KR101683401B1 - Apparatus and method for evaluating energy performance of existing buildings using dynamic energy performance curve - Google Patents

Apparatus and method for evaluating energy performance of existing buildings using dynamic energy performance curve Download PDF

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Abstract

A method for evaluating the energy performance of a building using a computer according to embodiments of the present invention may include (a) a step of constructing a database with past energy usage values and building characteristics of a plurality of existing buildings; (B) a step of determining a benchmark based on the probability distribution of the energy usage values of existing buildings; (C) a step of selecting similar buildings having similar building characteristics to an evaluation target building among the existing buildings; (D) a step of acquiring each of dynamic energy performance curves which varies over a past period of time, based on the benchmark, for each of the selected similar buildings and the evaluation target building; and (e) a step of determining the trend of the dynamic energy performance curve of the evaluation target building against the dynamic energy performance curves of the selected similar buildings.

Description

동태적 에너지 성능 곡선을 이용한 건축물 에너지 성능 평가 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR EVALUATING ENERGY PERFORMANCE OF EXISTING BUILDINGS USING DYNAMIC ENERGY PERFORMANCE CURVE}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an energy performance evaluation system and a method of evaluating energy performance of a building using dynamic energy performance curves. 2. Description of the Related Art < RTI ID = 0.0 >

본 발명은 건축물 에너지 성능 평가 기법에 관한 것이다.The present invention relates to a building energy performance evaluation technique.

선진국에서 조사된 결과에 따르면, 전체 온실가스 배출량의 약 40% 이상이 건축물 부문에서 배출되고 있다. 우리나라에서는 온실가스 배출량 중 25% 정도를 건축물 부문이 차지하고 있다. 이와 같이 온실가스 배출량의 상당 부분을 차지하는 건축물 부문에 관한 에너지 성능을 관리하기 위해, 유럽연합에서 2002년에 EPBD(Energy Performance of Buildings Directives)를 발족하였다. 유럽연합 내에서 EPBD는 기존 건축물 또는 신축 건축물에 에너지 성능 인증서(EPC: Energy Performance Certificates)를 발급하는 중이다. 건축물 EPC는 매매 계약 또는 임대 계약 시에 의무적으로 첨부되어야 하므로, 이러한 정책적 기반에 따라 건축물 EPC는 건축물의 매매 가격 또는 임대 가격 형성에 중요한 인자가 되고 있다.In developed countries, more than 40% of total greenhouse gas emissions are emitted from the building sector. In Korea, the building sector accounts for about 25% of GHG emissions. In 2002, the European Union launched the Energy Performance of Buildings Directive (EPBD) to manage the energy performance of the building sector, which accounts for a significant portion of these greenhouse gas emissions. Within the European Union, the EPBD is issuing Energy Performance Certificates (EPC) for existing buildings or new buildings. Building EPCs are obligatory to be attached at the time of sale contract or lease contract, and accordingly, building EPC is an important factor in forming the sale price or rental price of the building according to this policy base.

이와 유사하게, 우리나라에서도 녹색건축물조성지원법이 제정되어, 건축물 에너지 소비 증명 제도가 운영 중에 있다. 건축물 에너지 소비 증명 제도에 따라, 건축물의 설계사양에 따른 표준 상태에서 에너지 성능에 관한 건축물에너지효율등급과, 건축물의 실제 에너지 사용량 이력에 기초한 건축물에너지사용량등급이 부여된다. 마찬가지로, 건축물의 에너지 소요량과 실제 사용량이 표시된 건축물 에너지 평가서를 거래 계약서에 첨부하도록 함으로써, 소비자가 건축물을 거래할 때에 에너지 소비량을 고려하도록 유도할 수 있다.Similarly, in Korea, the Law for Supporting Green Building Construction has been enacted, and the energy consumption certification system for buildings has been in operation. According to the building energy consumption certification system, a building energy efficiency grade based on the energy performance in the standard state according to the design specification of the building and a building energy use grade based on the actual energy usage history of the building are given. Likewise, by attaching a building energy evaluation, which shows energy consumption and actual usage of the building, to the contract, it is possible to induce the consumer to consider the energy consumption when the building is traded.

건축물 EPC는 에너지 요구량에 기반하는 자산 등급 시스템(Asset rating system based on energy demand)과 에너지 소비량에 기반하는 운영 등급 시스템(Operational rating system based on energy consumption)이라는 두 카테고리로 나뉠 수 있다. 연구 결과에 따르면, 자산 등급 시스템은 과거의 에너지 소비 데이터가 축적되지 않는 신축 건축물에 적합하고, 운영 등급 시스템은 기존 건축물에 적합하다고 알려져 있다. 예를 들어, 영국에서는 기존의 공공건축물에 대해 운영 등급 시스템을 이용하여 평가되는 DEC(Display Energy Certificates)를 발급한다.The building EPC can be divided into two categories: an asset rating system based on energy demand, and an operational rating system based on energy consumption. Studies have shown that the asset class system is suitable for new buildings where historical energy consumption data is not accumulated, and the operating class system is known to be suitable for existing buildings. For example, the UK issues Display Energy Certificates (DEC), which are assessed using an operational grade system for existing public buildings.

영국의 DEC는 특정 건축물에 관하여 최근 3년간 에너지 등급을 알려준다. 건축물은 통상적으로 노후화나 그 밖의 이유로 인하여 연식이 늘어날수록 에너지 사용량이 증가하는 추세(trend)를 보이는데, 3년 동안의 에너지 등급 변화는 건축물의 에너지 성능의 변화 추세를 인식하기에는 너무 짧다. 또한 해당 건축물에 관한 에너지 등급만 알 수 있을 뿐이므로, 다른 건축물들과의 비교를 통한 해당 건축물의 상대적인 위치를 알기 어렵고, 나아가 해당 건축물의 에너지 등급을 올리기 위해 어떤 노력을 얼마나 해야 하는지 알 수 없다. The UK's DEC reports energy ratings for the last three years for certain buildings. Buildings typically show a trend of increasing energy use as the number of years is increased due to aging or other reasons. The change in energy rating over three years is too short to recognize the trend of changes in the energy performance of buildings. In addition, it is difficult to know the relative position of the building through comparison with other buildings, and it is impossible to know how much effort should be made to raise the energy rating of the building.

우리나라의 건축물 에너지 소비 증명제도도 영국의 DEC와 비슷하지만, 건축물의 최근 1년간 에너지 사용량(즉, 건축물에너지사용량등급)만을 제시하도록 되어 있어서, 영국의 DEC보다 더 짧다. 게다가 다른 건축물에 비해 해당 건축물의 에너지 사용량이 상대적으로 어떠한지를 알 수 있는 방법이 없다는 점은 우리나라의 건축물 에너지 소비 증명제도도 영국의 DEC와 유사하다.Korea's energy consumption certification system is similar to DEC in Britain, but it is shorter than DEC in the UK because it is required to present only the energy consumption of the building in recent years (that is, the energy use rating of buildings). In addition, there is no way to know how much energy is used compared to other buildings. Korea's energy consumption certification system is similar to DEC in Britain.

Department of Energy & Climate Change, HM Government UK, "Display Enegry Certificate : How efficiently is this building being used?" Department of Energy & Climate Change, HM Government UK, "Display Enegry Certificate: How efficient is this building being used?"

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 동태적 에너지 성능 곡선을 이용한 건축물 에너지 성능 평가 장치 및 방법을 제공하는 데에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an apparatus and method for evaluating building energy performance using a dynamic energy performance curve.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 건축물을 지역, 건축 구조 등에 따른 카테고리별로 분류하고 카테고리 내에서 건축물의 에너지 성능을 평가하는 건축물 에너지 성능 평가 장치 및 방법을 제공하는 데에 있다.An object of the present invention is to provide a building energy performance evaluation apparatus and method for classifying buildings by categories according to areas, architectural structures, and the like, and evaluating energy performance of buildings in the categories.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 지역, 건축물 구조 등에 따른 카테고리별로 다른 카테고리 벤치마크를 이용하여 주어진 건축물의 에너지 성능을 평가하는 건축물 에너지 성능 평가 장치 및 방법을 제공하는 데에 있다.An object of the present invention is to provide a building energy performance evaluation apparatus and method for evaluating energy performance of a given building using different category benchmarks for each category according to area, structure, and the like.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 동태적 에너지 성능 곡선을 이용하여 유사한 종류의 다른 건축물들에 대해 상대적인 건축물 에너지 성능 차이를 비교할 수 있는 건축물 에너지 성능 평가 장치 및 방법을 제공하는 데에 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide an apparatus and method for evaluating building energy performance, which can compare relative energy performance differences between buildings of similar types using dynamic energy performance curves.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.The solution to the problem of the present invention is not limited to those mentioned above, and other solutions not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 일 측면에 따른 컴퓨터를 이용한 건축물 에너지 성능 평가 방법은 상기 컴퓨터가, (a) 복수의 기존 건축물들에 관한 과거의 에너지 사용량 값들과 건축물 특성들로써 데이터베이스를 구축하는 단계; (b) 상기 기존 건축물들의 에너지 사용량 값들의 확률 분포에 기초하여 벤치마크를 결정하는 단계; (c) 상기 기존 건축물 중에서 평가 대상 건축물과 유사한 건축물 특성들을 가지는 유사 건축물들을 선정하는 단계; (d) 선정된 상기 유사 건축물들의 각각과 상기 평가 대상 건축물에 관하여, 상기 벤치마크에 기초하여, 과거 기간에 걸쳐 변화하는 동태적 에너지 성능 곡선들을 각각 획득하는 단계; 및 (e) 선정된 상기 유사 건축물들의 동태적 에너지 성능 곡선들에 대비하여 상기 평가 대상 건축물의 동태적 에너지 성능 곡선의 변화 추세를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method for evaluating building energy performance using a computer, the method comprising the steps of: (a) constructing a database using past energy usage values and building characteristics of a plurality of existing buildings; (b) determining a benchmark based on a probability distribution of energy usage values of the existing buildings; (c) selecting similar buildings having similar building characteristics to the evaluation target building from among the existing buildings; (d) obtaining dynamic energy performance curves that vary over a past period of time, respectively, based on the benchmark, with respect to each of the selected similar buildings and the to-be-rated building; And (e) determining a change trend of the dynamic energy performance curve of the evaluation target building against the dynamic energy performance curves of the selected similar buildings.

일 실시예에 따라, 상기 (b) 단계는 상기 기존 건축물들을 건축물 특성과 에너지 사용량에 기초하여 클러스터링하여 복수의 카테고리들로 구분하는 단계; 및 각 카테고리에 속하는 기존 건축물들의 에너지 사용량 값들의 확률 분포에 기초하여 카테고리별로 벤치마크들을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.According to an exemplary embodiment, the step (b) comprises the steps of: classifying the existing buildings into a plurality of categories by clustering based on building characteristics and energy usage; And determining benchmarks for each category based on a probability distribution of energy usage values of existing buildings belonging to each category.

일 실시예에 따라, 상기 (c) 단계는 (c-1) 사례기반추론(CBR) 기법에 따라 속성 유사도 최소 기준(MCAS) 및 속성 가중치 범위(RAW)를 이용하여 테스트 건축물에 관하여 후보 유사 건축물들을 1차적으로 선정하는 단계; (c-2) 선정된 후보 유사 건축물들에 관하여 평균 예측 정확도(APA)와 예측율(PR)이 소정 조건을 모두 만족하지 않으면 상기 속성 유사도 최소 기준 및 속성 가중치 범위를 조절하는 단계; (c-3) 조절된 상기 속성 유사도 최소 기준 및 속성 가중치 범위를 이용하여 후보 유사 건축물을 2차적으로 선정하는 단계; (c-4) 1차적으로 또는 2차적으로 선정된 후보 유사 건축물들에 관하여 평균 예측 정확도와 예측율이 소정 조건을 모두 만족할 때까지 (c-1) 단계 내지 (c-3) 단계를 반복하는 단계; (c-5) 1차적으로 또는 2차적으로 선정된 후보 유사 건축물들에 관하여 평균 예측 정확도와 예측율이 소정 조건을 모두 만족하는 때의 속성 유사도 최소 기준 및 속성 가중치 범위로써 사례기반추론 모델을 설정하는 단계; 및 (c-6) 설정된 상기 사례기반모델을 이용하여 상기 평가 대상 건축물에 대해 유사한 유사 건축물들을 선정하는 단계를 포함할 수 있다.According to an exemplary embodiment, the step (c) may further include the steps of: (c-1) determining whether the candidate similar building (s) is related to the test building using the property similarity minimum criterion (MCAS) A step of firstly selecting a plurality of data; (c-2) adjusting the property similarity minimum criterion and the property weight range when the average prediction accuracy (APA) and the prediction rate (PR) do not satisfy all predetermined conditions with respect to the selected candidate similar structures; (c-3) secondarily selecting candidate similar buildings using the adjusted minimum likelihood and similarity weight ranges; (c-4) repeating the steps (c-1) to (c-3) until the average prediction accuracy and the prediction rate satisfy the predetermined conditions with respect to the candidate similar structures selected primarily or secondarily ; (c-5) The case-based reasoning model is set as the property similarity minimum criterion and the property weight range when the average prediction accuracy and the prediction rate both satisfy the predetermined condition with respect to the candidate similar structures selected primarily or secondarily step; And (c-6) selecting similar similar structures for the evaluation target building using the case-based model set.

일 실시예에 따라, 상기 (c-2) 단계는 상기 속성 유사도 최소 기준 및 속성 가중치 범위를 유전자 알고리즘(GA)에 기초하여 조절하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the step (c-2) may include adjusting the attribute similarity minimum criterion and the attribute weight range based on a genetic algorithm (GA).

일 실시예에 따라, 상기 (d) 단계는 상기 과거 기간 중의 평가 시점마다, 유사 건축물들의 에너지 성능 값들의 최대값, 대표값 및 최소값을 각각 결정하는 단계; 및 상기 과거 기간에 걸쳐, 상기 유사 건축물들의 에너지 성능 값들의 최대값들, 대표값들 및 최소값들을 각각 연결하여 동태적 에너지 성능 곡선들을 각각 획득하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the step (d) includes the steps of: determining a maximum value, a representative value and a minimum value of the energy performance values of the similar buildings at each evaluation point in the past period; And acquiring dynamic energy performance curves respectively by connecting the maximum values, representative values and minimum values of the energy performance values of the similar structures over the past period, respectively.

