本發(fā)明涉及一種室內(nèi)冷熱負(fù)荷預(yù)測方法，更具體地涉及下述的室內(nèi)冷熱負(fù)荷預(yù)測方法，其更加準(zhǔn)確地預(yù)測利用室內(nèi)冷熱系統(tǒng)中所具有的自動控制裝置來適當(dāng)?shù)鼐S持作為調(diào)節(jié)對象的建筑物的室內(nèi)溫度時所需要的室內(nèi)冷熱負(fù)荷，以便有效且經(jīng)濟(jì)地使用室內(nèi)冷熱系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：最近，在各個國家，為了應(yīng)對化石能源的逐漸枯竭、并為了改善地球環(huán)境，競相進(jìn)行使能源的利用更加合理化的努力，作為實(shí)現(xiàn)這種能源利用的合理化的一個方案，可以舉出：對作為調(diào)節(jié)對象的建筑物準(zhǔn)確地預(yù)測室內(nèi)冷熱負(fù)荷，基于該預(yù)測的室內(nèi)冷熱負(fù)荷，最佳地運(yùn)行室內(nèi)冷熱系統(tǒng)。但是，由于不容易預(yù)測作為調(diào)節(jié)對象的建筑物的室內(nèi)冷熱負(fù)荷，因此，一直以來，室內(nèi)冷熱系統(tǒng)的運(yùn)行主要依靠運(yùn)行者的經(jīng)驗(yàn)，其結(jié)果，在很多情況下，經(jīng)常會發(fā)生因運(yùn)行者的判斷失誤以及運(yùn)行不熟練而消耗不必要的電力、或者室內(nèi)冷熱供給量不足而給用戶帶來不便的情況。為了在解決上述的問題的同時更加經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行室內(nèi)冷熱系統(tǒng)，活躍地進(jìn)行了關(guān)于室內(nèi)冷熱負(fù)荷預(yù)測方法的研究，但是，現(xiàn)有的室內(nèi)冷熱負(fù)荷預(yù)測方法主要都是基于復(fù)雜的數(shù)學(xué)和統(tǒng)計學(xué)概念而對其進(jìn)行控制的方法，因此，存在沒有相關(guān)專業(yè)知識的運(yùn)行者難以運(yùn)行的問題。并且，存在下述的其他問題：由于需要很多適用于室內(nèi)冷熱負(fù)荷預(yù)測的建筑物特性的輸入值，或者在相當(dāng)大的程度上依賴于過去的運(yùn)行數(shù)據(jù)，因此，難以適用于無法求出建筑物特性的輸入值的建筑物或過去的運(yùn)行數(shù)據(jù)不足的建筑物。因此，本發(fā)明人等為了解決如上所述的現(xiàn)有的室內(nèi)冷熱負(fù)荷預(yù)測方法所具有的問題，提出了新的室內(nèi)冷熱負(fù)荷預(yù)測方法，并獲得了專利權(quán)(韓國專利第10-1301123號)，在該室內(nèi)冷熱負(fù)荷預(yù)測方法中，像下述的數(shù)學(xué)式1至數(shù)學(xué)式3那樣地，求出建筑物的作為調(diào)節(jié)對象的空間的顯熱負(fù)荷和潛熱負(fù)荷之后，將這些負(fù)荷相加而算出室內(nèi)冷負(fù)荷，此時，利用數(shù)學(xué)式2求出顯熱負(fù)荷，并利用數(shù)學(xué)式3求出潛熱負(fù)荷，此時，根據(jù)建筑物的負(fù)荷清單或者作為調(diào)節(jié)對象的空間的面積單義地計算出顯熱負(fù)荷系數(shù)(Ps)和日射量系數(shù)(Psol)?！矓?shù)學(xué)式1〕在此，是室內(nèi)冷負(fù)荷，是顯熱負(fù)荷，是潛熱負(fù)荷，是太陽輻射熱，是傳導(dǎo)熱，是侵入外部空氣以及導(dǎo)入外部空氣引起的熱，是內(nèi)部生成熱以及其他熱負(fù)荷?！矓?shù)學(xué)式2〕在此，是顯熱負(fù)荷，Ps是顯熱負(fù)荷系數(shù)，To是外部空氣溫度，Ti是室內(nèi)溫度，Psol是日射量系數(shù)，Isol是日射量，s是換氣裝置的顯熱回收率，是通過換氣從外部流入的空氣的量，hio是室內(nèi)比濕度和外部空氣溫度相遇的點(diǎn)的空氣的焓，hi是室內(nèi)條件下的空氣的焓，是侵入外部空氣的量，Cs是顯熱負(fù)荷常數(shù)?！