2023建筑能耗模拟用人行为基础数据采集技术导则.docx

建筑能耗模拟用人行为基础数据采集技术导则1贝U*12术语与符号22. 1术语23. 2符号43建筑用能行为描述方法54. 1人员移动53.2人员动作54描述参数及基础数据定义84.1固定作息表及所需的基础数据84. 2位移模型参数及所需的基础数据95. 3动作模型参数及所需的基础数据105基础数据获取方法116. 1获取方式115.2/i126基础数据质量与预处理146.1基础数据质量要求147. 2基础数据预处理方法147基础数据分析方法168. 1环境因素的影响分析167.2非环境因素的影响分析177.3建筑用能行为特征分析17附录A适用于隐私要求较高的基础数据采集设备21附录B数据预处理方法23附录C各用能行为的指标分析推荐用图/表261总则.o.为指导和规范建筑能耗模拟相关的人行为基础数据采集与应用，建立符合我国国情的各类民用建筑人行为标准数据集，特制定本导则。1.0.2本导则适用于办公、酒店、商场、住宅等民用建筑全性能模拟过程中，生成各种人行为描述参数所需的基础数据的采集、处理和分析。1.0.3建筑能耗模拟中人行为基础数据的采集、处理和分析方法除应符合本导则外，尚应符合国家现行标准的规定。2术语与符号2.1 术语2.1.1 建筑用能行为occupantenergy-relatedbehaviorinbuildings与建筑环境和能耗直接且密切相关的使用模式、使用状况等，如人员移动、开窗、遮阳调节、照明、空调供暖设备使用、电器设备使用等行为。2.1.2 人员移动occupantmovement人在建筑及房间位置的变化，即房间内的人员数量与人员位置分布。包括人员进入或离开某个房间，以及人员移动到房间内的某个位置。2.1.3 人员动作OCCUPantaCtion人员基于感知到的周围环境与以往经验的总和进行比较，从而有意识或无意识控制周围人工环境物理参数的动作，主要体现在房间设备对象的状态变化上。2.1.4 建筑模拟用人行为occupantbehaviorinbuildingenergysimulation建筑性能模拟中用于预测人员所在位置、建筑内各类设备对象的运行状态和人员对于设备控制使用特征的模型和方法。2.1.5 位移模型movementmodel刻画和描述室内人员数量与位置特征的分布，追踪人员在建筑中的移动，解决房间有没有人、有多少人等基本问题。2.1.6 动作模型actionmodel刻画和描述室内人员对某设备控制使用特征的分布，以及动作发生与时间或环境等因素的关联性。2.1.7 人行为数据occupantbehaviordata通过各类传感器、移动互联网大数据、问卷调查、环境参数测试装置等方式获取的与人员行为活动相关的数据。2.1.8 人员移动数据occupantmovementdata用于表示人员的移动规律，可根据不同的模拟目的选择对应的采集方法。2.1.9 人员动作数据OeCUPantactiondata用于表示人对设备的调控规律，可根据不同的设备选择对应的采集方法。2.1.10 接触式测量contactmeasurement使用直接接触人员的方式采集人员位移及动作，应以不对室内人员形成负担为原则。2.1.11 非接触式测量non-contactmeasurement通过不直接接触人员的设备采集人员位移及动作，应充分考虑室内人员隐私问题。2.1.12 可穿戴设备wearablesensor直接将传感器与人员身上的配件相结合的一种便携式设备，可与各类终端及互联网连接从而采集多种人员信息，如人体代谢率、人员位置等。2.1.13 异常数据abnormaldata不满足相关国家标准中规定的正常取值范围的可疑数据。2.1.14 缺失数据missingdata由于传感器数据缺失、调查类数据缺失和数据后处理缺失导致数据的不完整性。2.2符号Eai)平均值T温度，CU阈值参数，1尺度参数，k-形状参数C事件对于随环境因素变化的基本函数形式产生的附加影响常参数模拟步长r开关比VIF方差膨胀因子TOL-容差Y遮阳设备使用状态特征值E室内照度水平，ExD灯具开关状态L2(Xi,Xj)待填补样本已知属性与完整样本的欧式距离-标准差均值Vi残差IQR四分位间距X*待转换变量的转换值Xmin最小值Xniax最大值3建筑用能行为描述方法3.1 人员移动3.1.1 宜使用固定作息表和基于马氏链与事件的室内人员移动模型两种方式来描述人员移动行为，其中固定作息表法应符合本导则3.1.2的规定，基于马氏链与事件的室内人员移动模型法应符合本导则3.13-3.1.7的规定。3.1.2 固定作息表以房间人员逐时在室率表示。房间人员逐时在室率为房间逐时人数与房间最多人数的比值。根据房间设置的最多人数及逐时在室率，即可计算逐时房间人数。人员作息表的模型通式按下式计算：Xi=f(ti)(3.1.2)式中：X1房间逐时在室率，0%l;ti第i个小时。3.1.3 基于马氏链与事件的室内人员移动模型可用来描述人员个体的随机移动过程。其基本想法是将人员个体的日常活动与位置移动用移动事件和马尔可夫随机过程(MarkoVChain,简称马氏链)来近似。