一种绿色建筑弹性约束节能优化方法

技术领域

本发明涉及环保型建筑技术领域，尤其涉及一种绿色建筑弹性约束节能优化方法。

背景技术

绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源，保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。为应对环境问题，建立资源节约型、环境友好型的社会，践行科学发展观，实现可持续的发展，长久以来我国都在推动绿色建筑的发展。

陈长文发明的“CN2020114532095”“一种节能环保的绿色建筑” ，包括竖向墙板、底部支撑墙板、支撑隔板和屋顶，屋顶的下端面上对称设置有两个竖向墙板，底部支撑墙板和支撑隔板设置在两个竖向墙板之间；内螺纹筒的外侧壁上对称连接有两个牵引钢绳的一端，且牵引钢绳依次绕过一号定滑轮和二号定滑轮，一号定滑轮和二号定滑轮均转动设置在支撑隔板上；牵引钢绳的另一端固定连接在连接板的侧壁上，连接板固定设置在U型连接板上，且U型连接板固定设置在二号限位板上。该节能环保的绿色建筑依然采用拼装的安装方式，通过将多个拼装主体组合在一起，形成一个密闭的建筑。

但本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在用户体验较差，自适应差的技术问题。

发明内容

本发明通过提供一种绿色建筑弹性约束节能优化方法，解决了现有技术中用户体验较差，自适应差的技术问题，实现了用户较强体验感，较强自适应的技术效果。

本发明提供了一种绿色建筑弹性约束节能优化方法，包括以下步骤：

S1.对绿色建筑中所有能耗设备的详细信息进行获取整理，对设备进行记录分类，同时构建能耗因子关联模型，得到模糊预备元素集合；

S2.根据绿色建筑能耗的模糊预备元素集合，确定弹性约束条件，同时构建节能优化模型；

S3.利用节能优化模型对绿色建筑节能进行管控，得到最优节能规划。

进一步，所述步骤S1包括：

定义物理因素影响集合P，同时针对绿色建筑内部所有能耗设备以及住户情况进行分类分析，得到集合S，通过定义P与S之间的潜在关系矩阵CNT，为后续模型构建的输入提供依据。

进一步，所述步骤S1包括：

构造能耗因子关联模型Mode，具体如下：

其中，P表示物理因素影响集合

进一步，所述步骤S2包括：

通过步骤S1得到的预备运算集合，进一步约定能耗的弹性约束条件有：

其中，A表示约束矩阵，

进一步，所述步骤S2包括：

构建绿色建筑弹性约束节能优化模型为：

其中，F表示目标函数集；X表示影响能耗的变量集；C表示变量对应系数矩阵；

进一步，所述步骤S3包括：

针对绿色建筑约束节能优化模型，在求解最优解时，看作求解微分方程组，并通过引入共轭对称简化矩阵对约束矩阵A进行简化处理，根据简化矩阵等效替代的性质计算求得优化模型最优解

本发明至少具有如下技术效果或优点：

1、本发明通过对绿色建筑能耗影响因素进行查找，并对其进行分类，进一步确定影响因素之间的影响指数，更全面的概括了绿色建筑的影响因素，使得用户有更好的体验。

2、本发明通过构建能耗因子关联模型，得到绿色建筑能耗的模糊预备元素集合，针对不同的绿色建筑只需对该模型的输入矩阵和集合进行对应修改调整即可得到对应的能耗的模糊预备元素集合，提高了本发明方法的自适应性。

3、本发明通过利用基于能耗预备元素集合来确定优化模型的约束条件，充分体检绿色建筑的全面性，在具有较强自适应的前提下，可取得更完美的用户体验。

4、本发明通过定义绿色建筑的弹性约束节能优化模型，并通过函数转换得到具体的约束函数表达式，为求取最优解奠定良好基础。

5、本发明通过引入简化矩阵，在对优化模型进行求解时，将约束矩阵进行简化，降低了求解的复杂性以及求解的准确性。

附图说明

图1为本发明所述一种绿色建筑弹性约束节能方法的流程图；

图2为本发明所述一种绿色建筑弹性约束节能方法中简化图解法。

具体实施方式

本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

首先对绿色建筑中所有能耗设备的详细信息进行获取整理，对设备进行记录分类，同时构建能耗因子关联模型，得到模糊预备元素集合；根据绿色建筑能耗的模糊预备元素集合，多方面确定绿色建筑的约束条件，构建节能优化模型，同时将模型函数化，为得到最优解提供便捷模式；最后利用节能优化模型对绿色建筑节能进行管控，通过引入简化矩阵将模型的约束条件中的约束矩阵进行简化处理，得到最优节能规划。通过对绿色建筑能耗影响因素进行查找，并对其进行分类，进一步确定影响因素之间的影响指数，更全面的概括了绿色建筑的影响因素，使得用户有更好的体验；通过构建能耗因子关联模型，得到绿色建筑能耗的模糊预备元素集合，针对不同的绿色建筑只需对该模型的输入矩阵和集合进行对应修改调整即可得到对应的能耗的模糊预备元素集合，提高了本发明方法的自适应性；通过利用基于能耗预备元素集合来确定优化模型的约束条件，充分体检绿色建筑的全面性，在具有较强自适应的前提下，可取得更完美的用户体验；通过定义绿色建筑的弹性约束节能优化模型，并通过函数转换得到具体的约束函数表达式，为求取最优解奠定良好基础；通过引入简化矩阵，在对优化模型进行求解时，将约束矩阵进行简化，降低了求解的复杂性以及求解的准确性。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

