基于大数据的办公建筑节能优化方法与流程

1.本发明属于环境监测技术领域，更具体地说，是涉及基于大数据的办公建筑节能优化方法。


背景技术：

2.一座建筑物能耗的大小，取决于以下三个方面的因素，首先为围护结构的保温隔热性能，包括外墙、门窗、屋面等构造的保温隔热性能，其次为设备系统的运行效率，包括设备系统的选择、运行和管理情况，最后为建筑使用者的热需求，包括对建筑室内温度、湿度等热环境的要求。其中，围护结构的性能和使用者的热需求共同决定了建筑采暖、空调、通风、照明等各种服务的能耗需求大小，而设备系统的效率决定了为满足该能耗需求所使用的能源数量。
3.目前，公共建筑由于其内人员人数较多，人员的流动性较大，为了保证舒适性通常情况下需要安装多台空气调节设备，并且这些设备往往需要全天高功率的运行，这就无疑增加了使用成本，并且当人数发生变化时，设备往往无法及时的进行调节，导致资源浪费严重。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供基于大数据的办公建筑节能优化方法，旨在解决建筑内空气调节设备的使用成本，无法及时的进行调节，资源浪费严重的问题。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供基于大数据的办公建筑节能优化方法，包括：
6.在建筑内根据人员的位置判断出所述人员的活动区域，确定出所述活动区域内温度的分布情况；
7.设定温度的目标值，调整出风口的温度和风速使所述出风口排出的气体能够覆盖最多的所述人员且使所述活动区域边缘的温度值满足所述目标值；
8.根据所述人员的变动情况调整所述活动区域的大小以及所述出风口的风向。
9.在一种可能的实现方式中，所述确定出所述活动区域内温度的分布情况包括：
10.将多个不同位置的热感探头所采集到的数据进行整合，确定出所述活动区域内各点的温度分布情况。
11.在一种可能的实现方式中，所述确定出所述活动区域内各点的温度分布情况包括：
12.通过测距传感器对所述热感探头所采集到的数据进行位置标定，将位置标定后的多个所述热感探头所测定的数据进行整合，获取包含所述活动区域的温度分布情况。
13.在一种可能的实现方式中，所述通过测距传感器对所述热感探头所采集到的数据进行位置标定：
14.确定出各所述人员的位置，划定出包含所有所述人员的边界线；
15.设定缓冲值，在所述边界线上向外侧延展所述缓冲值得到所述活动区域。
16.在一种可能的实现方式中，所述调整出风口的温度和风速使所述出风口排出的气体能够覆盖最多的所述人员且使所述活动区域边缘的温度值满足所述目标值包括：
17.根据所述建筑的规格和类型并结合历史数据，在所述活动区域的外围安装多个出风管和回风管，所述出风口设置在所述出风管的末端；
18.通过控制阀开启或者关闭相应的所述出风管和所述回风管。
19.在一种可能的实现方式中，所述通过控制阀开启或者关闭相应的所述出风管和所述回风管包括：
20.通过开启和关闭相应的所述出风管和所述回风管，使所述出风口排出的气体能够在覆盖最多的所述人员后被最近的所述回风管回收。
21.在一种可能的实现方式中，所述通过控制阀开启或者关闭相应的所述出风管和所述回风管包括：
22.在运行一段时间后，由所述出风管回收气体，由所述回风管排出气体。
23.在一种可能的实现方式中，所述根据所述人员的变动情况调整所述活动区域的大小以及所述出风口的风向包括：
24.实时判断各所述人员的位置并相应的调整所述活动区域；
25.通过调整温度和风速并且开启相应的所述出风管和所述回风管，使所述活动区域边缘的温度值满足所述目标值。
26.在一种可能的实现方式中，所述调整出风口的温度和风速使所述出风口排出的气体能够覆盖最多的所述人员且使所述活动区域边缘的温度值满足所述目标值包括：
27.根据所述出风口风速和温度分析出直接对气体进行调整的锥体的大小；
28.调整所述出风口的风速和温度使所述锥体能够覆盖最多的所述人员。
29.在一种可能的实现方式中，所述调整所述出风口的风速和温度使所述锥体能够覆盖最多的所述人员包括：
30.根据所述锥体相对于所述人员的位置，判断出所述锥体接触所述人员处的温度以及风速；
31.以经济性和舒适性为原则，对所述出风口的风速和温度进行调节以调整所述锥体。