矓?shù)學(xué)式3〕在此，是潛熱負(fù)荷，i是換氣裝置的潛熱回收率，是通過換氣從外部流入的空氣的量，hio是室內(nèi)比濕度和外部空氣溫度相遇的點(diǎn)的空氣的焓，hi是室內(nèi)條件下的空氣的焓，minf是侵入外部空氣的量，Cl是潛熱負(fù)荷常數(shù)。即，在上述專利中，利用根據(jù)建筑物的負(fù)荷清單或者作為調(diào)節(jié)對象的空間的面積單義地計算出的顯熱負(fù)荷系數(shù)(Ps)和日射量系數(shù)(Psol)，算出顯熱負(fù)荷而在實(shí)際中，窗戶和壁體的傳熱負(fù)荷和日射負(fù)荷的特性很不相同，盡管如此，還像上述那樣地不區(qū)分窗戶和壁體、得出一個顯熱負(fù)荷系數(shù)(Ps)和日射量系數(shù)(Psol)而使用，則存在可能伴隨相當(dāng)大的誤差的問題。并且，窗戶和壁體的日射特性按方位很不相同，傳熱特性也按方位可能很不相同，盡管如此，還像上述專利那樣地不區(qū)分方位地針對建筑物整體或單一區(qū)域使用一個負(fù)荷系數(shù)是不恰當(dāng)?shù)摹４送猓捎诮ㄖ锏呢?fù)荷清單是基于最大負(fù)荷制作的，因此，在冬季不考慮日射負(fù)荷，在夏季也難以準(zhǔn)確地反映日射負(fù)荷，從而在根據(jù)負(fù)荷清單得出負(fù)荷系數(shù)的情況下，也可能伴隨相當(dāng)大的誤差。因此，需要開發(fā)出考慮了窗戶和壁體的傳熱負(fù)荷和日射負(fù)荷的特性以及按方位的日射特性等的新的室內(nèi)冷熱負(fù)荷預(yù)測方法。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：發(fā)明要解決的技術(shù)課題本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有的室內(nèi)冷熱負(fù)荷預(yù)測方法所具有的問題而提出的，其目的在于，提供一種室內(nèi)冷熱負(fù)荷預(yù)測方法，其區(qū)分作為調(diào)節(jié)對象的建筑物的窗戶和壁體而考慮傳熱負(fù)荷和日射負(fù)荷的特性，并反映按方位的日射特性等，不依賴于負(fù)荷清單而求出負(fù)荷特性系數(shù)，從而使用與現(xiàn)有的相比更加準(zhǔn)確的預(yù)測日射量。用于解決技術(shù)課題的手段如上所述的本發(fā)明的目的通過提供一種下述的利用預(yù)測日射量的室內(nèi)冷熱負(fù)荷預(yù)測方法來實(shí)現(xiàn)，其中，利用數(shù)學(xué)式4計算室內(nèi)冷熱負(fù)荷，并且，分別利用數(shù)學(xué)式6以及數(shù)學(xué)式7計算日射負(fù)荷和傳熱負(fù)荷。〔數(shù)學(xué)式4〕〔數(shù)學(xué)式6〕〔數(shù)學(xué)式7〕并且，本發(fā)明的特征在于，窗戶的傳熱特性系數(shù)(Pht，win)和壁體的傳熱特性系數(shù)(Pht，wall)分別是總和熱傳達(dá)系數(shù)的函數(shù)，分別利用數(shù)學(xué)式8和數(shù)學(xué)式9的線性式求出?！矓?shù)學(xué)式8〕Pht,win(i,j)＝C1Uwin(i,j)+C2〔數(shù)學(xué)式9〕Pht，wall(i，j)＝C3Uwall(i，j)+C4此外，本發(fā)明的另一個特征在于，窗戶的日射特性系數(shù)是日射獲得系數(shù)的函數(shù)，利用數(shù)學(xué)式10求出?！矓?shù)學(xué)式10〕Psol，win(i，j)＝[C5SHGC(i，j)2+C6SHGC(i，j)+C7]SCwin(i，j)此外，本發(fā)明的另一個特征在于，壁體的日射特性系數(shù)是壁體的太陽吸收率和總和熱傳達(dá)系數(shù)的函數(shù)，利用數(shù)學(xué)式11求出?！矓?shù)學(xué)式11〕Psol,wall(i，j)＝[C8α(i，j)nUwall(i，j)m+C9]SCwall(i，j)此外，本發(fā)明的另一個特征在于，利用數(shù)學(xué)式17求出按方位的每個小時的預(yù)測日射量?！