典型工況進(jìn)行模擬仿真難以表征每時每刻變化的復(fù)雜實際風(fēng)環(huán)境狀態(tài)，其仿真結(jié)果也存在一定失真。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、基于此，有必要針對上述技術(shù)問題，提供一種能夠進(jìn)行真實動態(tài)模擬并能夠快速對通風(fēng)效果評估的面向復(fù)雜氣象條件的建筑自然通風(fēng)進(jìn)化迭代設(shè)計方法、裝置及電子設(shè)備。

2、本發(fā)明提供的一種面向復(fù)雜氣象條件的建筑自然通風(fēng)進(jìn)化迭代設(shè)計方法，所述方法包括：

3、基于建筑的平面圖、剖面圖和立面圖建立相應(yīng)建筑的三維模型，得到所述三維模型內(nèi)閉合幾何體的室內(nèi)體積；

4、基于建筑既有開啟扇形態(tài)或設(shè)計期望的外表面設(shè)計語言獲取初始開啟扇設(shè)置參數(shù)并進(jìn)行預(yù)處理，根據(jù)所述初始開啟扇設(shè)置參數(shù)建立初始開啟扇模型，根據(jù)所述室內(nèi)體積建立建筑主體模型；

5、運行所述初始開啟扇模型和建筑主體模型，獲取能夠滿足通風(fēng)要求的中間開啟扇設(shè)置規(guī)則；

6、采集預(yù)設(shè)分析時段的逐時氣象參數(shù)；

7、將建筑主體模型空間劃分為多個子區(qū)域，并依據(jù)所述中間開啟扇設(shè)置規(guī)則建立目標(biāo)開啟扇模型，根據(jù)所述逐時氣象參數(shù)建立模擬工況并進(jìn)行逐時模擬仿真，獲取子區(qū)域內(nèi)預(yù)設(shè)分析時段的通風(fēng)量，結(jié)合所述子區(qū)域的室內(nèi)體積，獲取預(yù)設(shè)分析時段的通風(fēng)換氣次數(shù)和所述建筑主體模型的平均通風(fēng)換氣次數(shù)；

8、基于所述目標(biāo)開啟扇模型及所述建筑主體模型的平均通風(fēng)換氣次數(shù)進(jìn)行遺傳算法迭代，獲取中間開啟扇設(shè)置規(guī)則中的變量參數(shù)作為自變量，以及獲取仿真結(jié)果數(shù)據(jù)作為因變量，基于目標(biāo)開啟扇模型及建筑主體模型的平均通風(fēng)換氣次數(shù)，使用遺傳算法進(jìn)行迭代，搜索在設(shè)定條件下?lián)Q氣次數(shù)最高的開啟扇設(shè)置方案，根據(jù)與迭代結(jié)果對應(yīng)的目標(biāo)開啟扇設(shè)置規(guī)則建立開啟扇三維模型，并輸出建筑圖紙。在其中一個實施例中，所述建立建筑主體模型和初始開啟扇模型，包括：

9、獲取所述初始開啟扇設(shè)置參數(shù)與所述室內(nèi)體積的邏輯關(guān)系，所述初始開啟扇設(shè)置參數(shù)包括常量參數(shù)和變量參數(shù)；

10、根據(jù)所述邏輯關(guān)系為所述室內(nèi)體積匹配對應(yīng)的所述變量參數(shù)；

11、根據(jù)所述室內(nèi)體積建立建筑主體模型；

12、根據(jù)所述常量參數(shù)和所述變量參數(shù)建立初始開啟扇模型。

13、在其中一個實施例中，所述得到能夠滿足通風(fēng)要求的中間開啟扇設(shè)置規(guī)則，包括：

14、獲取目標(biāo)換氣效果理論計算數(shù)據(jù)；

15、運行所述建筑主體模型和初始開啟扇模型，并獲取通風(fēng)換氣次數(shù)；

16、將通風(fēng)換氣次數(shù)與目標(biāo)換氣效果理論計算數(shù)據(jù)對比；

17、響應(yīng)于對比結(jié)果為不符合，更改所述變量參數(shù)并繼續(xù)運行所述建筑主體模型和初始開啟扇模型；

18、響應(yīng)于對比結(jié)果為符合，輸出所述中間開啟扇設(shè)置規(guī)則。

19、在其中一個實施例中，所述采集預(yù)設(shè)分析時段的逐時氣象參數(shù)，包括：

20、獲取氣象數(shù)據(jù)文件，所述氣象數(shù)據(jù)文件為氣象站提供或現(xiàn)場實測的，以一小時為步長記錄的，包括風(fēng)速、風(fēng)向和氣溫數(shù)據(jù)；

21、截取預(yù)設(shè)分析時段的氣象數(shù)據(jù)，所述預(yù)設(shè)分析時段為建筑采取自然通風(fēng)策略的時段。

22、在其中一個實施例中，所述獲取預(yù)設(shè)分析時段的通風(fēng)換氣次數(shù)通過計算公式計算得出，其中，achi為通風(fēng)換氣次數(shù)，vi為第i個小時的通風(fēng)量vr為室內(nèi)體積；

