CN110533264B - 建筑性能评测方法 - Google Patents

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Abstract

建筑性能评测方法，实时采集建筑内典型空间中的室内环境参数和能耗数据，将不同室内环境参数分级；得到室内环境品质综合分级比例：计算室内环境品质综合分；加权计算得到建筑层面的室内环境品质综合分；计算全年建筑层面的室内环境品质综合分；并进行修正计算能效系数。解决室内环境品质难以实现定量综合评估，以及已有的单位面积能耗数据无法识别建筑实际运行不足的问题。实现了室内环境参数分析、能耗分析以及智能预警等功能，可以实时呈现建筑运行能效结果，指导建筑运行提升。

Description

建筑性能评测方法
技术领域
本发明涉及一种建筑性能评测方法。
背景技术
随着人们对室内环境品质的要求不断提高，近年来城市中大型公共建筑持续高速发展。与此同时，建筑节能以及各项设备的技术不断进步，为建筑实时调控以及运行优化提供了技术保障。
现阶段建筑运行过程中，大量的楼宇监测设备仅记录单一的室内环境参数，由于不同室内环境参数之间存在相关关系，且室内环境参数随着时间不断变化。不同空间内对不同室内环境参数的要求也有差异，以往智能化系统仅对室内环境极端条件进行预警，缺少对不同时间和空间的全面分级评估，难以对室内环境品质进行定量的评价。
现有建筑运行评价中，常用的能耗指标为单位面积能耗，建筑的使用人数与使用时间是影响其能耗强度的显著因素。同时实际建筑的设计差异以及室内环境品质不一，单一的单位面积能耗无法直接用于评价建筑运行的特点，难以帮助指出建筑实际运行中存在的室内环境品质问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种建筑性能评测方法，以基于室内环境品质和能耗的实际运行性能对建筑性能进行评测，以定量综合评价室内环境品质及其与能耗之间的关系，帮助发现建筑运行阶段存在的问题，并以此来指导建筑的改造优化。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
建筑性能评测方法，包括以下步骤：
步骤一、数据采集：实时采集建筑内典型空间中的室内环境参数和能耗数据，室内环境参数包含了空气温度、相对湿度、CO2浓度、PM2.5浓度、水平面照度以及A声压级；
步骤二、时间波动加权：将不同室内环境参数分级分为p个等级；
根据公式1统计过去一周不同典型空间内室内环境参数的不同分级比例，
Figure BDA0002200819210000021
其中qi,j为室内环境参数i，在j级别下的累计时间；i为室内环境参数的序号；
步骤三、多参数综合加权：基于办公建筑的各项环境参数权重比对不同典型空间内环境参数进行加权，得到室内环境品质综合分级比例：
Figure BDA0002200819210000022
其中：
p为室内环境参数分级数量，
m为不同室内环境参数的分级比例，
wi为对应室内环境参数i的权重；
权重值满足条件：
Figure BDA0002200819210000023
步骤四、分类赋值：对不同等级的室内环境参数进行赋值，基于公式4和公式5分别计算得到单一环境参数的室内环境品质单项分以及单个典型房间内的室内环境品质综合分；
Figure BDA0002200819210000024
IEQpara为单一环境参数的室内环境品质单项分；
Figure BDA0002200819210000025
IEQroom为单个典型房间内的室内环境品质综合分；
步骤五、空间差异加权：以系统中预设的房间面积数据为依据，对不同空间室内环境品质综合分进行空间差异加权，得到建筑层面的室内环境品质综合分；
IEQbuilding＝[IEQroom]T[a] (公式6)
Figure BDA0002200819210000031
其中ai为房间x的面积权重，Ai为房间x的面积；a为房间面积权重，T为矩阵转换符号；
步骤六、季节加权：基于不同的典型季节，加权得到全年建筑层面的室内环境品质综合分；
IEQyear＝(IEQsummer+IEQwinter+IEQtransition)/3 (公式8)
IEQyear为全年建筑层面的室内环境品质综合分；
IEQsummer为夏季建筑层面的室内环境品质综合分；
IEQwinter为冬季建筑层面的室内环境品质综合分；
IEQtransition为过渡季节建筑层面的室内环境品质综合分；
步骤七、能耗修正：基于使用人数与使用时间计算建筑能耗指标修正值：
EUI'＝EUI0·γ1·γ2 (公式9)
Figure BDA0002200819210000032
Figure BDA0002200819210000033
其中EUI0为建筑能耗指标实测值；
γ1为建筑使用时间修正系数；
γ2为建筑人员密度修正系数；
