本发明涉及暖通空调领域，尤其涉及一种建筑保温性能辨识的方法及系统。
背景技术
建筑能耗主要是指建筑使用过程中的能耗，包括建筑物采暖、空调、热水供应、炊事、照明及建筑电气能耗。随着人民生活水平的提高和产业结构的调整，建筑能耗比重会进一步提高。目前我国正处于城市化高速发展的过程中，为适应城镇人口飞速增加的需求和继续改善人民生活水平的需要，在2020年前我国每年城镇新建建筑的总量将持续保持在10亿m2左右，到2020年新增城镇民用建筑面积将为100～150亿m2。由于人民生活水平提高，采暖需求线不断南移，新建建筑中将有70亿m2以上需要采暖，10亿m2左右为大型建筑。按照目前建筑能耗水平，则需要增加1.4亿吨标煤/年用于采暖，增加4000～4500亿kwh/a用电量。这将对我国能源供应产生巨大压力。
不同地区、不同类型的建筑不仅在能耗总量上存在差异，其能耗组成特性也存在较大差别。对于绝大多数建筑来说，其采暖空调所占的比重都很大。在建筑物的采暖空调能耗中，大部分又均是由围护结构直接或者是间接所引起的。以北方采暖地区住宅建筑为例，在占总能耗65％的采暖能耗中，除了1/4左右能耗是由于供热系统调节不均、效率低下造成的外，其余基本上都是由围护结构所引起的(围护结构的耗热量包括，建筑物为了消除围护结构温差传热、太阳辐射得热、室内外渗风换热等注入的能量)。
据专家测算，如果国家从现在起就下决心狠抓建筑节能工作，对新建建筑全面强制实施建筑节能设计和应用，并对已有建筑有步骤地推行节能性改造，到2020年，我国建筑能耗可减少3.35亿吨标准煤，空调高峰负荷可减少约8000万千瓦时(相当于4.5个三峡电站的满负荷出力，减少电力建设投资约6000亿元)，能源紧张状况和污染压力必将大为缓解。但如果继续放任自流，错过当前这段大好机遇，不采取坚决有效的措施，则将长期大大加重国家能源负担，对我国经济社会的可持续发展产生严重制约，对能源安全和大气环境造成重大威胁。
建筑节能的重要一环是围护结构的保温，在这一点上国家有明确的规定，设计阶段也对此进行了设计和要求，但建筑物是由多个系统组成的综合体，有墙体、窗户、门等。施工手段和水平对建筑物的保温和节能有着重要影响。同样的材料，不同的施工工艺，其保温效果有着明显的区别。因此，虽然《民用建筑节能设计标准》(jgj—26—95)在设计阶段保证了建筑物围护结构的热工性能达到目标要求，但并不能保证建筑物建造完后也能达到节能要求，因为建筑的施工质量同样非常关键。要判定建筑物围护结构热工性能是否达到标准要求，仅靠局部的测试数据(即墙体、门窗等)并不能给出结论，况且墙体、门窗的使用材料、厚度和制造工艺等都会对实际保温水平产生影响，建筑物的综合热工性能需要现场测试。
在建筑热工设计中，保温性能通常用到传热系数k表示。国内现有围护结构传热系数现场检测的方法主要有：(1)，热流计发；该方法采用热流计及温度传感器测量通过构件的热流值和表面温度，通过计算得出其热阻和传热系数。其检测基本原理为：在被测部位布置热流计，在热流计周围的内外表面布置热电偶，通过导线把所测试的各部分连接起来，将测试信号直接输入微机，通过计算机数据处理，可求出热流值。(2)，热箱法；热箱法是基于一维稳态传热的原理，在试件两侧的箱体(热箱和冷箱)内，分别建立所需的温度、风速和辐射条件，达到稳定状态后，测量空气温度、试件和箱体内壁的表面温度及输入到计量箱的功率，就可以计算出试件的热传递性质——传热系数。(3)，红外热线仪法。