일 실시예에 따라, 상기 (d) 단계는 상기 과거 기간 중의 평가 시점마다, 상기 유사 건축물들의 에너지 성능 값들의 분포에 따라, 상기 평가 시점의 에너지 성능의 상한 및 하한을 각각 결정하는 단계; 및 상기 과거 기간 중의 평가 시점마다, 상기 에너지 성능의 상한 및 하한을 벗어나는 유사 건축물을 제외하고, 남은 유사 건축물들의 에너지 성능 값들의 최대값, 대표값 및 최소값을 각각 결정하는 단계; 및 상기 과거 기간에 걸쳐, 상기 유사 건축물들의 에너지 성능 값들의 최대값들, 대표값들 및 최소값들을 각각 연결하여 동태적 에너지 성능 곡선들을 각각 획득하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the step (d) includes the steps of: determining, at each evaluation point in the past period, an upper limit and a lower limit of the energy performance at the evaluation point, according to the distribution of the energy performance values of the similar buildings; And determining a maximum value, a representative value and a minimum value of the energy performance values of the remaining similar buildings, excluding the similar buildings deviating from the upper and lower limits of the energy performance, for each evaluation point in the past period; And acquiring dynamic energy performance curves respectively by connecting the maximum values, representative values and minimum values of the energy performance values of the similar structures over the past period, respectively.

일 실시예에 따라, 상기 에너지 성능의 상한 및 하한은 상기 과거 기간 중의 평가 시점마다 에너지 성능들의 대표값에서 평균 절대 백분율 오차(MAPE)만큼 더 큰 값 및 에너지 성능들의 대표값에서 평균 절대 백분율 오차만큼 더 작은 값일 수 있다.According to one embodiment, the upper and lower bounds of the energy performance are greater by a mean absolute percentage error (MAPE) in the representative value of the energy performances and at an average absolute percentage error in the representative value of the energy performances It can be a smaller value.

일 실시예에 따라, 상기 (e) 단계는 소정의 평가 시점에, 선정된 상기 유사 건축물들의 동태적 에너지 성능들의 최대값, 대표값 및 최소값에 의해 구분되는 구간들 중에 상기 평가 대상 건축물의 동태적 에너지 성능이 놓이는 구간을 식별하는 단계; 및 상기 식별된 구간에 따라, 상기 평가 시점의 상기 평가 대상 건축물의 동태적 에너지 성능의 변화 추세를 매우 급격, 급격, 완만, 매우 완만 중 하나로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.According to an exemplary embodiment, the step (e) may include, at a predetermined evaluation time point, dynamic characteristics of the evaluation target building among sections divided by a maximum value, a representative value and a minimum value of dynamic energy performances of the selected similar buildings Identifying an interval in which the energy performance lies; And determining the change tendency of the dynamic energy performance of the evaluation target building at the evaluation time point as one of very rapid, rapid, gradual, and very gradual, according to the identified section.

본 발명의 다른 측면에 따른 건축물 에너지 성능 평가 장치는, 복수의 기존 건축물들에 관한 과거의 에너지 사용량 값들과 건축물 특성들로써 구축된 데이터베이스; 상기 기존 건축물들의 에너지 사용량 값들의 확률 분포에 기초하여 벤치마크를 결정하는 벤치마크 결정부; 상기 기존 건축물 중에서 평가 대상 건축물과 유사한 건축물 특성들을 가지는 유사 건축물들을 선정하는 유사 건축물 선정부; 상기 유사 건축물들의 각각과 상기 평가 대상 건축물에 관하여, 상기 벤치마크에 기초하여, 과거 기간에 걸쳐 변화하는 동태적 에너지 성능 곡선들을 각각 획득하는 동태적 에너지 성능 결정부; 및 선정된 상기 유사 건축물들의 동태적 에너지 성능 곡선들에 대비하여 상기 평가 대상 건축물의 동태적 에너지 성능 곡선의 변화 추세를 결정하는 변화 추세 결정부를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for evaluating building energy performance, comprising: a database constructed with past energy usage values and building characteristics of a plurality of existing buildings; A benchmark determining unit for determining a benchmark based on a probability distribution of energy usage values of the existing buildings; A similar structure selecting unit for selecting similar buildings having similar building characteristics to the evaluation target building from among the existing buildings; A dynamic energy performance determination unit for obtaining dynamic energy performance curves varying over the past period based on the benchmark, with respect to each of the similar buildings and the evaluation target building; And a change trend determining unit for determining a change trend of the dynamic energy performance curve of the evaluation target building against the dynamic energy performance curves of the selected similar buildings.

일 실시예에 따라, 상기 벤치마크 결정부는 상기 기존 건축물들을 건축물 특성과 에너지 사용량에 기초하여 클러스터링하여 복수의 카테고리들로 구분하고, 각 카테고리에 속하는 기존 건축물들의 에너지 사용량 값들의 확률 분포에 기초하여 카테고리별로 벤치마크들을 결정하도록 동작할 수 있다.According to one embodiment, the benchmark determination unit classifies the existing buildings into a plurality of categories by clustering based on the building characteristics and the energy usage amount, and based on the probability distribution of the energy usage values of the existing buildings belonging to each category, May act to determine the benchmarks by themselves.

일 실시예에 따라, 상기 유사 건축물 선정부는 속성 유사도 최소 기준(MCAS) 및 속성 가중치 범위(RAW)를 가지는 사례기반추론 모델에 따라 테스트 건축물에 관하여 유사 건축물들을 선정하는 사례기반추론 모델 연산부; 및 선정된 유사 건축물들에 관하여 평균 예측 정확도(APA)와 예측율(PR)이 소정 조건을 모두 만족할 때의 속성 유사도 최소 기준 및 속성 가중치 범위로써 사례기반추론 모델을 최적화하는 사례기반추론 모델 최적화부를 포함하고, 상기 사례기반추론 모델 연산부는 상기 사례기반추론 모델 최적화부에 의해 최적화된 사례기반추론 모델을 이용하여 상기 평가 대상 건축물에 대해 유사한 유사 건축물들을 선정하도록 동작할 수 있다.According to an embodiment, the similar building selection unit may include a case-based inference model calculation unit for selecting similar buildings with respect to a test building according to a case-based reasoning model having a property similarity minimum criterion (MCAS) and an attribute weight range (RAW); And a case-based reasoning model optimizing unit for optimizing the case-based reasoning model as the property similarity minimum criterion and the property weighting range when the average prediction accuracy (APA) and the prediction ratio (PR) satisfy predetermined conditions with respect to the selected similar buildings And the case-based reasoning model computing unit may operate to select similar similar buildings for the evaluation target building using the case-based reasoning model optimized by the case-based reasoning model optimizing unit.

일 실시예에 따라, 상기 사례기반추론 모델 최적화부는 상기 속성 유사도 최소 기준 및 속성 가중치 범위를 유전자 알고리즘(GA)에 기초하여 최적화하도록 동작할 수 있다.According to one embodiment, the case-based inference model optimizer may operate to optimize the property similarity minimum criterion and the property weight range based on a genetic algorithm (GA).

일 실시예에 따라, 상기 동태적 에너지 성능 결정부는, 상기 과거 기간 중의 평가 시점마다, 유사 건축물들의 에너지 성능 값들의 최대값, 대표값 및 최소값을 각각 결정하고, 상기 과거 기간에 걸쳐, 유사 건축물들의 에너지 성능 값들의 최대값들, 대표값들 및 최소값들을 각각 연결하여 동태적 에너지 성능 곡선들을 각각 획득하도록 동작할 수 있다.According to one embodiment, the dynamic energy performance determination unit may determine a maximum value, a representative value, and a minimum value of the energy performance values of similar buildings at each evaluation point in the past period, And to obtain dynamic energy performance curves, respectively, by connecting the maximum values, representative values, and minimum values of the energy performance values, respectively.

일 실시예에 따라, 상기 동태적 에너지 성능 결정부는, 상기 과거 기간 중의 평가 시점마다, 상기 유사 건축물들의 에너지 성능 값들의 분포에 따라, 각 평가 시점의 에너지 성능의 상한 및 하한을 각각 결정하고, 상기 에너지 성능의 상한 및 하한을 벗어나는 유사 건축물을 제외하는 필터링부를 더 포함하고, 남은 유사 건축물들의 에너지 성능 값들의 최대값, 대표값 및 최소값을 각각 결정하도록 동작할 수 있다.According to one embodiment, the dynamic energy performance determination unit may determine the upper and lower limits of the energy performance of each evaluation point in accordance with the distribution of the energy performance values of the similar buildings at each evaluation point in the past period, And a filtering unit that excludes similar structures that are outside the upper and lower limits of the energy performance and may be operable to determine a maximum value, a representative value, and a minimum value, respectively, of the energy performance values of the remaining similarities.

일 실시예에 따라, 상기 에너지 성능의 상한 및 하한은 상기 과거의 매 평가 시점마다 에너지 성능들의 대표값에서 평균 절대 백분율 오차(MAPE)만큼 더 큰 값 및 에너지 성능들의 대표값에서 평균 절대 백분율 오차만큼 더 작은 값일 수 있다.According to one embodiment, the upper and lower limits of the energy performance are determined by the average absolute percent error (MAPE) in the representative values of the energy performances and the average absolute percentage error in the representative values of the energy performances It can be a smaller value.

일 실시예에 따라, 상기 변화 추세 결정부는 평가 시점에, 상기 선정된 상기 유사 건축물들의 동태적 에너지 성능들의 상한, 대표값 및 하한에 의해 구분되는 구간들 중에 상기 평가 대상 건축물의 동태적 에너지 성능이 놓이는 구간을 식별하고, 상기 식별된 구간에 따라, 평가 시점의 상기 평가 대상 건축물의 동태적 에너지 성능의 변화 추세를 매우 급격, 급격, 완만, 매우 완만 중 하나로 결정하도록 동작할 수 있다.According to one embodiment, the change trend determining unit may determine, at an evaluation time point, a dynamic energy performance of the evaluation target building among the sections classified by the upper limit, the representative value and the lower limit of the dynamic energy performances of the selected similar buildings And to determine a change tendency of the dynamic energy performance of the evaluation target building at the evaluation time point as one of very sudden, rapid, gradual, and extremely gradual, according to the identified section.

본 발명의 건축물 에너지 성능 평가 장치 및 방법에 따르면, 동태적 에너지 성능 곡선을 이용하여 건축물 에너지 성능 평가 장치 및 방법을 제공할 수 있다.According to the apparatus and method for evaluating building energy performance of the present invention, it is possible to provide an apparatus and method for evaluating building energy performance using dynamic energy performance curves.

본 발명의 건축물 에너지 성능 평가 장치 및 방법에 따르면, 건축물을 지역, 건축 구조 등에 따른 카테고리별로 분류하고 카테고리 내에서 건축물의 에너지 성능을 평가할 수 있다.According to the apparatus and method for evaluating building energy performance of the present invention, it is possible to classify buildings according to categories according to areas, architectural structures, and evaluate the energy performance of buildings in categories.

본 발명의 건축물 에너지 성능 평가 장치 및 방법에 따르면, 지역, 건축물 구조 등에 따른 카테고리별로 다른 카테고리 벤치마크를 이용하여 주어진 건축물의 에너지 성능을 평가할 수 있다.According to the apparatus and method for evaluating building energy performance of the present invention, energy performance of a given building can be evaluated using different category benchmarks for each category according to area, structure, and the like.

본 발명의 건축물 에너지 성능 평가 장치 및 방법에 따르면, 동태적 에너지 성능 곡선을 이용하여 유사한 종류의 다른 건축물들에 대해 상대적인 건축물 에너지 성능 차이를 비교할 수 있다.According to the apparatus and method for evaluating building energy performance of the present invention, it is possible to compare relative energy performance differences of buildings of a similar type using dynamic energy performance curves.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건축물 에너지 성능 평가 방법을 예시한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 건축물 에너지 성능 평가 방법에서, 에너지 성능을 평가하기 위해 이산화탄소 배출 농도에 기초하여 구성되는 동태적 에너지 성능 곡선이 에너지 성능 평가에 타당함을 증명하기 위해, 특정 건축물들에 관하여 장기간에 걸친 이산화탄소 배출 이력을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 건축물 에너지 성능 평가 방법 중 S-CBR 절차를 구체적으로 예시한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 건축물 에너지 성능 평가 방법 중 획득되는 동태적 에너지 성능 곡선들을 예시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 건축물 에너지 성능 평가 방법 중 동태적 에너지 성능 곡선들을 획득하는 절차를 구체적으로 예시한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 건축물 에너지 성능 평가 방법 중 S-CBR 절차를 통해 획득되는 동태적 에너지 성능 곡선들과 평가 대상 건축물의 동태적 에너지 성능 곡선을 예시한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 건축물 에너지 성능 평가 방법 중 평가 대상 건축물의 동태적 에너지 성능 곡선과 에너지원별 이산화탄소 배출량을 비교한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 건축물 에너지 성능 평가 방법 중 S-CBR 절차를 통해 얻는 동태적 에너지 성능 곡선들과 평가 대상 건축물의 동태적 에너지 성능 곡선을 예시한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 건축물 에너지 성능 평가 방법 중 평가 대상 건축물의 동태적 에너지 성능 곡선과 에너지원별 이산화탄소 배출량을 비교한 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 건축물 에너지 성능 평가 장치를 예시한 블록도이다.
1 is a flowchart illustrating an energy performance evaluation method of a building according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart illustrating a method for evaluating energy performance of a building according to an embodiment of the present invention. In order to demonstrate that a dynamic energy performance curve based on a carbon dioxide discharge concentration is valid for an energy performance evaluation, This graph is a graph showing the carbon dioxide emission history over a long period of time with respect to buildings.
3 is a flowchart illustrating an S-CBR procedure among the energy performance evaluation methods of a building according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph illustrating dynamic energy performance curves obtained from a method for evaluating building energy performance according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart specifically illustrating a procedure for acquiring dynamic energy performance curves among the energy performance evaluation methods of a building according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a graph illustrating dynamic energy performance curves obtained through the S-CBR procedure among dynamic energy performance evaluation methods according to an embodiment of the present invention and dynamic energy performance curves of the evaluation target building.
FIG. 7 is a graph comparing a kinetic energy performance curve of a building to be evaluated and carbon dioxide emission amount by energy source among the energy performance evaluation methods of buildings according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a graph illustrating dynamic energy performance curves obtained through the S-CBR procedure among dynamic energy performance evaluation methods according to an embodiment of the present invention and dynamic energy performance curves of the target building.
FIG. 9 is a graph comparing dynamic energy performance curves of the buildings to be evaluated among the energy performance evaluation methods of buildings according to an embodiment of the present invention and carbon dioxide emissions by energy source.
10 is a block diagram illustrating an apparatus for evaluating building energy performance according to an embodiment of the present invention.

본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.For the embodiments of the invention disclosed herein, specific structural and functional descriptions are set forth for the purpose of describing an embodiment of the invention only, and it is to be understood that the embodiments of the invention may be practiced in various forms, The present invention should not be construed as limited to the embodiments described in Figs.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The same reference numerals are used for the same constituent elements in the drawings and redundant explanations for the same constituent elements are omitted.

