基于信息交互的建筑室内环境控制系统设计方法研究

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1、基于信息交互的建筑室内环境控制系统设计方法研究(申请清华大学工学硕士学位论文)培养单位：建筑学院学科：建筑学研究生：张春晖指导教师:林波荣教授二○一七年五月StudyontheDesignMethodofBuildingIndoorEnvironmentControlSystemBasedonInformationInteractionThesisSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeo

2、fMasterofScienceinArchitecturebyChunhuiZhangThesisSupervisor:ProfessorBorongLinMay,2017摘要摘要随着生活品质的提高和绿色建筑的发展，人们在关注建筑节能的同时，也越来越关注室内环境品质。但目前，使用者与建筑之间存在着严重的“信息不对称”现象，主要体现在：使用者对室内环境品质、运行能耗以及二者之间的关系缺乏了解，同时也缺少对不舒适和不满意进行反馈的途径。这就使得建筑在投入了大量能耗的情况下，仍然无法提供让人舒适、满意的室

3、内环境，投入产出比极低，而这一问题在人员密度大、环境参数分布不均匀的公共建筑中则尤为突显。建筑领域的“信息不对称”问题已经逐渐被重视，国内外也有学者进行了环境监测设备或交互系统的研究开发，但仍缺乏较为完整的应用研究。因此，本文针对应用于公共建筑中、基于信息交互的室内环境控制系统设计方法开展了较为完整的探索，为高“投入产出比”控制目标的实现提供了思路，主要工作内容与成果如下。首先，基于一个实际办公空间搭建了实验台，通过有线、无线两类传感器的布置，实现了分布式室内环境参数和分项电耗的实时监测，并完成了主要

4、环境控制设备与自控系统的对接；同时，开发了PC端与移动端的交互平台，打破了建筑与使用者之间的“信息不对称”，实现了使用者与室内环境和能耗之间的交互。其次，通过对比实验研究了三类信息反馈对群体主观评价（舒适度和满意度）的影响，发现在某些工况下，第一类反馈可将热环境满意率提高35%以上，第二类反馈能降低不满意率至接近0，第三类反馈具有约20%的冬季空调节能潜力。此外，通过实验台实际环境监测数据证实了其非均匀分布的特性，指出了传统室内环境控制策略以“单一环境参数或运行经验”为控制依据的不足。同时，以实验台为

5、控制对象，设计提出了以“分布式环境参数”和“分布式主观感受”为控制依据的两种新策略，并以基于“分布式主观感受”的照明策略的实际运行效果为例，肯定了其节能潜力（70%以上）与优越的调节性能（用户满意度更高）。最后，从系统硬件、人机交互和控制策略三个方面，探讨了基于信息交互的室内环境控制系统在典型公共建筑中的推广方法和关键技术。论文研究成果为建筑环境与能耗交互系统设计，以及室内环境控制效果优化提供了参考。关键词：公共建筑；信息不对称；信息交互；室内环境控制；投入产出比IAbsractAbstractWit

6、htheimprovementofthequalityoflifeandthedevelopmentofgreenbuilding,peoplearepayingmoreandmoreattentiontoIEQ(indoorenvironmentquality)whilefocusingonbuildingenergyefficiency.Butatpresent,thereisaseriousphenomenonof"informationasymmetry"betweenbuildingando

7、ccupants,mainlyreflectingintwoaspects:occupantshavenoideaabouttheIEQ,operationenergyconsumption,andtherelationshipbetweenthemofthebuilding,andthereisnowayforthemtocomplainabouttheiruncomfortablenessordissatisfaction.Therefore,acomfortableandsatisfactory

8、indoorenvironmentcannotbeeasilyprovidedevenalotofenergywasinvested,resultingaverylow“inputandoutputratio”,especiallyinpublicbuildingswithhighpersonneldensityandnon-uniformdistributionofenvironmentalparameters.Thisproblemhasgradua