32.本发明提供的基于大数据的办公建筑节能优化方法的有益效果在于：与现有技术相比，本发明基于大数据的办公建筑节能优化方法中首先根据人员在建筑内的位置判断出人员的活动区域，并且需要确定出活动区域内温度的分布情况。为了得到调节的目的，设定温度的目标值，通过调整出风口的温度和风速来使出风口所排出的气体能够覆盖活动区域内最多的人员，并且使活动区域边缘的温度值满足目标值。
33.根据人员位置的变动情况相应的活动区域会发生变化，活动区域发生变化之后通过调整出风口的风向来保证活动区域的舒适性。本技术中，以人员为基础，针对性的对活动区域进行调节，极大的提高了经济性水平，降低了能源的消耗，节省了使用成本。
附图说明
34.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述
中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
35.图1为本发明实施例提供的基于大数据的办公建筑节能优化方法的流程图。
具体实施方式
36.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
37.请参阅图1，现对本发明提供的基于大数据的办公建筑节能优化方法进行说明。基于大数据的办公建筑节能优化方法，包括：
38.在建筑内根据人员的位置判断出人员的活动区域，确定出活动区域内温度的分布情况。
39.设定温度的目标值，调整出风口的温度和风速使出风口排出的气体能够覆盖最多的人员且使活动区域边缘的温度值满足目标值。
40.根据人员的变动情况调整活动区域的大小以及出风口的风向。
41.本发明提供的基于大数据的办公建筑节能优化方法的有益效果在于：与现有技术相比，本发明基于大数据的办公建筑节能优化方法中首先根据人员在建筑内的位置判断出人员的活动区域，并且需要确定出活动区域内温度的分布情况。为了得到调节的目的，设定温度的目标值，通过调整出风口的温度和风速来使出风口所排出的气体能够覆盖活动区域内最多的人员，并且使活动区域边缘的温度值满足目标值。
42.根据人员位置的变动情况相应的活动区域会发生变化，活动区域发生变化之后通过调整出风口的风向来保证活动区域的舒适性。本技术中，以人员为基础，针对性的对活动区域进行调节，极大的提高了经济性水平，降低了能源的消耗，节省了使用成本。
43.为满足节能率的要求，上述设计标准需要按照不同的气候区针对围护结构的性能进行规定和控制。《公共建筑节能设计标准》规定了采暖、通风和空气调节节能设计要求，即通过强制性条文，规定了围护结构各个构件的性能参数，如居住建筑中对建筑的体型系数、窗墙面积比、围护结构的传热系数、外窗及敞开式阳台的密闭性能等。当所设计建筑完全符合这些强制的性能参数的要求时，就被判定为节能建筑。
44.在计算所设计的建筑和参考建筑的能耗时，除围护结构外，还需要确定建筑使用者生活方式和设备系统方面的信息作为计算的依据。在此前提下，如果所设计的建筑能耗指标小于参考建筑物能耗指标时，即可判断该建筑满足设计标准节能率的要求。
45.由于人对居住环境的需求与外部气候总是存在差异，因此人类需要一个能够提供遮风挡雨、御寒避暑的空间，以减少来自外部气候系统给人们带来的不利影响。然而，单就建筑而言，它又不能完全为人们提供舒适的室内热环境，还必须依靠其他设备系统来满足人的舒适性需求，建筑能耗因此而产生，这是建筑的能耗属性。由此可见，建筑除了需要承担削弱外部气候为人们提供良好的居住环境之外，还应尽可能设计优良以降低建筑能耗的水平。因此，良好的建筑节能设计，能充分缩小气候和人体舒适性需求之间的差异，也能够降低建筑能耗。
46.从建筑设计角度来讲，这就要求建筑师必须充分利用设计标准提高建筑的节能性能。要准确判定建筑节能设计的优劣，需要评判其节能性能，就必须明确建筑物对整个建筑节能的贡献率，即建筑物自身的节能率大小。
47.本技术中需要计算输入建筑内的热量水平以及环境与建筑之间热量的传输，通过计算热量的变化从而判断出为了实现热量的平衡需要向建筑内补充或者排除的热量，最终的目的是维持热量的平衡，因为热量平衡之后，能够保证舒适性，更为重要的是提高经济性。
48.但是对于较大的建筑而言，整个建筑各处的温度可能会存在差异，并且即便能够维持热量的平衡，但是由于热量分布的不均匀，也会造成人员感知不强，舒适性较差的问题。
49.在本技术提供的基于大数据的办公建筑节能优化方法的一些实施例中，确定出活动区域内温度的分布情况包括：
50.将多个不同位置的热感探头所采集到的数据进行整合，确定出活动区域内各点的温度分布情况。