본 발명은 건축물 에너지 소비 증명제도를 운영함에 있어서, 기존 건축물의 동태적 에너지 성능에 대한 과거 추세를 제시함으로써, 기존 건축물의 에너지 성능을 향상시키기 위한 최적 방안을 도출할 수 있고, 또한 거주자들로 하여금 기존 건축물의 에너지절약운동에 자발적으로 참여하도록 독려할 수 있는 의사결정지원도구로서 활용될 수 있다.The present invention proposes a trend of dynamic energy performance of an existing building in operating the energy consumption certification system of a building, thereby it is possible to derive an optimal plan for improving the energy performance of an existing building, It can be used as a decision support tool to encourage voluntary participation in the energy conservation movement of existing buildings.

본 발명은 후술하듯, 기존에 존재하는 건축물들로서 평가 대상 건축물과 유사 건축물들에서 각각 동태적 에너지 성능에 대한 과거 추세를 제시한다.As will be described later, the present invention presents past trends of dynamic energy performance in the buildings and similar structures to be evaluated as existing buildings.

첫째, 평가 대상 건축물의 관점에서는, 기존의 건축물 에너지 소비 증명제도가 거주자에게 해당 건축물의 최근 1년간 에너지 사용량(즉, 건축물에너지사용량등급)에 대한 정보만을 제공하기 때문에, 평가 대상 건축물의 동태적 에너지 성능의 장기간에 걸친 변화 추세를 파악하기 어렵다. 이에 따라, 평가 대상 건축물의 건물주가 에너지 성능을 향상시키려는 의지가 있더라도, 전문가가 제안한 방안에 대해 명확하고 직관적인 근거를 함께 제공하기 어렵다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 건축물 에너지 소비 증명제도에서 건축물에너지사용량등급(건축물의 실제 에너지 사용량)을 부여하면서 평가 대상 건축물의 동태적 에너지 성능에 대한 과거 추세를 함께 제시함으로써, 건물주가 동태적 에너지 성능 곡선의 절대적인 열화 추세를 직관적으로 평가하고 에너지 성능 향상에 관한 의사결정을 할 수 있도록, 의사결정지원도구로서 본 발명을 활용할 수 있다.First, from the point of view of the building to be evaluated, the existing building energy consumption certification system provides residents with information on the energy consumption of the building for the last one year (that is, the energy use rating of the building) It is difficult to grasp the trend of change in performance over a long period of time. Accordingly, it is difficult to provide a clear and intuitive basis for the proposed method by the expert even if the owner of the building to be evaluated has a willingness to improve the energy performance. In order to solve these problems, the building energy consumption rating (the actual energy consumption of the building) is given in the building energy consumption certification system, and the past trend of the dynamic energy performance of the evaluation target building is presented together, The present invention can be utilized as a decision support tool to intuitively evaluate the absolute deterioration trend of a curve and to make decisions on energy performance improvement.

둘째, 유사 건축물들의 관점에서는, 기존의 건축물 에너지 소비 증명제도에서 건물주에게 해당 건축물의 최근 1년간 에너지 사용량(즉, 건축물에너지사용량등급)에 대한 정보만을 제공하기 때문에, 건물주는 평가 대상 건축물의 동태적 에너지 성능에 대한 상대적인 위상을 객관적으로 파악하기 어렵다. 나아가, 건물주나 거주자가 에너지절약운동의 참여를 통해 얻을 수 있는 개선목표를 명확하게 인식하기 어렵다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 건축물 에너지 소비 증명제도에서 건축물에너지사용량등급(건축물의 실제 에너지 사용량)을 부여하면서, 유사 건축물들과의 비교 분석을 통해 동태적 에너지 성능의 일반화된 분포를 제시함으로써, 즉 유사한 건축물들의 일반적인 동태적 에너지 성능을 좋은 케이스, 평균적인 케이스 및 나쁜 케이스로 분류하여 함께 제시함으로써, 평가 대상 건축물의 동태적 에너지 성능 곡선의 상대적인 열화속도를 직관적으로 평가하고 에너지 성능 향상에 관한 의사결정을 할 수 있도록, 의사결정지원도구로서 본 발명을 활용할 수 있다.Second, from the viewpoint of similar buildings, since the existing building energy consumption certification system only provides the building owner with information on the energy consumption of the building for the last one year (that is, the energy use rating of the building) It is difficult to objectively grasp the relative phase of energy performance. Furthermore, it is difficult for building owners and residents to clearly recognize the improvement goals that can be achieved through participation in energy conservation campaigns. In order to solve these problems, we propose a generalized distribution of dynamic energy performance through comparative analysis with similar buildings, while giving a building energy use rating (actual energy consumption of buildings) in the building energy consumption certification system The general dynamic energy performance of similar buildings is categorized into a good case, an average case and a bad case, so that the relative degradation rate of the dynamic energy performance curve of the target building can be intuitively evaluated, The present invention can be utilized as a decision support tool.

이로써, 본 발명은 기존 건축물들의 동태적 에너지 성능 곡선에 대한 절대적 또는 상대적 열화속도를 고려하여, 평가 대상 건축물의 에너지 성능을 향상시키기 위한 최적 방안을 명확한 근거를 가지고 제시할 수 있다.Accordingly, the present invention can provide an optimal solution for improving the energy performance of the target building in consideration of the absolute or relative deterioration rate of the dynamic energy performance curves of existing buildings with clear grounds.

예를 들어, 본 발명은, 평가 대상 건축물의 동태적 에너지 성능 곡선의 상대적 열화속도가 다른 유사 건축물들에 비해 심각한 경우, 상대적 열화속도가 얼마나 심각한지 직관적으로 거주자들을 인식시킬 수 있고, 에너지절감기법 적용을 통해 평가 대상 건축물의 에너지 성능을 향상시킬 경우에, 동태적 에너지 성능 곡선의 열화속도를 완화시킬 수 있음을 시각적으로 이해시킬 수 있다.For example, when the relative degradation rate of the dynamic energy performance curve of the building to be evaluated is more serious than other similar buildings, it is possible to intuitively identify the residents as to how severe the relative degradation rate is, It is possible to visually understand that the degradation rate of the dynamic energy performance curve can be alleviated when the energy performance of the target building is improved through the application.

또한 본 발명은, 만약 평가 대상 건축물의 동태적 에너지 성능 곡선의 열화속도가 다른 유사 건축물에 비해 완만한 경우에는, 건물주나 거주자들이 신재생에너지 정책을 이용하여 평가 대상 건축물에서 소비되는 에너지를 대체시키는 방안을 채택하도록 보조할 수 있다.Further, in the present invention, if the degradation rate of the dynamic energy performance curve of the target building is gentler than that of other similar buildings, the building owner or residents use renewable energy policy to replace the energy consumed in the target building And can assist in adopting measures.

건축물 에너지 소비 증명제도를 운영·관리하는 건축물에너지평가사 또는 감정평가사는 본 발명을 이용하면 실제 구축된 데이터베이스에 근거하여 기존 건축물의 에너지 성능의 동태적 특성을 이해할 수 있다.An energy evaluator or an appraiser who operates and manages a building energy consumption certification system can understand the dynamic characteristics of the energy performance of existing buildings based on the actual built database using the present invention.

나아가, 본 발명은, 실시간 에너지 사용량 정보 기반, 즉 사물인터넷 기술을 활용하여 건물의 에너지 사용정보가 실시간으로 측정·수집·분석될 수 있는 기반이 조성될 경우, 거주자의 실시간 에너지 사용패턴과 연계된 동태적 에너지 성능 곡선 관리 시스템 및 방법을 가능하게 할 수 있다.Furthermore, the present invention can be applied to real-time energy use information based on real-time energy usage information, that is, when a base on which energy usage information of a building can be measured, collected and analyzed in real- Thereby enabling a dynamic energy performance curve management system and method.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건축물 에너지 성능 평가 방법을 예시한 순서도이다.1 is a flowchart illustrating an energy performance evaluation method of a building according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 컴퓨터를 이용한 건축물 에너지 성능 평가 방법은 단계(S11)에서, 컴퓨터가, 복수의 기존 건축물들에 관한 과거의 에너지 사용량 값들과 건축물 특성들로써 데이터베이스를 구축하는 단계로부터 시작할 수 있다.Referring to FIG. 1, a method for evaluating building energy performance using a computer may start from a step S11, in which the computer constructs a database with past energy usage values and building characteristics for a plurality of existing buildings.

에너지 사용량 값은 전력 소비량이나 연료 소비량으로 저장될 수도 있지만, 이산화탄소 배출량으로 환산되어 데이터베이스에 저장될 수 있다.Energy usage values can be stored as either power consumption or fuel consumption, but can be converted to carbon dioxide emissions and stored in a database.

데이터베이스에 포함될 건축물 특성들은 유사한 건축물들을 추정할 수 있도록, 건축물을 기술할 수 있는 다양한 속성들로 예시될 수 있다. 이러한 건축물들의 속성들은 서로 독립적이고 다른 속성들에 종속되지 않는 속성들이므로, 사례 기반 추론에서 독립변수로 이용된다.The building characteristics to be included in the database can be illustrated with various properties that can describe the building so as to estimate similar buildings. These properties are independent of each other and are independent of other properties, so they are used as independent variables in case - based reasoning.

예를 들어, 건축물 특성들은 위치 요인으로서 행정 구역, 건물 요인으로서 소유/거주/업무 유형, 구조물 유형(철골, 철근콘트리트 등), 거주자 요인으로서 안전 등급, 건물 연령, 건축면적, 층수, 연면적, 단위 공간 당 면적(또는 단위 면적 당 단위 공간), 단위 공간 당 사용 집단 크기(또는 사용 집단 당 단위 공간) 등을 가질 수 있고, 지구 온난화 지수(GWP: Global Warming Potential) 요인으로서 이산화탄소 배출 농도(CO2 emission density)는 상술한 독립변수들에 의해 결정되는 속성이며, 사례 기반 추론에서 종속변수로 이용된다. For example, the characteristics of buildings are classified as administrative factors such as administrative districts, building types such as ownership / residence / work type, structure type (steel frame, reinforced concrete, etc.), occupancy factor safety grade, building age, building area, (Or unit space per unit of use) per unit space and carbon dioxide emission concentration (CO 2 ) as a global warming potential (GWP) factor, emission density is an attribute determined by the above independent variables and is used as a dependent variable in case-based reasoning.

이산화탄소 배출 농도에 기초한 에너지 성능 평가가 타당함을 증명하기 위해 도 2를 참조하면, 도 2는 특정 건축물들에 관하여 장기간에 걸친 이산화탄소 배출 이력을 나타낸 그래프이다.Referring to FIG. 2 to demonstrate the validity of the energy performance evaluation based on the carbon dioxide emission concentration, FIG. 2 is a graph showing the carbon dioxide emission history over a long period of time for specific buildings.

도 2에서, 가로축은 년수이고, 세로축은 소정 종류의 건축물들의 이산화탄소 배출 농도이다. 서울시 교육청에서 발간하는 교육 통계 연감은 매년 각급 학교에서 소비되는 에너지 사용량에 관한 데이터를 제공하는데, 이 데이터에 기초하여 1999년부터 2010년까지 서울 지역에서 운영된 초등학교들의 에너지 사용량에 따른 이산화탄소 배출 농도 값들이 산출될 수 있다.2, the abscissa is the number of years, and the ordinate is the concentration of carbon dioxide in the buildings of a given type. The annual statistics of education issued by the Seoul Metropolitan Office of Education provides data on the energy consumption of schools in each year. Based on this data, the concentration of CO2 emissions from energy use of elementary schools operated in Seoul from 1999 to 2010 Can be calculated.

도 2에 따르면, 세월이 지남에 따라 이산화탄소 배출 농도는 꾸준히 증가하는 것을 알 수 있다. 도 2에서 유의수준(significance level)은 0.05 정도에 정착하므로 서로 다른 그룹들 사이의 평균 차(mean difference)는 유효하다고 할 수 있다. 도 2의 관찰 결과에 따라, 어떤 건축물의 이산화탄소 배출 농도가 시간에 따라 변하는 동태적 변화가 그 건축물의 동태적 에너지 성능 변화를 직접적으로 대변한다고 말할 수 있다.2, it can be seen that the concentration of carbon dioxide emission increases steadily over time. In FIG. 2, since the significance level is fixed at about 0.05, the mean difference between different groups can be said to be valid. According to the observation result of FIG. 2, it can be said that the dynamic change of the carbon dioxide emission concentration of a certain building over time directly represents the dynamic energy performance change of the building.

다시 도 1로 돌아와서, 단계(S12)에서 컴퓨터는 기존 건축물들의 에너지 사용량 값들의 확률 분포에 기초하여 벤치마크(benchmark)를 결정할 수 있다.Referring back to FIG. 1, in step S12, the computer may determine a benchmark based on a probability distribution of energy usage values of existing buildings.

여기서, 벤치마크는 복수의 건축물들을 대표할 수 있는 전형적인(typical) 건축물의 수치화된 에너지 사용량을 의미한다.Here, the benchmark refers to the quantified energy usage of a typical building that can represent a plurality of buildings.

이때, 에너지 사용량은 실질적으로 거의 모든 건축물들에 공통적으로 적용할 수 있도록 이산화탄소 배출 농도를 가지고 수치화될 수 있다. 건축물이 재생에너지에 100% 기반하지 않는 한, 화석 연료나 핵연료에 기반하는 전력 에너지의 형태로 에너지를 소비하는 형태이든, 또는 가스 등 화석 연료를 직접 소비하는 형태이든, 건축물의 에너지 사용량은 모두 이산화탄소 배출 농도로 환산될 수 있다.At this time, the energy consumption can be quantified with the carbon dioxide emission concentration so that it can be practically applied to almost all buildings. Unless buildings are 100% based on renewable energy, whether energy consumption in the form of electric energy based on fossil fuel or nuclear fuel, or direct consumption of fossil fuels such as gas, It can be converted to emission concentration.

따라서, 단계(S12)에서 결정되는 벤치마크는 벤치마크를 위해 선정된 전형적 건축물의 에너지 사용량을 이산화탄소 배출 농도로서 수치화한 값이라 할 수 있다.Therefore, the benchmark determined in step S12 may be a value obtained by quantifying the energy usage of a typical building selected for the benchmark as a carbon dioxide emission concentration.

벤치마크를 위한 전형적 건축물은 일군의 기존 건축물들을 대표할 수 있도록 선정되어야 한다. 이를 위해 본 발명은 기존 건축물들의 이산화탄소 배출 농도 값들의 중앙값(median)을 벤치마크로 정할 수 있다. 실시예에 따라, 기존 건축물들의 이산화탄소 배출 농도 값들의 평균값(mean) 또는 최빈값(mode)이 벤치마크로 결정될 수도 있다.Typical buildings for benchmarking should be selected to represent a group of existing buildings. For this purpose, the present invention can set the median of the carbon dioxide emission concentration values of existing buildings as a benchmark. In accordance with an embodiment, the mean or mode of CO2 emission concentration values of existing buildings may be determined as a benchmark.