矓?shù)學(xué)式17〕Isol(i)＝Csol(i)Idh+Idiff在此，Csol是直射日射方位系數(shù)，其由數(shù)學(xué)式18求出?！矓?shù)學(xué)式18〕此外，本發(fā)明的另一個特征在于，使用基因演算法以傳熱調(diào)整系數(shù)和日射調(diào)整系數(shù)分別對窗戶和壁體的傳熱特性系數(shù)和日射特性系數(shù)進(jìn)行調(diào)整。發(fā)明的效果本發(fā)明通過區(qū)分作為調(diào)節(jié)對象的建筑物的窗戶和壁體的傳熱負(fù)荷和日射負(fù)荷的特性，并反映按方位的日射特性等，與現(xiàn)有的相比能夠更加準(zhǔn)確地算出室內(nèi)冷熱負(fù)荷。并且，本發(fā)明分別使用基因演算法以傳熱調(diào)整系數(shù)和日射調(diào)整系數(shù)對窗戶和壁體的傳熱特性系數(shù)和日射特性系數(shù)進(jìn)行調(diào)整，從而能夠使預(yù)測負(fù)荷和實(shí)測負(fù)荷之間的不一致最小化。附圖說明圖1是表示傳熱特性系數(shù)隨著窗戶的總和熱傳達(dá)系數(shù)的變化而變化的圖表；圖2是表示傳熱特性系數(shù)隨著壁體的總和熱傳達(dá)系數(shù)的變化而變化的圖表；圖3是表示日射特性系數(shù)隨著窗戶的日射獲得系數(shù)的變化而變化的圖表；圖4是2014年1月份一個月期間的對根據(jù)本發(fā)明的室內(nèi)冷熱負(fù)荷預(yù)測方法預(yù)測的室內(nèi)熱負(fù)荷和利用EnergyPlus分析的室內(nèi)熱負(fù)荷進(jìn)行比較的圖表；圖5是2014年7月份一個月期間的對根據(jù)本發(fā)明的室內(nèi)冷熱負(fù)荷預(yù)測方法預(yù)測的室內(nèi)冷負(fù)荷和利用EnergyPlus分析的室內(nèi)冷負(fù)荷進(jìn)行比較的圖表。具體實(shí)施方式下面基于示出本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的附圖更加詳細(xì)地說明本發(fā)明的構(gòu)成和作用。并且，通過具有微處理器(microprocessor)、通信裝置、輸入裝置以及顯示器等而集成控制整個室內(nèi)冷熱系統(tǒng)的電腦(PC)或集成控制器執(zhí)行下面說明的本發(fā)明的室內(nèi)冷熱負(fù)荷預(yù)測方法。本發(fā)明要提供的是利用與現(xiàn)有的相比更加準(zhǔn)確的預(yù)測日射量的室內(nèi)冷熱負(fù)荷預(yù)測方法，為此，本發(fā)明區(qū)分作為調(diào)節(jié)對象的建筑物的窗戶和壁體、并按方位考慮傳熱特性系數(shù)和日射特性系數(shù)等負(fù)荷特性系數(shù)而預(yù)測室內(nèi)冷熱負(fù)荷。在建筑物中窗戶和壁體具有互不相同的室內(nèi)冷熱負(fù)荷特性，結(jié)構(gòu)體的種類按方位可能會不同，并且，作用在壁體上的日射并不是直接作用為建筑物的室內(nèi)冷熱負(fù)荷，而是蓄積在壁體的表面上而引起溫度的上升，由此導(dǎo)致的溫差會形成負(fù)荷，另一方面，窗戶使日射透過而使其直接流入到建筑物中，從而為了更加準(zhǔn)確地求出建筑物的室內(nèi)冷熱負(fù)荷，如上所述地，在本發(fā)明中區(qū)分作為調(diào)節(jié)對象的建筑物的窗戶和壁體、并按方位考慮傳熱特性系數(shù)和日射特性系數(shù)。在下面，詳細(xì)地說明本發(fā)明的區(qū)分窗戶和壁體、并按方位考慮負(fù)荷特性系數(shù)的室內(nèi)冷熱負(fù)荷預(yù)測方法。一般來說，作為對為了制冷和制熱建筑物的室內(nèi)而所需要的室內(nèi)冷熱負(fù)荷帶來影響的負(fù)荷(熱)，有透過玻璃和壁體的太陽輻射熱、由于外部空氣和室內(nèi)的溫差而傳遞的熱、侵入外部空氣以及導(dǎo)入外部空氣引起的熱、人體或室內(nèi)器具的內(nèi)部生成熱、包括供氣管道的損失的其他負(fù)荷等，而在計算室內(nèi)冷熱負(fù)荷時，通常如下述的數(shù)學(xué)式4(與上述的數(shù)學(xué)式1實(shí)質(zhì)上相同)所示地進(jìn)行區(qū)分而計算。