51.传统的温度传感器仅能够检测一个特定位置的温度情况，但是对于具有一定的体积甚至是较大的公共建筑而言，由于空间跨度较大，必然会导致整个空间内温度差较大。当外部环境温度较高时，窗户处的温度同样也会较高，而空调出风口处的温度较低，如果仅以热量平衡来对室内的环境参数进行调节，因为热量的传输需要一定的时间，而当前的环境情况是一直变化的，这就最终使得建筑内的温度与目标需要调节的温度存在偏差，并且建筑内位置不同，相应的温度也会存在差异，如果以某一处的温度作为整个建筑调节的依据，由于片面性无法很好的保证舒适性以及经济性。
52.为了对整个建筑空间内温度情况进行精确的判断，可在建筑的顶部、底部和周向安装多个热感探头，每个热感探头用于确定出一定范围内的温度情况，但是由于热感探头仅能够测量一定距离一定范围的温度情况，为了进行建筑整体温度情况的分析，本技术中，将不同位置的热感探头所采集到的数据进行整合，最终的目的是得到建筑空间内所有区域的温度情况。
53.在本技术提供的基于大数据的办公建筑节能优化方法的一些实施例中，确定出活动区域内各点的温度分布情况包括：
54.通过测距传感器对热感探头所采集到的数据进行位置标定，将位置标定后的多个热感探头所测定的数据进行整合，获取包含活动区域的温度分布情况。
55.当热感探头安装并固定完成之后，其所能检测的范围也就确定，为了确定出建筑空间内各处的温度情况，可根据热感探头所检测的范围确定相同范围的深度信息。
56.为了更加详细的进行说明，可在每个热感探头上绑定一个测距传感器，测距传感器所拍摄的范围与热感探头所检测的范围相同，通过测距传感器可以获取当前范围内各个区域的深度信息，而通过热感探头可以得到与测距传感器同范围的热力图，将深度信息和热力图进行整合，从而就能够判断出当前角度不同位置的温度值。
57.而通过将安装在不同位置的热感探头所测到的热力图以及不同位置所测得的深度信息进行整合，就能够大致确定出建筑内各位置的温度情况，而根据上述确定的温度情况，就为后续的环境调整提供了直观的数据。
58.在本技术提供的基于大数据的办公建筑节能优化方法的一些实施例中，通过测距传感器对热感探头所采集到的数据进行位置标定：
59.确定出各人员的位置，划定出包含所有人员的边界线。
60.设定缓冲值，在边界线上向外侧延展缓冲值得到活动区域。
61.缓冲值为一个距离值，通过设置缓冲值避免了人员走动很短的距离就离开活动区域，保证了调节的有效性。
62.在本技术提供的基于大数据的办公建筑节能优化方法的一些实施例中，调整出风口的温度和风速使出风口排出的气体能够覆盖最多的人员且使活动区域边缘的温度值满足目标值包括：
63.根据建筑的规格和类型并结合历史数据，在活动区域的外围安装多个出风管和回风管，出风口设置在出风管的末端。
64.通过控制阀开启或者关闭相应的出风管和回风管。
65.现有技术中通过相关的测量和计算可以确定出建筑内热量等方面的损失情况，而为了使建筑内的环境参数满足舒适度的要求，就需要根据目标理想的环境参数以及日常的经验等将环境调节设备的工况设定到对应的水平，由环境调节设备来使建筑内的环境达到设置的标准。但是需要特别指出的是，由于现有的设备中均安装有温度传感器，该温度传感器仅能够检测一个特定位置的温度情况，更为重要的是，该设备通常情况下被放置在建筑的角落中，但是人员多活动在建筑空间的中部，造成的后果是设备对于环境的调节效果无法快速的被感知，或者设备对环境进行过度调节。
66.为了解决上述问题，本技术中在建筑的不同位置均安装有多个出风管，多个出风管与空气调节设备连通，在每个出风管上均安装有控制阀，在建筑内根据人员的情况，关闭相应的出风管，打开特定的出风管，从而做到对环境特定区域进行针对性的调节。
67.在本技术提供的基于大数据的办公建筑节能优化方法的一些实施例中，通过控制阀开启或者关闭相应的出风管和回风管包括：
68.通过开启和关闭相应的出风管和回风管，使出风口排出的气体能够在覆盖最多的人员后被最近的回风管回收。
69.现有的为了实现对建筑内环境参数的调节，会在建筑的一些特定位置安装空调，如果为立式或者挂式空调其对应的出风口为一个，如果建筑内空间比较大，为了使建筑内的温度等达到适宜的水平，就需要加大空调的制冷量和制热量，但是这种做法无疑增加了耗电量，并且远离空调出风口的位置与靠近出风口处的温度差比较大，舒适性也难以得到满足。现有的采用中央空调虽然可以设置多个出风口，但是无法达到空气的定向引流，其使用效果与普通空调基本类似。