발명자들의 독창적인 관찰에 따르면, 건축물들의 이산화탄소 배출 농도 값들은 단위 공간 당 면적 값들에 대해 명백한 음의 상관 관계(negative correlation)을 가진다. 예를 들어, 앞서 예시한 서울시 교육청의 교육 통계 연감에 의하면, 어떤 학교의 평균 교실 면적이 클수록 이산화탄소 배출 농도는 줄어든다. According to the inventors' original observation, carbon dioxide emission concentration values of buildings have a positive negative correlation to area values per unit space. For example, according to the educational statistical yearbook of the Seoul Metropolitan Office of Education, the larger the average classroom size of a certain school, the lower the concentration of carbon dioxide.

그렇다면, 평균 교실 면적이 대다수의 다른 학교들에 비해 상당히 넓고 그에 따라 이산화탄소 배출 농도가 확연히 낮은 일부 학교들 때문에 통계의 중앙값이 왜곡된다면, 전형적인 건축물의 에너지 사용량 값으로서의 벤치마크가 제대로 선정될 수 없을 것이다.If benchmarking as a typical building energy use value can not be properly selected if the median of the statistics is distorted because of the average classroom area is considerably broader than most other schools and thus some schools with significantly lower CO2 emissions .

이에 따라, 단계(S12)에서는, 벤치마크를 결정하기에 앞서, 먼저 기존 건축물들을 적절히 클러스터링하여 복수의 카테고리들을 형성할 수 있다. 형성된 복수의 카테고리들 각각마다 벤치마크가 따로 결정될 수 있다.Accordingly, in step S12, prior to determining the benchmark, the existing structures may be properly clustered to form a plurality of categories. A benchmark may be separately determined for each of a plurality of categories formed.

구체적으로, 단계(S12)는 컴퓨터가 기존 건축물들을 건축물 특성과 에너지 사용량에 기초하여 클러스터링하여 복수의 카테고리들로 구분하는 단계와 컴퓨터가 각 카테고리에 속하는 기존 건축물들의 에너지 사용량 값들의 확률 분포에 기초하여 카테고리별로 벤치마크들을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.Specifically, the step S12 includes the steps of the computer classifying the existing buildings into a plurality of categories by clustering based on the building characteristics and the energy usage amount, and a step of calculating, based on the probability distribution of the energy usage values of the existing buildings belonging to each category And determining benchmarks for each category.

클러스터링은 예를 들어 의사결정나무(Decision Tree) 기법에 따라 수행될 수 있다. 좀더 구체적으로, 각 건축물들의 독립 변수로서 단위 공간 당 면적과 종속 변수로서 이산화탄소 배출 농도를 가지고 의사결정나무 기법을 수행하여 두 개의 카테고리들을 형성할 수 있다. 이때, 의사결정나무 기법은 종속 변수가 연속 스케일(continuous scale)이므로 CHAID(Chi-Squared Automatic Interaction Detection)알고리즘에 기반하여 수행될 수 있다.Clustering can be performed, for example, according to a Decision Tree technique. More specifically, two categories can be formed by performing a decision tree technique with an area per unit space and a carbon dioxide emission concentration as a dependent variable as independent variables of each building. At this time, the decision tree technique can be performed based on the CHAID (Chi-Squared Automatic Interaction Detection) algorithm since the dependent variable is a continuous scale.

예를 들어, 앞서 예시한 서울시 교육청의 교육 통계 연감에 의하면, 총 418 개 초등학교 건축물들은 평균 교실 면적이 328.875 이하인 335 개 건축물들의 카테고리와, 평균 교실 면적이 328.875 초과인 83 개 건축물들의 카테고리로 클러스터링되며, 각 카테고리들의 벤치마크들, 즉 중앙값에 해당하는 전형적 건축물의 이산화탄소 배출 농도는 각각 23.272와 19.878로 결정될 수 있다.For example, according to the Education Statistics Yearbook of the Seoul Metropolitan Office of Education, 418 elementary school buildings are clustered into categories of 335 buildings with an average classroom size of less than 328.875 and 83 categories with an average classroom size of more than 328.875 , And the benchmark of each category, ie, the typical concentration of CO2 equivalent to the median value, can be determined to be 23.272 and 19.878, respectively.

각 카테고리에 속하는 건축물들의 에너지 성능은 예를 들어 운영 점수(operational rating)로 수치화되거나 또는 문자 등급(letter rating)으로 등급화될 수 있다. The energy performance of buildings belonging to each category can be quantified, for example, with an operational rating or graded with a letter rating.

운영 점수는 절대적이고 물리적인 기준을 두기 어려우므로, 벤치마크를 위해 선정된 전형적 건축물의 에너지 사용량 값을 분모로 하고 평가 대상인 임의의 건축물의 에너지 사용량 값을 분자로 하는 백분율로 주어질 수 있다. 에너지 사용량은, 앞서 예시한 바와 같이, 이산화탄소 배출 농도로 수치화될 수 있다. Since the operating score is absolute and hard to place on a physical basis, it can be given as a percentage of the energy usage value of a typical building selected for benchmarking and the numerator of the energy usage value of any building being evaluated. The amount of energy used can be quantified as the carbon dioxide emission concentration, as illustrated above.

특정 카테고리의 벤치마크는 해당 카테고리의 이산화탄소 배출 농도 값들의 중간값이다. 이에 따라, 벤치마크를 위해 선정된 전형적 건축물의 운영 점수는 100으로 수치화할 수 있다. 평가 대상의 건축물의 운영 점수는 해당 건축물의 이산화탄소 배출 농도값을 해당 카테고리의 벤치마크로 나누어 얻은 백분율이다.The benchmark for a particular category is the median of the CO2 emission concentration values for that category. Accordingly, the operating score of a typical building selected for the benchmark can be quantified to 100. The operation score of the building subject to evaluation is the percentage obtained by dividing the carbon dioxide emission concentration value of the building by the benchmark of the category.

따라서, 평가 대상인 임의의 건축물은 운영 점수가 낮을수록 좋은 에너지 성능을 보인다. 특히, 운영 점수가 0부터 100까지의 범위이면, 평가 대상인 건축물이 벤치마크에 상응하는 건축물보다 좋은 에너지 성능을 보인다는 의미이며, 운영 점수가 100보다 큰 범위이면 평가 대상인 건축물이 벤치마크에 상응하는 건축물보다 나쁜 에너지 성능을 보인다는 의미이다.Therefore, the lower the operation score, the better the energy performance of any building to be evaluated. In particular, if the operating score is in the range of 0 to 100, it means that the building to be evaluated has better energy performance than the building corresponding to the benchmark. If the operating score is greater than 100, the building to be evaluated corresponds to the benchmark This means that the energy performance is worse than that of buildings.

EPC에서 채택한 7 등급의 문자 등급 제도는 운영 점수가 0 ~ 25이면 가장 높은 문자 등급 A를 부여하고, 26 ~ 50이면 문자 등급 B, 51 ~ 75이면 문자 등급 C, 76 ~ 100이면 문자 등급 D, 101 ~ 125이면 문자 등급 E, 126 ~ 150 이면 문자 등급 F, 151 이상이면 문자 등급 G를 부여한다.The character class of the 7th grade adopted by the EPC is assigned the highest character grade A when the operating score is 0 to 25, the character grade B when the character is 26 to 50, the character class C when the range is 51 to 75, 101 to 125, character class F is assigned if character class E is 126 to 150, and character class G is assigned if character class F is 151 or more.

이어서, 단계(S13)에서, 컴퓨터는 기존 건축물 중에서 평가 대상 건축물과 유사한 건축물 특성들을 가지는 유사 건축물들을 선정할 수 있다.Subsequently, in step S13, the computer can select similar buildings having similar building characteristics to existing buildings to be evaluated.

실시예에 따라, 단계(S13)에서 컴퓨터는 사례기반추론(CBR: Case-based Reasoning)에 의해, 특히 S-CBR(Simplified CBR) 기법에 의해 유사 건축물들을 선정할 수 있다.According to an embodiment, in step S13, the computer may select similar structures by case-based reasoning (CBR), in particular by S-CBR (Simplified CBR) technique.

구체적으로 사례기반추론을 통해 유사 건축물들을 선정하는 절차를 예시하기 위해 도 3을 참조하면, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 건축물 에너지 성능 평가 방법 중 S-CBR 절차를 구체적으로 예시한 순서도이다.3 is a flowchart illustrating a method of evaluating building energy performance according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, to be.

도 3에서, 단계(S13)는 구체적으로 단계(S131)부터 단계(S134)로 구성될 수 있다.In Fig. 3, step S13 may be concretely composed of steps S131 to S134.

단계(S131)에서, 컴퓨터는 사례기반추론(CBR) 기법에 따라 속성 유사도 최소 기준(MCAS: Minimum Criterion for scoring the Attribute Similarity) 및 속성 가중치 범위(RAW: Range of Attribute Weight)를 이용하여 후보 유사 건축물들을 1차적으로 선정할 수 있다.In step S131, the computer calculates a candidate similarity structure (CBR) using a minimum criterion for scoring the attribute similarity (MCAS) and a range of attribute weight (RAW) according to a case- Can be selected first.

이하에서는 사례기반추론 방법론에 대해 잠시 설명한다. 일반적으로 기본 사례기반추론(CBR)은 프로젝트 특성들을 기반으로 하여 프로젝트 상호간 비교분석을 통해 유사도가 높은 프로젝트 사례를 선별하는 방법론이다. CBR 방법론의 핵심은 속성 유사도(attribute similarity, AS), 속성 가중치(attribute weight, AW), 사례 유사도(case similarity, CS)이며, 아래 수학식 1과 같은 관계가 있다. 어떤 실제 사례와 테스트 사례 사이의 사례 유사도(CS)는 속성 유사도들(AS)과 속성 가중치들(AW)의 곱들의 합으로서 수치화될 수 있다.The case-based reasoning methodology will be briefly described below. In general, basic case-based reasoning (CBR) is a methodology that selects project cases with high similarity through comparative analysis of projects based on project characteristics. The core of the CBR methodology is the attribute similarity (AS), the attribute weight (AW), and the case similarity (CS). The case similarity CS between a real case and a test case can be quantified as the sum of the products of the property similarities AS and the property weights AW.

Figure 112015114542883-pat00001
Figure 112015114542883-pat00001

여기서, AS는 속성 유사도, AW는 속성 가중치, CS는 사례 유사도이며, n은 속성의 개수, m은 사례의 개수이다.Where AS is the attribute similarity, AW is the attribute weight, CS is the case similarity, n is the number of attributes, and m is the number of cases.

속성 유사도(AS)는 각각의 프로젝트 특성들, 즉 독립 변수 각각(몇몇 경우에는 종속 변수도 포함할 수 있음)에 대하여, 실제 사례와 테스트 사례 사이의 동일한 종류의 독립 변수들끼리의 차이를 바탕으로 산출된다. 만약 독립 변수의 데이터가 명목척도(nominal scale)라면, 속성 유사도는 서로 동일할 때에는 1이고 그렇지 않으면 0이다. 만약 독립 변수의 데이터가 비율척도(numerical scale)라면, 속성 유사도(AS)는 다음 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.The attribute similarity (AS) is based on the difference between the independent variables of the same kind between the actual and test cases, for each project characteristic, that is independent variables (which may in some cases also include dependent variables) . If the data of the independent variable is a nominal scale, the property similarity is 1 if they are equal to each other and 0 otherwise. If the data of the independent variable is a numerical scale, the attribute similarity AS can be expressed by the following equation (2).

Figure 112015114542883-pat00002
Figure 112015114542883-pat00002

fAS는 속성 유사도 계산식을 의미하고, AVTest _Case는 테스트 사례의 특정 속성 값이며, AVRetrieved _Case는 검색된 사례의 특정 속성 값이다. fAS는 속성이 유사할수록 100%에 가까운 값을 가진다. MCAS는 속성 유사도의 수치화를 위한 최소 기준으로, 속성 유사도가 MCAS보다 높아야만 그 속성 유사도 값이 유효하게 유지되고, 그렇지 않으면 그 값은 버려진다. MCAS는 예를 들어 10%로 설정될 수 있으며, 아래에서 설명되는 바와 같이 최적화될 수 있다.f AS indicates the attribute similarity level calculation, and AV Test _Case is the value of the specified property of the test cases, AV Retrieved _Case is a specific property value of the retrieved cases. f AS is closer to 100% as the attributes are similar. The MCAS is the minimum criterion for the quantification of the property similarity. The property similarity value must remain higher than the MCAS value, otherwise the value is discarded. The MCAS may be set to, for example, 10% and may be optimized as described below.

사례 유사도(CS)는 테스트 사례와 검색 사례 사이에서 모든 독립 변수들의 속성 유사도 및 속성 가중치를 활용하여, 테스트 사례가 각 검색 사례와 얼마나 유사한지를 다음 수학식 3과 같이 수치화할 수 있다.The similarity degree (CS) of a test case can be expressed by the following equation (3) by using the property similarity and attribute weight of all independent variables between the test case and the retrieval case, and how the test case is similar to each retrieval case.

Figure 112015114542883-pat00003
Figure 112015114542883-pat00003

fCS는 사례 유사도(CS)를 계산하기 위한 함수이고, fAW는 속성 가중치(AW)를 계산하기 위한 함수 또는 그 결과이며, fAS는 속성 유사도(AS)를 계산하는 함수 또는 그 결과이고, n은 속성의 개수이다. 속성 유사도(AS)는 수학식 2와 같이 연산되고, 속성 가중치(AW)는 경험적으로 결정되거나 또는 그 밖의 최적화 방법을 통해 수리적으로 최적화될 수 있다. 사례 유사도(CS)는 속성 유사도를 속성 가중치와 승산한 것들을 합산한 가중 속성 유사도를 속성 가중치들의 합으로 나눈 값으로 예시될 수 있다.f CS is a function for calculating the case similarity (CS), f AW is a function or the result for calculating the attribute weight (AW), f AS is a function or the result of calculating the attribute similarity (AS) n is the number of attributes. The attribute similarity AS is calculated as shown in Equation 2, and the attribute weight AW can be empirically determined or mathematically optimized through other optimization methods. The case similarity (CS) can be illustrated as a value obtained by dividing the weighted property similarity obtained by adding the attribute similarity to the property weight by the sum of the property weights.

사례 유사도(CS)가 가장 높은 하나 또는 복수의 사례들이 유사 사례들로서 선정될 수 있고, 산정된 유사 사례들의 종속 변수 값들의 평균 또는 가중평균에 의해 테스트 사례의 종속 변수의 값이 예측될 수 있다.One or more cases with the highest case similarity (CS) can be selected as similar cases and the value of the dependent variable of the test case can be predicted by the average or weighted average of the dependent variable values of the estimated similar cases.

단계(S132)에서, 컴퓨터는 선정된 후보 유사 건축물들에 관하여 평균 예측 정확도(APA: Average Prediction Accuracy)와 예측율(PR: Prediction Rate)이 소정 조건을 모두 만족하는지 판정할 수 있다.In step S132, the computer can determine whether Average Prediction Accuracy (APA) and Prediction Rate (PR) satisfy predetermined conditions with respect to the selected candidate similar structures.

