基于光热环境综合优化的养老设施建筑设计研究----以天津为例

The proposal addresses the important probelms including the environment quality of the facilities for the aged disconnected from the architectural design and lack of attention in the process of aging in our country. The research proposes a new multi-objective optimization method to explore the architectural design of the facilities for the aged. The research extractes the spatial prototype of the facilities for the aged through extensive survey in Tianjin, takes the architectural design elements which are related to environmental quality and energy demand as parameters, takes light comfort、thermal comfort and energy demand as aim functions, baseds on the digital softwares, uses Pareto Optimality Genetic Algorithm, construct the multi-objective optimization model to analyze architectural design of the facilities for the aged. Then using the model to analyze the spatial prototype and cases, we will get the Pareto optimal solution set which can be selected by architects and refined as architectural design strategy on the facilities for the aged in Tianjin area.

针对我国老龄化进程中，养老设施环境质量与建筑设计脱节、缺乏重视的问题，本课题提出通过建立多目标优化模型的方法，进行养老设施建筑设计优化研究。课题以天津地区为研究背景，通过广泛调研提取养老设施空间原型，梳理与环境质量和建筑能耗相关的建筑空间设计参数作为参变量，以老年人光环境舒适度、热环境舒适度、建筑能耗的权重评价指标为目标函数，基于数字化软件平台，采用Pareto最优解遗传算法，结合软件模拟，以综合性能最优为导向，构建养老设施建筑设计的多目标优化模型，对空间原型进行分析，得到优化方案的最优解集，一方面可辅助建筑师进行设计决策，另一方面可提炼得到天津地区养老设施的建筑设计策略。

当前我国老龄化程度不断加深，养老需求极速扩张，养老机构的建设与发展受到关注。前期调研表明，养老机构存在环境质量不满足老年人使用要求，且与建筑设计脱节、缺乏重视的问题。课题以天津地区为研究背景，通过广泛调研提取养老机构空间原型为研究对象，梳理与环境质量和建筑能耗相关的建筑空间设计参数（房间进深、面宽、层高、窗台高度、窗墙比、阳台进深）作为参变量，以老年人光环境舒适度（评价指标：采光均匀度、有效日光照度UDI）、热环境舒适度（评价指标：不舒适时间比）、建筑能耗（评价指标：单元面积能耗）为目标函数，利用Rhino软件及Grasshopper插件搭建性能模拟平台，采用Pareto最优解遗传算法，构建养老机构建筑设计的多目标优化模型，分别对东南西北不同朝向、有无阳台的平面原型进行分析，得到每个朝向最优的空间设计参数。该参数集合对天津地区的新建、改建养老机构提出了建筑空间设计策略，多目标模型也可以进行再编辑，添加其他目标函数进行更大范围的优化。