一种基于证据推理分析算法和熵权的空调启动温度限值仿真方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于建筑行为节能、建筑环境及能耗模拟领域，设及一种基于证据推理分 析算法和赌权的空调启动溫度限值仿真方法。
【背景技术】
[0002] 随着我国经济的发展，空调设备使用已是我国建筑广泛使用的改善热环境的措施 之一。建筑中空调设备开启的时间、设定的溫度等建筑使用者的空调使用行为与建筑能耗 关系十分密切。周欣[周欣等.人行为标准定义及案例分析.2010年全国暖通年会.中国，杭 州，2010.11.)等研究表明，居民使用空调的行为对建筑能耗具有重大影响，不同空调开启 工况下，夏季空调能耗差别可达5倍之多。Reinhard化as(Reinhard化as,化ns Auer, Peter Biermayr.The impact of consumer behavior on residential energy demand for space heating.linergy and Buildings 27(1998) :195-205)等研究表明结合建筑热 工性能及使用者行为进行建筑节能改造，其减少建筑采暖能耗的节能潜力可达15%~ 30%。
[0003] 当前建筑环境及能耗模拟技术已相对成熟，并在建筑节能中发挥着十分重要的作 用。空调使用行为是建筑环境及能耗模拟软件的基础数据，对模拟结果有显著影响。然而， 当前建筑环境及能耗模拟工具提供的建筑使用者空调使用行为考虑因素较为单一，并且与 实际情况存在不小差异。空调启动溫度限值指空调开启的临界溫度值，当室内溫度高于空 调启动溫度上限值或者低于空调启动溫度下限值时空调开始运行，是建筑中空调设备使用 行为的重要参数。W广泛使用的建筑环境及能耗模拟软件DeST为例，邸室运一类型的房间 空调启动溫度上下限值全年均设置为29°C和16°C。然而，研究表明建筑中空调使用行为并 非女曰此单--，Chihye Bae and Chun邑yoon Chun(Chihye Bae，Chun邑yoon Chun.Research on seasonal indoor thermal environment and residents'control behavior of cooling and heating systems in Korea.Building and Environment，2009，44(11): 2300~2307)研究发现人们在超出夏季舒适区溫度即室内高于30°C时才会开启空调制冷。 虞洋等通过夏季空调使用行为测试结果分析，得出当地夏季空调开启溫度上限值为28.7°C (虞洋;杨玉兰，办公建筑夏季用能行为测试研究.环境工程第33卷，第5期，2015年）。一般生 活经验也告诉我们，夏热冬冷地区住宅建筑使用者冬季室内穿衣服比北方厚，即使室内溫 度低于DeST所设定的空调开启溫度下限16°C，很多住户也不会开启空调设备进行采暖。另 夕F，建筑空调使用行为受众多因素的影响，Geun化ung Yun和Koen Steemers(Geun化ung Yun,Koen Steemers. Behavioural.physical and socio-economic factors in household cooling energy consumption.Applied Energy 88(2011) :2191-2200.)研究 表明建筑使用者行为特性、身体条件及经济社会等因素对建筑制冷能耗影响十分显著。
[0004] 可见，由于缺乏能综合考虑当地气候特性、建筑室内外环境、建筑使用者行为特 性、身体条件及经济社会等因素的空调使用行为理论模型及方法，将大大影响到建筑环境 与能耗模拟工具在建筑节能中发挥更大的作用，并且难w为建筑行为节能提供科学的理论 依据。
[000引本发明针对上述不足，提供一种基于证据推理分析算法和赌权的空调启动溫度限 值仿真方法。本方法能综合考虑当地气候特性、建筑室内外环境、建筑使用者身体条件及经 济社会等因素对空调使用行为的影响，构建空调启动溫度限值仿真理论模型及方法，输出 计算时段内逐时建筑空调启动溫度限值仿真数据，计算时段可W根据需要设定为最冷月、 最热月、夏季、冬季乃至全年。所输出的建筑空调启动溫度限值仿真数据为建筑环境及能耗 模拟软件提供更为科学的空调使用行为数据，从而将大大提高建筑环境及能耗模拟软件的 计算科学性。所构建的建筑空调启动溫度限值仿真理论模型及方法能为建筑行为节能提供 理论依据。本方法基于证据推理和赌权理论进行仿真，能处理空调启动溫度限值仿真中的 主观因素和客观因素，定量因素和定性因素，并且，还能够定量地处理仿真过程中存在的不 完全信息。
【发明内容】
[0006] 本发明针对当前建筑环境及能耗模拟工具提供的建筑使用者空调使用行为考虑 因素单一，空调启动溫度限值仿真未考虑仿真过程的不完全信息等不足，提供一种基于证 据推理分析算法和赌权的空调启动溫度限值仿真方法。
