基于遗传算法的建筑节能多目标优化

【摘要】：随着能源危机与环境问题的日益凸显,节约能源越来越受到全球的关注,成为世界环境发展的重要议题。一方面,建筑能耗是我国能源消耗的重要方面,同时建筑能耗的总量也在不断上升,成为我国国民经济的巨大负担,所以,建筑节能工作刻不容缓。另一方面,随着经济的发展、生活水平的提高,我国的人居环境、办公环境也都获得了较大的改善,对室内热环境和室内空气品质的要求也更加严格。但是,建立好的室内热环境,又需要通过空调来实现,从而使得建筑节能率降低。因此本文从既降低空调能耗又提高舒适度的观念进行研究和探索。本论文的研究方法及内容如下:首先,通过阅读建筑节能及热舒适等相关文献,总结影响建筑能耗的主要因素,包括围护结构性能、建筑体形系数、建筑朝向、围护结构性能等。其中围护结构的性能是建筑节能的一个重要影响因素,也是人体与环境不停地进行能量交换的影响热舒适性较大的因素,建筑能耗与热舒适的主要影响因素,因此,对建筑围护结构的影响展开深入研究。第二,在理论研究和前人对建筑节能和热舒适研究的基础上,总结建筑能耗与围护结构之间,热舒适与围护结构之间的函数关系。考虑围护成本的前提下,用遗传算法进行多目标优化研究。第三,总结多目标优化理论和遗传算法原理,选择建筑外墙和外窗的传热系数作为优化变量,以实现建筑能耗和围护成本较低,热舒适性较好为目标,建立优化模型,并应用MATLAB编制进行优化程序的编写和优化目的的实现。最后,以实际工程项目为依托,进行优化程序的实际应用。选择寒冷地区的一个项目进行应用程序分析,得出建筑设计中外墙和外窗的设计参考值,使得建筑耗热量和围护成本相对较低,而室内热舒适度相对较好。同样的对夏热冬暖地区的一个项目进行分析,优化,提供出使得耗电量和围护成本较低,室内热舒适度较好的东、南、西、北外墙的传热系数设计参考值。