区域建筑群冷热负荷预测方法研究

摘要

建筑节能是我国可持续发展战略的重要组成部分。随着我国城镇化的快速发展，以小区形式进行规划建设并建有区域供冷供热系统的建筑群越来越多，关注建筑区域的能耗已是建筑节能的重要内容之一。在区域供冷供热系统设计过程中，需要在缺乏详细建筑信息的规划阶段，对区域建筑群总冷热负荷进行较为准确地预测，用以指导能源规划、方案设计和产品开发等。现有的建筑负荷预测方法主要是针对单体建筑，而区域建筑负荷预测方法研究相对较少，预测精确度不高。本文提出一种以计算机模拟与统计回归相结合的方法，建立预测模型，用以预测区域建筑群冷热负荷。
　　本文首先分析了已有区域建筑负荷预测方法及其局限性。然后，分类分析了建筑冷热负荷影响因素，总结出各类影响因素的衡量指标;对区域建筑进行分类，确定了不同类型建筑的标准建筑模型类型;利用影响因素衡量指标，建立各类标准建筑模型并提出了模型简化原则。通过调研选取适当因素水平，利用正交试验确定各类标准建筑模型样本量。进而，采用Design Builder能耗模拟软件对标准建筑进行负荷模拟，获得了各类标准建筑的动态负荷。
　　以获得的各类标准建筑动态负荷当作为先验信息，以调查的其他区域负荷统计值作为样本信息，建立Bayesian回归模型，求解得到后验信息，以此作为负荷预测因子。以某地区一示范区为例，利用通常的简单面积叠加模型和Bayesian回归模型计算夏季典型日该区域逐时冷负荷，再对两种模型预测结果与实测值进行对比。利用逐时相对误差、均方根相对误差和最大误差比三个指标评价了二种模型预测精度。
　　二种模型实例预测对比结果表明，Bayesian回归预测模型预测结果的三类误差指标都小于简单面积叠加模型预测结果，表明Bayesian回归预测模型的有效性和具有更好的预测准确度。可以认为，在区域建筑群用能规划阶段，为了获得更好的预测精确度，采用计算机模拟与统计学相结合的方法比通常的简单面积扩展的方法更好。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 区域建筑群冷热负荷预测方法研究现状

1．2．1 单位面积指标法

1．2．2 基于历史数据外推法

1．2．3 数值模拟预测法

1．2．4 其他方法

1．2．5 各类预测方法特点

1．3 现有预测方法适用范围和局限性

1．4 研究内容及技术路线

1．5 本章小结

第2章 标准建筑模型建立

2．1 区域建筑冷热负荷影响因素及其衡量指标

2．1．1 建筑功能多样性

2．1．2 建筑外形及布局

2．1．3 建筑围护结构传热

2．1．4 室内热源散热

2．1．5 室内外设计参数

2．2 区域建筑分类

2．2．1 建筑分类理论

2．2．2 标准建筑模型类型确立

2．3 标准建筑模型确立

2．3．1 标准建筑模型参数

2．3．2 标准建筑模型简化原则

2．4 本章小结

第3章 标准建筑模型冷热负荷模拟

3．1 标准建筑模型负荷计算模拟软件选择

3．1．1 主要模拟计算软件比较

3．1．2 DesignBuilder软件简介

3．2 标准建筑模型样本量

3．2．1 因素水平选择

3．2．2 样本量确定

3．3 标准建筑模型负荷模拟

3．3．1 标准建筑模型输入

3．3．2 负荷模拟过程

3．3．3 负荷模拟结果

3．4 本章小结

第4章 区域建筑群冷热负荷预测模型研究

4．1 区域建筑群预测模型的方法论介绍

4．1．1 自上而下方法论

4．1．2 自下而上方法论

4．2 简单面积扩展预测模型局限性分析

4．3 基于Bayesian理论的区域建筑群负荷预测模型

4．3．1 Bayesian统计理论

4．3．2 模型建立

4．3．3 模型求解

4．3．4 模型验证

4．4 本章小结

第5章 案例分析

5．1 工程区域概况

5．2 预测模型计算

5．2．1 获取先验信息

5．2．2 选取样本区域

5．2．3 Bayesian回归模型计算

5．3 预测结果分析

5．3．1 预测结果对比分析

5．3．2 误差对比分析

5．4 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士学位期间所发表学术论文目录

附录B 攻读硕士学位期间所参与项目