Давно хотела сделать публикацию об алгоритме Руслана, созданный им в Grasshopper. Алгоритм позволяет считать инсоляцию и определять допустимый объем в пространстве, исходя из анализа.

Руслан Тимашев работает в Санкт-Петербурге в Институте территориального развития. Занимается оценкой полезной емкости территории, а также количественными и качественными характеристиками застройки. Инсоляция и естественная освещенность – одна из сфер компетенции. Ниже текст от Руслана.

Продолжительность инсоляции зданий является одной из основных характеристик пространственного решения застройки. В практике оценку продолжительности инсоляции проходит каждое решение, и результат такой оценки говорит о качестве решения. Вариантов застройки для отдельной территории может быть множество. Ну, а если территория сложная, и на ее развитие влияет множество факторов, таких как существующие здания, или другие ограничения, количество таких вариантов увеличивается. Архитекторы, занимающиеся развитием территорий, постоянно тестируют свои проекты. Необходимость частых проверок параметра инсоляции побудили к автоматизации этого процесса.

Здесь стоит отметить, что в строительной инсоляция – формализованное понятие. Нормируется именно продолжительность инсоляции, то есть количество часов, а не объем солнечной энергии. Задача оценки инсоляции состоит в анализе взаимного расположения объемов одних зданий относительно других – пространственный анализ. Существует диаграмма, описывающая движение солнца для данного региона, в зависимости от географической широты. С ее помощью архитектор определяет чистые пространства между зданий, через которые проходят прямые солнечные лучи.

В сущности, анализ продолжительности инсоляции – это геометрическая задача со своими исходными данными, методикой решения и результатом. Ну а раз есть методика решения, ее можно формализовать, превратив в процесс, и описать для автоматического решения.

Решая эту задачу, моей целью было спрятать в алгоритме всю механическую работу, а проектировщику отдать контроль над исходными данными. Так возник интерфейс. Дело в том, что архитектор мыслит метрами, длинами, глубинами, ширинами и высотными отметками. Машина же – декартовыми координатами. И на втором уровне работать с данными сильно удобнее. Если какой-то параметр может быть произведен (см. производные параметры), а не введен, то так и надо поступать. Скажем, вы знаете габариты оконного проема – положение расчетной точки определяет программой как единственно возможное следствие. Или вы знаете расположение и высоты застройки в своем проекте и где находится окно, свет для которого надо посчитать – здесь следствием будут координаты точек начала и конца периода инсоляции и далее – его продолжительность.

Как это работает:

На фасада здания или поверхности земли выбирается расчетная точка. К ней прикладывается трехмерная диаграмма, в которую заложены данные о высоте солнца над горизонтом и траектории его движения. Благодаря возможности пакетной обработке денных, диаграмма прикладывается одновременно к целому массивы расчетных точек.

Поверхность диаграммы определяет сечения на объемах зданий вокруг точки, попадающих в поле солнечного света. Сечения эти – замкнутые полилинии. Каждой расчетной точке соответствует свой массив полилиний. Полигоны расщепляются на структурированные облака точек.

Разумеется, процесс расчета продолжительности инсоляции уже неоднократно автоматизирован, однако редкое решение полностью эффективно. Существуют коробочные решения, например Ситис Солярис или Autodesk Ecotect. А основным методом, которым пользуется большинство проектировщиков, был и остается расчет в автокаде с помощью плоского графика. Обусловлено это конечной целью выполнения анализа – защита проекта в экспертизе. Другие способы могут быть лишь дополнительными: как бы вы не выполняли расчета, схему в конце концов придется вычерчивать.

10.jpg

Еще одно обстоятельство – это закрытая логика автоматических систем. Программа сможет выполнить только то, что в нее заложено. Невозможность влиять на процессинг данных порождает массу условностей и необходимость глубокой постобработки отчета.
Связка Rhino/Grasshopper и созданный в этой среде скрипт эффективно решают обе проблемы. Каждый проект, не смотря на обилие общих черт, все же индивидуален. Так благодаря открытой логике скрипт адаптируется под конкретные условия. Так как аналитическая линия открыта и доступны производные параметры, такие как высоты затеняющих зданий, координаты точек пересечения затеняющих зданий и световых коридоров. Благодаря этому вы можете принимать решения о том, какой высоты и конфигурации должна быть застройка, оказывающая затеняющее влияние, то есть проектировать по инсоляции. А генерация отчета строится на тех самых производных параметрах.
Еще одно преимущество этой связки в том, что она совместима с большинством CAD и BIM систем, легко работает с внешними файлами и реляционными базами данных. Можно загружать из внешних файлов исходные данные и выгружать результаты расчета. В результате расчет происходит в среде проекта, а не в отдельной сцене. Это минимизирует количество несвязанной информации и вероятность ошибки.

Важной частью в алгоритме, на мой взгляд, является построение оптимального объема здания в стесненных условиях. Это и есть результат параметрического подхода к проектированию. Если исходные данные структурированы и формализованы, на их основании можно принимать сложные проектные решения. Вам известны световые коридоры, которые следует сохранить – следовательно можно выстроить объем, удовлетворяющий этому условию. В сущности – это есть проектирование по инсоляции. Особенно примечательным этот подход становится при проектировании в сильно стесненных условиях, где инсоляция – коварное ограничение.

Концепция: Руслан Тимашев

Видео дизайн: Владислав Малышко

Текст: Руслан Тимашев

Изображения предоставлены Русланом

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s