發(fā)布時間：2020-11-16 11:30

　　 隨著建筑設(shè)計的發(fā)展,低能耗、高舒適度成為了建筑設(shè)計發(fā)展的方向之一。目前建筑能耗仍然十分龐大,其中又以公共建筑能耗為主。公共建筑的機械通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)帶來巨大能耗的同時,在舒適度調(diào)節(jié)上的表現(xiàn)也不足以讓所有人滿意。目前,國內(nèi)的學(xué)者在研究如何降低嚴(yán)寒地區(qū)的辦公空間能耗的問題時,大多數(shù)人選擇的研究方法都是從研究冬季如何進(jìn)行保溫和防寒來入手,對于其它季節(jié)的節(jié)能研究相對較為匱乏。而對于嚴(yán)寒地區(qū)來說,過渡季節(jié)和夏季有著較為豐富的自然通風(fēng)資源。相比于夏熱冬冷和夏熱冬暖地區(qū)(如廣州、北京、上海等地),嚴(yán)寒地區(qū)的過渡季節(jié)室外空氣溫濕度較為溫和,自然通風(fēng)所帶來的節(jié)能收益更為可觀。現(xiàn)有研究表明,自然通風(fēng)是有效改善室內(nèi)熱舒適的手段。基于以上現(xiàn)狀,本文提出在過渡季引入自然通風(fēng)來解決高能耗、低舒適度的問題,建立一個基于LSTM算法的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型,提出一套模型預(yù)測控制策略,來進(jìn)行有效的自然通風(fēng),并改善室內(nèi)的熱環(huán)境,提高熱舒適度。本文提出了了一個基于LSTM算法的室內(nèi)溫度預(yù)測模型的建立方法。以當(dāng)前和歷史時刻的室內(nèi)外溫度和室內(nèi)濕度序列作為輸入,預(yù)測下一時刻的室內(nèi)溫度變化。隨后在位于哈爾濱市雙城區(qū)的黑龍江省工商學(xué)院2號教學(xué)樓進(jìn)行為期一個月的實地測量,并使用測量數(shù)據(jù)建立室溫溫度預(yù)測模型。通過與真實值的對比,證明其預(yù)測結(jié)果較為準(zhǔn)確,擬合度達(dá)到了98.7%。本文基于上述的室內(nèi)溫度預(yù)測模型,提出了一個用于嚴(yán)寒地區(qū)辦公建筑的自然通風(fēng)預(yù)測控制策略。并通過典型性研究,搭建了一個典型辦公單元場地,在該場地內(nèi)對上述自然通風(fēng)預(yù)測控制策略進(jìn)行驗證。結(jié)果表明,相比于固定點溫度控制法,自然通風(fēng)預(yù)測控制下的房間室內(nèi)溫度波動幅度更小,處在舒適范圍內(nèi)的時間更長,房間室內(nèi)熱舒適性更好。通過建立室內(nèi)溫度預(yù)測模型,應(yīng)用自然通風(fēng)預(yù)測控制策略,提高了嚴(yán)寒地區(qū)辦公建筑過渡季的室內(nèi)熱舒適性,降低了空調(diào)系統(tǒng)所帶來的能耗。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TU834.1
【部分圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文- 21-圖2-1 中國建筑氣候區(qū)劃圖圖2-2 哈爾濱市風(fēng)資源分布以哈爾濱作為典型嚴(yán)寒地區(qū)城市的代表，選取 2018 年哈爾濱的氣候數(shù)據(jù)作為研究對象，研究過渡季的溫度特征。哈爾濱屬于嚴(yán)寒地區(qū) A 區(qū)，每年 10 月 20 日至次年的 4 月 20 日為采暖期，全年采暖期近 6 個月，過渡季節(jié)時間短且溫度變化顯著，是典型的嚴(yán)寒城市。孫慧萱等人[15]曾以 5 月作為哈爾濱過渡季節(jié)典型代表，進(jìn)行嚴(yán)寒地區(qū)過渡季辦公建筑熱舒適的實測研究；冷紅[75]等人在研究寒地城市公共空間過渡季節(jié)氣候舒適性時

- 21-圖2-1 中國建筑氣候區(qū)劃圖圖2-2 哈爾濱市風(fēng)資源分布以哈爾濱作為典型嚴(yán)寒地區(qū)城市的代表，選取 2018 年哈爾濱的氣候數(shù)據(jù)作為研究對象，研究過渡季的溫度特征。哈爾濱屬于嚴(yán)寒地區(qū) A 區(qū)，每年 10 月 20 日至次年的 4 月 20 日為采暖期，全年采暖期近 6 個月，過渡季節(jié)時間短且溫度變化顯著，是典型的嚴(yán)寒城市。孫慧萱等人[15]曾以 5 月作為哈爾濱過渡季節(jié)典型代表，進(jìn)行嚴(yán)寒地區(qū)過渡季辦公建筑熱舒適的實測研究；冷紅[75]等人在研究寒地城市公共空間過渡季節(jié)氣候舒適性時

高差和溫度差的影響，因此可以通過加強進(jìn)風(fēng)口和排風(fēng)口高差，或者加強室內(nèi)外溫差的方法來加強熱壓通風(fēng)。圖2-7 自然通風(fēng)原理對于嚴(yán)寒地區(qū)的過渡季節(jié)來說，室外風(fēng)資源豐富，有利于風(fēng)壓通風(fēng)的形成；而較厚的墻體保溫使得過渡季節(jié)能夠有足夠的室內(nèi)外溫差，在無風(fēng)的時候也能形成熱壓通風(fēng)保證換氣效率。同時哈爾濱風(fēng)能資源十分豐富，過渡季可利用自然通風(fēng)作為自然冷源，減少空調(diào)冷負(fù)荷。此外哈爾濱過渡季節(jié)室外空氣溫的濕度較為溫和宜人，大部分時間里都適宜進(jìn)行自然通風(fēng)。上一章節(jié)已經(jīng)分析過寒地過渡季的溫度特征，對于過渡季節(jié)來說，室外溫度過高或濕度過高都不利于自然通風(fēng)。自然通風(fēng)通常是作為自然冷源起到降溫的作用，而溫度過高不利于室內(nèi)降溫冷卻；《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn) GB50189-2015》中規(guī)定室內(nèi)空調(diào)設(shè)定溫度為 26℃；孫惠萱等人通過實驗測得嚴(yán)寒地區(qū)過渡季人體中性溫度 25.675℃。因此室外溫度超過 26℃時
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