基于不同能耗計算方法的綠色建筑節(jié)能評價系統(tǒng)

崔璐璐

摘 ?要： 基于不同能耗計算方法的綠色建筑節(jié)能評價系統(tǒng)，將多種能耗計算方法應用于綠色建筑節(jié)能評價系統(tǒng)中，旨在解決以往綠色建筑節(jié)能評價系統(tǒng)只采用單一能耗計算方法導致評價準確率低的問題。用戶通過瀏覽器層中的系統(tǒng)登錄模塊進入系統(tǒng)進行評價操作，屬性約簡模塊采用區(qū)分矩陣屬性約簡算法對優(yōu)化后的節(jié)能指標實施泛化處理，并建立決策表發(fā)送至節(jié)能評價模塊，熱平衡法對綠色建筑的圍護結構以及室內空氣傳熱情況進行計算，獲取最終節(jié)能評價指標值。實驗結果表明，該系統(tǒng)在仿真平臺中評價10個綠色建筑節(jié)能情況準確率高達95%以上，對建筑節(jié)能評價結果為3.8，與國家標準3.7相差0.1，說明該系統(tǒng)評價結果較為準確。

關鍵詞： 節(jié)能評價; 綠色建筑; 能耗計算; 指標管理; 仿真平臺; 結果分析

中圖分類號： TN245?34; TU24 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼： A ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號： 1004?373X（2019）20?0145?04

Green building energy?saving evaluation system based on different energy

consumption calculation methods

CUI Lulu

（School of Civil Engineering， Chongqing Jiaotong University， Chongqing 400074， China）

Abstract： Various energy consumption calculation methods are applied to the green building energy?saving evaluation system to solve the problem of the low evaluation accuracy of green building energy?saving evaluation system caused by using single energy consumption calculation method. Users enter the system through the system login module in the browser layer to carry on the evaluation operation.The attribute reduction module is used to carry on the generalization processing for the optimized energy?saving index by means of the distinction matrix attribute reduction algorithm， and the decision table is established and sent to the energy conservation evaluation module. The heat balance method is used to calculate the enclosure structure and indoor air heat transfer of green buildings， and the final energy conservation evaluation value is obtained. The experimental results show that in the simulation platform， the system has an accuracy rate of over 95% in evaluating the energy?saving situation of ten green buildings， and the evaluation result of building energy?saving is 3.8， which is 0.1 less than the national standard 3.7， indicating that the evaluation result of the system is relatively accurate.

Keywords： energy?saving evaluation; green building; energy consumption calculation; index management; simulation platform; results analysis

0 ?引 ?言

隨著近年來環(huán)境污染情況嚴重，國家重視建筑行業(yè)的環(huán)保節(jié)能[1]，“綠色建筑”的概念應運而生。綠色建筑是指最大程度節(jié)約資源，以節(jié)能環(huán)保為宗旨的建筑[2]。建筑中能耗主要是指圍護結構能耗與建筑物使用過程中的空調、電梯等能耗。建筑能耗是我國社會能耗的主要來源，占總能耗的35%左右。因此在建筑中進行節(jié)能環(huán)保是節(jié)約社會能源的重要途徑[3]。一種有效的綠色建筑節(jié)能評價系統(tǒng)在建筑節(jié)能中具有重要意義[4]。以往綠色建筑節(jié)能評價方法中僅采用一種能耗計算方法導致評價結果不夠精準[5]。針對不同建筑結構采用相應的能耗計算方法，全方位、多角度檢測建設能耗，提升綠色建筑節(jié)能評價系統(tǒng)的評價精度，對綠色建筑節(jié)能發(fā)展起到一定推動作用[6]。

1 ?綠色建筑節(jié)能評價系統(tǒng)

1.1 ?系統(tǒng)總體結構

基于不同能耗計算方法的綠色建筑節(jié)能評價系統(tǒng)選取模式，總體結構如圖1所示。

圖1 ?綠色建筑節(jié)能評價系統(tǒng)總體結構圖

從圖1可看出，用戶在瀏覽器層登錄綠色建筑節(jié)能評價系統(tǒng)對所需評價的綠色建筑進行評價操作[7?9];應用表現層中包含指標管理模塊、屬性約簡模塊與節(jié)能評價模塊三個模塊，它們可相互作用與通信，共同完成綠色建筑節(jié)能評價系統(tǒng)運行;數據庫層用于存儲綠色建筑基礎數據與綠色建筑節(jié)能評價所需必要數據，系統(tǒng)中節(jié)能評價模塊進行評價時需要在數據庫層調取相關數據實現評價操作。

綠色建筑節(jié)能評價系統(tǒng)功能劃分如圖2所示。

圖2 ?系統(tǒng)功能模塊圖

系統(tǒng)登錄模塊主要功能為用戶注冊、登錄、修改信息，以及管理員修改用戶權限。

評價模塊主要包括綠色建筑節(jié)能基礎數據管理、綠色建筑節(jié)能指標管理、綠色建筑節(jié)能屬性約簡和綠色建筑節(jié)能評價4個功能，它們相互通信與作用，實現綠色建筑節(jié)能系統(tǒng)評價。

數據管理模塊應考慮綠色建筑節(jié)能評級系統(tǒng)實際情況并與系統(tǒng)總各功能相結合[8]，數據庫中主要包含用戶信息數據、綠色建筑節(jié)能數據、評價指標數據等，各種數據間互相關聯(lián)。

