一种微气候和热环境数据信息图及显示方法

摘要

本发明公开了一种微气候和热环境数据信息图及显示方法，包括：针对不同对象提出并建立不同图层的信息图模块、用于建立微气候和热环境数据库的信息数据库模块、分别与所述信息图模块和信息数据库模块连接，用于根据选择的信息输出相应的数据信息的查询模块。本发明将微气候和热环境数据信息与计算机数据库结合，因此通过查询选择，将所需要的数据动态地通过计算机显示，可以直观、快速地获取所需信息，有利于对城市热环境以及建筑的节能研究。

说明书

技术领域

本发明涉及数据信息图，具体地指一种微气候和热环境数据信息图及 显示方法，用于对城市热环境以及建筑的节能研究。

背景技术

随着我国经济建设的快速发展，资源和能源短缺成为一大难题，节能 减排的形势越来越严峻，如何降低建筑能耗也成为人们越来越关心的问题。 但是目前国内外关于建筑节能的成果及专利主要体现在以整体外部气候为 依据，对既定项目进行热环境或节能设计的研究，较少考虑到城市区域环 境对微气候与建筑能耗的影响作用，对于区域微气候及其影响因素的系统 研究也尚属空白；同时，对于城市中建筑物与微气候相互反馈作用的研究 也较为匮乏。此外，国内外对建筑能耗及区域微气候的研究成果多采用报 告、图表、数据等形式展示，通过结合计算机数据库技术建立数据信息图 的方式实现动态的查询与展示的方式实属罕见。因此，建立一个现代信息 技术与区域微气候相结合的系统成为亟需。

发明内容

本发明的目的就在于提供一种微气候和热环境数据信息图，将城市区 域的微气候和热环境数据通过不同的图层映射到数据库中，将不同环境因 素下的热环境及能耗值动态、直观的输出显示，利于对城市热环境与建筑 节能设计研究。

实现本发明目的采用的技术方案是：一种微气候和热环境数据信息图， 包括：

信息图模块，针对不同对象提出并建立不同图层；

信息数据库模块，用于建立微气候和热环境数据库；

查询模块，分别与所述信息图模块和信息数据库模块连接，根据选择 信息输出相应的微气候和热环境数据信息。

在上述技术方案中，所述信息图模块包括：微气候信息图模块和建筑 能耗信息图模块。

进一步地，所述信息图的计算构架基于分类方式的图层数据属性而完 成，其中，微气候信息图的图层数据属性为材质类型，包括坡屋面、水域、 绿化与土壤、异性、硬化五种图层；建筑能耗信息图的图层数据属性为建 筑能耗类型与建筑高度，包括室外、低层公共建筑、多层公共建筑、高层 公共建筑、低层住宅、多层住宅、高层住宅七种划分的图层。

在上述技术方案中，所述微气候和热环境数据库包括根据图层数据计 算生成的室外综合温度、室外温度、总辐射强度、直射强度、散射强度、 相对湿度和风速风向、建筑物空调能耗、建筑物采暖能耗、建筑能耗、能 耗密度、一段时间的累计能耗。

在上述技术方案中，所述查询模块包括：

参数输入单元，用于输入查询对象的参数；

选区绘制模块，与所述参数输入单元连接，用于选择、限定、导入查 询对象地界范围；

参数输出单元，与所述选区绘制模块连接，用于输出与查询对象对应 的微气候和热环境数据。

进一步地，所述选区绘制模块通过点选区、线选区、面选区、减少选 区、修改选区、存储选区、删除选区、导入选区功能，为微气候与热环境 的数据计算输出提供地理位置、图层跨度、图层面积、图层权重依据。

进一步地，所述查询模块还包括咨询决策输出模块，分别于所述参数 输入单元和参数输出单元连接，用于输出针对查询对象的咨询建议及辅助 决策。

本发明还提供一种微气候和热环境数据信息图的显示方法，包括以下 步骤：

针对不同对象提出并建立不同图层；

建立微气候和热环境数据库；

根据选择的信息输出相应的数据信息。

本发明通过数据信息图实现室外综合温度及建筑物能耗各类指标计算 功能，在室外综合温度与建筑能耗查询功能之下会划分为图层及其选项以 对应相应环境影响因素。确定所要查询的气候或环境参数及时间范围后， 通过点选区、线选区、面选区、减少选区、修改选区、存储选区、删除选 区、导入选区功能选取目标区域，然后系统将会依据图层数据及选项，自 动查询、计算并输出所需气候及环境参数、辅助决策建议。