〔數(shù)學(xué)式4〕在此，表示室內(nèi)冷熱負(fù)荷，表示顯熱負(fù)荷，表示潛熱負(fù)荷，表示日射負(fù)荷，表示傳熱負(fù)荷，表示換氣負(fù)荷，表示內(nèi)部負(fù)荷。在本發(fā)明中，利用包括上述的韓國專利第10-1301123號中公開的方法的現(xiàn)有的負(fù)荷計算方法求出上述數(shù)學(xué)式4的換氣負(fù)荷和內(nèi)部負(fù)荷例如，利用下述的數(shù)學(xué)式5求出換氣負(fù)荷和內(nèi)部負(fù)荷的和，另一方面，區(qū)分窗戶和壁體、并適用按方位不同的負(fù)荷特性系數(shù)(傳熱特性系數(shù)和日射特性系數(shù))，利用下述的數(shù)學(xué)式6和數(shù)學(xué)式7分別求出日射負(fù)荷和傳熱負(fù)荷〔數(shù)學(xué)式5〕在此，是換氣量，hio是室內(nèi)比濕度和外部空氣溫度相遇的點(diǎn)的空氣的焓，hi是室內(nèi)條件下的空氣的焓，s是換氣裝置的顯熱回收率，Cs是顯熱負(fù)荷常數(shù)，ho是外部空氣條件下的空氣的焓，l是換氣裝置的潛熱回收率，Cl是潛熱負(fù)荷常數(shù)?！矓?shù)學(xué)式6〕在此，Pht，win和Pht，wall分別是窗戶和壁體的傳熱特性系數(shù)，Awin和Awall分別是窗戶和壁體的面積，i表示圍繞建筑物的室內(nèi)冷熱空間的6個面的方位，j表示構(gòu)成建筑物的一個方位面的壁體或窗戶種類數(shù)。To是每個小時的預(yù)測外部空氣溫度，Td是室內(nèi)冷熱空間的室內(nèi)溫度?！矓?shù)學(xué)式7〕在此，Psol，win和Psol，wall分別是窗戶和壁體的日射特性系數(shù)，Isol是按方位的每個小時的預(yù)測日射量，Awin和Awall等與上述數(shù)學(xué)式6相同。在現(xiàn)有的專利(韓國專利第10-1301123號)的室內(nèi)冷熱負(fù)荷計算方法中，針對建筑物整體或單一區(qū)域，根據(jù)負(fù)荷清單求出負(fù)荷特性系數(shù)，但是，像本發(fā)明那樣區(qū)分窗戶和壁體、并按方位而不同的負(fù)荷特性系數(shù)不能像現(xiàn)有技術(shù)那樣根據(jù)負(fù)荷清單求出。因此，在本發(fā)明中，利用根據(jù)能源平衡法的建筑物能源模擬程序求出負(fù)荷特性系數(shù)，本發(fā)明中使用的建筑物能源模擬程序是現(xiàn)在被最廣泛使用且分析準(zhǔn)確度優(yōu)秀的EnergyPlus。在下面，說明使用EnergyPlus而分別求出窗戶的傳熱特性系數(shù)、壁體的傳熱特性系數(shù)、窗戶的日射特性系數(shù)以及壁體的日射特性系數(shù)的方法，并且詳細(xì)說明根據(jù)預(yù)測的水平面總?cè)丈淞壳蟪霭捶轿坏念A(yù)測日射量的方法。(1)窗戶的傳熱特性系數(shù)(Pht，win)在本發(fā)明中，為了求出窗戶的傳熱特性系數(shù)，針對EnergyPlus的數(shù)據(jù)庫中提供的多個種類(在本試驗(yàn)中為23個)的窗戶，觀察了總和熱傳達(dá)系數(shù)和傳熱特性系數(shù)之間的關(guān)系，其結(jié)果，確認(rèn)了：如圖1所示，在窗戶中，總和熱傳達(dá)系數(shù)和傳熱特性系數(shù)呈現(xiàn)出線性關(guān)系。從而，如果對此進(jìn)行公式化，則可以表達(dá)為下述的數(shù)學(xué)式8，由此，將實(shí)際設(shè)置的窗戶的總和熱傳達(dá)系數(shù)(Uwin)代入到數(shù)學(xué)式8，就能夠容易地求出窗戶的傳熱特性系數(shù)(Pht，win)?！矓?shù)學(xué)式8〕Pht，win(i，j)＝C1Uwin(i，j)+C2在此，Uwin是窗戶的總和熱傳達(dá)系數(shù)，其已經(jīng)記載在建筑物設(shè)計書等中，或者如果知道窗戶的種類，則通過計算容易地算出，常數(shù)C1、C2分別是圖1的圖表中的直線的斜率和截距，可以利用建筑物能源模擬程序求出各種窗戶的結(jié)構(gòu)的該常數(shù)，i表示圍繞建筑物的室內(nèi)冷熱空間的6個面的方位，j表示構(gòu)成建筑物的一個方位面的窗戶種類數(shù)。