参照附图1，一种绿色建筑弹性约束节能优化方法，具体包括如下步骤：

S1.对绿色建筑中所有能耗设备的详细信息进行获取整理，对设备进行记录分类，同时构建能耗因子关联模型，得到模糊预备元素集合；

绿色建筑能耗影响因素有：建筑围护结构、建筑朝向和形状、窗户隔热和遮阳、窗户遮阳和窗墙比、住户行为、当地节能政策、当地环境、气候条件、建筑中所有设备；所述设备有：取暖设备、制冷设备、供电设备、供气设备、供水设备等。

S11.根据绿色建筑物理信息，所述物理信息为关于绿色建筑的无法改变的属性信息；

通过走访调研和查阅气象局以及政府公布的相关文件，如：《民用建筑热工设计规范》，得到当地气候条件决定绿色建筑的影响元素集合C以及当地节能政策决定的绿色建筑的影响元素集合G；所述集合C包括光照强度、光照时长、降雨量、降雨时长等元素；所述集合G包括围护结构保温影响因子、维护结构隔热影响因子、围护结构防潮影响因子、自然通风影响因子、建筑遮阳影响因子等。在本发明中，定义物理因素影响集合P，

S12.针对绿色建筑中设备对能耗影响，定义设备影响因子集合，并与物理因素影响集合合并，构建设备关系网，得到模糊预备元素集合。

在绿色建筑内部有若干能耗设备，所述能耗设备有：取暖设备、制冷设备、供电设备、供气设备、供水设备等，在本发明中，对所述设备进行分类，有耗电设备、耗水设备、耗气设备、供暖设备（耗碳）。同时，讲居住人员情况也作为设备影响因子集合的一部分，即定义集合S，

本发明通过对绿色建筑能耗影响因素进行查找，并对其进行分类，进一步确定影响因素之间的影响指数，更全面的概括了绿色建筑的影响因素，使得用户有更好的体验。

作为一个具体实施例，经过调研获得集合P与集合S对耗能的影响关系网，得到模糊预备元素集合。

构造能耗因子关联模型Mode，具体如下：

其中，P表示物理因素影响集合

其中，矩阵CNT中的元素表示集合P与S元素之间的相互影响指数，若其中两者没有关系，则该矩阵对应位置元素值为0。

其中，

本发明通过构建能耗因子关联模型，得到绿色建筑能耗的模糊预备元素集合，针对不同的绿色建筑只需对该模型的输入矩阵和集合进行对应修改调整即可得到对应的能耗的模糊预备元素集合，提高了本发明方法的自适应性。

S2.根据绿色建筑能耗的模糊预备元素集合，确定弹性约束条件，同时构建节能优化模型；

本发明在确定绿色建筑优化的约束条件时，遵循对绿色建筑节能、节地、节水、节材与环境的准则，从节地与室外环境、节能与能源利用、节水与水资源利用、节材与材料资源利用等方面来制定约束条件。

S21.确定绿色建筑约束条件与目标函数

针对绿色建筑耗电、耗水、耗气…N个相关能耗来确定目标函数

对应于能耗的弹性约束条件有：

其中，A表示约束矩阵，

本发明通过利用基于能耗预备元素集合来确定优化模型的约束条件，充分体检绿色建筑的全面性，在具有较强自适应的前提下，可取得更完美的用户体验。

S22.构建绿色建筑弹性约束的节能优化模型

作为一个具体实施例，本发明的绿色建筑弹性约束节能优化模型为：

其中，

本发明通过定义绿色建筑的弹性约束节能优化模型，并通过函数转换得到具体的约束函数表达式，为求取最优解奠定良好基础。

S3.利用节能优化模型对绿色建筑节能进行管控，得到最优节能规划。

针对绿色建筑约束节能优化模型：

在求解最优解时，可以看作求解微分方程组，即：

对约束矩阵A进行简化处理，本发明通过定义具有共轭对称性的简化矩阵：

其中，

利用简化矩阵对约束矩阵A进行分解得到：

则，微分方程的求解过程可等效为：

根据简化矩阵等效替代的性质可得

本发明通过引入简化矩阵，在对优化模型进行求解时，将约束矩阵进行简化，降低了求解的复杂性以及求解的准确性。

最后对最优解

综上所述，便完成了本发明所述的一种绿色建筑弹性约束节能优化方法。

效果调研：

本发明的技术方案有效解决了用户体验较差，自适应差的技术问题，并且，上述系统或方法经过了一系列的效果调研，通过对绿色建筑能耗影响因素进行查找，并对其进行分类，进一步确定影响因素之间的影响指数，更全面的概括了绿色建筑的影响因素，使得用户有更好的体验；通过构建能耗因子关联模型，得到绿色建筑能耗的模糊预备元素集合，针对不同的绿色建筑只需对该模型的输入矩阵和集合进行对应修改调整即可得到对应的能耗的模糊预备元素集合，提高了本发明方法的自适应性；通过利用基于能耗预备元素集合来确定优化模型的约束条件，充分体检绿色建筑的全面性，在具有较强自适应的前提下，可取得更完美的用户体验；通过定义绿色建筑的弹性约束节能优化模型，并通过函数转换得到具体的约束函数表达式，为求取最优解奠定良好基础；通过引入简化矩阵，在对优化模型进行求解时，将约束矩阵进行简化，降低了求解的复杂性以及求解的准确性。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。