本发明将微气候和热环境数据信息与计算机数据库结合，因此通过查 询选择，将所需要的数据动态地通过计算机显示，可以直观、快速的获取 所需信息，有利于对城市热环境以及建筑的节能研究。

附图说明

图1为本发明微气候和热环境数据信息图的结构框图；

图2为本发明所选区域的材质示意图；

图3为图2选取区域中的材质选项示意图；

图4为对图3的选择查询设置示意图；

图5为对图3的另一选择查询设置示意图；

图6为根据图3、图4和图5的选择查询结果示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。

如图1所示，微气候和热环境数据信息系统，包括：信息图模块101、 信息数据库模块102和查询模块103，信息图模块101、信息数据库模块102 和查询模块103依次连接。

其中，信息图模块101，针对不同对象提出并建立不同图层，它包括微 气候信息图模块1011和建筑能耗信息图模块1012。所述信息图模块101的 计算构架基于分类方式的图层数据属性而完成，其中，微气候信息图的图 层数据属性为材质类型，包括坡屋面、水域、绿化与土壤、异性、硬化五 种图层；热环境信息图的图层数据属性为建筑能耗类型与建筑高度，包括 室外、低层公共建筑、多层公共建筑、高层公共建筑、低层住宅、多层住 宅、高层住宅七种划分的图层。

信息数据库模块102，用于建立微气候和热环境数据库，所述微气候和 热环境数据库包括根据图层数据计算生成的室外综合温度、室外温度、总 辐射强度、直射强度、散射强度、相对湿度和风速风向、建筑物空调能耗、 建筑物采暖能耗、建筑能耗、能耗密度、一段时间的累计能耗。查询模块 103，用于根据选择的信息输出相应的数据信息，包括：

参数输入单元1031，用于输入查询对象的参数；

参数输出单元1032，用于输出与查询对象对应的微气候和热环境数据；

选区绘制模块1033，用于选择、限定、导入查询对象地界范围；通过 点选区、线选区、面选区、减少选区、修改选区、存储选区、删除选区、 导入选区功能，为微气候与热环境的数据计算输出提供地理位置、图层跨 度、图层面积、图层权重依据。

咨询决策输出模块1034，分别于所述参数输入单元和参数输出单元连 接，用于输出针对查询对象的咨询建议及辅助决策。

通过上述微气候和热环境数据信息系统显示微气候和热环境数据的方 法，包括以下步骤：

针对不同对象提出并建立不同图层；

建立微气候和热环境数据库；

根据选择的信息输出相应的数据信息。

本发明城市微气候及热环境的数据信息图利用计算机技术体现城市微 气候的分布情况以及实现对相关气象及环境参数的查询。信息图模块由不 同图层所构成，每个图层代表构成城市的一种要素。微气候信息图的图层 分类方法包括城市下垫面材质类型对太阳辐射强度的不同吸收效应及对室 外综合温度的影响。建筑能耗信息图的图层分类方法包括公共建筑与住宅 的能耗差异；建筑高度与建筑面积、建筑能耗的关系。这些不同的图层数 据信息构成了信息数据库模块，用户通过查询模块在信息图模块上进行直 接操作，系统将调用信息数据库模块中各图层所对应的基础数据通过计算 方法输出相应的微气候和热环境数据。

本发明具备多因素作用下的图形化微气候数据库功能，整个数据信息 图将实现室外综合温度及建筑物能耗各类指标计算功能，在室外综合温度 与建筑能耗查询功能之下会划分为若干个图层及其选项以对应相应环境影 响因素。确定所要查询的气候或环境参数及时间范围后，通过点选区、线 选区、面选区、减少选区、修改选区、存储选区、删除选区、导入选区功 能选取目标区域，然后系统将会依据图层数据及选项，自动查询、计算并 输出所需气候及环境参数、辅助决策建议。

信息图模块将整个区域内的建筑物、构筑物以及所处环境按照实际情 况绘制以反应其基本材质、尺寸、位置、高度等属性，并应用计算机技术 将信息图上的点与数据库内的数据实现对接的数字化地图。每种不同的属 性分别以不同图形特征（颜色）区分，位于不同的图层上，各分类图层对 应的数据存在表格软件（Excel）中，同一分类图层各点数据相同，每份数 据对应信息图中相应的一个图层。此数据图的信息可定期或不定期更新， 以减小实际情况中因城市建设改造而导致的信息误差，实现系统的实时性、 准确性。

所述的室外综合温度的计算是指通过考虑整个区域内的建筑物、构筑 物以及所处环境的材质、当地气候及环境参数因素计算出来的。当用户用 鼠标在图上框选确定查询区域，按系统提示选择查询时间后，系统将自动 计算并输出区域内的室外综合温度。

