CN107729685A - 一种建筑节能的方法 - Google Patents

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吴征天
高庆
李淑娴
刘畅
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Abstract

本发明提供一种建筑节能的方法，其包括：建筑中全部人或人群的节能策略分析；建筑中全部人或人群针对节能目标的支付矩阵分析；计算分析，为建筑节能的运行维护和设计提供指导。本发明的建筑节能的方法可以较好地节省建筑的能源损耗。

Description

一种建筑节能的方法
技术领域
本发明涉及一种建筑节能的方法，其用于智能建筑领域。
背景技术
世界范围内石油、煤炭、天然气三种传统能源日趋枯竭，人类将不得不转向成本较高的生物能、水利、地热、风力、太阳能和核能，而我国的能源问题更加严重。我国能源发展主要存在四大问题：
①人均能源拥有量、储备量低；
②能源结构依然以煤为主，约占75％。全国年耗煤量已超过13亿吨；
③能源资源分布不均，主要表现在经济发达地区能源短缺和农村商业能源供应不足，造成北煤南运、西气东送、西电东送；
④能源利用效率低，能源终端利用效率仅为33％，比发达国家低10％。随着城市建设的高速发展，我国的建筑能耗逐年大幅度上升，已达全社会能源消耗量的32％，加上每年房屋建筑材料生产能耗约13％，建筑总能耗已达全国能源总消耗量的45％。
我国现有建筑面积为400亿m2，绝大部分为高能耗建筑，且每年新建建筑近20亿m2，其中95％以上仍是高能耗建筑。如果我国继续执行节能水平较低的设计标准，将留下很重的能耗负担和治理困难。庞大的建筑能耗，已经成为国民经济的巨大负担。因此建筑行业全面节能势在必行。
发明内容
本发明的目的是分析建筑设施中所有人或人群的博弈关系，计算多人多策略的纳什均衡点，为建筑节能的运行维护和设计提供理论指导。
根据本发明的一个方面，提供一种建筑节能的方法，其包括：
建筑中全部人或人群的节能策略分析；
建筑中全部人或人群针对节能目标的支付矩阵分析；
计算分析，为建筑节能的运行维护和设计提供指导。
优选地，所述建筑中全部人或人群的节能策略分析是通过如下方式进行的：
对整个建筑进行简化；
分析影响能耗的关键策略；
使用限制波尔兹曼机提取典型的或重要的博弈行为策略。
优选地，将影响能耗的关键策略分为多个人员策略模式，将多个人员策略模式进行数据去噪及归一化处理，将去噪及归一化处理的数据发送给限制波尔兹曼机处理。
优选地，所述建筑中全部人或人群针对节能目标的支付矩阵分析是通过如下方式进行的：
用数值分析得到不同策略分析组下各博弈者的经济收益；
得到不同策略组下各博弈者的舒适度方面的模糊收益；
构建相应模糊规则库，对舒适度方面模糊收益进行去模糊化处理；
采用大数据分析方法，综合经济收益和模糊收益，获得全部博弈者的支付函数矩阵。
优选地，所述计算分析是通过如下方式进行的：
以上所策略模式和支付矩阵为基础，以整数规划方法为手段，进行数值分析与计算；
由计算结果获取均衡策略，并进行分析，为建筑节能的运行维护和设计提供指导。
优选地，所述整数规划为不动点法、分支定界法或割平面法。
优选地，所述计算分析方法是通过如下方式进行的：
在主计算机中采用平均分配的方式，把原整数规划问题的解空间均等的分为n份子解空间，其中，n为子计算机的数量；
用MPICH2的文件传输工具，把n份子解空间发送给n个子计算机；
每一个子计算机在接收到相应的子解空间后，选择合适的整数规划算法，计算相应子解空间上的整数解；
使用MPICH2的文件传输工具，子计算机把求解结果反馈给主计算机，由主计算机汇总；
对影响整数规划求解速度最重要的线性规划，用数值实验方式确认采用合适的计算方式；
用实验方式确认影响分布式计算的关键因素，建立关键因素数据库，优化关键因素，提高求解效率；
以算法复杂度理论为依据，利用敏感度分析方法从理论上探索影响分布式方法效率的关键参数。
优选地，所述合适的计算方式为内点算法或单纯形法。。
优选地，所述计算分析为纳什均衡点的整数规划方法。
本发明提供的建筑节能的方法可以降低建筑的能耗损失。
附图说明
图1为本发明的限制波尔兹曼机网络。
图2为本发明的分布式计算方法总体框架。
具体实施方式
参见图1所示，本部分主要基于多人博弈全部纳什均衡点寻找问题的方法，探索建筑中所有人或人群针对建筑节能这一目的的均衡策略。拟采取的研究步骤如下：
建筑中全部人或人群的节能策略分析。初期的研究中首先要对整个建筑进行合理的简化；分析影响能耗的关键策略，例如空调开关、灯具开关、电梯是否使用等，作为建筑中可为博弈者提供的行为策略；进一步使用基于深度学习的限制波尔兹曼机(RBM)，提取典型的或重要的博弈行为策略，如图1所示。
建筑中全部人或人群针对节能目标的支付矩阵分析。用数值分析等数学手段，得到不同策略组下各博弈者的经济收益；用问卷调查等手段，得到不同策略组下各博弈者的舒适度方面的模糊收益；构建相应模糊规则库，对舒适度方面模糊收益进行去模糊化处理；采用大数据分析方法，综合两种收益，获得全部博弈者的支付函数矩阵。
计算分析。以如上所述研究中获得博弈数据(行为策略和支付矩阵)为基础，以本项目的整数规划方法为手段，进行数值分析与计算；由计算结果获取均衡策略，并进行分析，为建筑的运行维护和设计提供指导。
在建立整数规划后，本项目拟采用MPICH2作为分布式工具进行分布式计算。由此建立的分布式计算方法框架如图2所示。
根据图2，在主计算机中采用平均分配的方式，把原整数规划问题的解空间均等的分为n份(n为子计算机的数量)；之后用MPICH2的文件传输工具，把n份子解空间发送给n个子计算机；每一个子计算机在接收到相应的子解空间后，选择合适的整数规划算法(例如不动点法、分支定界法或割平面法等)，计算相应子解空间上的整数解；
同样使用MPICH2的文件传输工具，子计算机把求解结果反馈给主计算机，由主计算机汇总；对影响整数规划求解速度最重要的线性规划，用数值实验方式确认采用合适的计算方式(例如内点算法、单纯形法等)；用实验方式确认影响分布式计算的关键因素，建立关键因素数据库，优化关键因素，提高求解效率；以算法复杂度理论为依据，利用敏感度分析方法从理论上探索影响分布式方法效率的关键参数。
本领域技术人员可显见，可对本发明的上述示例性实施例进行各种修改和变型而不偏离本发明的精神和范围。因此，旨在使本发明覆盖落在所附权利要求书及其等效技术方案范围内的对本发明的修改和变型。