(2)壁體的傳熱特性系數(shù)(Pht，wall)在本發(fā)明中，為了求出考慮到構(gòu)成建筑物的多種壁體的結(jié)構(gòu)的負(fù)荷特性系數(shù)，將構(gòu)成建筑物的壁體的結(jié)構(gòu)作為變數(shù)，并將各個變數(shù)分為3種條件進(jìn)行了分析，但是，此時如果每次變換變數(shù)的條件而進(jìn)行分析，則情形的數(shù)量變得過多，因此，為了解決此問題，利用試驗(yàn)計劃法將一定個數(shù)(在本試驗(yàn)中為27個)的壁體設(shè)定為分析模型，并對于這些分析模型，與求出窗戶的傳熱特性系數(shù)時相同地，觀察了總和熱傳達(dá)系數(shù)和傳熱特性系數(shù)之間的關(guān)系，其結(jié)果，確認(rèn)了：如圖2所示，在壁體中，也與窗戶中同樣地，總和熱傳達(dá)系數(shù)和傳熱特性系數(shù)呈現(xiàn)出線性關(guān)系。從而，如果對此進(jìn)行公式化，則可以表達(dá)為下述的數(shù)學(xué)式9，由此，將實(shí)際設(shè)置的壁體的總和熱傳達(dá)系數(shù)(Uwall)代入到數(shù)學(xué)式9，就能夠容易地求出壁體的傳熱特性系數(shù)(Pht，wall)?！矓?shù)學(xué)式9〕Pht，wall(i，j)＝C3Uwall(i，j)+C4在此，Uwall是壁體的總和熱傳達(dá)系數(shù)，其已經(jīng)記載在建筑物設(shè)計書等中，或者如果知道壁體的結(jié)構(gòu)，則通過計算容易地算出，常數(shù)C3、C4分別是圖2的圖表中的直線的斜率和截距，可以利用建筑物能源模擬程序求出各種壁體的結(jié)構(gòu)的該常數(shù)，i表示圍繞建筑物的室內(nèi)冷熱空間的6個面的方位，j表示構(gòu)成建筑物的一個方位面的壁體種類數(shù)。(3)窗戶的日射特性系數(shù)(Psol，win)在本發(fā)明中，為了求出窗戶的日射特性系數(shù)，針對EnergyPlus的數(shù)據(jù)庫中提供的多個種類(在本試驗(yàn)中為207個)的窗戶，觀察了日射獲得系數(shù)(SHGC)和日射特性系數(shù)(Psol，win)之間的關(guān)系，并在圖3中示出了其結(jié)果。如果對圖3所示的圖表進(jìn)行曲線擬合(curvefitting)，則窗戶的日射特性系數(shù)(Psol，win)如下述的數(shù)學(xué)式9所示地表達(dá)為日射獲得系數(shù)(SHGC)的二次式，由此，將實(shí)際設(shè)置的窗戶的日射獲得系數(shù)(SHGC)代入到數(shù)學(xué)式10，就能夠容易地求出窗戶的日射特性系數(shù)(Psol，win)?！矓?shù)學(xué)式10〕Psol，win(i，j)＝[C5SHGC(i，j)2+C6SHGC(i，j)+C7]SCwin(i，j)在此，可以利用建筑物能源模擬程序分別求出各種窗戶的常數(shù)C5、C6以及C7，SCwin是設(shè)置在窗戶上的外部遮陽裝置的日射遮蔽系數(shù)，對遮陽裝置的幾何形狀和方位進(jìn)行考慮而計算出，在沒有遮陽裝置的情況下，成為1，i表示圍繞建筑物的室內(nèi)冷熱空間的6個面的方位，j表示構(gòu)成建筑物的一個方位面的窗戶種類數(shù)。(4)壁體的日射特性系數(shù)(Psol，wall)在本發(fā)明中，為了求出壁體的日射特性系數(shù)，利用試驗(yàn)計劃法將一定個數(shù)(在本試驗(yàn)中為27個)的壁體設(shè)定為電算分析模型，一邊變換壁體的結(jié)構(gòu)，一邊進(jìn)行了電算試驗(yàn)。通過電算試驗(yàn)確認(rèn)的結(jié)果，壁體的日射特性系數(shù)(Psol，wall)表達(dá)為像下述的數(shù)學(xué)式11那樣的太陽吸收率(α)和總和熱傳達(dá)系數(shù)(Uwall)的指數(shù)函數(shù)，由此，將實(shí)際設(shè)置的壁體的太陽吸收率(α)和總和熱傳達(dá)系數(shù)(Uwall)分別代入到數(shù)學(xué)式11，就能夠求出壁體的日射特性系數(shù)(Psol，wall)?！