所述的能耗查询是指按照实际情况中各建筑能耗的计算量进行的划分 的。它是将信息图内的建筑物按照建筑物按建筑物类型分为公共建筑和住 宅建筑两类，每类划分为N个高度等级，每一高度等级又按外墙有无保温 隔热层划分为两类，总共2*N种情况。当用户用鼠标在图上框选确定查询 区域，按系统提示选择查询时间后、朝向、有无外墙保温隔热层后，系统 将自动计算并输出区域内的各类建筑能耗，包括逐时能耗、一段时间范围 内的能耗、空调采暖季能耗、全年总能耗。

所述的整个区域内的建筑物、构筑物以及所处环境的材质是指按坡屋 面、水域、绿化与土壤、异型、硬化（硬质材料）六种情况。每种材质分 别位于室外综合温度查询功能状态下信息图的一个图层中，分别用不同的 图形特性（颜色）表示。

所述的建筑高度等级，是将公共建筑和住宅建筑两类。每类分为低层、 多层、高层三类，低层只高度不超过三层的房屋，多层指高度不超过十层 的房屋，高层指十层及十层以上的房屋。

所述的气候及环境参数是指室外气温、总辐射温度、直射温度、散射 温度、相对湿度、风速与风向、室外综合温度等对建筑热环境和能耗有影 响作用的参数，其具体查询方式与建筑密度查询相同。

所述建筑能耗参数是指建筑物空调能耗、建筑物采暖能耗、建筑能耗、 能耗密度、一段时间的累计能耗等反映各类建筑能耗的参数，其具体查询 方式与建筑密度查询相同。

特定时间范围是指全年逐时、特定时间段、所选择时刻三种情况，以 更加满足使用者对输出数据的自定义要求。

所述的点选取、线选取、面选取是用户在应用此系统时，在已定信息 图层上选择特定选取方式后用鼠标在信息图上确定目标选区的一种方式， 选区选择应提供增加选区、减少选区、修改选区、存储选区、删除选区、 导入选区的功能。

所述的系统自动查询、计算是指在用户选择了相应的区域后，程序自 动提醒用户输入或从中选择与实际最接近的情况，然后程序输出以路径或 面积通为权重的环境参数均值及相关建议。如果线选区中该图层区域同时 包含2个或2个以上非关联区域，程序能够实现针对这些非关联区域依次 提供相应选项，供用户选择确认。确认后，再进行加权平均计算并输出参 数均值。如：均值计算以长度d系列为加权平均依据，跨选的5个区域平 均温度计算公式参考

所说辅助决策建议的输出可采取：（1）罗列所有已选取区域建议模式； （2）提出路径所选区域选单，用户可选择输出单个区域建议的图层区域环 境参数（全年逐时、选择时段内逐时、所选择时刻三种情况下选区内的室 外气温、总辐射强度、直射辐射强度、散射辐射强度、相对湿度、风速与 风向、室外综合温度、建筑物空调能耗、建筑物采暖能耗、建筑能耗、能 耗密度）及相关建议（该选区范围建筑项目的辅助设计决策）。

下面以具体实施例对本发明做进一步的说明。

在图2中，示例区域中有五种不同的材质，包括区域1为坡屋面，区 域2为绿化，区域3为异化材质，区域4为水域，区域5为硬化，区域1 填充颜色为黄色，区域2填充颜色为绿色，区域3填充颜色为粉色，区域4 填充的颜色是蓝色，区域5填充颜色为灰色，其中不同材质的图分布在不 同的图层，不同的材质类型对应不同的环境参数数据库，使用时可以通过 点选取，线选取，面选取三种方式进行选取不同的点和区域来获得所需区 域的室外综合温度，在图3中，利用面选取中的半径选取来选取所需查询 的区域，即可得到图6中的数据，图4和图5中，针对图6中的数据，对 查询条件进行设置，包括对设置方式，材质的材料类型，朝向，查询日期 进行设置，设置完成后即可通过系统导出Excel表，表中包含要素信息，图 层信息，总的明细信息以及室外综合温度。

对于能耗级别图的实施方式，跟材质级别图的实施方式类似，也可以 通过点选区、线选区、面选区、减少选区、修改选区、存储选区、删除选 区、导入选区的功能进行选取不同的点和区域来获得所需区域的能耗级别， 选取所需区域后进行设置确认即可得到所查询区域的能耗值，从而得到查 询区域的能耗级别，将得到的查询区域的室外综合温度和能耗级别作为参 考进行城市热环境与建筑节能设计研究的辅助决策。