[发明专利]一种建筑绿色性能设计优化方法及系统

说明书

本发明公开了一种建筑绿色性能设计优化方法及系统，包括选择用于评价建筑绿色性能的评价指标，并确定影响建筑绿色性能的自变量参数；构建待优化建筑模型，将待优化建筑模型导入modeFRONTIER软件中；根据选择的用于评价建筑绿色性能的评价指标，利用modeFRONTIER软件，执行多目标优化算法，得到Pareto优化解集；对Pareto优化解集进行筛选，得到建筑绿色性能设计优化结果；本发明利用模块化和可视化编程语言，操作过程简单，有效提高了寻优效率和优化解集的准确度；通过对Pareto优化解集进行聚类分析或多准则决策分析，实现了对Pareto优化解集筛选，提高了建筑多目标优化设计的决策效率和精度，为辅助设计师做设计决策，提高了决策的客观性和科学性。

技术领域

本发明属于建筑设计优化技术领域，特别涉及一种建筑绿色性能设计优化方法及系统。

背景技术

在建筑设计过程中，利用设计方案的优化平衡建筑绿色性能是设计师设计绿色建筑的初衷；随着科学技术的发展，利用性能模拟和算法优化做建筑绿色性能优化的方法被应用于建筑设计；然而，由于多目标优化的Pareto最优解是具有多设计参量(自变量)和多绿色性能(因变量)的高维数据，并且很难人为对一组Pareto最优解集进行优劣比较，所以设计决策的制定难度较大。既有研究和实践多注重得到Pareto最优解集的优化过程，而忽略从Pareto最优解集中筛选最终建筑优化设计方案、挖掘Pareto最优解集的数据特征；随着学科交叉的发展，集成性能模拟和优化算法的方法也越来越多样，相应而来的是对其方法操作性和功能的要求，包括操作难易度、算法适宜性、Pareto优化解集潜在机理及是否能为使用者提供明确客观的设计决策等等。

性能模拟关联建筑设计要素和性能评价指标；多目标优化是利用多目标优化算法，挖掘潜在方案，权衡求解多变量多目标优化问题。整合性能模拟和优化算法的建筑绿色性能优化设计方法主要包括两种，一种是基于数学软件的建筑节能优化设计方法，另一种是基于参数化设计平台的建筑绿色性能优化设计方法。

基于数学软件MATLAB的建筑节能优化设计方法，是基于数学软件MATLAB与能耗模拟软件(如EneryPlus\TRNSYS)交互，是利用各种优化算法自动搜索能耗最低的方案解；而数学软件MATLAB要使用编程语言，如C、C++、Java等；其对编程语言要求较高，操作难度较大；数学软件和能耗模拟软件的跨平台交互需要联合仿真接口，如BCVTB、jEPlus和MLE+等；仅能和能耗模拟软件关联，优化性能局限于节能。

参数化设计平台Rhino集成几何建模、性能模拟和评价及优化等功能插件；该方法虽然有算法插件如Octopus，但可选用的优化算法有限如SPEA-2和HypE算法；优化结果是以数据表格和散点图显示，最优解需人工选择，即最优解的主观性和不确定性大，缺失优化结果分析功能。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种建筑绿色性能设计优化方法及系统，以解决现有的建筑绿色性能设计方法，优化性能局限性大，操作过程复杂，最优解需采用人工选择，不确定性较大的技术问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明提供了一种建筑绿色性能设计优化方法，包括以下步骤：

选择用于评价建筑绿色性能的评价指标，并确定影响建筑绿色性能的自变量参数；

构建待优化建筑模型，将待优化建筑模型导入modeFRONTIER软件中；

根据选择的用于评价建筑绿色性能的评价指标，利用modeFRONTIER软件，执行多目标优化算法，得到Pareto优化解集；

利用聚类分析方法或多准则决策分析方法，对Pareto优化解集进行筛选，得到多目标最优解，即得到建筑绿色性能设计优化结果。