이러한 단계(S132)는 선정된 유사 사례들이 얼마나 잘 선정되었는지 수치화하여 사례기반추론 모델을 검증하는 단계이다.In this step S132, the case-based reasoning model is verified by quantifying how well the selected similar cases are selected.

사례기반추론 모델의 예측율(PR)은 아래와 같이 검증될 수 있다. m 개 사례들에서 종속 변수의 실제값들(AV)과 앞서 산출된 예측값들(PV) 사이의 각각의 차이로부터 종속 변수 예측율(PR)으로서, 예를 들어 평균 절대 백분율 오차(MAPE: mean absolute percentage error)을 다음 수학식 4와 같이 산출할 수 있다.The prediction rate (PR) of the case-based reasoning model can be verified as follows. For example, a mean absolute percentage (MAPE) as a dependent variable predictability (PR) from each difference between the actual values (AV) of the dependent variable and the previously calculated predicted values (PV) error can be calculated by the following equation (4).

Figure 112015114542883-pat00004
Figure 112015114542883-pat00004

여기서 fMAPE는 MAPE를 구하는 함수이고, AV는 종속 변수의 실제값, PV는 종속 변수의 예측값, m은 유사 사례들의 갯수이다.Where f MAPE is a function to obtain MAPE, AV is the actual value of the dependent variable, PV is the predicted value of the dependent variable, and m is the number of similar cases.

또다른 검증 지수인 APA는 100-fMAPE로 산출될 수 있다.Another validation index, APA, can be calculated as 100-f MAPE .

예를 들어, MAPE에 기반하는 PR은 95% 이상이고 APA는 최대인 조건이 만족되어야 사례기반추론 모델이 검증되었다고 할 수 있고, 그렇지 않으면 속성 유사도 최소 기준 및 속성 가중치 범위를 조절할 수 있다.For example, the case-based reasoning model can be said to be verified if the condition that the PR based on the MAPE is 95% or more and the APA is the maximum is satisfied, and otherwise, the property similarity minimum criterion and the property weight range can be adjusted.

만약 APA 조건과 PR 조건이 모두 만족한다면 절차는 단계(S132)에서 단계(S134)로 진행하고, 그렇지 않으면 단계(S133)로 진행하여 속성 유사도 최소 기준 및 속성 가중치 범위를 조절할 수 있다.If both the APA condition and the PR condition are satisfied, the procedure advances from step S132 to step S134, and if not, the procedure proceeds to step S133 to adjust the attribute similarity minimum criterion and the attribute weight range.

실시예에 따라, 단계(S133)에서, MCAS와 RAW는 유전자 알고리즘(GA)에 기초하여 조절될 수 있다.According to the embodiment, in step S133, MCAS and RAW can be adjusted based on the genetic algorithm (GA).

절차는 단계(S131)로 돌아가서, 컴퓨터는 조절된 상기 속성 유사도 최소 기준 및 속성 가중치 범위를 이용하여 후보 유사 건축물을 2차적으로 선정할 수 있다.The procedure returns to step S131 and the computer can secondarily select the candidate similar structure using the adjusted minimum similarity property and the adjusted property weight range.

단계(S131) 내지 (S133)는 1차적으로 또는 2차적으로 선정된 후보 유사 건축물들에 관하여 평균 예측 정확도와 예측율이 소정 조건을 모두 만족할 때까지 반복될 수 있다.Steps S131 to S133 can be repeated until the average prediction accuracy and the prediction rate satisfy the predetermined conditions with respect to the candidate similar structures that are primarily or secondarily selected.

단계(S134)에서, 컴퓨터는 선정된 후보 유사 건축물들에 관하여 평균 예측 정확도와 예측율이 소정 조건을 모두 만족하는 때의 속성 유사도 최소 기준 및 속성 가중치 범위로써 사례기반추론 모델을 설정할 수 있다.In step S134, the computer can set the case-based reasoning model as the property similarity minimum criterion and the property weight range when the average prediction accuracy and the prediction ratio satisfy predetermined conditions with respect to the selected candidate similar structures.

단계(S135)에서, 컴퓨터는 설정된 사례기반모델을 이용하여 평가 대상 건축물에 대해 유사한 유사 건축물들을 선정할 수 있다.In step S135, the computer can select similar similar structures for the evaluation target building using the set case-based model.

다시 도 1로 돌아가서, 단계(S14)에서, 컴퓨터는 선정된 유사 건축물들의 각각과 평가 대상 건축물에 관하여, 벤치마크에 기초하여, 과거 기간에 걸쳐 변화하는 동태적 에너지 성능 곡선들을 각각 획득할 수 있다.Referring back to Fig. 1, in step S14, the computer can obtain dynamic energy performance curves, which vary over the past period, based on the benchmark, for each of the selected similar buildings and the building being evaluated .

본 발명에서 동태적 에너지 성능 곡선은 어떤 특정 시점에 한정된 에너지 성능이 아닌, 과거의 장기간에 걸친 에너지 성능의 변화를 시각적으로 표시하기 위한 곡선이다.In the present invention, the dynamic energy performance curve is a curve for visually displaying a change in energy performance over a long period of time, rather than a limited energy performance at a specific point in time.

앞서 카테고리의 벤치마크가 결정되었으므로, 특정 평가 대상 건축물이 속하는 해당 카테고리 내에서 유사하다고 선정된 유사 건축물들 각각의 에너지 성능 값들은 과거의 장기간에 걸친 평가 시점마다 벤치마크를 기준으로 부여될 수 있다. 본 발명에서는 이러한 에너지 성능 값들은 선을 동태적 에너지 성능 곡선이라 부른다.Since the benchmark of the category has been determined in advance, the energy performance values of each of the similar buildings selected to be similar within the category to which the particular evaluation target belongs can be given on a benchmark basis at each evaluation point over a long period of time in the past. In the present invention, these energy performance values are referred to as dynamic energy performance curves.

동태적 에너지 성능 곡선을 예시하기 위해 도 4를 참조하면, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 건축물 에너지 성능 평가 방법 중 획득되는 동태적 에너지 성능 곡선들을 예시한 그래프이다.Referring to FIG. 4 for illustrating a dynamic energy performance curve, FIG. 4 is a graph illustrating dynamic energy performance curves obtained from a method for evaluating building energy performance according to an embodiment of the present invention.

도 4에서, 그래프의 가로축은 평가년도이고, 세로축은 동적 운영 등급(DOR: Dynamic Operational Rating)이다.4, the horizontal axis of the graph is the evaluation year, and the vertical axis is the Dynamic Operational Rating (DOR).

동태적 에너지 성능 곡선들은 최대값(Maximum Value)의 곡선, 대표값(예를 들어 평균값(Average Value))의 곡선 및 최소값(Minimum Value)의 곡선으로 각각 구성된다.The dynamic energy performance curves are each composed of a curve of a maximum value, a curve of a representative value (for example, an average value) and a curve of a minimum value.

건축물의 에너지 성능은, 예를 들어 대규모 수선이나 설비 교체, 또는 리모델링, 운영 중단과 같은 개별적이고 특별한 사정이 없는 한, 건축물의 에너지 성능이 정상적인 사용에 의해 점진적으로 악화되는, 다시 말해, 증가하는 경향을 보여줄 것이다.The energy performance of a building is a function of the energy performance of the building, as evidenced by its gradual deterioration due to normal use, in other words, unless there are individual and special circumstances such as large-scale repairs, equipment replacement, remodeling, .

본 발명은 이러한 기본적인 추론보다 나아가서, 각 시점마다, 유사한 건축물들의 에너지 성능들은 대체로 어떤 범위 내에 있을 것으로 보고, 그러한 통상적인 범위를 정의하는 최대값, 대표값 및 최소값을 제안한다. 대표값은 평균값, 가중 평균값, 중앙값, 또는 최빈값일 수 있다.Beyond this basic reasoning, the present invention proposes, at each point in time, that the energy performances of similar buildings are generally within a certain range, and that maximum, representative, and minimum values defining such a typical range. The representative value may be an average value, a weighted average value, a median value, or a mode value.

최대값들을 연결한 최대값의 곡선, 대표값들을 연결한 대표값의 곡선, 최소값들을 연결한 최소값의 곡선은 각각 에너지 성능의 일반화된 역사적 추세(generalized historical trends)라고 부를 수 있다.The curves of the maximum values connecting the maximum values, the curves of the representative values connecting the representative values, and the curve of the minimum value connecting the minimum values may be referred to as generalized historical trends of energy performance, respectively.

또한, 평가 대상 건축물의 에너지 성능이 유사한 건축물들의 에너지 성능들에 대해 상대적으로 놓인 위치에 따라, 평가 대상 건축물이 유사한 건축물들에 비해 어떤 상황에 놓여 있는지 해석할 수 있다.In addition, depending on the location where the energy performance of the building to be evaluated is relatively placed relative to the energy performances of similar buildings, it can be understood how the evaluation target building is placed in comparison with similar buildings.

도 4에서, 만약 평가 대상 건축물의 에너지 성능이 유사 건축물들의 에너지 성능 곡선의 최대값보다 더 큰 영역 1, 즉 Area (1)에 있다면, 평가 대상 건축물은 "매우 급격"하게 에너지 성능이 열화되고 있다고 해석될 수 있다.In FIG. 4, if the energy performance of the building to be evaluated is in the area 1 (Area 1), which is larger than the maximum value of the energy performance curves of the similar buildings, the evaluation target building is degraded "very suddenly" Can be interpreted.

만약 평가 대상 건축물의 에너지 성능이 유사 건축물들의 에너지 성능 곡선의 최대값보다는 작지만 대표값보다는 큰 영역 2, 즉 Area (2)에 있다면, 평가 대상 건축물은 "급격"하게 에너지 성능이 열화되고 있다고 해석될 수 있다.If the energy performance of the building to be evaluated is in Area 2 (Area 2), which is smaller than the maximum value of the energy performance curves of similar buildings but larger than the representative value, the building to be evaluated is interpreted as "abruptly degrading energy performance" .

만약 평가 대상 건축물의 에너지 성능이 유사 건축물들의 에너지 성능 곡선의 최소값보다 크지만 대표값보다는 작은 영역 3, 즉 Area (3)에 있다면, 평가 대상 건축물은 "완만"하게 에너지 성능이 열화되고 있다고 해석될 수 있다.If the energy performance of the building to be evaluated is in Area 3 (Area 3), which is larger than the minimum value of the energy performance curves of similar buildings but smaller than the representative value, the building to be evaluated is interpreted as "moderately" deteriorating energy performance .

만약 평가 대상 건축물의 에너지 성능이 유사 건축물들의 에너지 성능 곡선의 최소값보다 더 작은 영역 4, 즉 Area (4)에 있다면, 평가 대상 건축물은 "매우 완만"하게 에너지 성능이 열화되고 있다고 해석될 수 있다.If the energy performance of the building to be evaluated is in Area 4 (Area 4), which is smaller than the minimum value of the energy performance curves of similar buildings, the building to be evaluated can be interpreted as "very gently" deteriorating energy performance.

상술한 해석은 직전 시점의 에너지 성능만 가지고 이루어졌지만, 실시예에 따라, 직전의 복수의 시점들 동안의 에너지 성능의 변화에 기초하여 에너지 성능의열화 추세가 해석될 수 있다. Although the above-described analysis is made only with the energy performance of the immediately preceding point, according to the embodiment, the deterioration trend of the energy performance can be interpreted based on the change of the energy performance for the immediately preceding plurality of points of time.

이러한 동태적 에너지 성능 곡선 및 해석에 의해, 거주자들은 건축물의 에너지 성능에 관하여 현재 시점의 상대적인 등급뿐 아니라, 등급의 동태적 추세까지 직관적으로 이해할 수 있다.These dynamic energy performance curves and interpretations allow residents to intuitively understand not only the relative ratings of the present time but also the dynamic trends of the grade with respect to the energy performance of the building.

나아가, 벤치마크보다 양호한 에너지 성능을 보이는 등급 A 내지 등급 D는 인센티브 존(Incentive Zone)이라 표현할 수 있고, 벤치마크보다 불량한 에너지 성능을 보이는 등급 E 내지 등급 G는 페널티 존(Penalty Zone)이라 표현할 수 있다.Furthermore, grades A through D that show better energy performance than the benchmark can be described as an incentive zone, and grades E through G that exhibit poorer energy performance than benchmarks can be referred to as penalty zones. have.

구체적으로 단계(S14)에서 이러한 동태적 에너지 성능 곡선들을 획득하기 위한 절차를 예시하기 위해 도 5를 참조하면, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 건축물 에너지 성능 평가 방법 중 동태적 에너지 성능 곡선들을 획득하는 절차를 구체적으로 예시한 순서도이다.Specifically, referring to FIG. 5 to illustrate a procedure for obtaining such dynamic energy performance curves in step S14, FIG. 5 is a graph showing dynamic energy performance curves among methods of evaluating building energy performance according to an embodiment of the present invention. And a procedure for acquiring the data.

도 5에서, 단계(S14)는 단계(S141) 내지 단계(S143)를 포함할 수 있다.In Fig. 5, step S14 may include steps S141 to S143.

단계(S141)에서, 컴퓨터는, 과거 기간 중의 매 평가 시점마다, 예를 들어 1년마다, 유사 건축물들의 에너지 성능 값들의 분포에 따라, 평가 시점의 에너지 성능의 상한 및 하한을 각각 결정할 수 있다.In step S141, the computer can determine an upper limit and a lower limit of the energy performance at the evaluation point, respectively, at each evaluation point in the past period, for example, every year, according to the distribution of the energy performance values of the similar buildings.

실시예에 따라, 에너지 성능의 상한은 중앙값을 기준으로 수학식 4와 같은 평균 절대 백분율 오차(MAPE)만큼 더 큰 값으로 정해질 수 있다.Depending on the embodiment, the upper limit of the energy performance may be set to a value that is larger by an average absolute percentage error (MAPE) as shown in equation (4) based on the median value.

실시예에 따라, 에너지 성능의 하한은 중앙값을 기준으로 수학식 4와 같은 평균 절대 백분율 오차(MAPE)만큼 더 작은 값으로 정해질 수 있다.According to an embodiment, the lower limit of the energy performance may be set to a value that is smaller by an average absolute percentage error (MAPE) as shown in equation (4) based on the median value.

이러한 에너지 성능의 상한과 하한을 설정하는 것은, 비록 건축물 속성들이 유사한 건축물이라 하더라도, 그 에너지 성능 값이 중앙값에 비해 지나치게 높거나 지나치게 낮은 건축물은 유사한 다른 건축물들의 에너지 성능의 "일반화된 추세"에 어긋난다고 볼 수 있기 때문이다.Setting the upper and lower limits of this energy performance is contrary to the "generalized trend" of the energy performance of other similar buildings where the energy performance value is too high or too low compared to the median value, even though the building properties are similar This is because it can be seen.