Claims (9)

1.一种建筑节能的方法，其包括：
建筑中全部人或人群的节能策略分析；
建筑中全部人或人群针对节能目标的支付矩阵分析；
计算分析，为建筑节能的运行维护和设计提供指导。
2.如权利要求1所述的建筑节能的方法，其特征在于，所述建筑中全部人或人群的节能策略分析是通过如下方式进行的：
对整个建筑进行简化；
分析影响能耗的关键策略；
使用限制波尔兹曼机提取典型的或重要的博弈行为策略。
3.如权利要求2所述的建筑节能的方法，其特征在于，将影响能耗的关键策略分为多个人员策略模式，将多个人员策略模式进行数据去噪及归一化处理，将去噪及归一化处理的数据发送给限制波尔兹曼机处理。
4.如权利要求3所述的建筑节能的方法，其特征在于，所述建筑中全部人或人群针对节能目标的支付矩阵分析是通过如下方式进行的：
用数值分析得到不同策略分析组下各博弈者的经济收益；
得到不同策略组下各博弈者的舒适度方面的模糊收益；
构建相应模糊规则库，对舒适度方面模糊收益进行去模糊化处理；
采用大数据分析方法，综合经济收益和模糊收益，获得全部博弈者的支付函数矩阵。
5.如权利要求4所述的建筑节能的方法，其特征在于，所述计算分析是通过如下方式进行的：
以上所策略模式和支付矩阵为基础，以整数规划方法为手段，进行数值分析与计算；
由计算结果获取均衡策略，并进行分析，为建筑节能的运行维护和设计提供指导。
6.如权利要求5所述的建筑节能的方法，其特征在于，所述整数规划为不动点法、分支定界法或割平面法。
7.如权利要求1所述的建筑节能的方法，其特征在于，所述计算分析方法是通过如下方式进行的：
在主计算机中采用平均分配的方式，把原整数规划问题的解空间均等的分为n份子解空间，其中，n为子计算机的数量；
用MPICH2的文件传输工具，把n份子解空间发送给n个子计算机；
每一个子计算机在接收到相应的子解空间后，选择合适的整数规划算法，计算相应子解空间上的整数解；
使用MPICH2的文件传输工具，子计算机把求解结果反馈给主计算机，由主计算机汇总；
对影响整数规划求解速度最重要的线性规划，用数值实验方式确认采用合适的计算方式；
用实验方式确认影响分布式计算的关键因素，建立关键因素数据库，优化关键因素，提高求解效率；
以算法复杂度理论为依据，利用敏感度分析方法从理论上探索影响分布式方法效率的关键参数。
8.如权利要求7所述的建筑节能的方法，其特征在于，所述合适的计算方式为内点算法或单纯形法。
9.如权利要求1所述的建筑节能的方法，其特征在于，所述计算分析为纳什均衡点的整数规划方法。
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