矓?shù)學(xué)式11〕Psol，wall(i，j)＝[C8α(i，j)nUwall(i，j)m+C9]SCwall(i，j)在此，α是壁體的太陽吸收率，Uwall是壁體的總和熱傳達(dá)系數(shù)，這些值已經(jīng)記載在建筑物設(shè)計書等中，或者如果知道壁體的結(jié)構(gòu)，則通過計算容易地算出，可以利用建筑物能源模擬程序求出系數(shù)C8、C9以及指數(shù)n和m，SCwall是設(shè)置在壁體上的外部遮陽裝置的日射遮蔽系數(shù)，對遮陽裝置的幾何形狀和方位進(jìn)行考慮而計算出，i和j與上述的數(shù)學(xué)式10相同。(5)按方位的日射量為了預(yù)測建筑物的室內(nèi)冷熱負(fù)荷，除了負(fù)荷特性系數(shù)之外，還需要外部空氣溫度、濕度、日射量的預(yù)測信息，在這些預(yù)測信息中，外部空氣溫度、濕度可以通過氣象廳等氣象預(yù)報系統(tǒng)提供的氣象預(yù)報中獲得，但是，對于日射量，氣象廳等機(jī)構(gòu)不會作為預(yù)報信息提供，因此，本發(fā)明人等為了獲得對于日射量的信息，得到氣象廳提供的按小時的云量(CA)和按小時的相對濕度(RH)以及/或者日較差，并算出按小時的晴空指數(shù)(Kt)，從而開發(fā)了利用該算出的按小時的晴空指數(shù)(Kt)而預(yù)測按小時的水平面總?cè)丈淞?IT)的方法，并提出了專利申請(韓國專利申請?zhí)枺?0-2014-0194891)，在下面，對本發(fā)明人等開發(fā)的預(yù)測按小時的水平面總?cè)丈淞?IT)的方法進(jìn)行說明。為了預(yù)測按小時的水平面總?cè)丈淞?IT)，首先從氣象廳獲得氣象數(shù)據(jù)，根據(jù)該獲得的氣象數(shù)據(jù)求出按小時的云量(CA)和按小時的相對濕度(RH)以及日較差(Δt)，從而算出按小時的晴空指數(shù)(Kt)。在此，晴空指數(shù)(Kt)指的是大氣層外的日射量最大程度地到達(dá)水平面時和實(shí)際上到達(dá)水平面的日射量之比，這樣的晴空指數(shù)(Kt)可以如下述的數(shù)學(xué)式12那樣地被定義?！矓?shù)學(xué)式12〕在此，IT是水平面總?cè)丈淞浚琁o是大氣層外的日射量，h是太陽的高度。在上述的數(shù)學(xué)式12中，可以利用晴空指數(shù)(Kt)、大氣層外的日射量Io以及太陽的高度h求出水平面總?cè)丈淞縄T，在此，大氣層外的日射量Io和太陽的高度h是已知的值。本發(fā)明人為了確認(rèn)在多種氣象數(shù)據(jù)中哪些氣象數(shù)據(jù)與按小時的晴空指數(shù)(Kt)最相關(guān)，根據(jù)過去5年(2009年～2013年)的大田地方氣象廳實(shí)測數(shù)據(jù)，分析了皮爾遜(Pearson)相關(guān)性，其結(jié)果如下述的表1所示。皮爾遜相關(guān)性是表示兩個變量X、Y之間的線性相關(guān)性的程度的系數(shù)，越接近1，越具有強(qiáng)的正相關(guān)性，越接近-1，越具有強(qiáng)的負(fù)相關(guān)性，另一方面，系數(shù)越接近0，表示沒有相關(guān)性。[表1]區(qū)分與按小時的晴空指數(shù)(Kt)的相關(guān)系數(shù)按小時的云量-0.800平均云量-0.75512點(diǎn)云量-0.732按小時的溫度0.02最高溫度0.02最低溫度-0.179日較差0.601按小時的濕度-0.699最高濕度-0.334最低濕度-0.627濕度差0.572通過皮爾遜相關(guān)性，從上述表1可以確認(rèn)：按小時的晴空指數(shù)(Kt)與云量中的按小時的云量(CA)、濕度中的按小時的相對濕度(RH)、溫度中的日較差(ΔT)具有強(qiáng)的相關(guān)性。因此，在本發(fā)明中，將對日射量帶來最大的影響的按小時的云量(CA)和按小時的相對濕度(RH)選定為獨(dú)立變數(shù)，利用像下述的數(shù)學(xué)式13那樣的相關(guān)關(guān)系式求出按小時的晴空指數(shù)(Kt)?！