CN113506192A - 一种基于案例推理法的公共建筑节能改造方案确定方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于案例推理法的公共建筑节能改造方案确定方法，涉及公共建筑领域及节能改造领域。首先，选取目标建筑和案例建筑；其次，选取目标建筑和案例建筑的评价属性；再次，计算目标建筑和案例建筑各评价属性的相似度，然后计算目标建筑和案例建筑之间的相似度；最后，根据目标建筑和案例建筑的相似度结果，确定最相似案例建筑的节能改造方案为目标建筑的节能改造方案。
Description
技术领域
本发明涉及公共建筑领域及节能改造领域，具体涉及一种基于案例推理法的公共建筑节能改造技术确定方法。
背景技术
中国快速城镇化导致建筑能耗急剧增长，2018年我国建筑面积总量约601亿 m2，建筑运行的总商品能耗为10亿tce，约占全国能源消耗总量的22％。公共建筑面积虽然仅约占建筑面积总量的1/5，但是其建筑能耗消耗属于高密度领域；尤其2万m2以上的大型公共建筑，由于其内部人员密度大、设备数量多、公共区域复杂，能耗密度(32.3～97.0kgce/m2)是中小型公共建筑能耗密度(16.2～22.6 kgce/m2)的2～5倍。
为进一步强化公共建筑节能管理，充分挖掘节能潜力，解决当前仍存在的用能管理水平低、节能改造进展缓慢等问题。
然而公共建筑节能改造技术的多样性和复杂性直接造成改造方案确定难、节能效果判定难，现有方法仅能依靠模拟仿真或者大量计算确定其节能量，从而确定节能改造方案。但是，该方法工程实施难度大，造成建筑节能改造难实施、效果差等问题，因此制约公共建筑节能改造的进一步推进。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于案例推理法的公共建筑节能改造方案确定方法，可以根据两个建筑的相似度，从而确定公共建筑的节能改造方案，促进公共建筑节能改造的进一步发展。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种基于案例推理法的公共建筑节能改造方案确定方法，包括首先，选取目标建筑和案例建筑；其次，选取目标建筑和案例建筑的评价属性；再次，计算目标建筑和案例建筑各评价属性的相似度，然后计算目标建筑和案例建筑之间的相似度；最后，根据目标建筑和案例建筑的相似度结果，确定最相似案例建筑的节能改造方案为目标建筑的节能改造方案。具体的步骤如下：
第一步，选取目标建筑和多个案例建筑，其中目标建筑为需要确定节能改造方案的建筑，每一个案例建筑均为已知节能改造方案的建筑。
第二步，选取目标建筑和案例建筑的评价属性(例如，建筑年代、建筑能耗、建筑面积等)，其中文字评价属性可进行模糊化处理，以数字代表其文字属性；
第三步，计算目标建筑和每个案例建筑各评价属性的相似度，评价属性可分为精确值、区间范围两种情况；同一评价属性的相似度计算分三类：精确值和精确值之间的相似度计算、精确值和区间之间的相似度计算、区间和区间之间的相似度计算；其中，精确值和精确值之间的相似度计算可用如下式计算：
式中：α，β分别为所有多个案例建筑某一评价属性的下限值和上限值；a是目标建筑该评价属性精确值，b是某一案例建筑该评价属性精确值；
精确值和区间之间的相似度计算可用如下式计算：
式中：a是目标建筑评价属性精确值，[b1,b2]是某一案例建筑评价属性区间值，α，β分别为所有多个案例建筑某一评价属性的下限值和上限值；
区间和区间之间的相似度计算中，不失一般性的考虑a1≤b1的情况，因而上式的积分只与a2的取值范围有关，考虑a2的三种取值范围：a2≤b1，b1≤a2≤b2和b2≤a2三种情况。当a2≤b1时，计算公式如下：
当b1≤a2≤b2时，计算公式如下：
当b2≤a2时的情况，计算公式如下：
式中：[a1,a2]是目标建筑该评价属性区间值，[b1,b2]是某一案例建筑评价属性区间值；α，β分别为所有多个案例建筑某一评价属性的下限值和上限值；
利用最近邻法(KNN)确定目标建筑与某一案例建筑之间的相似度。KNN 法是通过计算目标建筑与案例建筑不同评价属性之间的欧式距离进行相似度计算。
式中：SIM是目标建筑与案例建筑相似度，其值越大说明两建筑越相似；wi为案例第i个评价属性的权重，可取1/i；sim(x,y)为目标建筑与案例建筑第i个评价属性之间的相似度，取上述所述的精确值和精确值之间的相似度、精确值和区间之间的相似度、区间和区间之间的相似度。
