基于Ladybug的山地聚落室內外熱環境研究

胡樓君 楊真靜 熊 珂

熱環境與人體熱舒適息息相關，極大地影響著人類的身心健康，受到學者們的廣泛關注[1-2]。早期人們主要進行室內外熱環境的實測研究[3-5]，后來隨著科學的進步與研究規模的擴大，許多研究者將軟件模擬的方式運用到熱環境研究中[6-7]。近年來，因為大量的實測研究都表明，在小尺度上（0.01～1km），室外的微氣候對室內熱環境會產生很大的影響[8]，因此一些研究者們不再滿足于對室內或室外熱環境的單獨模擬，而嘗試將城市微氣候模型與建筑能耗模型相耦合起來，以相互聯系的方式模擬室內外熱環境。Sadeghipour Roudsari，Mostapha等人將能耗模擬軟件Energy Plus和風環境模擬軟件OpenFoam整合入Rhino的可視化編程插件Grasshopper中，開發出了Ladybug工具集[9]。Gianpiero Evola利用ladybug工具，巧妙地將地形設置成實體空間，實現了平地形城市的室內外熱環境同時模擬[10]（圖 1）。

圖1 Gianpiero Evola的耦合模擬方案[16]

我國存在大量山地聚落以及諸如重慶、大連之類的山地城市，單純依靠長期實測數據來研究熱環境很費人力物力，所以實測結合模擬的方式極為必要。Envi-met等主流室外熱環境模擬軟件將室外環境建成多個方塊組成的粗尺度模型，對復雜地形的模擬精度難以提升。因此本文選取貴州山地聚落高蕩村為研究對象，參考Gianpiero Evola的模擬方法，并進一步發掘Rhino-Ladybug建模靈活性在復雜形體熱環境模擬中的潛力，將曲面地形轉化為近似的平面化網格，將下墊面的曲線邊界轉化為近似的多段線，建立了近似曲面地形與曲線分界線下墊面的山地聚落能量模型，并以之進行室內外熱環境同時模擬，在不增加太多模型面的基礎上較大程度地提高模擬的準確性。……