[0007] 本发明基于证据推理方法化vidential Reasoning Approach,简称邸方法）和赌 权理论，构建建筑空调启动溫度限值仿真理论模型和方法。邸方法由Jian-Bo化ng和Madan G.Singh(Jian-Bo Yang,Μ.G.S.,Αη evidential reasoning approach for multiple attribute decision decision making with uncertainty. IEEE transactions on system,man and cybernetic, 1994.24(1).)于1994年提出，可W用来对带有不确定信息的 混合有定量和定性问题进行理论建模。赌化ntropy) (C . E .化annon . A mathematical theory of communication.Bell System Technicaljournal, 1948,27(3):379-423;王彬. 赌与信息.西北工业大学出版社，1994)原本属于热力学的概念，后由于化annon引入信息 论，目前赌是随机系统的不确定性度量的有力工具，本方法将赌引入用来确定空调启动溫 度限值影响因素权重分配。
[0008] 本发明所构建建筑空调启动溫度限值仿真理论模型和方法，能处理空调启动溫度 限值仿真中的主观因素和客观因素，定量因素和定性因素，并且，还能够定量的处理仿真中 的不完全信息。
[0009] 一种基于证据推理分析算法和赌权的空调启动溫度限值仿真方法，其实施步骤如 下：
[0010] 1)确定空调启动溫度限值取值范围，并将空调启动溫度限值范围划分成有限个数 的区间，假设空调启动溫度限值范围被划分成为N个区间，则空调启动溫度限值区间集合表 示为Η化1、出、…、化）；
[0011] 2)识别影响空调启动溫度限值的因素，影响因素可W包含定性和定量因素，假设 确定影响因素的数目为L，影响因素集合可表示为Ε化ι、Ε2、…、El);
[001引3)构建空调启动溫度限值区间信度矩阵，信度βη,康示根据影响因素 El提供的信 息，空调启动溫度限值区间Hn的信度，信度βη , 1满足下式：βη , 1 > 0并且
表示仿真过程信息是完整的，
表示仿真 过程存在信息不完全性，η代表空调启动溫度限值区间序号，i表示影响因素序号；
[0013] 4)确定空调启动溫度限值影响因素权重，影响因素 Ei的权重用ω i表示，按照赌权 原理计算ω i;
[0014] 所述步骤4)包括W下步骤：
[001引（41)影响因素 Ei的赌用S康示，Si如下式计算
虹又。f=l，...，L，其 中，
[0016]
[001 7] K，f η,功赌计算过程的中间参数；
[0018] (42)根据赌的性质判定，赌值越大，所对应因素的重要程度越小，影响因素 El的权 重ωι通过W下公式计算：
[0019] 5)通过证据推理的分析算法进行空调启动溫度限值区间综合信度合成，用βη(η = 1，2，···，Ν)表示综合考虑所有的影响因素后空调启动溫度限值区间Ηη的综合信度，化表示由 于信息不完全导致的不可分配信度
[0020 ]所述步骤5)信度合成包括W下步骤：
[0021] (51)结合因素权重和信度矩阵，按照式1~式5建立证据理论中的基本信度分配函 数，式中出现两个含义相同的变量，有利于明确表达变量的物理意义；。
[0029] 化η)-代表从因素 El的角度提供的信息，空调启动溫度限值区间Ηη的基本 信度；
[0030] ΠΙΗ.ι,ΠΙι化)--代表从因素 El的角度来看整个仿真过程中分配到空调启动溫度限值 区间集合Η之外的信度，由而和而两部分组成；
[0031] 而",--代表El运个影响因素之外的其它影响因素对空调启动溫度限值的 -，' 作用；
[0032] 而,j 代表El运个影响因素进行建筑空调启动溫度限值仿真的信息不完 全的程度，如果从El运个影响因素的仿真信息是完全的，则iik; =Q;:
[0033] (52)根据证据推理分析算法，按照式6~式11进行信度合成：
[0040] 式中；
[0041] mn-代表综合考虑影响因素集合E后空调启动溫度限值区间Hn的基本信度；
[0042] 馬--代表影响因素集合E之外的其它影响因素对空调启动溫度限值的作用；
[0043] 代表综合考虑影响因素集合E进行建筑空调启动溫度限值仿真的信息不完全 的程度；
[0044] k-信度合成计算过程中引入的中间变量；
[004引6)根据βη(η = 1，2，···，Ν)中的最大值，确定仿真时刻空调启动溫度限值区间，并取 该区间中位数为仿真时刻的空调启动溫度限值，提供由于信息不完全导致的不可分配信度 曲；
[0046] 7)重复步骤3)~步骤6)对仿真时段逐时进行计算，则得到仿真时段的空调开启溫 度限值逐时值列表。
[0047] 本方法克服了当前建筑环境及能耗模拟工具提供的建筑使用者空调使用行为方 式考虑因素单一，空调启动溫度限值仿真未考虑仿真过程的不完全信息等不足。本方法能 综合考虑当地气候特性、建筑室内外环境、建筑使用者身体条件及经济社会等因素对空调 使用行为的影响，构建空调启动溫度限值仿真理论模型及方法，能输出计算时段内逐时建 筑空调启动溫度限值仿真数据，计算时段可W根据需要设定为最冷月、最热月、夏季、冬季 乃至全年。所输出的建筑空调启动溫度限值仿真数据为建筑环境及能耗模拟软件提供更为 科学的空调使用行为数据，从而将大大提高建筑环境及能耗模拟软件的计算科学性。所构 建的建筑空调启动溫度限值仿真理论模型及方法能为建筑行为节能提供理论依据。本方法 基于证据推理和赌权理论进行仿真，能处理空调启动溫度限值仿真中的主观因素和客观因