然而在实际建筑保温性能测试中，热流计法和热箱法都只是测量单一围护结构(如墙体、门、窗玻璃等)的传热系数，无法测量出经过施工、安装后围护结构整体的热工性能，如门加框后包括门本身的缝隙对能量带来的损耗；墙体加上热桥后连同墙缝的传热情况，窗户的玻璃和窗框、缝隙等的综合传热情况等。尽管红外热像仪能够快速准确地测量物体表面的温度，但是由于它所能测得的仅仅是墙体表面的温度，无法测得热流值，因而红外热像仪无法单独用来检测墙体的传热系数，用于在分析检测结果时作对比参考，因此只能定性分析而不能量化指标。所有的围护结构的综合传热情况单纯依靠上述计算是不能算出来的，所以无法准确、定量的表示出建筑围护结构的整体保温情况。
技术实现要素：
针对目前建筑保温性能测试存在不准确，不全面的多种情况，本发明提出了一种基于采暖数据挖掘实现建筑保温性能辨识的方法具体包括以下步骤，
步骤1)：采集的建筑物内外空间的温差数据；
步骤2)：将步骤1)中数据包括选用热负荷计算公式计算的得到建筑稳态热负荷值；
步骤3)：用步骤1)中单位时间内的温差的数据作为横坐标，以步骤2)中单位时间内的热负荷值作为纵坐标来绘制散点图，通过包括利用所述图中的斜率范围从而辨识出精准的传热特性情况。
优选地，所述稳态特热负荷计算在忽略太阳辐射、风速变化等因素对建筑物围护结构耗热量影响的情况下选用以下公式进行计算：
q＝kf(tn-tw)(1)
其中：
q为建筑稳态热负荷，单位为w，
k为建筑物的传热系数，单位为w/(m2·℃)，
f为建筑物传热面积，单位为m2，
tn为室内温度，单位为℃，
tw为室外温度，单位为℃；
所述单位时间为每天，所述的温差为平均温差并记为(tn-tw)，所述传热特性情况为确认传热特性的取值范围,并将取值范围记为kf，其中：
(tn-tw)day为某天的室内外平均温差，单位为℃，
(tn-tw)i为某天第i时刻的室内外温差，单位为℃，
qday为某天的建筑平均热负荷，单位为kj/h，
qi为某天第i时刻的建筑热负荷，单位为kj。
优选地，在建筑保温性能的辨识过程中并不是静态的，而是动态的。
本发明方法的有益效果体现在通过上述整体的方案方法步骤实现了传热特性参数等的准确量化。并能将综合传热情况参数等通过计算得出，实现了针对准确全面测试建筑保温性能参数，也提供了一种基于采暖数据挖掘实现建筑保温性能辨识的途径。由于建筑物逐时传热过程是一个不稳定传热的过程，由于温波传热的延滞性，建筑的逐时负荷与计算得热之间具有时间上的延迟，其计算时刻的负荷不仅受当前时刻传热的影响，还受到前一时刻的传热过程的影响，即当前时刻的负荷不仅与当前时刻的室内外温差有关还取决于求解时刻前的室内外温差。为了减小建筑物负荷延迟性的影响，从而呈现出建筑围护结构传热的固有性质，利用系统内置的逻辑算法对建筑物保温性能进行辨识。该方法将表征建筑物系统传热特性的kf作为建筑物保温性能的依据。在建筑保温性能辨识的过程中，以每天的室外平均温差(tn-tw)为横坐标，每天建筑热负荷q为纵坐标画出散点图，通过点的斜率范围从而确认kf的取值范围
本发明的另一个目的是提供一项所述的建筑保温性能辨识的系统，其特征在于，包括：室内信息采集模块，用来实时测量室内温度。
室外信息采集模块，用来实时测量室外温度，热负荷计算模块，用来分析和测量建筑物的热负荷，辨识模块，用来通过所传输的室内温度，室外温度，建筑物热负荷，根据本发明提供的方法进行建筑物保温性能的辨识。
进一步地，室内信息采集模块用来测量室内温度，根据实际需要，可以自行设置时间步长，室内信息采集模块采集室内温度，采集的温度通过有线或无线线路传输至信息采集与辨识模块。
进一步地，所述室外信息采集模块用来测量室外温度，根据实际需要，可以自行设置时间步长，室外信息采集模块采集室内温度，采集的温度通过有线或无线线路传输至信息采集与辨识模块。
