结合动态模拟的梯度下降法确定平面布局设计的近最优朝向

我们开发了一种原型工具以协助建筑师进行平面布局的早期设计阶段，该工具包含一个空间分配问题进化程序 (EPSAP)，用于根据建筑师的偏好生成平面布局方案集；以及一个平面布局性能优化程序 (FPOP)，用于根据热性能标准优化所选方案。待优化的设计变量包括窗户位置和尺寸、遮阳板、鳍片、墙体位置和建筑朝向。我们开发了一种结合动态模拟引擎并使用具有梯度下降行为的变换算子的过程，用于热评估和优化过程。然而，在优化过程中需要评估所有可能的设计变量组合，导致对热模拟的密集使用，从而大幅增加了模拟时间，使其变得不切实际。一种替代方法是智能优化方法，它利用有向自适应搜索技术来高效地找到近最优解。本文介绍了针对平面布局设计建筑朝向的搜索方法，以及相应的效率和有效性指标。计算基于由 EPSAP 生成的 100 个平面布局设计。所有平面布局具有相同的设计方案、位置和气象数据，仅几何形状不同。在此方法中，建筑动态模拟与优化程序有效结合，显著改善了设计。朝向变量已被纳入算法中。