矓?shù)學(xué)式13〕Kt＝D1+D2CA+D3CA2+D4CA3+D5RH+D6RH2+D7RH3在此，Kt是晴空指數(shù)，CA是按小時的云量，RH是按小時的相對濕度。在上述的數(shù)學(xué)式13中，相關(guān)關(guān)系式的系數(shù)根據(jù)地域可能會不同，在本發(fā)明中，將大田地域的過去5年的氣象廳實(shí)測數(shù)據(jù)作為輸入數(shù)據(jù)使用，從而求出相關(guān)關(guān)系式的系數(shù)，其結(jié)果如下述的表2所示，此時，氣象廳以3個小時的間隔提供云量，因此，在本發(fā)明中，為了求出按小時的云量而使用了插值法。[表2]區(qū)分系數(shù)D10.8277D2-0.1185e-1D30.6370e-3D4-0.3739e-3D5-0.5191e-2D60.9571e-4D7-0.8066e-6如果通過上述的過程，確定對于在按小時的日射量中反映按小時的云量和按小時的相對濕度的晴空指數(shù)(Kt)的相關(guān)關(guān)系式，則在該相關(guān)關(guān)系式中代入氣象廳預(yù)報的按小時的云量和相對濕度，由此求出按小時的晴空指數(shù)(Kt)。如果通過上述的過程，算出晴空指數(shù)(Kt)，則將該按小時的晴空指數(shù)(Kt)代入到下述的數(shù)學(xué)式14，預(yù)測按小時的水平面總?cè)丈淞?IT)?！矓?shù)學(xué)式14〕IT＝KtIosin(h)在此，IT是按小時的水平面總?cè)丈淞?，Kt是晴空指數(shù)，Io是大氣層外的日射量，h是太陽的高度。在此，韓國的氣象廳以3個小時的間隔預(yù)報相對濕度，因此，在本發(fā)明中，使用插值法求出按小時的相對濕度。并且，韓國的氣象廳不預(yù)報云量，作為替代，以3個小時的間隔預(yù)報天空狀態(tài)(晴、少云、多云、陰)，因此，將這些天空狀態(tài)像下述表3那樣地?fù)Q算為0～10的云量而使用，并使用插值法將3個小時間隔的云量變換為按小時的云量。[表3]天空狀態(tài)晴少云多云陰CA1479.5并且，在上面，說明了基于氣象廳以3個小時的間隔預(yù)報的天空狀態(tài)求出按小時的云量，但是，與此不同地，由于氣象信息機(jī)關(guān)Accuweather將云量預(yù)報為0～100％而提供，因此，可以將該云量除以10而用做0～10的云量。如在前面所說明，通過皮爾遜相關(guān)性，按小時的晴空指數(shù)(Kt)與按小時的云量(CA)、按小時的相對濕度(RH)以及日較差(ΔT)具有強(qiáng)的相關(guān)性，因此，在上面說明了：在上述三種具有強(qiáng)的相關(guān)性的變量中，將按小時的云量(CA)和按小時的相對濕度(RH)選定為獨(dú)立變數(shù)，由此求出按小時的晴空指數(shù)(Kt)。但是，如在上面所觀察，一天中的日較差(ΔT)也與這些按小時的云量(CA)和按小時的相對濕度(RH)同樣地，對日射量帶來大的影響，并且，日較差與相對濕度相比，預(yù)報準(zhǔn)確度高。因此，作為其他實(shí)施例，在算出晴空指數(shù)(Kt)時，將按小時的云量(CA)和日較差選定為獨(dú)立變數(shù)，由此求出按小時的晴空指數(shù)(Kt)，此時，按小時的晴空指數(shù)(Kt)也可以通過下述的數(shù)學(xué)式15求出?！矓?shù)學(xué)式15〕Kt＝D1+D2CA+D3CA2+D4CA3+D5ΔT+D6ΔT2+D7ΔT3在此，Kt是晴空指數(shù)，CA是按小時的云量，ΔT是日較差。在上述的數(shù)學(xué)式15中，相關(guān)關(guān)系式的系數(shù)根據(jù)地域可能會不同，在本發(fā)明中，與前面同樣地，將大田地域的過去5年的氣象廳實(shí)測數(shù)據(jù)作為輸入數(shù)據(jù)使用，從而求出相關(guān)關(guān)系式的系數(shù)，其結(jié)果如下述的表4所示，此時，氣象廳以3個小時的間隔提供云量，因此，在本發(fā)明中，為了求出按小時的云量而使用了插值法。