第四步，根据目标建筑与所有案例建筑之间的相似度，确定与其中一个目标建筑最相似的建筑即相似度最大的，并选取此案例建筑的节能改造方案为目标建筑节能改造方案。
本发明的有益效果是：(1)可准确确定公共建筑节能改造方案；(2)可确定不同地域、不同类型、不同使用率公共节能改造方案；(3)操作简单，适用性较强。
附图说明
图1是建筑及空调系统基本信息；
图2是案例推理所选取的评价属性；
图3是案例建筑和目标建筑相似度。
具体实施方式
以下所述内容仅为本发明较佳的实施例，并不因此而限定本发明保护的范围。
本发明所提出来的一种基于案例推理法的公共建筑节能改造方案确定方法，实现了较为准确的确定公共建筑节能改造方案。下面结合附图对本发明的指导实施过程作进一步详细描述，但本发明并不限于以下实施例。
实施例1
(1)以不同气候区的七栋酒店建筑为对象，前六栋酒店建筑为案例建筑，第七栋建筑为目标建筑进行案例推理分析，其建筑及系统信息如图1所示。
(2)选取如图2所示的属性为目标建筑和案例建筑的评价属性，包括基本信息和能耗信息两类。将建筑所处气候区、冷热源形式进行模糊化处理，规定严寒地区为1，寒冷地区为2，夏热冬冷地区为3，夏热冬暖地区为4，温和地区为 5。规定地源热泵为1，冷水机组+锅炉为2，冷水机组+市政为3。
(3)根据精确值与精确值计算公式，可以计算得到案例建筑和目标建筑相似度，如图1所示。BLDG-6和BLDG-7的相似度最高，为0.71；BLDG-2和BLDG-7 的相似度最低，为0.27。因此，BLDG-7建筑进行管控技术方案选择的时候可实施利用BLDG-6的节能改造方案。
本发明的实施实例可有效确定建筑适宜的节能改造方案，并且操作简单。
Claims (2)
1.一种基于案例推理法的公共建筑节能改造方案确定方法，其特征在于，包括首先，选取目标建筑和案例建筑；其次，选取目标建筑和案例建筑的评价属性；再次，计算目标建筑和案例建筑各评价属性的相似度，然后计算目标建筑和案例建筑之间的相似度；最后，根据目标建筑和案例建筑的相似度结果，确定最相似案例建筑的节能改造方案为目标建筑的节能改造方案；具体的步骤如下：
第一步，选取目标建筑和多个案例建筑，其中目标建筑为需要确定节能改造方案的建筑，每一个案例建筑均为已知节能改造方案的建筑；
第二步，选取目标建筑和案例建筑的评价属性(例如，建筑年代、建筑能耗、建筑面积等)，其中文字评价属性可进行模糊化处理，以数字代表其文字属性；
第三步，计算目标建筑和每个案例建筑各评价属性的相似度，评价属性可分为精确值、区间范围两种情况；同一评价属性的相似度计算分三类：精确值和精确值之间的相似度计算、精确值和区间之间的相似度计算、区间和区间之间的相似度计算；其中，精确值和精确值之间的相似度计算可用如下式计算：
式中：α，β分别为所有多个案例建筑某一评价属性的下限值和上限值；a是目标建筑该评价属性精确值，b是某一案例建筑该评价属性精确值；
精确值和区间之间的相似度计算可用如下式计算：
式中：a是目标建筑评价属性精确值，[b1,b2]是某一案例建筑评价属性区间值，α，β分别为所有多个案例建筑某一评价属性的下限值和上限值；
区间和区间之间的相似度计算中，不失一般性的考虑a1≤b1的情况，因而上式的积分只与a2的取值范围有关，考虑a2的三种取值范围：a2≤b1，b1≤a2≤b2和b2≤a2三种情况。当a2≤b1时，计算公式如下：
当b1≤a2≤b2时，计算公式如下：
当b2≤a2时的情况，计算公式如下：
式中：[a1,a2]是目标建筑该评价属性区间值，[b1,b2]是某一案例建筑评价属性区间值；α，β分别为所有多个案例建筑某一评价属性的下限值和上限值；
利用最近邻法(KNN)确定目标建筑与某一案例建筑之间的相似度。KNN法是通过计算目标建筑与案例建筑不同评价属性之间的欧式距离进行相似度计算。
式中：SIM是目标建筑与案例建筑相似度，其值越大说明两建筑越相似；wi为案例第i个评价属性的权重，可取1/i；sim(x,y)为目标建筑与案例建筑第i个评价属性之间的相似度，为精确值和精确值之间的相似度、精确值和区间之间的相似度、区间和区间之间的相似度；
第四步，根据目标建筑与所有案例建筑之间的相似度，确定与其中一个目标建筑最相似的建筑即相似度最大的，并选取此案例建筑的节能改造方案为目标建筑节能改造方案。
2.按照权利要求1所述的一种基于案例推理法的公共建筑节能改造技术可确定不同地域、不同类型、不同使用率公共节能改造方案，可有效确定建筑适宜的节能改造方案，提升公共建筑运行能效。
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