EUI’为建筑能耗指标修正值；
J为建筑年实际使用时间(h/a),a表示年；
J0为参考年使用时间，办公建筑为2500h/a
S为实际人均建筑面积(m2/人)；
S0为参考人均建筑面积，办公建筑为10m2/人
C1，C2为建筑能耗修正常数；
步骤八、能效系数：基于室内环境品质综合分和修正后的单位面积能耗值，计算能效系数η，用以表征单位建筑能耗所能产出的室内环境品质；
η＝IEQyear/EUI' (公式12)
步骤九、室内环境参数以及能耗数据采集后统一上传至中央处理平台存储使用。
本发明的优势：
1.本发明将能耗监测以及室内环境监测集成研发，可以满足目前对舒适、节能以及健康等多方面的评价要求。解决了室内环境品质难以实现定量综合评估，以及已有的单位面积能耗数据无法识别建筑实际运行不足的问题。
2.本发明可以通过软件开发，综合实现了室内环境参数分析、能耗分析以及智能预警等功能，可以实时呈现建筑运行能效结果，指导建筑运行提升。
附图说明
图1房间层面室内环境品质IEQ计算方法。
图2建筑层面室内环境品质IEQ计算及分类标准。
图3建筑性能综合评价系统框架图。
具体实施方式
以建筑y和建筑z为例，均由一个100平方米的房间组成。
1.系统每隔10分钟采集一次建筑内所有房间的室内环境参数以及运行能耗数据，室内环境参数包含了温度、相对湿度、照度、CO2浓度、PM2.5浓度以及A声压级。运行能耗包含空调能耗以及室内照明能耗。
2.设定室内环境参数分级标准。具体如下表所示：
表1.预设室内环境参数分级标准
Figure BDA0002200819210000041
Figure BDA0002200819210000051
3.以夏季为例，根据公式(1)计算得到建筑y和建筑z内典型房间的室内环境参数分级分布情况。
Figure BDA0002200819210000052
其中qi,j为参数i，在j级别下的累计时间(h)；本案例中i取值为6，j取值为IV。
表2.建筑y室内环境参数分级分布情况
Figure BDA0002200819210000053
表3.建筑z室内环境参数分级分布情况
Figure BDA0002200819210000054
4.基于办公建筑的各项环境参数权重比(表4)对不同典型空间内环境参数进行加权，计算方法如公式(2)所示，进而得到室内环境品质综合分级比例。然后对不同分级(I-IV)进行赋值，赋值要求如表5所示。并基于公式(3)和公式(4)分别计算得到单一环境参数的室内环境品质单项分以及单个典型房间内的室内环境品质综合分。以系统中预设的房间面积数据为依据，根据公式(5-6)对不同空间室内环境品质综合分进行空间差异加权，进而得到建筑层面的室内环境品质综合分，具体分类如图2所示，其中新建建筑应达到B类(含)以上的标准，50％的建筑应达到D类(含)以上的标准，结果如表6所示。
Figure BDA0002200819210000061
IEQpara＝∑100mI+75mII+50mIII公式 (3)
IEQpara为单一环境参数的室内环境品质单项分。
IEQroom＝∑100MI+75MII+50MIII 公式(4)
IEQroom为单个典型房间内的室内环境品质综合分。
IEQbuilding＝[IEQroom]T[a] 公式(5)
Figure BDA0002200819210000062
其中Ax为第x个房间的面积，本案例中每个建筑均只有一个房间，因此a＝1。
表4.不同室内环境参数权重值
Figure BDA0002200819210000063
表5.不同级别赋值要求
Figure BDA0002200819210000071
表6.建筑层面的室内环境品质分级分布以及综合分
Figure BDA0002200819210000072
5.采用同样的方式计算得到冬季以及春秋过渡季节的IEQ结果，并根据公式(7)综合得到IEQ年度值。
IEQyear＝(IEQsummer+IEQwinter+IEQtransition)/3 公式(7)
6.获取建筑能耗数据后，基于使用人数与使用时间的修正值按公式(8-10)确定。
EUI'＝EUI0·γ1·γ2 公式(8)
Figure BDA0002200819210000073
Figure BDA0002200819210000074
其中EUI0为建筑能耗指标实测值；
γ1为建筑使用时间修正系数；
γ2为建筑人员密度修正系数；
T为建筑年实际使用时间(h/a)；
S为实际人均建筑面积(m2/人)；
T0＝2500h/a；
S0-10m2/人。
7.基于室内环境品质综合分和修正后的单位面积能耗值，根据公式(11)计算能效系数η，结果如表7所示。
η＝IEQyear/EUI' 公式(11)
表7.建筑层面的年度IEQ以及能效系数结果
Figure BDA0002200819210000081
8.将计算后的结果以图表和文字的形式输出到显示屏上。