이에 따라, 단계(S142)에서, 컴퓨터는, 과거 기간 중의 평가 시점마다, 에너지 성능의 상한 및 하한을 벗어나는 유사 건축물을 제외하고, 남은 유사 건축물들의 에너지 성능 값들의 최대값, 대표값 및 최소값을 각각 결정할 수 있다.Thus, in step S142, the computer stores the maximum value, the representative value, and the minimum value of the energy performance values of the remaining similar buildings, excluding the similar buildings that deviate from the upper and lower limits of the energy performance, You can decide.

이때, 과거 기간 중의 각 평가 시점에서 한번이라도 상한 및 하한을 벗어나는 유사 건축물을 모두 제외하면, 남은 유사 건축물들의 개수가 "일반화된 추세"를 대변하기에 충분하지 않게 될 수 있다. 따라서, 유사 건축물들은 각 평가 시점마다 상한 또는 하한을 벗어나는지 여부를 독립적으로 판단받을 수 있다. 예를 들어, 유사 건축물 A가 2010년 상한을 벗어났지만 2011년에 상한 이내라면, 실시예에 따라서 유사 건축물 A는, 모든 평가 시점에서 제외될 수도 있지만, 2010년의 최대값 결정 시에만 제외되고 2011년의 최대값 결정 시에는 포함될 수도 있다.At this time, excluding all of the similar buildings that deviate from the upper limit and the lower limit even once at each evaluation point in the past period, the number of remaining similar buildings may become insufficient to represent the "generalized trend ". Therefore, similar buildings can be independently judged whether they are outside the upper limit or lower limit at each evaluation time. For example, if analogous building A is out of the 2010 ceiling but is within the upper limit in 2011, analogous building A may be excluded from all evaluation points, but excluded only at the maximum value of 2010 It may be included in determining the maximum value of the year.

실시예에 따라, 단계(S141)을 거치지 않고 나아가 단계(S142)에서 유사 건축물의 제외를 수행하지 않을 수 있다.According to the embodiment, it is possible not to go through the step S141 and to not perform the exclusion of the similar building in the step S142.

단계(S143)에서, 컴퓨터는, 과거 기간의 전부 또는 일부에 걸쳐, 유사 건축물들의 에너지 성능 값들의 최대값들, 대표값들 및 최소값들을 각각 연결하여 동태적 에너지 성능 곡선들을 각각 획득할 수 있다.In step S143, the computer may acquire dynamic energy performance curves, respectively, by connecting the maximum values, representative values, and minimum values of the energy performance values of the similar structures over all or a part of the past period, respectively.

실시예에 따라, 에너지 성능 곡선은 에너지 사용량 값들이 조사되어 있는 과거 기간 전체에 관하여 획득될 수도 있지만, 예를 들어 최근 5년간과 같이 과거 기간의 일부에 관하여 획득될 수도 있다.Depending on the embodiment, the energy performance curve may be obtained for the entire past period in which the energy usage values are being investigated, but may be obtained for a portion of the past period, such as for the last 5 years.

다시 도 1로 돌아와서, 단계(S15)에서 컴퓨터는 선정된 유사 건축물들의 동태적 에너지 성능 곡선들에 대비하여 평가 대상 건축물의 동태적 에너지 성능 곡선의 변화 추세를 결정할 수 있다.Referring back to FIG. 1, in step S15, the computer can determine a change trend in the dynamic energy performance curve of the target building against the dynamic energy performance curves of the selected similar buildings.

실시예에 따라, 단계(S15)는, 컴퓨터가, 소정의 평가 시점에, 선정된 유사 건축물들의 동태적 에너지 성능들의 최대값, 대표값 및 최소값에 의해 구분되는 구간들 중에 평가 대상 건축물의 동태적 에너지 성능이 놓이는 구간을 식별하는 단계와, 식별된 구간에 따라, 도 4에서 설명된 바와 같이, 평가 시점의 평가 대상 건축물의 동태적 에너지 성능의 변화 추세를 매우 급격, 급격, 완만, 매우 완만 중 하나로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.According to the embodiment, step S15 is a step S15 in which, at a predetermined evaluation time point, the computer calculates the dynamic property of the evaluation target building among the sections divided by the maximum value, the representative value and the minimum value of the dynamic energy performances of the selected similar buildings The step of identifying the section where the energy performance is placed and the step of changing the dynamic energy performance of the building to be evaluated at the evaluation time point in a very rapid, And a step of determining as one.

동태적 에너지 성능의 변화 추세에 따라 건축물 관리자는 다음 표 1과 같은 대응 전략을 채택할 수 있다.According to the trend of dynamic energy performance change, the building manager can adopt the corresponding strategy as shown in Table 1 below.

영역domain 변화 추세Change trend 에너지 절감 전략Energy saving strategy 신재생에너지 전략Renewable energy strategy 에너지 성능>최대값Energy performance> Maximum value 매우 급격Very abrupt 매우 적합Very fit 부적합incongruity 최대값≥에너지 성능>대표값Maximum value ≥ Energy performance> Representative value 급격precipitation 상당히 적합Fairly fit 적합fitness 대표값≥에너지 성능>최소값Representative value ≥ Energy performance> Minimum value 완만Gentle 적합fitness 상당히 적합Fairly fit 최소값≥에너지 성능Minimum value ≥ Energy performance 매우 완만Very gentle 부적합incongruity 매우 적합Very fit

예시적인 사례에서 동태적 에너지 성능 곡선과 그 해석을 예시하기 위해 도 6 및 도 7을 참조하면, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 건축물 에너지 성능 평가 방법 중 S-CBR 절차를 통해 획득되는 동태적 에너지 성능 곡선들과 평가 대상 건축물의 동태적 에너지 성능 곡선을 예시한 그래프이고, 도 7은 평가 대상 건축물의 동태적 에너지 성능 곡선과 에너지원별 이산화탄소 배출량을 비교한 그래프이다.6 and 7 to illustrate dynamic energy performance curves and their interpretations in an exemplary case, FIG. 6 is a graph illustrating a dynamic energy performance curve obtained through an S-CBR procedure of a building energy performance evaluation method according to an embodiment of the present invention FIG. 7 is a graph showing dynamic energy performance curves of dynamic structures and dynamic energy performance curves of buildings to be evaluated. FIG. 7 is a graph comparing dynamic energy performance curves of buildings to be evaluated and carbon dioxide emissions by energy sources.

도 6에서, 평가 대상 건축물은 1999년에 에너지 성능이 B 등급이었고, 세월이 흐름에 따라 전반적으로 에너지 성능이 열화되고 있지만, 최근에 그 추세가 완화되는 것을 볼 수 있다.In Fig. 6, the building to be evaluated has an energy performance of B grade in 1999, and the energy performance deteriorates as time elapses. However, recent trends are alleviated.

평가 대상 건축물의 에너지 성능은, 1999년에 B 등급이므로 일견 양호한 것 같지만, 유사 건축물들의 일반적인 추세에 따르면 처음부터 유사 건축물들 중에서는 가장 좋지 않은 편이었다. 평가 대상 건축물의 에너지 성능은, 2003년 이후부터는 유사 건축물들보다 덜 열화되었고, 2009년과 2010년에는 최소값보다 더 좋은 에너지 성능을 보인다. 비록 2010년에는 에너지 성능이 급격히 나빠지기는 했지만, 이는 다른 유사 건축물들의 에너지 성능 곡선에 알 수 있듯이, 예를 들어 기후 조건 때문에 에너지 사용량이 사회 전체적으로 증가하였기 때문이라고 추측할 수 있다. The energy performance of the rated building is B grade in 1999, which seems to be good at first, but according to the general tendency of similar buildings, it was the worst among similar buildings from the beginning. The energy performance of the target building is less deteriorating than similar buildings since 2003 and has better energy performance than the minimum value in 2009 and 2010. Though energy performance has deteriorated sharply in 2010, it can be inferred from the energy performance curve of other similar buildings, for example, that due to climatic conditions, energy use has increased in society as a whole.

평가 대상 건축물의 2010년의 동태적 에너지 성능 곡선의 변화 추세는 "완만" 또는 "매우 완만"이라고 해석된다.The change in the dynamic energy performance curve of the target buildings in 2010 is interpreted as "gradual" or "very gradual".

평가 대상 건축물의 에너지 성능은 2010년에 벤치마크의 에너지 성능에 근접하였기 때문에, 조치를 취하지 않으면 다음 해에는 D 등급을 유지하지 못하고 E 등급으로 악화될 것으로 예측되며, 그럼에도 불구하고 유사 건축물들 중에서는 양호한 성능을 유지할 것이라 예측할 수 있다.Because the energy performance of the target building is close to the energy performance of the benchmark in 2010, it is predicted that if the measures are not taken, it will not maintain the D grade in the next year and will deteriorate to E grade. Nevertheless, It can be predicted that good performance will be maintained.

도 7에서, 평가 대상 건축물은 2009년과 2010년에 가스 사용량은 급격히 감소한 대신에 전기 사용량이 급격히 증가하였고 그 결과 에너지 성능이 급격히 악화되었음을 알 수 있다.In Fig. 7, it can be seen that the amount of electricity used was rapidly increased in 2009 and 2010, but the energy performance deteriorated sharply.

이러한 도 6 및 도 7의 에너지 성능 곡선의 변화 추세 해석과 표 1에 따라, 평가 대상 건축물의 관리자들은, 해당 건축물에서 소비되는 전기 에너지를 절감하는 전략보다는, 계통에서 전기 에너지를 공급받는 대신에 재생에너지로부터 자체적으로 생산하여 자급하는 전략을 선택하는 것이 바람직하다.According to the change trend analysis of the energy performance curves of Figs. 6 and 7 and the table 1, the managers of the building to be evaluated are more likely to use the electric energy in the system instead of the electric energy to be consumed It is desirable to choose a strategy that produces and self-supports itself from energy.

이번에는 유사 건축물들보다 동태적 에너지 성능이 나쁜 건축물의 사례를 예시하기 위해 도 8과 도 9를 참조하면, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 건축물 에너지 성능 평가 방법 중 S-CBR 절차를 통해 얻는 동태적 에너지 성능 곡선들과 평가 대상 건축물의 동태적 에너지 성능 곡선을 예시한 그래프이고, 도 9는 평가 대상 건축물의 동태적 에너지 성능 곡선과 에너지원별 이산화탄소 배출량을 비교한 그래프이다.8 and 9 to illustrate an example of a building having a dynamic energy performance lower than that of similar buildings. FIG. 8 is a flowchart illustrating an S-CBR procedure of a building energy performance evaluation method according to an embodiment of the present invention. FIG. 9 is a graph comparing dynamic energy performance curves of buildings to be evaluated with carbon dioxide emissions according to energy sources. FIG. 9 is a graph illustrating dynamic energy performance curves obtained from the buildings to be evaluated and dynamic energy performance curves of buildings to be evaluated.

도 8에서, 평가 대상 건축물은 1999년에 에너지 성능이 B 등급이었지만, 직후부터 에너지 성능이 크게 열화되었고, 과거에 그 추세가 완화되었던 구간이 있지만, 최근 2년간 급격히 악화되는 모습을 볼 수 있다.In FIG. 8, the target building to be evaluated is B grade in energy performance in 1999, but the energy performance greatly deteriorated immediately afterwards, and the trend has been relaxed in the past. However, the trend is remarkably deteriorated in the last two years.

평가 대상 건축물의 에너지 성능은, 1999년에 B 등급이므로 일견 양호한 것 같지만, 이듬해부터 유사 건축물들의 일반적인 추세에 비해 매우 좋지 않게 방치되었다. 평가 대상 건축물의 에너지 성능은, 2000년 이후부터는 유사 건축물들보다 훨씬 열화되었지만, 2007년과 2008년에는 최소값보다 더 좋은 에너지 성능을 보인다. 2010년, 2011년에 에너지 성능이 급격히 나빠지면서, 다시 다른 유사 건축물들의 에너지 성능 곡선들의 최대값들보다 더 큰 위치에 놓이게 된다.The energy performance of the building to be evaluated seems to be good at first because it is B grade in 1999, but it was neglected very much compared with the general tendency of similar buildings from the following year. The energy performance of the target building is much worse than similar buildings since 2000, but it shows better energy performance than the minimum value in 2007 and 2008. In 2010 and 2011, the energy performance deteriorated sharply and again to a greater extent than the maximum values of the energy performance curves of other similar buildings.

평가 대상 건축물의 2010년의 동태적 에너지 성능 곡선의 변화 추세는 "급격" 또는 "매우 급격"이라고 해석된다.The changing trend of the dynamic energy performance curve of the target buildings in 2010 is interpreted as "sudden" or "very sudden".

평가 대상 건축물의 에너지 성능은 2010년에 이미 벤치마크의 에너지 성능보다 나빠졌기 때문에, 조치를 취하지 않으면 다음 해에는 F 등급조차 유지하지 못하고 G 등급으로 악화될 수도 있음이 예측될 수 있다.Since the energy performance of the target building is already worse than the energy performance of the benchmark in 2010, it can be predicted that if the measures are not taken, the F grade can not be maintained in the next year and the G grade can be deteriorated.

도 9에서, 평가 대상 건축물은 2009년과 2010년에 가스 사용량은 급격히 감소한 대신에 전기 사용량이 급격히 증가하였고 그 결과 에너지 성능이 급격히 악화되었음을 알 수 있다.In FIG. 9, it can be seen that, in 2009 and 2010, the amount of electricity used was rapidly increased instead of rapidly decreasing the amount of gas used, and as a result, the energy performance deteriorated sharply.

이러한 도 8 및 도 9의 에너지 성능 곡선의 변화 추세 해석과 표 1에 따라, 평가 대상 건축물의 관리자들은, 재생에너지로부터 자체적으로 전기 에너지를 생산하여 자급하는 전략보다는, 계통에서 공급받아 해당 건축물에서 소비되는 전기 에너지를 절감시키는 전략을 선택하는 것이 바람직하다.According to the change trend analysis of the energy performance curves of FIGS. 8 and 9 and the Table 1, the managers of the building to be evaluated are more likely to be supplied with electricity from the building, It is desirable to select a strategy that reduces the electric energy to be consumed.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 건축물 에너지 성능 평가 장치를 예시한 블록도이다.10 is a block diagram illustrating an apparatus for evaluating building energy performance according to an embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 건축물 에너지 성능 평가 장치(100)는 데이터베이스(110), 벤치마크 결정부(120), 유사 건축물 선정부(130), 동태적 에너지 성능 결정부(140) 및 변화 추세 결정부(150)를 포함할 수 있다.10, the building energy performance evaluation apparatus 100 includes a database 110, a benchmark determination unit 120, a similar building selection unit 130, a dynamic energy performance determination unit 140, (150).

데이터베이스(110)는 복수의 기존 건축물들에 관한 과거의 에너지 사용량 값들과 건축물 특성들로써 구축될 수 있다.The database 110 may be constructed with historical energy usage values and building characteristics for a plurality of existing buildings.