进一步地，所述负荷计算模块用来测量建筑物的热负荷，可以自行设置测量步长，室外参数主要包括室外温度、太阳辐射、相对湿度、风速等；室内的热主要受人员密度，人员行为及室内设备散热影响，其中，室外温度是影响热负荷的形成最重要的因素，负荷模块内置逻辑算法，通过一定的算法获得建筑物热负荷，负荷模块采集的建筑物热负荷通过有线或无线传输至信息采集与辨识模块，模块采集数据在晚上进行，并且在夜晚时不进行开窗通风。
进一步地，所述室内信息采集模块，室外信息采集模块和负荷计算模块其设置的时间步长应一致，以使某一时刻测得的室内温度，室外温度，建筑物热负荷应一一对应。
进一步地，将室内温度，室外温度，建筑物热负荷传送给信息采集与辨识模块，在获取了所需要的数据后，通过信息采集与辨识模块，由系统内置的逻辑算法对所获取的数据进行分析和挖掘，从而实现建筑保温性能的辨识。
本发明的方法和系统在辨识过程中由系统自动执行，通用，简单、准确，节省了人力成本，该方法和系统在建筑物保温性能测评的过程中具有广泛的应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是实现建筑保温性能辨识的方法步骤图；
图2是实现建筑保温性能辨识系统的原理架构图；
图3是实现建筑保温性能辨识系统一个实施例的辨识结果图。
具体实施方式
为了使本发明的目的，技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例，仅仅用于解释本发明，而非对发明的限定。
另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
首先对本领域的相关名称名词进行说明，建筑保温：减少建筑物室内热量向室外散发的措施，对创造适宜的室内热环境和节约能源有重要作用。建筑保温主要从建筑外围护结构上采取措施，同时减少建筑物室内热量向室外散发的措施，对创造适宜的室内热环境和节约能源有重要作用，在建筑热工设计中，保温性能通常用到传热系数k表示。维护结构的传热系数k是指在两侧单位空气温差的情况下，在单位时间内通过单位面积的传热量。它表明冷热流体间温度相差1℃时，通过每平方米面积，每秒钟可传递的热量，它的单位是w/(m2·℃)。k值是反应传热过程强弱的指标。本发明解决所述技术问题采用的技术方案包括如下步骤，如图1所示，
步骤101：采集的建筑物内外空间的温差数据；优先地，采集单位时间内的温差夫的数据，本发明实施例中的单位时间优选每天。
步骤102：将101中数据包括选用热负荷计算公式计算的得到建筑稳态热负荷值，优选选用以下公式进行计算：
q＝kf(tn-tw)(1)
其中：
q为建筑稳态热负荷，单位为w，
k为建筑物的传热系数，单位为w/(m2·℃)，
f为建筑物传热面积，单位为m2，
tn为室内温度，单位为℃，
tw为室外温度，单位为℃，同时本公式的使用计算在忽略太阳辐射、风速变化等因素对建筑物围护结构耗热量影响的情况下进行。
步骤103：用步骤101中单位时间内的温差的数据作为横坐标，以步骤102中单位时间内的热负荷值作为纵坐标来绘制散点图，通过包括利用所述图中的斜率范围从而辨识出精准的传热特性情况。
所述传热特性情况本实施方式优选传热特性的取值范围，并将取值范围记为kf，所述单位时间为每天，所述的温差为平均温差并记为(tn-tw)，其中：
(tn-tw)day为某天的室内外平均温差，单位为℃，
(tn-tw)i为某天第i时刻的室内外温差，单位为℃，
qday为某天的建筑平均热负荷，单位为kj/h，
qi为某天第i时刻的建筑热负荷，单位为kj。
另外由于建筑传热过程是一个不稳定传热的过程，所以由公式(1)计算出的传热量不能立即形成室内热负荷，其在时间上有一定的延迟；并且由于围护结构的蓄放热功能，也导致了计算传热量与室内热负荷的差异。而时间的累积作用则可以在一定程度上对上述延滞性进行修匀作用，使得围护结构传热呈现出其本质的特征。