Claims (1)

1.建筑性能评测方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、数据采集：实时采集建筑内典型空间中的室内环境参数和能耗数据，室内环境参数包含了空气温度、相对湿度、CO2浓度、PM2.5浓度、水平面照度以及A声压级；
步骤二、时间波动加权：将不同室内环境参数分级分为p个等级；
根据公式1统计过去一周不同典型空间内室内环境参数的不同分级比例，
Figure FDA0003654115570000011
其中qi,j为室内环境参数i，在j级别下的累计时间；i为室内环境参数的序号；
步骤三、多参数综合加权：基于办公建筑的各项环境参数权重比对不同典型空间内环境参数进行加权，得到室内环境品质综合分级比例：
Figure FDA0003654115570000012
其中：
p为室内环境参数分级数量，
m为不同室内环境参数的分级比例，
wi为对应室内环境参数i的权重；
权重值满足条件：
Figure FDA0003654115570000013
步骤四、分类赋值：对不同等级的室内环境参数进行赋值，基于公式4和公式5分别计算得到单一环境参数的室内环境品质单项分以及单个典型房间内的室内环境品质综合分；
Figure FDA0003654115570000014
IEQpara为单一环境参数的室内环境品质单项分；
Figure FDA0003654115570000015
IEQroom为单个典型房间内的室内环境品质综合分；
步骤五、空间差异加权：以系统中预设的房间面积数据为依据，对不同空间室内环境品质综合分进行空间差异加权，得到建筑层面的室内环境品质综合分；
IEQbuilding＝[IEQroom]T[a] (公式6)
Figure FDA0003654115570000021
其中ax为房间x的面积权重，Ax为房间x的面积；a为房间面积权重，T为矩阵转换符号；
步骤六、季节加权：基于不同的典型季节，加权得到全年建筑层面的室内环境品质综合分；
IEQyear＝(IEQsummer+IEQwinter+IEQtransition)/3 (公式8)
IEQyear为全年建筑层面的室内环境品质综合分；
IEQsummer为夏季建筑层面的室内环境品质综合分；
IEQwinter为冬季建筑层面的室内环境品质综合分；
IEQtransition为过渡季节建筑层面的室内环境品质综合分；
步骤七、能耗修正：基于使用人数与使用时间计算建筑能耗指标修正值：
EUI'＝EUI0·γ1·γ2 (公式9)
Figure FDA0003654115570000022
Figure FDA0003654115570000023
其中EUI0为建筑能耗指标实测值；
γ1为建筑使用时间修正系数；
γ2为建筑人员密度修正系数；
EUI’为建筑能耗指标修正值；
J为建筑年实际使用时间h/a,a表示年；
J0为参考年使用时间，办公建筑为2500h/a；
S为实际人均建筑面积m2/人；
S0为参考人均建筑面积，办公建筑为10m2/人
C1，C2为建筑能耗修正常数；
步骤八、能效系数：基于室内环境品质综合分和修正后的单位面积能耗值，计算能效系数η，用以表征单位建筑能耗所能产出的室内环境品质；
η＝IEQyear/EUI' (公式12)
步骤九、室内环境参数以及能耗数据采集后统一上传至中央处理平台存储使用。
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