[发明专利]一种基于多目标智能优化和EnergyPlus的建筑节能设计方法

说明书

本发明公开了一种基于多目标智能优化和EnergyPlus的建筑节能智能设计方法，步骤如下：确定建筑的基本结构参数，建立建筑的3D模型，在EnergyPlus中导入该建筑模型和所在地区的气象数据，并且输入该建筑模型的结构参数；选择用来评价建筑设计方案优劣的两个性能指标；选择影响上述两个性能指标的结构参数；将多目标智能粒子群优化算法与EnergyPlus进行结合，执行算法，直到算法满足终止条件；输出所得最终结果，即最佳参数取值。本发明方法具有代价小、运行时间快等突出优点；由于无需用户设置任何关于多目标智能粒子群优化算法的控制参数，该方法也具有操作简单、适用性强的优点。

技术领域

本发明属于建筑优化设计领域，特别涉及一种基于多目标智能优化和EnergyPlus的建筑节能设计方法。

背景技术

能源是社会最重要的资源之一。在能源消耗总量中，建筑行业能源密集，约占能耗总量的40％。而根据美国能源信息局的数据，这些能耗中的57％来自供暖、通风、空调以及照明等环节。综合考虑整个建筑的能量消耗机制，提高建筑能效，已经成为设计师和研究人员考虑的一个国际问题。

在以往的建筑节能设计中，由于缺乏相关的能耗模拟技术，大多数的研究都致力于建筑物材料的设计。已有技术包括中国专利说明书CN204899001U(2015年12月23日公布)公开的一种新型建筑节能砖；中国专利说明书CN106242611A(2016年12月21日公布)公开的一种节能建筑外墙保温砌块；中国专利说明书CN206800696U(2017年12月26日公布)公开的新型建筑节能墙体；中国专利说明书CN208072830U(2018年11月09日公布)公开的一种复合式环保节能建筑材料。也有部分成果致力于研究建筑节能设备装置上，包括中国专利说明书CN204810624U(2015年11月25日公布)公开的一种建筑照明节能控制系统；中国专利说明书CN106193965A(2016年12月07日公布)公开的一种新型可利用太阳能的建筑节能窗；中国专利说明书CN206773513U(2017年12月19日公布)公开的一种智能化建筑节能管控系统；中国专利说明书CN208139513U(2018年11月23日公布)公开的一种节能建筑的通风装置。除上述情况外，还有很少部分将办公建筑空间作为调控办公建筑能耗的因素，如中国专利说明书CN108804802A(2018年11月13日公布)公开的一种以夏季空调制冷能耗控制为目标的办公建筑空间节能设计方法。上述建筑节能设计方法仍存在如下不足：只考虑建筑节能问题的单一因素，且仅仅以节能作为建筑优化设计的唯一标准。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本发明提出一种基于多目标智能优化和EnergyPlus的建筑节能设计方法。采用此种智能优化技术处理建筑节能设计问题，可以同时得到一组满足不同决策者需求的最优Pareto解集，可以减少建筑能耗和人体不舒适小时数，增加模拟的准确度。

技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于多目标智能优化和EnergyPlus的建筑节能设计方法，通常建筑能耗的减少必然导致用户不舒适度的升高，因此，建筑能耗和用户不舒适度两个指标是相互冲突的。本发明利用EnergyPlus模拟软件，计算当前建筑的建筑能耗和用户不舒适小时数的性能指标值。给定一组优化的决策变量值后，运行EnergyPlus软件，该软件即可输出建筑年能耗数和一年内的用户不舒适小时数。该方法包括如下步骤：

步骤1：确定建筑的基本结构参数，并制作建筑的3D模型；在绘图软件中将3D模型保存为建筑能耗模拟软件EnergyPlus识别的格式；在EnergyPlus软件中导入该建筑模型和所在地区的气象数据，并且输入该建筑模型的结构参数；所述结构参数包括：建筑物的长宽高、窗户所在的位置及大小、建筑物的围护结构、人员密度、耗电设备信息。所述绘图软件选用SketchUp软件，在绘图软件中安装插件保存3D模型，所述插件为Legacy Openstudio。