模型建立应符合以下规定：3.1.4 间作为位置单元，人员位置以房间编号标识；3.1.5 的移动过程描述，不同人员个体的移动过程相互独立；3.1.6 可夫链表示人员移动随机过程；3.1.7 动定义移动事件，各个事件通过修改马尔可夫转移矩阵来驱动人员移动过程；3.1.8 位置初始状态，进行马尔可夫链数值模拟，生成人员逐时位置、统计各房间人员状况等。3.1.9 人员的位置移动伴随或包含在一系列日常活动和事件之中，称为事件机制，例如上班、下班、开会、起床、睡觉等，都会引起人员位置的变化。宜引入移动事件反映这些日常活动在人员移动过程中的作用。3.1.10 机走动的主要数值特征应包括人员在各个房间停留的时间比例和人员在各个房间平均每次逗留的时间。3.1.11 公建筑中的典型事件包括上班、下班、午餐、会议等，这些典型事件的特征参数应包括起始时间、结束时间、平均上班/下班/出发/返回时间等。3.1.12 宅建筑中的典型事件包括起床、睡觉、上班、下班等，这些典型事件的特征参数应包括起始时间、结束时间、平均起床/睡觉/上班/下班时间等。3.2 人员动作3.2.1 人员动作包括人员对房间内部空调、照明、设备及窗户的开关等使用或控制行为。3.2.2 人员动作可采用固定作息表、条件概率模型、LOgiStiC模型等三种方法进行描述，其中固定作息表法应符合本导则3.2.3的规定，条件概率模型法应符合本导则324的规定，Logistic模型法应符合本导则3.2.5的规定。3.2.3 人员动作的固定作息表即房间照明、设备、空调、供暖、通风等运行作息，用来描述房间各类装置的逐时使用情况，应根据房间功能类型和典型日类型进行设置。房间各类装置使用作息表的模型应符合以下规定，并按下式计算：(3.2.3)式中：xi作息表逐小时值，0即l;ti第i个小时。1房间空调（供暖）作息表包括设定温湿度和启停状态两部分。空调（供暖）设定温湿度分别用温度值、相对湿度值表示。空调（供暖）启停状态用。和1来表示，0表示关闭，1表示开启。2房间照明或设备作息表以房间照明灯具或家用/办公设备的逐时使用率表示。房间照明（设备）逐时使用率是房间逐时照明（设备）功率与房间最大照明（设备）功率的比值。根据房间设置的照明（设备）最大功率及逐时使用率计算逐时房间照明（设备）功率。3房间通风作息表以房间的逐时通风换气次数表示。房间逐时通风换气次数是房间逐时通风量体积流量与房间体积的比值，应根据实际情况确定。3.2.4 人员动作的条件概率模型将人员动作视为由特定的时间、事件或物理环境条件所触发、并按一定概率随机发生。条件概率模型应从开动作和关动作分别描述，分为环境反馈型和时间型两大类，应符合以下规定：1环境反馈型条件概率用于描述与室内外物理环境因素相关的动作，例如开暖气、开空调、开灯、开窗等动作，其发生受环境因素（如室内温度、照度、CO2浓度等）刺激和影响。环境反馈型条件概率按下式计算：1）动作发生概率与环境因素正相关：0 % u(3.2.4-1)2）动作发生概率与环境因素负相关:X(3.2.4 - 2)P=1e-<X<u0Xu式中：P动作发生的概率；X环境变量，如温度、湿度、照度、CS浓度、太阳直射强度等各类环境变量;一一模拟计算采用的时间步长；U阈值参数，表征人体感受环境刺激的阈值特征，量纲与X相同；X-U表示环境变量X偏离阈值的大小；1为尺度参数，表征环境刺激的比例因子；令T=Z（）-1,则？的量纲与X相同，二是环境变量X的无量纲化；Ik形状参数，表征动作随环境变化的敏感性，k值越大，使用者对于该自变量因素越敏感，概率变化曲线越陡峭。2时间型条件概率用于与时间或事件相关的动作，即动作发生在某些特殊时刻，如进出门时，上下班时，起床或睡觉时。时间型条件概率按下式计算：1）动作发生概率为常数：P=P>T=T°（3,2.4-3）O,02）动作发生概率与时长（如出门离去）有关：P=l-e-（=0（3.2.4-4）O,Tq3人员动作的条件概率模型与人员移动随机模型类似，都是针对人员个体进行定义的。对于多人房间，可结合个体行为独立性假设，模拟得到人员群体的行为结果。3.2.5 人员动作的Logistic模型描述方法应符合下列规定：ILOgiStiC模型按下式计算（以开关空调为例）：(3.2.5)P=-oo%l+exp-bx+c>式中：P行为状态的发生概率（空调开着或关着的概率）；X热环境变量（如室内温度、室外温度等）（）；b、C拟合系数，没有明确的物理意义。2Logisiic模型中的概率通常针对房间设备（如空调、窗户、照明灯具等）的运行状态进行定义，适合描述人员群体的行为规律。4描述参数及基础数据定义4.1 固定作息表及所需的基础数据4.1.1 固定作息表法所需采集的数据根据被测行为确定，可以是逐时状态数据，也可以是逐时动作数据。若所采集基础数据为动作数据，则应将动作及其对应时刻数据转化成为状态数据使用。4.1.2 人员逐时在室状态固定作息表以典型日内的人员逐时在室率表示。所需采集的基础数据包括逐时在室人数、或者人员移动动作及其对应时刻。人员逐时在室率（）按下式计算：=第t小时在空人员（、Xi一里U在富人员一大数最式中：X人员逐时在室率；i典型日内i时。4.1.3 窗户逐时使用状态固定作息表以典型日内的逐时开窗状态、逐时通风换气次数或逐时通风量表示。所需采集的基础数据包括逐时的窗户开关状态（窗户开关动作及其对应时刻）、逐时的通风换气次数或逐时的通风量。逐时开窗状态、逐时通风换