基于MOEA和ANN的严寒地区办公建筑形态节能设计决策支持模型研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51708149
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0801.建筑学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Building form is the interaction interface of indoor and outdoor environment. The building form energy-efficiency design decisions significantly affect the building energy consumption and indoor environmental performance. In recent years, the rising of energy-saving demands, carbon emission reduction requirement and environmental comfort standards required higher accuracy and efficiency for building form energy-efficiency design decision-making processes. The stern climate of severe cold region leads to natural deficiency of building form energy-efficiency design. However, the large number of office buildings and high level energy consumption give high energy-efficiency potential and wide social benefits to building form energy-efficiency design in severe cold regions. The study aims to achieve the multi-disciplinary information adaptive coordination through the parametric modeling of the building environment and performance information based on the regional characteristics of the office buildings in the severe cold regions, and to break through the bottleneck of green performance prediction efficiency through modeling the neural network by building form and green performance mapping. Through coupling multi-objective evolutionary algorithm (MOEA) and Artificial Neural Network (ANN) model, the study will develop office building energy saving design decision supporting model to improve the precision and efficiency of office building energy saving design decision-making in severe cold regions, and to reduce the energy consumption and carbon emission, and improve the daylighting and thermal performance of office buildings in severe cold regions.
建筑形态是室内外环境交互界面,其节能设计决策显著影响建筑能耗与室内环境性能。近年来,节能减排与环境舒适标准提升对建筑形态节能设计决策提出了更高的精度与效率要求。严寒地区气候严酷,建筑形态节能设计“先天不足”,而办公建筑总体基数大、单体能耗高,故其节能潜力大,社会效益广。研究旨在立足严寒地区办公建筑形态地域特征,通过建筑环境与性能信息参数化建模,实现多学科信息自适应协同;通过建筑形态与绿色性能映射关系神经网络建模,突破绿色性能预测效率瓶颈;通过耦合多目标进化算法(MOEA)和人工神经网络(ANN)模型研发办公建筑形态节能设计决策支持模型,提高严寒地区办公建筑形态节能设计决策制定精度与效率,降低严寒地区办公建筑能耗与碳排放水平,改善建筑自然采光与热舒适环境性能。

结项摘要

项目面向节能减排国家战略,立足寒地办公建筑地域特征,针对建筑形态节能设计决策中的瓶颈问题,基于机器学习、进化计算和性能驱动设计理论,融合建筑设计流程与人工智能技术流程,展开了建筑环境信息建模、绿色性能神经网络预测和设计决策支持三方面研究。.课题展开了建筑围护结构与环境交互机制研究,解析了影响建筑能耗和光热环境舒适度等绿色性能的建筑形态设计参量,探索了基于低空摄影测量技术的寒地建筑环境信息建模与模拟技术,综合应用建筑信息建模、建筑性能模拟和参数化编程技术,探索了建筑信息、地域环境信息和绿色性能信息的参数化关联关系,研发了建筑环境与性能信息参数化模型。针对局地气候对建筑性能仿真精度的影响,通过参数化编程,探索了基于局地光气候的严寒地区建筑光环境仿真方法,进而基于机器学习理论,综合应用拉丁超立方体抽样、建筑性能模拟技术、人工神经网络建模技术,探索了寒地建筑绿色性能映射神经网络预测模型。围绕建筑形态节能设计决策支持瓶颈问题,基于性能驱动设计理论,应用多目标进化算法整合建筑环境信息模型和绿色性能神经网络预测模型,以建筑绿色性能为适应度函数,探索了寒地建筑设计决策支持工具。.项目以建筑多绿色性能预测为技术基础,通过多绿色性能导向形态优化,提高了建筑形态设计决策对绿色性能提升多方面需求的权衡能力;通过研发建筑形态节能设计决策支持模型,将建筑形态探索方式由既有节能设计实践采用的穷举试错比较转换为种群进化迭代搜索,通过种群进化迭代搜索拓展形态节能设计决策过程对形态可能性探索的广度;通过建构建筑环境与性能信息参数化模型,为优化设计过程融入了寒地建筑与环境地域特征信息流,从而能够在方案阶段更准确地反映寒地城乡地域特征,从而提升形态节能设计决策过程对地域特征回应精度。研究成果将有助于推动“节能减排”战略落实,促进建筑设计产业的信息化转型。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(1)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(3)
专利数量(3)
Summer Outdoor Thermal Comfort in Urban Commercial Pedestrian Streets in Severe Cold Regions of China
我国严寒地区城市商业步行街夏季室外热舒适度研究
  • DOI:
    10.3390/su12051876
  • 发表时间:
    2020-03
  • 期刊:
    Sustainability
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Zheng Zhu;Jing Liang;Cheng Sun;Yunsong Han
  • 通讯作者:
    Yunsong Han
A longitudinal study of summertime occupant behaviour and thermal comfort in office buildings in northern China
中国北方办公楼夏季居住行为及热舒适度纵向研究
  • DOI:
    10.1016/j.buildenv.2018.07.004
  • 发表时间:
    2018-10
  • 期刊:
    Building and Environment
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Cheng Sun;Ran Zhang;Steve Sharples;Yunsong Han;Hongrui Zhang
  • 通讯作者:
    Hongrui Zhang
人工智能语境下的寒地建筑表皮智能化演进
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    西部人居环境学刊
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    韩昀松;王加彪
  • 通讯作者:
    王加彪
Sky type classification in Harbin during winter
哈尔滨冬季天空类型分类
  • DOI:
    10.1080/13467581.2020.1752217
  • 发表时间:
    2020-05
  • 期刊:
    Journal of Asian Architecture and Building Engineering
  • 影响因子:
    1.3
  • 作者:
    Ying Zi;Cheng Sun;Yunsong Han
  • 通讯作者:
    Yunsong Han
自然通风工况下的寒地复杂中庭空间热环境模拟与分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    新建筑
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    时辰;韩昀松;孙澄
  • 通讯作者:
    孙澄

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其他文献

寒冷气候区低能耗公共建筑空间性能驱动设计体系建构
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    南方建筑
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙澄;韩昀松
  • 通讯作者:
    韩昀松
寒地办公建筑采暖能耗神经网络预测模型建构
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    建筑学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙澄;韩昀松
  • 通讯作者:
    韩昀松
严寒地区办公建筑天然采光参数化模拟研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    照明工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    韩昀松;王钊;董琪
  • 通讯作者:
    董琪
面向人工智能的建筑计算性设计研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    建筑学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙澄;韩昀松;任惠
  • 通讯作者:
    任惠
光热性能考虑下的严寒地区办公建筑形态节能设计研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    建筑学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙澄;韩昀松
  • 通讯作者:
    韩昀松

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韩昀松的其他基金

寒地办公建筑自适应表皮环境与行为响应机理及设计方法研究
  • 批准号:
    52078157
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    58 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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