[表4]區(qū)分系數(shù)D10.8277D2-0.1185e-1D30.6370e-3D4-0.3739e-3D5-0.5191e-2D60.9571e-4D7-0.8066e-6另一方面，對建筑物帶來影響的日射量可以分為直射日射量和散射日射量，直射日射量是指大氣層外的日射透過大氣之后直接到達(dá)建筑物的日射量，散射日射量是指由大氣的水蒸氣、灰塵等散射而到達(dá)建筑物的日射量，其具有各向同性。如果使用已被公知的Erbs模型等直散分離模型，則能夠?qū)⑺矫婵側(cè)丈淞糠蛛x為直射日射量和散射日射量，此時，由于通過直散分離而區(qū)分的直射日射量是水平面直射日射量，因此，為了求出對于垂直面的直射日射量，還需要像下述的數(shù)學(xué)式16那樣地對水平面直射日射量進(jìn)行變換?！矓?shù)學(xué)式16〕在此，Idv表示垂直面的直射日射量，Idh表示水平面直射日射量，h表示太陽高度，A表示太陽的方位角，Aw表示建筑物壁的方位角，i表示圍繞建筑物的室內(nèi)冷熱空間的6個面的方位。因此，建筑物接收到的總?cè)丈淞?Isol)是按各個方位接收到的直射日射量和散射日射量的和，其通過下述的數(shù)學(xué)式17計算。〔數(shù)學(xué)式17〕Isol(i)＝Csol(i)Idh+Idiff在此，Csol是直射日射方位系數(shù)，其由下述的數(shù)學(xué)式18求出，Idh是水平面直射日射量，Idiff是散射日射量?！矓?shù)學(xué)式18〕在此，h表示太陽高度，A表示太陽的方位角，Aw表示建筑物壁的方位角，i表示圍繞建筑物的室內(nèi)冷熱空間的6個面的方位。本發(fā)明人等為了確認(rèn)在上面說明的本發(fā)明的室內(nèi)冷熱負(fù)荷預(yù)測方法的有效性，關(guān)于作為代表冬天的月份的1月份和作為代表夏天的月份的7月份的各一個月期間的按小時的室內(nèi)冷熱負(fù)荷，對根據(jù)本發(fā)明計算的結(jié)果和利用EnergyPlus分析的結(jié)果進(jìn)行比較，并在圖4和圖5中分別示出了其結(jié)果。在圖4和圖5中，實(shí)線是根據(jù)本發(fā)明的室內(nèi)冷熱負(fù)荷預(yù)測方法計算的室內(nèi)冷熱負(fù)荷，虛線是利用EnergyPlus分析的室內(nèi)冷熱負(fù)荷，+(正)表示室內(nèi)熱負(fù)荷，﹣(負(fù))表示室內(nèi)冷負(fù)荷，可以確認(rèn)按小時的負(fù)荷變化傾向和負(fù)荷大小都非常良好地吻合。上述的結(jié)果是根據(jù)本發(fā)明預(yù)測的建筑物的室內(nèi)冷熱負(fù)荷，這種預(yù)測的室內(nèi)冷熱負(fù)荷可能與實(shí)際的負(fù)荷(實(shí)測負(fù)荷)有差異，因此，在本發(fā)明中，如果利用基因演算法對負(fù)荷特性系數(shù)進(jìn)行校正，則可以大幅地減小這些值之間的誤差，為此，窗戶和壁體的傳熱特性系數(shù)(Pht，win(i，j)、Pht，wall(i，j))分別乘以傳熱調(diào)整系數(shù)(Cht，win、Cht，wall)，窗戶和壁體的日射特性系數(shù)(Psol，win(i，j)、Csol，wall(i，j))分別乘以日射調(diào)整系數(shù)(Csol，win、Csol，wall)之后，使用基因演算法求出建筑物的預(yù)測負(fù)荷和實(shí)測負(fù)荷的誤差成為最小的窗戶和壁體的傳熱調(diào)整系數(shù)(Cht，win、Cht，wall)以及日射調(diào)整系數(shù)(Csol，win、Csol，wall)而進(jìn)行校正，由于這種使用基因演算法對變數(shù)(在本發(fā)明中為負(fù)荷特性系數(shù))進(jìn)行校正的步驟和方法已被公知，因此，省略對此的詳細(xì)說明。如上所述，本發(fā)明對作為調(diào)節(jié)對象的建筑物的窗戶和壁體的傳熱負(fù)荷特性以及日射負(fù)荷特性進(jìn)行區(qū)分，并反映出按方位的日射特性等，從而能夠更加準(zhǔn)確地預(yù)測室內(nèi)冷熱負(fù)荷。當(dāng)前第1頁1 2 3