에너지 사용량 값은 전기 사용량 또는 화석 연료 사용량으로 표현된 사용량일 수도 있고, 이산화탄소 배출량으로 환산된 사용량일 수도 있다.The energy usage value may be a usage amount expressed in electricity consumption or fossil fuel consumption, or a consumption amount converted to carbon dioxide emission.

예를 들어, 건축물 특성들은 위치 요인으로서 행정 구역, 건물 요인으로서 소유/거주/업무 유형, 구조물 유형(철골, 철근콘트리트 등), 거주자 요인으로서 안전 등급, 건물 연령, 건축면적, 층수, 연면적, 단위 공간 당 면적(또는 단위 면적 당 단위 공간), 단위 공간 당 사용 집단 크기(또는 사용 집단 당 단위 공간) 등을 가질 수 있고, 지구 온난화 지수(GWP) 요인으로서 이산화탄소 배출 농도를 포함할 수 있다.For example, the characteristics of buildings are classified as administrative factors such as administrative districts, building types such as ownership / residence / work type, structure type (steel frame, reinforced concrete, etc.), occupancy factor safety grade, building age, building area, (Or unit space per unit area) per unit space, unit group size per unit space (or unit space per use group), and may include carbon dioxide emission concentration as a global warming index (GWP) factor.

벤치마크 결정부(120)는 기존 건축물들의 에너지 사용량 값들의 확률 분포에 기초하여 벤치마크를 결정할 수 있다.The benchmark determination unit 120 can determine a benchmark based on a probability distribution of energy usage values of existing buildings.

벤치마크는 복수의 건축물들을 대표할 수 있는 전형적인 건축물의 수치화된 에너지 사용량을 의미한다. 이때, 에너지 사용량은 이산화탄소 배출 농도를 가지고 수치화될 수 있다. Benchmark refers to the quantified energy usage of a typical building that can represent multiple buildings. At this time, the energy consumption can be quantified with the carbon dioxide emission concentration.

실시예에 따라, 벤치마크 결정부(120)는 벤치마크를 위해 선정된 전형적 건축물의 에너지 사용량을 이산화탄소 배출 농도로서 벤치마크를 수치화할 수 있다.According to the embodiment, the benchmark determining unit 120 can quantify the benchmark as the carbon dioxide emission concentration, using the energy consumption of the typical building selected for the benchmark.

실시예에 따라, 벤치마크 결정부(120)는, 벤치마크를 결정하기에 앞서, 먼저 기존 건축물들을 적절히 클러스터링하여 복수의 카테고리들을 형성할 수 있고, 형성된 복수의 카테고리들 각각마다 벤치마크를 따로 결정할 수 있다.According to the embodiment, prior to determining the benchmark, the benchmark determination unit 120 may first cluster existing structures to form a plurality of categories, and determine a benchmark for each of the plurality of formed categories .

구체적으로, 벤치마크 결정부(120)는 컴퓨터가 기존 건축물들을 건축물 특성과 에너지 사용량에 기초하여 클러스터링하여 복수의 카테고리들로 구분하고, 컴퓨터가 각 카테고리에 속하는 기존 건축물들의 에너지 사용량 값들의 확률 분포에 기초하여 카테고리별로 벤치마크들을 결정할 수 있다.Specifically, the benchmark determination unit 120 classifies the existing buildings into a plurality of categories by clustering existing buildings based on the building characteristics and the energy usage amount, and calculates the probability distribution of the energy usage values of the existing buildings belonging to each category Benchmarks can be determined on a per-category basis.

실시예에 따라, 클러스터링은 예를 들어 의사결정나무 기법에 따라 수행될 수 있다. 좀더 구체적으로, 각 건축물들의 독립 변수로서 단위 공간 당 면적과 종속 변수로서 이산화탄소 배출 농도를 가지고 의사결정나무 기법을 수행하여 두 개의 카테고리들을 형성할 수 있다. 이때, 의사결정나무 기법은 종속 변수가 연속 스케일이므로 CHAID 알고리즘에 기반하여 수행될 수 있다.Depending on the embodiment, clustering may be performed, for example, according to a decision tree technique. More specifically, two categories can be formed by performing a decision tree technique with an area per unit space and a carbon dioxide emission concentration as a dependent variable as independent variables of each building. At this time, the decision tree technique can be performed based on the CHAID algorithm since the dependent variable is a continuous scale.

실시예에 따라, 각 카테고리의 벤치마크는 해당 카테고리의 이산화탄소 배출 농도 값들의 중간값이다. 이에 따라, 벤치마크를 위해 선정된 전형적 건축물의 운영 점수는 100으로 수치화할 수 있다. 평가 대상의 건축물의 운영 점수는 해당 건축물의 이산화탄소 배출 농도값을 해당 카테고리의 벤치마크로 나누어 얻은 백분율이다.According to the embodiment, the benchmark for each category is the median of the carbon dioxide emission concentration values for that category. Accordingly, the operating score of a typical building selected for the benchmark can be quantified to 100. The operation score of the building subject to evaluation is the percentage obtained by dividing the carbon dioxide emission concentration value of the building by the benchmark of the category.

유사 건축물 선정부(130)는 기존 건축물 중에서 평가 대상 건축물과 유사한 건축물 특성들을 가지는 유사 건축물들을 선정할 수 있다.The similar building selection unit 130 can select similar buildings having similar building characteristics to existing buildings to be evaluated.

실시예에 따라, 유사 건축물 선정부(130)는 구체적으로 사례기반추론 기반 모델 연산부(131)와 사례기반추론 모델 최적화부(132)를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the similar building selection unit 130 may include a case based reasoning based model calculation unit 131 and a case based reasoning model optimization unit 132 in detail.

사례기반추론 모델 연산부(131)는 속성 유사도 최소 기준(MCAS) 및 속성 가중치 범위(RAW)를 가지는 사례기반추론 모델에 따라 테스트 건축물에 관하여 유사 건축물들을 선정할 수 있다.The case-based reasoning model computing unit 131 can select similar buildings with respect to the test building according to the case-based reasoning model having the property similarity minimum criterion (MCAS) and the property weighting range (RAW).

한편, 사례기반추론 모델 최적화부(132)는 사례기반추론 모델 연산부(131)가 구동하는 사례기반추론 모델에 관한 최적화를 수행한다. 특히, 사례기반추론 모델 최적화부(132)는 선정된 유사 건축물들에 관하여 평균 예측 정확도(APA)와 예측율(PR)이 소정 조건을 모두 만족할 때의 속성 유사도 최소 기준 및 속성 가중치 범위로써 사례기반추론 모델을 최적화할 수 있다.On the other hand, the case-based reasoning model optimizing unit 132 optimizes the case-based reasoning model driven by the case-based reasoning model computing unit 131. [ In particular, the case-based reasoning model optimizing unit 132 optimizes the case-based reasoning model with respect to the selected similar buildings as the property similarity minimum criterion and the property weighting range when the average prediction accuracy (APA) and the prediction rate (PR) You can optimize the model.

실시예에 따라, 사례기반추론 모델 최적화부(132)는 속성 유사도 최소 기준 및 속성 가중치 범위를 유전자 알고리즘(GA)에 기초하여 최적화할 수 있다.According to the embodiment, the case-based reasoning model optimizer 132 can optimize the property similarity minimum criterion and the property weight range based on the genetic algorithm (GA).

이에 따라, 사례기반추론 모델 연산부(131)는 사례기반추론 모델 최적화부에 의해 최적화된 사례기반추론 모델을 이용하여 평가 대상 건축물에 대해 유사한 유사 건축물들을 선정할 수 있다.Accordingly, the case-based reasoning model computing unit 131 can select similar similar buildings for the evaluation target building using the case-based reasoning model optimized by the case-based reasoning model optimizing unit.

동태적 에너지 성능 결정부(140)는 유사 건축물들의 각각과 평가 대상 건축물에 관하여, 벤치마크에 기초하여, 과거 기간에 걸쳐 변화하는 동태적 에너지 성능 곡선들을 각각 획득할 수 있다.The dynamic energy performance determination unit 140 can acquire dynamic energy performance curves that vary over the past period based on the benchmark, with respect to each of the similar buildings and the evaluation target building.

구체적으로 실시예에 따라, 동태적 에너지 성능 결정부(140)는, 과거 기간 중의 평가 시점마다, 유사 건축물들의 에너지 성능 값들의 분포에 따라, 각 평가 시점의 에너지 성능의 상한 및 하한을 각각 결정하고, 에너지 성능의 상한 및 하한을 벗어나는 유사 건축물을 제외하는 필터링부(141)를 더 포함할 수 있다.Specifically, according to the embodiment, the dynamic energy performance determination unit 140 determines an upper limit and a lower limit of the energy performance at each evaluation point, respectively, according to the distribution of the energy performance values of the similar buildings at each evaluation point in the past period And a filtering unit 141 that excludes similar structures that are outside the upper and lower limits of the energy performance.

실시예에 따라, 에너지 성능의 상한 및 하한은 과거의 매 평가 시점마다 에너지 성능들의 대표값에서 평균 절대 백분율 오차(MAPE)만큼 더 큰 값 및 에너지 성능들의 대표값에서 평균 절대 백분율 오차만큼 더 작은 값일 수 있다.According to an embodiment, the upper and lower limits of the energy performance are a value that is larger by an average absolute percentage error (MAPE) in the representative value of the energy performances at each past evaluation point and smaller by an average absolute percentage error in the representative value of the energy performances .

동태적 에너지 성능 결정부(140)는, 과거 기간 중의 평가 시점마다, 유사 건축물들의 에너지 성능 값들의 최대값, 대표값 및 최소값을 각각 결정하고, 과거 기간에 걸쳐, 유사 건축물들의 에너지 성능 값들의 최대값들, 대표값들 및 최소값들을 각각 연결하여 동태적 에너지 성능 곡선들을 각각 획득할 수 있다.The dynamic energy performance determination unit 140 determines a maximum value, a representative value, and a minimum value of the energy performance values of similar buildings at each evaluation point in the past period, and determines a maximum value, a representative value, Values, representative values, and minimum values, respectively, to obtain dynamic energy performance curves, respectively.

변화 추세 결정부(150)는 선정된 유사 건축물들의 동태적 에너지 성능 곡선들에 대비하여 평가 대상 건축물의 동태적 에너지 성능 곡선의 변화 추세를 결정할 수 있다.The change trend determining unit 150 can determine the change trend of the dynamic energy performance curve of the target building in comparison with the dynamic energy performance curves of the selected similar buildings.

실시예에 따라, 변화 추세 결정부(150)는, 평가 시점에, 선정된 상기 유사 건축물들의 동태적 에너지 성능들의 상한, 대표값 및 하한에 의해 구분되는 구간들 중에 상기 평가 대상 건축물의 동태적 에너지 성능이 놓이는 구간을 식별하고, 식별된 구간에 따라, 평가 시점의 평가 대상 건축물의 동태적 에너지 성능의 변화 추세를 매우 급격, 급격, 완만, 매우 완만 중 하나로 결정할 수 있다.According to the embodiment, the change tendency determination unit 150 determines, at the evaluation time point, the dynamic energy of the evaluation target building among the intervals classified by the upper limit, the representative value, and the lower limit of the dynamic energy performances of the selected similar buildings It is possible to identify the section where the performance is placed and determine the change tendency of the dynamic energy performance of the evaluation target building at the evaluation time point as one of very rapid, rapid, gradual, and very gradual, depending on the identified section.

평가된 변화 추세와 동태적 에너지 성능 곡선 및 표 1를 따라 본 발명의 건축물 에너지 성능 평가 장치(100)는 평가 대상 건축물의 에너지 성능을 향상시키기 위해 에너지 절감 전략과 신재생에너지 전략 중에 좀더 적절한 전략을 실시할 수 있다.According to the estimated change trend and the dynamic energy performance curve and Table 1, the building energy performance evaluating apparatus 100 of the present invention is designed to improve the energy performance of the building to be evaluated, .

본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. It will be understood that variations and specific embodiments which may occur to those skilled in the art are included within the scope of the present invention.

또한, 본 발명에 따른 장치는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽힐 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 기록매체의 예로는 ROM, RAM, 광학 디스크, 자기 테이프, 플로피 디스크, 하드 디스크, 비휘발성 메모리 등을 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.Further, the apparatus according to the present invention can be implemented as a computer-readable code on a computer-readable recording medium. A computer-readable recording medium includes all kinds of recording apparatuses in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of the recording medium include ROM, RAM, optical disk, magnetic tape, floppy disk, hard disk, nonvolatile memory and the like. The computer-readable recording medium may also be distributed over a networked computer system so that computer readable code can be stored and executed in a distributed manner.

100 건축물 에너지 성능 평가 장치
110 데이터베이스
120 벤치마크 결정부
130 유사 건축물 선정부
131 사례기반추론 기반 모델 연산부
132 사례기반추론 모델 최적화부
140 동태적 에너지 성능 결정부
141 필터링부
150 변화 추세 결정부
100 Building energy performance evaluation device
110 database
120 Benchmark decision part
130 Construction of similar buildings
Case-based reasoning-based model operator
132 Case-Based Reasoning Model Optimization
140 Dynamic Energy Performance Determination Department
141 filtering section
150 change tendency determining section

Claims (17)

