[发明专利]一种基于模型降阶技术的建筑室内环境优化方法

权利要求书

1.一种基于模型降阶技术的建筑室内环境优化方法，具体包括如下步骤：

（1）建立基于CFD的室内环境模型；

（2）根据控制变量可能的变化范围，等间距选择控制变量数据点，作相应的CFD稳态仿真；从CFD仿真结果中提取环境参数分布，构造参数变化空间； 

（3）利用POD模型降阶技术重构出步骤（2）所得参数变化空间的低阶子空间；

（4）选择室内环境指标及能耗指标，用于评估室内环境及空调能耗；

（5）设置目标函数，利用优化算法对控制变量进行迭代优化。

2.根据权利要求1所述的一种基于模型降阶技术的建筑室内环境优化方法，其特征在于：所述步骤（1）中，CFD仿真使用Airpak计算流体力学软件；室内环境模型为三维模型；室内环境模型的建立步骤如下：

（1）利用Airpak软件建立房间围护的几何模型；确定空调送风口和回风口的位置与尺寸；确定房间内主要陈设的位置与尺寸；

（2）对建立的房间模型划分网格；

（3）利用Fluent求解器耦合求取质量、动量、能量及污染物浓度方程的稳态解。

3.根据权利要求1所述的一种基于模型降阶技术的建筑室内环境优化方法，其特征在于：所述步骤（2）中，控制变量包括空调送风口温度和风速；控制变量的选择间隔为：送风口温度0.1摄氏度，送风口风速0.1米/秒；对每一组控制变量利用步骤（1）所述的室内环境模型进行稳态仿真；通过Airpak软件的导出功能提取每一组控制变量对应的稳态参数分布，组成各类参数的变化空间；提取的所述环境参数类型包括室内温度、风速、污染物浓度及热舒适度指标。

4.根据权利要求1所述的一种基于模型降阶技术的建筑室内环境优化方法，其特征在于：所述步骤（3）中，POD模型降阶的基本步骤如下：

（1）利用各参数变化空间组成矩阵：

这里维的矩阵表示参数变化空间，是房间内网格点总数，是控制变量组数；为的转置；

（2）求解矩阵的特征值和特征向量；选择合适的截断值，使得前个特征值包含的系统动能占比大于99%，这里表示为：

（3）低阶参数变化子空间可描述为个特征向量及其系数的线性组合：

这里表示第组控制变量对应的稳态参数分布，表示POD模式系数。

5.根据权利要求1所述的一种基于模型降阶技术的建筑室内环境优化方法，其特征在于：所述步骤（4）中，室内环境指标包括热舒适度指标及室内空气质量指标，能耗指标指空调能耗指标，其中：

热舒适度指标采用预测平均投票指标PMV；

室内空气质量指标采用通风效力指标：

这里，和分别为空调回风口和送风口的污染物浓度，为室内人员头部高度的污染物平均浓度；

空调能耗指标分解为两个部分，即风机能耗指标和制冷能耗指标：

这里，为风机能耗，为风机压升，为总送风量，为制冷能耗，为用于除显热负载的制冷能耗，为对新风进行除湿降温的能耗。

6.根据权利要求1所述的一种基于模型降阶技术的建筑室内环境优化方法，其特征在于：所述步骤（5）中，目标函数设置为：

其中，为各指标的加权系数，下标指对应性能指标的最大值，用于各个指标的归一化；为惩罚项，用于反映室内人员头脚温差和周边风速过大对热舒适度的影响；优化算法采用遗传算法，参数子空间内的多维插值算法采用样条插值；在每次优化迭代过程中，通过在参数子空间内的多维插值快速得到系统响应，快速求解目标函数。