基于不同能耗计算方法的绿色建筑节能评价系统

崔璐璐

摘  要： 基于不同能耗计算方法的绿色建筑节能评价系统，将多种能耗计算方法应用于绿色建筑节能评价系统中，旨在解决以往绿色建筑节能评价系统只采用单一能耗计算方法导致评价准确率低的问题。用户通过浏览器层中的系统登录模块进入系统进行评价操作，属性约简模块采用区分矩阵属性约简算法对优化后的节能指标实施泛化处理，并建立决策表发送至节能评价模块，热平衡法对绿色建筑的围护结构以及室内空气传热情况进行计算，获取最终节能评价指标值。实验结果表明，该系统在仿真平台中评价10个绿色建筑节能情况准确率高达95%以上，对建筑节能评价结果为3.8，与国家标准3.7相差0.1，说明该系统评价结果较为准确。

关键词： 节能评价; 绿色建筑; 能耗计算; 指标管理; 仿真平台; 结果分析

中图分类号： TN245?34; TU24                        文献标识码： A                  文章编号： 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

随着近年来环境污染情况严重，国家重视建筑行业的环保节能[1]，“綠色建筑”的概念应运而生。绿色建筑是指最大程度节约资源，以节能环保为宗旨的建筑[2]。建筑中能耗主要是指围护结构能耗与建筑物使用过程中的空调、电梯等能耗。建筑能耗是我国社会能耗的主要来源，占总能耗的35%左右。因此在建筑中进行节能环保是节约社会能源的重要途径[3]。一种有效的绿色建筑节能评价系统在建筑节能中具有重要意义[4]。以往绿色建筑节能评价方法中仅采用一种能耗计算方法导致评价结果不够精准[5]。针对不同建筑结构采用相应的能耗计算方法，全方位、多角度检测建设能耗，提升绿色建筑节能评价系统的评价精度，对绿色建筑节能发展起到一定推动作用[6]。

1  绿色建筑节能评价系统

1.1  系统总体结构

基于不同能耗计算方法的绿色建筑节能评价系统选取模式，总体结构如图1所示。

图1  绿色建筑节能评价系统总体结构图

从图1可看出，用户在浏览器层登录绿色建筑节能评价系统对所需评价的绿色建筑进行评价操作[7?9];应用表现层中包含指标管理模块、属性约简模块与节能评价模块三个模块，它们可相互作用与通信，共同完成绿色建筑节能评价系统运行;数据库层用于存储绿色建筑基础数据与绿色建筑节能评价所需必要数据，系统中节能评价模块进行评价时需要在数据库层调取相关数据实现评价操作。

绿色建筑节能评价系统功能划分如图2所示。

图2  系统功能模块图

系统登录模块主要功能为用户注册、登录、修改信息，以及管理员修改用户权限。

评价模块主要包括绿色建筑节能基础数据管理、绿色建筑节能指标管理、绿色建筑节能属性约简和绿色建筑节能评价4个功能，它们相互通信与作用，实现绿色建筑节能系统评价。

数据管理模块应考虑绿色建筑节能评级系统实际情况并与系统总各功能相结合[8]，数据库中主要包含用户信息数据、绿色建筑节能数据、评价指标数据等，各种数据间互相关联。

1.2  系统评价功能的实现

1.2.1  基础数据管理

基础数据模块主要由评价人员信息与绿色建筑节能评价信息两个模块组成。管理人员可在基础数据模块中对绿色建筑节能评价相关信息进行增加、删除或者修改绿色建筑各类信息。

1.2.2  属性约简模块

选取区分矩阵属性约简算法建立属性约简模块。评价人员从优化后的指标管理模块中进入属性约简模块，在属性约简模块中依据实际信息对各节能指标实施泛化处理，利用处理后的信息建立决策表，通过决策表对属性约简后的绿色建筑节能评价系统进行优化，将决策表发送至节能评价模块实现最终绿色建筑节能评价。

1.2.3  节能评价模块

节能评价模块中具备不同能耗计算方法，评价人员通过节能评价模块中页面信息及接收属性约简模块中决策表对绿色建筑节能指标进行评分，依据不同能耗计算方法对不同建筑结构进行能耗计算，获取最终节能评价指标值。普通评价人员在节能评价模块中只具备评价操作功能，专家评价人员可对节能评价模块中各项指标进行增加、修改与删除操作。

1.3  不同能耗计算方法

固体围护结构受建筑外界气体与室内气体等共同影響，室内气体同时又受围护结构所影响，因此绿色建筑能耗主要由围护结构传热计算与室内空气传热计算两部分构成。

1.3.1  围护结构传热计算方法

通过热阻与热熔由节点连接成串联或并联网络。

设围护结构中节点为[n]，周围存在节点数量为[K]，则通过节点建立起的热平衡方程如下：

1.3.2  室内空气能耗计算方法

影响室内空气温度的主要原因包括围护结构表面传热情况、室外和室内空气的渗入热量及潜热的影响[10]。绿色建筑室内空气节点热平衡方程为：

式中：[Ca]与[ta]表示室内空气热熔以及室内空气温度;[tout]与[tj]表示室外空气温度及邻室空气温度;[ti]与[hi]表示表面温度及表面和空间传热系数;[li]与[cp]表示室内表面面积及空气比定压热熔;[ρ]与[Gout]表示空气密度及房间与室外换气量;[Gadj]表示房间与邻室换气量及邻室个数;[qcov]与[qhvac]表示室内空气获取内部产热对流热及室内空调热量。

2  实验分析

为检测本文系统对绿色建筑的节能评价情况，在Matlab仿真平台中对某地区房地产开发有限公司建设的某小区进行仿真，该小区内住宅全部为绿色建筑，小区内含有高层住宅10栋。实验选取该建筑项目中3号楼作为实验对象，该建筑采用国家通过的绿色建筑节能评价标准评价结果为3.7，属节能良好级别。

在仿真平台中利用本文系统对两栋绿色建筑进行节能评价，并将本文系统、熵未知测度系统、可变模糊集系统评价结果与国家通过的绿色建筑节能评价标准评价结果进行比较。

本文系统、熵未知测度系统和可变模糊集系统在仿真平台中对3号住宅楼进行节能评价结果分别如表1～表3所示。

从表1～表3仿真实验结果可看出，三种系统均可评价绿色建筑节能情况。但从评价结果来看，熵未知测度系统与可变模糊集系统评价结果与国家通过的绿色建筑节能评价标准评价结果3.7相比相差分别为0.5与0.9，评价结果差别较大。本文系统对该绿色建筑节能评价结果为3.8，与国家通过的绿色建筑节能评价标准相比仅相差0.1，说明本文系统评价结果较为准确。

三种系统评价10栋楼的准确度见图3。

图3  三种系统评价准确率对比

通过图3仿真实验结果可看出，本文系统对该小区10栋楼评价准确率均在95%以上，而熵未知测度系统与可变模糊集系统对该小区10栋楼评价准确率最高仅为90%与91%。本文系统评价准确率明显高于另两种系统，证明该系统是一种有效节能评价系统。

3  结  论

随着国家对资源节能环保方面的重视，各种绿色行业逐渐兴起，绿色建筑就是在这种环境下诞生的。为提高绿色建筑节能评价精度和全面性，研究基于不同能耗计算方法的绿色建筑节能评价系统，将多种能耗计算方法应用于绿色建筑节能评价系统中。仿真实验结果表明，该系统在仿真平台内可准确评价绿色建筑的节能情况，与国家通过的绿色建筑节能评价标准评价结果基本一致，是一种有效的绿色建筑节能评价系统。

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