70.本技术对现有的出风方式进行了改进，首先增加了出风管的数量，多个出风管主要围绕人员密集的区域进行铺设。更为重要的是，出风管的一侧还对应设置有回风管，出风管与回风管通常情况下相对设置，当一个出风管向外侧排出经过处理后的气体时，相对的回风管会吸收气体，从而完成气体的循环。
71.更为重要的是，为了使经过处理的气体能够能好的作用在人流中，通过打开和关闭特定位置的出风管和回风管，使最多的气体吹向人流，而人流未曾涉足的区域相应的出风管和回风管均处于关闭，通过此种方式，极大的降低了设备的负载。
72.在本技术提供的基于大数据的办公建筑节能优化方法的一些实施例中，通过控制阀开启或者关闭相应的出风管和回风管包括：
73.在运行一段时间后，由出风管回收气体，由回风管排出气体。
74.以夏天为例，从出风管中排出温度较低的气体，回风管吸收温度较高的气体。出风管排出的气体所覆盖的范围可视为逐渐增大的锥体，并且气体越远离出风管那么相应的温度也就越高，对温度调节的作用也就越小，这就导致越远离出风管的位置的舒适性也就越低。
75.为了解决上述问题，当出风管和回风管均运行一段时间之后，由回风管排出气体而由出风管吸收气体，通过对调从而降低了回风管处的温度，由于冷却锥体的位置发生了变化，扩大了对建筑内环境调节的效果从而提高了舒适性。为了实现上述的效果，在回风管和出风管之间连通有两个变向管，两个变向管上均安装有控制阀，两个变向管分别与回风管和出风管有两个连通点，在出风管的两个连通点和回风管的两个连通点之间均安装有辅助阀。正常情况下两个辅助阀开启，变向管上的控制阀关闭。当需要变向时，辅助阀关闭，变向管上的控制阀开启，实现气体的变向。
76.在本技术提供的基于大数据的办公建筑节能优化方法的一些实施例中，根据人员的变动情况调整活动区域的大小以及出风口的风向包括：
77.实时判断各人员的位置并相应的调整活动区域。
78.通过调整温度和风速并且开启相应的出风管和回风管，使活动区域边缘的温度值满足目标值。
79.本技术中设置有多个热感探头，通过热感探头等其他设备可以识别出人员的位置以及自身的温度，更为重要的是通过热感探头可以判断出出风管排出的气体对周围环境的影响情况。
80.为了更详细的进行说明，首先通过热感探头可以判断出当前人员的活动区域，然后以活动区域边缘的温度值等环境参数为调节的标准，设立目标值。然后以出风管排出的气体能够覆盖活动区域为原则，对该活动区域的环境参数进行调节，当该活动区域的边缘的参数达到目标值时，则表明调节完成，进行后续的维持。
81.在本技术提供的基于大数据的办公建筑节能优化方法的一些实施例中，调整出风口的温度和风速使出风口排出的气体能够覆盖最多的人员且使活动区域边缘的温度值满足目标值包括：
82.根据出风口风速和温度分析出直接对气体进行调整的锥体的大小。
83.调整出风口的风速和温度使锥体能够覆盖最多的人员。
84.现实的情况是，人员一直处在运动的过程，这就导致出风管排出的气体可能无法持续的覆盖活动区域，而出风管排出气体的风速越高，那么经过处理后的气体所能够覆盖的区域也就越多，基于以上的考虑，需要动态的调整出风管的风速以及排出的气体的温度。
85.为了实现上述的效果，通过热感探头等实时获取人员的位置信息，然后根据位置信息生成活动区域，需要指出的是需要根据人员相对于建筑的位置，以及人员的密集程度，确定需要开启的出风管和回风管的数量，并且确定出风管的风速等参数。
86.在本技术提供的基于大数据的办公建筑节能优化方法的一些实施例中，调整出风口的风速和温度使锥体能够覆盖最多的人员包括：
87.根据锥体相对于人员的位置，判断出锥体接触人员处的温度以及风速。
88.以经济性和舒适性为原则，对出风口的风速和温度进行调节以调整锥体。
89.通过热感探头等其他设备可以判断出当前人员的活动区域以及位置，每个出风管位置相对保持固定此时出风管出风口的方向也已经确定，并且出风管不同的风速对应有不同的锥体，风速越高那么相应的锥体也就越大。
90.具体的调节方式为，首先设定目标值，目标值为最低的标准，然后确定人员的活动区域，根据人员距离相应出风管的位置以及距离判断出风管需要的排出气体的温度以及风速，以使活动区域的边缘满足目标值，此时活动区域的内部位置均优于目标值，同时锥体可以最多的覆盖人员。
91.实施例为，如果人员比较密集，那么相应的提高出风管排出气体时的风速，如果人员比较分散可以调整出风管排出气体的问题。最终为了使活动区域的边缘达到要求，可以同时调整风速和温度。
92.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。