所以，在系统性用能特征识别的过程中，以每天的室内外平均温差为横坐标，每天建筑热负荷q为纵坐标画出散点图，所有点的斜率范围认为是kf取值范围。
其中：
(tn-tw)day为某天的室内外平均温差，单位为℃；
(tn-tw)i为某天第i时刻的室内外温差，单位为℃；
qday为某天的建筑平均热负荷，单位为kj/h；
qi为某天第i时刻的建筑热负荷，单位为kj；
通过所述方法，即可初步判定建筑物系统传热特性的kf值的范围：kfmin＜kf＜kfmax，如图3为实施例的建筑保温性能辨识结果图(δt为单位温差)。
由于建筑物逐时传热过程是一个不稳定传热的过程，由于温波传热的延滞性，建筑的逐时负荷与计算得热之间具有时间上的延迟，其计算时刻的负荷不仅受当前时刻传热的影响，还受到前一时刻的传热过程的影响，即当前时刻的负荷不仅与当前时刻的室内外温差有关还取决于求解时刻前的室内外温差。为了减小建筑物负荷延迟性的影响，从而呈现出建筑围护结构传热的固有性质，利用系统内置的逻辑算法对建筑物保温性能进行辨识。综上，本发明通过上述整体的方案方法步骤实现了传热特性参数等的准确量化。并能将综合传热情况参数等通过计算得出，实现了针对准确全面测试建筑保温性能参数，提供了一种基于采暖数据挖掘实现建筑保温性能辨识的途径。
另外本发明实施例还公开了一种实现建筑保温性能辨识的系统，如图2所示，室内信息采集模块，用来实时测量室内温度。
室外信息采集模块，用来实时测量室外温度；热负荷计算模块，用来分析和测量建筑物的热负荷；辨识模块，用来通过所传输的室内温度，室外温度，建筑物热负荷，根据本发明提供的方法进行建筑物保温性能的辨识。
其中，室内信息采集模块用来测量室内温度；根据实际需要，可以自行设置时间步长。室内信息采集模块采集室内温度，采集的温度通过有线或无线线路传输至信息采集与辨识模块。
室外信息采集模块用来测量室外温度；根据实际需要，可以自行设置时间步长。室外信息采集模块采集室内温度，采集的温度通过有线或无线线路传输至信息采集与辨识模块。
负荷模块用来测量建筑物的热负荷，可以自行设置测量步长；热负荷主要受到室外环境参数及室内得热两方面的影响：室外参数主要包括室外温度、太阳辐射、相对湿度、风速等；室内得热主要与人员密度，人员行为及室内设备散热有关。其中，室外温度是影响热负荷的形成最重要的因素。负荷模块内置逻辑算法，通过一定的算法获得建筑物热负荷。负荷模块采集的建筑物热负荷通过有线或无线传输至信息采集与辨识模块。
其中，负荷采集模块仅分析与室内外温差及建筑物系统本身特性有关的用能特征，消除由于太阳辐射、人员随机性开窗的影响。因此模块采集数据一般在晚上进行，假定此段期间的系统负荷不受太阳辐射的影响，并且人员在夜晚时不进行开窗通风。
需要注意的是，室内信息采集模块，室外信息采集模块和负荷模块其设置的时间步长应一致，即某一时刻测得的室内温度，室外温度，建筑物热负荷应一一对应。
将室内温度，室外温度，建筑物热负荷传送给信息采集与辨识模块，在获取了所需要的数据后，通过信息采集与辨识模块，由其内置的逻辑算法对所获取的数据进行分析和挖掘，从而实现建筑保温性能的辨识。
并且该方法和系统在辨识过程中由系统自动执行，通用，简单、准确，节省了人力成本。该方法将表征建筑物系统传热特性的kf作为建筑物保温性能的依据。在建筑保温性能辨识的过程中，以每天的室外平均温差(tn-tw)为横坐标，每天建筑热负荷q为纵坐标画出散点图，如图3为实施例的建筑保温性能辨识结果图。通过点的斜率范围从而确认kf的取值范围。该方法和系统在建筑物保温性能测评的过程中具有广泛的应用。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。