1.2 ?系統(tǒng)評價功能的實現

1.2.1 ?基礎數據管理

基礎數據模塊主要由評價人員信息與綠色建筑節(jié)能評價信息兩個模塊組成。管理人員可在基礎數據模塊中對綠色建筑節(jié)能評價相關信息進行增加、刪除或者修改綠色建筑各類信息。

1.2.2 ?屬性約簡模塊

選取區(qū)分矩陣屬性約簡算法建立屬性約簡模塊。評價人員從優(yōu)化后的指標管理模塊中進入屬性約簡模塊，在屬性約簡模塊中依據實際信息對各節(jié)能指標實施泛化處理，利用處理后的信息建立決策表，通過決策表對屬性約簡后的綠色建筑節(jié)能評價系統(tǒng)進行優(yōu)化，將決策表發(fā)送至節(jié)能評價模塊實現最終綠色建筑節(jié)能評價。

1.2.3 ?節(jié)能評價模塊

節(jié)能評價模塊中具備不同能耗計算方法，評價人員通過節(jié)能評價模塊中頁面信息及接收屬性約簡模塊中決策表對綠色建筑節(jié)能指標進行評分，依據不同能耗計算方法對不同建筑結構進行能耗計算，獲取最終節(jié)能評價指標值。普通評價人員在節(jié)能評價模塊中只具備評價操作功能，專家評價人員可對節(jié)能評價模塊中各項指標進行增加、修改與刪除操作。

1.3 ?不同能耗計算方法

固體圍護結構受建筑外界氣體與室內氣體等共同影響，室內氣體同時又受圍護結構所影響，因此綠色建筑能耗主要由圍護結構傳熱計算與室內空氣傳熱計算兩部分構成。

1.3.1 ?圍護結構傳熱計算方法

通過熱阻與熱熔由節(jié)點連接成串聯(lián)或并聯(lián)網絡。

設圍護結構中節(jié)點為[n]，周圍存在節(jié)點數量為[K]，則通過節(jié)點建立起的熱平衡方程如下：

1.3.2 ?室內空氣能耗計算方法

影響室內空氣溫度的主要原因包括圍護結構表面?zhèn)鳠崆闆r、室外和室內空氣的滲入熱量及潛熱的影響[10]。綠色建筑室內空氣節(jié)點熱平衡方程為：

式中：[Ca]與[ta]表示室內空氣熱熔以及室內空氣溫度;[tout]與[tj]表示室外空氣溫度及鄰室空氣溫度;[ti]與[hi]表示表面溫度及表面和空間傳熱系數;[li]與[cp]表示室內表面面積及空氣比定壓熱熔;[ρ]與[Gout]表示空氣密度及房間與室外換氣量;[Gadj]表示房間與鄰室換氣量及鄰室個數;[qcov]與[qhvac]表示室內空氣獲取內部產熱對流熱及室內空調熱量。

2 ?實驗分析

為檢測本文系統(tǒng)對綠色建筑的節(jié)能評價情況，在Matlab仿真平臺中對某地區(qū)房地產開發(fā)有限公司建設的某小區(qū)進行仿真，該小區(qū)內住宅全部為綠色建筑，小區(qū)內含有高層住宅10棟。實驗選取該建筑項目中3號樓作為實驗對象，該建筑采用國家通過的綠色建筑節(jié)能評價標準評價結果為3.7，屬節(jié)能良好級別。

在仿真平臺中利用本文系統(tǒng)對兩棟綠色建筑進行節(jié)能評價，并將本文系統(tǒng)、熵未知測度系統(tǒng)、可變模糊集系統(tǒng)評價結果與國家通過的綠色建筑節(jié)能評價標準評價結果進行比較。

本文系統(tǒng)、熵未知測度系統(tǒng)和可變模糊集系統(tǒng)在仿真平臺中對3號住宅樓進行節(jié)能評價結果分別如表1～表3所示。

從表1～表3仿真實驗結果可看出，三種系統(tǒng)均可評價綠色建筑節(jié)能情況。但從評價結果來看，熵未知測度系統(tǒng)與可變模糊集系統(tǒng)評價結果與國家通過的綠色建筑節(jié)能評價標準評價結果3.7相比相差分別為0.5與0.9，評價結果差別較大。本文系統(tǒng)對該綠色建筑節(jié)能評價結果為3.8，與國家通過的綠色建筑節(jié)能評價標準相比僅相差0.1，說明本文系統(tǒng)評價結果較為準確。

三種系統(tǒng)評價10棟樓的準確度見圖3。

圖3 ?三種系統(tǒng)評價準確率對比

通過圖3仿真實驗結果可看出，本文系統(tǒng)對該小區(qū)10棟樓評價準確率均在95%以上，而熵未知測度系統(tǒng)與可變模糊集系統(tǒng)對該小區(qū)10棟樓評價準確率最高僅為90%與91%。本文系統(tǒng)評價準確率明顯高于另兩種系統(tǒng)，證明該系統(tǒng)是一種有效節(jié)能評價系統(tǒng)。

3 ?結 ?論

隨著國家對資源節(jié)能環(huán)保方面的重視，各種綠色行業(yè)逐漸興起，綠色建筑就是在這種環(huán)境下誕生的。為提高綠色建筑節(jié)能評價精度和全面性，研究基于不同能耗計算方法的綠色建筑節(jié)能評價系統(tǒng)，將多種能耗計算方法應用于綠色建筑節(jié)能評價系統(tǒng)中。仿真實驗結果表明，該系統(tǒng)在仿真平臺內可準確評價綠色建筑的節(jié)能情況，與國家通過的綠色建筑節(jié)能評價標準評價結果基本一致，是一種有效的綠色建筑節(jié)能評價系統(tǒng)。

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