컴퓨터를 이용한 건축물 에너지 성능 평가 방법으로서, 상기 컴퓨터가,
(a) 복수의 기존 건축물들에 관한 과거의 에너지 사용량 값들과 건축물 특성들로써 데이터베이스를 구축하는 단계; (b) 상기 기존 건축물들의 에너지 사용량 값들의 확률 분포에 기초하여 벤치마크를 결정하는 단계; (c) 상기 기존 건축물 중에서 평가 대상 건축물과 유사한 건축물 특성들을 가지는 유사 건축물들을 선정하는 단계; (d) 선정된 상기 유사 건축물들의 각각과 상기 평가 대상 건축물에 관하여, 상기 벤치마크에 기초하여, 과거 기간에 걸쳐 변화하는 동태적 에너지 성능 곡선들을 각각 획득하는 단계; 및 (e) 선정된 상기 유사 건축물들의 동태적 에너지 성능 곡선들에 대비하여 상기 평가 대상 건축물의 동태적 에너지 성능 곡선의 변화 추세를 결정하는 단계를 포함하며,
상기 (c) 단계는 (c-1) 사례기반추론(CBR) 기법에 따라 속성 유사도 최소 기준(MCAS) 및 속성 가중치 범위(RAW)를 이용하여 테스트 건축물에 관하여 후보 유사 건축물들을 1차적으로 선정하는 단계; (c-2) 선정된 후보 유사 건축물들에 관하여 평균 예측 정확도(APA)와 예측율(PR)이 소정 조건을 모두 만족하지 않으면 상기 속성 유사도 최소 기준 및 속성 가중치 범위를 조절하는 단계; (c-3) 조절된 상기 속성 유사도 최소 기준 및 속성 가중치 범위를 이용하여 후보 유사 건축물을 2차적으로 선정하는 단계; (c-4) 1차적으로 또는 2차적으로 선정된 후보 유사 건축물들에 관하여 평균 예측 정확도와 예측율이 소정 조건을 모두 만족할 때까지 (c-1) 단계 내지 (c-3) 단계를 반복하는 단계; (c-5) 1차적으로 또는 2차적으로 선정된 후보 유사 건축물들에 관하여 평균 예측 정확도와 예측율이 소정 조건을 모두 만족하는 때의 속성 유사도 최소 기준 및 속성 가중치 범위로써 사례기반추론 모델을 설정하는 단계; 및 (c-6) 설정된 상기 사례기반추론 모델을 이용하여 상기 평가 대상 건축물에 대해 유사한 유사 건축물들을 선정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축물 에너지 성능 평가 방법.
A method for evaluating building energy performance using a computer,
(a) building a database with historical energy usage values and building characteristics for a plurality of existing buildings; (b) determining a benchmark based on a probability distribution of energy usage values of the existing buildings; (c) selecting similar buildings having similar building characteristics to the evaluation target building from among the existing buildings; (d) obtaining dynamic energy performance curves that vary over a past period of time, respectively, based on the benchmark, with respect to each of the selected similar buildings and the to-be-rated building; And (e) determining a trend of the dynamic energy performance curve of the building subject to evaluation against the dynamic energy performance curves of the selected similar buildings,
The step (c) may be performed by first selecting candidate similar structures with respect to the test building using the property similarity minimum criterion (MCAS) and the property weight range (RAW) according to the case-based reasoning (CBR) step; (c-2) adjusting the property similarity minimum criterion and the property weight range when the average prediction accuracy (APA) and the prediction rate (PR) do not satisfy all predetermined conditions with respect to the selected candidate similar structures; (c-3) secondarily selecting candidate similar buildings using the adjusted minimum likelihood and similarity weight ranges; (c-4) repeating the steps (c-1) to (c-3) until the average prediction accuracy and the prediction rate satisfy the predetermined conditions with respect to the candidate similar structures selected primarily or secondarily ; (c-5) The case-based reasoning model is set as the property similarity minimum criterion and the property weight range when the average prediction accuracy and the prediction rate both satisfy the predetermined condition with respect to the candidate similar structures selected primarily or secondarily step; And (c-6) selecting similar similar buildings to the evaluation target building using the case-based reasoning model set.
청구항 1에 있어서, 상기 (b) 단계는
상기 기존 건축물들을 건축물 특성과 에너지 사용량에 기초하여 클러스터링하여 복수의 카테고리들로 구분하는 단계; 및
각 카테고리에 속하는 기존 건축물들의 에너지 사용량 값들의 확률 분포에 기초하여 카테고리별로 벤치마크들을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축물 에너지 성능 평가 방법.
The method of claim 1, wherein step (b)
Classifying the existing buildings into a plurality of categories by clustering based on building characteristics and energy usage; And
Determining benchmarks for each category based on a probability distribution of energy usage values of existing buildings belonging to each category.
삭제delete 청구항 1에 있어서, 상기 (c-2) 단계는
상기 속성 유사도 최소 기준 및 속성 가중치 범위를 유전자 알고리즘(GA)에 기초하여 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축물 에너지 성능 평가 방법.
The method of claim 1, wherein the step (c-2)
And adjusting the property similarity minimum criterion and the property weight range based on a genetic algorithm (GA).
청구항 1에 있어서, 상기 (d) 단계는
상기 과거 기간 중의 평가 시점마다, 유사 건축물들의 에너지 성능 값들의 최대값, 대표값 및 최소값을 각각 결정하는 단계; 및
상기 과거 기간에 걸쳐, 상기 유사 건축물들의 에너지 성능 값들의 최대값들, 대표값들 및 최소값들을 각각 연결하여 동태적 에너지 성능 곡선들을 각각 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축물 에너지 성능 평가 방법.
The method of claim 1, wherein step (d)
Determining a maximum value, a representative value, and a minimum value of the energy performance values of the similar buildings at each evaluation point in the past period; And
And acquiring dynamic energy performance curves respectively by connecting maximum values, representative values, and minimum values of the energy performance values of the similar buildings over the past period, respectively.
청구항 1에 있어서, 상기 (d) 단계는
상기 과거 기간 중의 평가 시점마다, 상기 유사 건축물들의 에너지 성능 값들의 분포에 따라, 상기 평가 시점의 에너지 성능의 상한 및 하한을 각각 결정하는 단계; 및
상기 과거 기간 중의 평가 시점마다, 상기 에너지 성능의 상한 및 하한을 벗어나는 유사 건축물을 제외하고, 남은 유사 건축물들의 에너지 성능 값들의 최대값, 대표값 및 최소값을 각각 결정하는 단계; 및
상기 과거 기간에 걸쳐, 상기 유사 건축물들의 에너지 성능 값들의 최대값들, 대표값들 및 최소값들을 각각 연결하여 동태적 에너지 성능 곡선들을 각각 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축물 에너지 성능 평가 방법.
The method of claim 1, wherein step (d)
Determining an upper limit and a lower limit of the energy performance at the evaluation point in accordance with the distribution of the energy performance values of the similar buildings at each evaluation point in the past period; And
Determining a maximum value, a representative value, and a minimum value of the energy performance values of the remaining similar buildings, excluding the similar buildings deviating from the upper and lower limits of the energy performance, at each evaluation point in the past period; And
And acquiring dynamic energy performance curves respectively by connecting maximum values, representative values, and minimum values of the energy performance values of the similar buildings over the past period, respectively.
청구항 6에 있어서, 상기 에너지 성능의 상한 및 하한은
상기 과거 기간 중의 평가 시점마다 에너지 성능들의 대표값에서 평균 절대 백분율 오차(MAPE)만큼 더 큰 값 및 에너지 성능들의 대표값에서 평균 절대 백분율 오차만큼 더 작은 값인 것을 특징으로 하는 건축물 에너지 성능 평가 방법.
7. The method of claim 6 wherein the upper and lower limits of energy performance are
(MAPE) at a representative value of the energy performances at each evaluation point in the past period, and a value that is smaller by an average absolute percentage error at the representative value of the energy performances.
청구항 5에 있어서, 상기 (e) 단계는
소정의 평가 시점에, 선정된 상기 유사 건축물들의 동태적 에너지 성능들의 최대값, 대표값 및 최소값에 의해 구분되는 구간들 중에 상기 평가 대상 건축물의 동태적 에너지 성능이 놓이는 구간을 식별하는 단계; 및
상기 식별된 구간에 따라, 상기 평가 시점의 상기 평가 대상 건축물의 동태적 에너지 성능의 변화 추세를 매우 급격, 급격, 완만, 매우 완만 중 하나로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축물 에너지 성능 평가 방법.
6. The method of claim 5, wherein step (e)
Identifying a section in which the dynamic energy performance of the building to be evaluated lies in the sections divided by the maximum value, the representative value and the minimum value of the dynamic energy performances of the selected similar buildings at a predetermined evaluation time point; And
And determining the change tendency of the dynamic energy performance of the evaluation target building at the evaluation time point as one of very sudden, rapid, gradual, and very gradual, according to the identified section .
컴퓨터에서 청구항 1, 청구항 2 및 청구항 4 내지 청구항 8 중 어느 한 청구항에 따른 건축물 에너지 성능 평가 방법의 각 단계들을 수행하도록 작성되어 컴퓨터에서 독출 가능한 기록 매체에 기록된 컴퓨터용 프로그램.A program for a computer, recorded in a computer-readable recording medium, which is created by a computer to perform the steps of the method for evaluating building energy performance according to any one of claims 1, 2, and 4 to 8. 복수의 기존 건축물들에 관한 과거의 에너지 사용량 값들과 건축물 특성들로써 구축된 데이터베이스; 상기 기존 건축물들의 에너지 사용량 값들의 확률 분포에 기초하여 벤치마크를 결정하는 벤치마크 결정부; 상기 기존 건축물 중에서 평가 대상 건축물과 유사한 건축물 특성들을 가지는 유사 건축물들을 선정하는 유사 건축물 선정부; 상기 유사 건축물들의 각각과 상기 평가 대상 건축물에 관하여, 상기 벤치마크에 기초하여, 과거 기간에 걸쳐 변화하는 동태적 에너지 성능 곡선들을 각각 획득하는 동태적 에너지 성능 결정부; 및 선정된 상기 유사 건축물들의 동태적 에너지 성능 곡선들에 대비하여 상기 평가 대상 건축물의 동태적 에너지 성능 곡선의 변화 추세를 결정하는 변화 추세 결정부를 포함하며,
상기 유사 건축물 선정부는
속성 유사도 최소 기준(MCAS) 및 속성 가중치 범위(RAW)를 가지는 사례기반추론 모델에 따라 테스트 건축물에 관하여 유사 건축물들을 선정하는 사례기반추론 모델 연산부; 및 선정된 유사 건축물들에 관하여 평균 예측 정확도(APA)와 예측율(PR)이 소정 조건을 모두 만족할 때의 속성 유사도 최소 기준 및 속성 가중치 범위로써 사례기반추론 모델을 최적화하는 사례기반추론 모델 최적화부를 포함하고, 상기 사례기반추론 모델 연산부는 상기 사례기반추론 모델 최적화부에 의해 최적화된 사례기반추론 모델을 이용하여 상기 평가 대상 건축물에 대해 유사한 유사 건축물들을 선정하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 건축물 에너지 성능 평가 장치.
A database constructed with historical energy usage values and building characteristics for a plurality of existing buildings; A benchmark determining unit for determining a benchmark based on a probability distribution of energy usage values of the existing buildings; A similar structure selecting unit for selecting similar buildings having similar building characteristics to the evaluation target building from among the existing buildings; A dynamic energy performance determination unit for obtaining dynamic energy performance curves varying over the past period based on the benchmark, with respect to each of the similar buildings and the evaluation target building; And a change trend determining unit for determining a change trend of a dynamic energy performance curve of the evaluation target building against the dynamic energy performance curves of the selected similar buildings,
The similar building selection unit
A case-based reasoning model computing unit for selecting similar buildings with respect to the test building according to the case-based reasoning model having the property similarity minimum criterion (MCAS) and the property weighting range (RAW); And a case-based reasoning model optimizing unit for optimizing the case-based reasoning model as the property similarity minimum criterion and the property weighting range when the average prediction accuracy (APA) and the prediction ratio (PR) satisfy predetermined conditions with respect to the selected similar buildings And the case-based reasoning model operating unit operates to select similar similar buildings for the evaluation target building using the case-based reasoning model optimized by the case-based reasoning model optimizing unit. .
청구항 10에 있어서, 상기 벤치마크 결정부는
상기 기존 건축물들을 건축물 특성과 에너지 사용량에 기초하여 클러스터링하여 복수의 카테고리들로 구분하고,
각 카테고리에 속하는 기존 건축물들의 에너지 사용량 값들의 확률 분포에 기초하여 카테고리별로 벤치마크들을 결정하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 건축물 에너지 성능 평가 장치.
11. The apparatus of claim 10, wherein the benchmark determination unit
The existing buildings are clustered on the basis of the building characteristics and the energy usage amount to divide them into a plurality of categories,
And to determine benchmarks for each category based on a probability distribution of energy usage values of existing buildings belonging to each category.
삭제delete 청구항 10에 있어서, 상기 사례기반추론 모델 최적화부는 상기 속성 유사도 최소 기준 및 속성 가중치 범위를 유전자 알고리즘(GA)에 기초하여 최적화하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 건축물 에너지 성능 평가 장치.The apparatus of claim 10, wherein the case-based inference model optimizer is operative to optimize the property similarity minimum criterion and the property weight range based on a genetic algorithm (GA). 청구항 10에 있어서, 상기 동태적 에너지 성능 결정부는,
상기 과거 기간 중의 평가 시점마다, 유사 건축물들의 에너지 성능 값들의 최대값, 대표값 및 최소값을 각각 결정하고,
상기 과거 기간에 걸쳐, 유사 건축물들의 에너지 성능 값들의 최대값들, 대표값들 및 최소값들을 각각 연결하여 동태적 에너지 성능 곡선들을 각각 획득하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 건축물 에너지 성능 평가 장치.
The system of claim 10, wherein the dynamic energy performance determiner comprises:
A representative value and a minimum value of energy performance values of similar buildings are determined for each evaluation point in the past period,
Wherein the controller is operative to obtain dynamic energy performance curves respectively by connecting maximum values, representative values and minimum values of energy performance values of similar buildings over the past period.
청구항 14에 있어서, 상기 동태적 에너지 성능 결정부는,
상기 과거 기간 중의 평가 시점마다, 상기 유사 건축물들의 에너지 성능 값들의 분포에 따라, 각 평가 시점의 에너지 성능의 상한 및 하한을 각각 결정하고, 상기 에너지 성능의 상한 및 하한을 벗어나는 유사 건축물을 제외하는 필터링부를 더 포함하고,
남은 유사 건축물들의 에너지 성능 값들의 최대값, 대표값 및 최소값을 각각 결정하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 건축물 에너지 성능 평가 장치.
15. The system of claim 14,
Determining an upper limit and a lower limit of the energy performance at each evaluation point in accordance with the distribution of the energy performance values of the similar buildings for each of the evaluation points during the past period and filtering out the similar buildings falling outside the upper and lower limits of the energy performance, Further,
Representative values and minimum values of the energy performance values of the remaining similar buildings, respectively.
청구항 15에 있어서, 상기 에너지 성능의 상한 및 하한은
상기 과거의 매 평가 시점마다 에너지 성능들의 대표값에서 평균 절대 백분율 오차(MAPE)만큼 더 큰 값 및 에너지 성능들의 대표값에서 평균 절대 백분율 오차만큼 더 작은 값인 것을 특징으로 하는 건축물 에너지 성능 평가 장치.
16. The method of claim 15 wherein the upper and lower limits of energy performance are
(MAPE) at a representative value of energy performances at each past evaluation point and a value smaller by an average absolute percentage error at a representative value of energy performances.
청구항 14에 있어서, 상기 변화 추세 결정부는
평가 시점에, 상기 선정된 상기 유사 건축물들의 동태적 에너지 성능들의 상한, 대표값 및 하한에 의해 구분되는 구간들 중에 상기 평가 대상 건축물의 동태적 에너지 성능이 놓이는 구간을 식별하고,
상기 식별된 구간에 따라, 평가 시점의 상기 평가 대상 건축물의 동태적 에너지 성능의 변화 추세를 매우 급격, 급격, 완만, 매우 완만 중 하나로 결정하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 건축물 에너지 성능 평가 장치.
15. The apparatus of claim 14, wherein the change trend determining unit
A section in which the dynamic energy performance of the building subject to evaluation is placed is identified among sections divided by the upper limit, the representative value and the lower limit of the dynamic energy performances of the selected similar buildings,
Wherein the operation of determining the change tendency of the dynamic energy performance of the evaluation target building at the evaluation time is determined to be one of very sudden, rapid, gradual, and very gradual, according to the identified section.
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