23、所述平均通風(fēng)換氣次數(shù)通過計算公式計算得出，其中，為平均通風(fēng)換氣次數(shù)，achi為通風(fēng)換氣次數(shù)，i為小時數(shù)。

24、在其中一個實施例中，所述基于所述目標(biāo)開啟扇模型及所述建筑主體模型的平均通風(fēng)換氣次數(shù)進(jìn)行遺傳算法迭代，包括：

25、獲取中間開啟扇設(shè)置規(guī)則中的變量參數(shù)作為自變量，以及獲取仿真結(jié)果數(shù)據(jù)作為因變量，基于目標(biāo)開啟扇模型及建筑主體模型的平均通風(fēng)換氣次數(shù)，使用遺傳算法進(jìn)行迭代；

26、根據(jù)與迭代結(jié)果對應(yīng)的目標(biāo)開啟扇設(shè)置規(guī)則建立開啟扇三維模型，并輸出建筑圖紙。

27、在其中一個實施例中，所述使用遺傳算法進(jìn)行迭代，包括：

28、根據(jù)用戶設(shè)定或默認(rèn)的樣本數(shù)量產(chǎn)生初始種群；

29、對前序種群按評價指標(biāo)進(jìn)行排序；

30、基于排序結(jié)果采用精英保留策略，將前序種群中最優(yōu)解保留至下一代；

31、基于用戶設(shè)定或默認(rèn)的交叉率及突變率產(chǎn)生下一代種群；

32、基于用戶設(shè)定或默認(rèn)的尋優(yōu)代數(shù)重復(fù)前述步驟。

33、本發(fā)明還提供了一種面向復(fù)雜氣象條件的建筑自然通風(fēng)進(jìn)化迭代裝置，所述裝置包括：

34、建模模塊，用于基于建筑的平面圖、剖面圖和立面圖建立相應(yīng)建筑的三維模型，得到所述三維模型內(nèi)閉合幾何體的室內(nèi)體積；

35、獲取模塊，用于基于建筑既有開啟扇形態(tài)或設(shè)計期望的外表面設(shè)計語言獲取初始開啟扇設(shè)置參數(shù)并進(jìn)行預(yù)處理，根據(jù)所述初始開啟扇設(shè)置參數(shù)建立初始開啟扇模型，根據(jù)所述室內(nèi)體積建立建筑主體模型；

36、校準(zhǔn)模塊，運行所述初始開啟扇模型和建筑主體模型，獲取能夠滿足通風(fēng)要求的中間開啟扇設(shè)置規(guī)則；

37、采集模塊，用于采集預(yù)設(shè)分析時段的逐時氣象參數(shù)；

38、模擬模塊，用于將建筑主體模型空間劃分為多個子區(qū)域，并依據(jù)所述中間開啟扇設(shè)置規(guī)則建立目標(biāo)開啟扇模型，根據(jù)所述逐時氣象參數(shù)建立模擬工況并進(jìn)行逐時模擬仿真，獲取子區(qū)域內(nèi)預(yù)設(shè)分析時段的通風(fēng)量，結(jié)合所述子區(qū)域的室內(nèi)體積，獲取預(yù)設(shè)分析時段的通風(fēng)換氣次數(shù)和所述建筑主體模型的平均通風(fēng)換氣次數(shù)；

39、進(jìn)化迭代模塊，用于基于所述目標(biāo)開啟扇模型及所述建筑主體模型的平均通風(fēng)換氣次數(shù)進(jìn)行遺傳算法迭代，獲取中間開啟扇設(shè)置規(guī)則中的變量參數(shù)作為自變量，以及獲取仿真結(jié)果數(shù)據(jù)作為因變量，基于目標(biāo)開啟扇模型及建筑主體模型的平均通風(fēng)換氣次數(shù)，使用遺傳算法進(jìn)行迭代，搜索在設(shè)定條件下?lián)Q氣次數(shù)最高的開啟扇設(shè)置方案，根據(jù)與迭代結(jié)果對應(yīng)的目標(biāo)開啟扇設(shè)置規(guī)則建立開啟扇三維模型，并輸出建筑圖紙。

40、本發(fā)明還提供了一種電子設(shè)備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)如上述任一種所述的面向復(fù)雜氣象條件的建筑自然通風(fēng)進(jìn)化迭代設(shè)計方法。

41、上述面向復(fù)雜氣象條件的建筑自然通風(fēng)進(jìn)化迭代設(shè)計方法、裝置及電子設(shè)備，通過指定分析時間段能夠更精準(zhǔn)地聚焦于對建筑自然通風(fēng)有顯著影響的時間段，避免對無關(guān)時間的冗余計算，運用多區(qū)域網(wǎng)格法對復(fù)雜的建筑空間進(jìn)行更有效的分區(qū)處理，減少不必要的計算量，從而在處理逐時氣象數(shù)據(jù)時，能夠更快地得到結(jié)果，結(jié)合逐時氣象數(shù)據(jù)的多工況模擬仿真與加權(quán)平均，對給定分析時間段內(nèi)設(shè)計建筑的自然通風(fēng)效果進(jìn)行定量評估的方法，更接近實際自然通風(fēng)工況，從方法學(xué)角度較傳統(tǒng)自然通風(fēng)模擬更為科學(xué)，更能反映實際建筑的通風(fēng)換氣效果。