基于模糊算法的建筑節(jié)能研究

熊赳赳

摘要：本文將聚類分析與模糊算法相結(jié)合，提出了一種新型分析算法，并將這種算法應(yīng)用在住宅小區(qū)電力設(shè)施中，為建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)提供了一種新思路。

關(guān)鍵詞：建筑節(jié)能；模糊算法；聚類分析；供電設(shè)施

中圖分類號(hào)：TU50文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 緒論

供電設(shè)施及其配套設(shè)施是住宅小區(qū)的重要組成部分，同時(shí)也是耗能設(shè)施，其設(shè)計(jì)是否合理直接關(guān)系到建筑的能耗大小[1，2]。本文結(jié)合聚類分析，以模糊算法對(duì)住宅小區(qū)供電設(shè)施及其配套設(shè)施進(jìn)行了分析，克服了傳統(tǒng)聚類分析無(wú)法準(zhǔn)確劃分分析對(duì)象屬性的缺點(diǎn)。

2 結(jié)合聚類分析的模糊算法簡(jiǎn)介

由于建筑節(jié)能設(shè)施中的研究對(duì)象沒有嚴(yán)格的屬性劃分，傳統(tǒng)聚類分析無(wú)法滿足，本文在聚類分析中引入了模糊算法，首先將數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，將指標(biāo)體系作為論域，U（u1，u2，…..，un），論域中的ui是由數(shù)據(jù)（xi1，xi2，…..，xim）構(gòu)成的，進(jìn)而形成評(píng)分矩陣X=（xij）n×m；之后建立相似關(guān)系（模糊）矩陣，在上述論域U中的指標(biāo)可以作為一個(gè)樣本，在U上的相似關(guān)系（模糊）矩陣R可以通過絕對(duì)值倒數(shù)法建立，如式1所示：

rij=1，i=j

C∑mk=1|xikxjk|i≠j（1）

式中的C取0.1；建立矩陣后進(jìn)行模糊聚類，這一步需要將R轉(zhuǎn)換為等價(jià)（模糊）矩陣R*，利用布爾傳遞包，再依照R，R2，R4….的順序進(jìn)行求平方計(jì)算，當(dāng)R2k與Rk的值相等時(shí)Rk滿足傳遞要求，此時(shí)Rk即為等價(jià)（模糊）矩陣R*，將矩陣中的數(shù)值按照大小排列，依照這個(gè)排列順序，對(duì)λ進(jìn)行取值，即可得到如式2所示的不同λ（閾值）條件下的布爾矩陣：

Zλ=（zij）n×n

zij=1，zijr*ij

0，zij

在閾值為λ時(shí)，上述矩陣中有大于等于兩列的數(shù)完全相同時(shí)，這些列中表示的指標(biāo)就具有相似性，此時(shí)可以將這些指標(biāo)劃分為相同的一類，根據(jù)λ的大小可以構(gòu)建出動(dòng)態(tài)聚類，進(jìn)而剝離得到離群指標(biāo)，參考實(shí)際情況，得到最優(yōu)分類，即為結(jié)合聚類分析的模糊算法的最終結(jié)果。

3 結(jié)合聚類分析的模糊算法在建筑節(jié)能中的應(yīng)用

以建筑的供電設(shè)施為例，對(duì)建筑中的各項(xiàng)因素應(yīng)用本文提出的新型模糊算法進(jìn)行分析。

3.1 數(shù)據(jù)的獲得

通過向相關(guān)人員發(fā)放問卷獲得數(shù)據(jù)，問卷的設(shè)計(jì)主要針對(duì)建筑內(nèi)的住戶或使用者，將各個(gè)影響因素對(duì)建筑節(jié)能的影響劃分為5個(gè)等級(jí)（大、較大、中等、較小、小），實(shí)發(fā)問卷為400份，回收問卷305份，有效問卷289份，回收率為79.3%，有效率為72.3%。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)的獲得

本文選取的影響因素為四類，分別為居民、開發(fā)商、供電企業(yè)和政府，居民一類中可以細(xì)分為居民收入、供電可靠性、電氣設(shè)備水平、用電習(xí)慣四項(xiàng)，開發(fā)商一類中可以細(xì)分為配套設(shè)施投入、施工進(jìn)度、布局規(guī)劃，供電企業(yè)一類中則包含設(shè)備故障率、服務(wù)、規(guī)劃、經(jīng)濟(jì)效益，政府一類中包括環(huán)保力度、重視節(jié)能程度、供電規(guī)劃、相關(guān)法規(guī)。通過調(diào)查問卷，依據(jù)調(diào)查問卷的結(jié)果建立評(píng)價(jià)得分矩陣X。

3.3 等價(jià)（模糊）矩陣的獲得

依據(jù)矩陣X，按照四類影響因素，建立相應(yīng)的矩陣，如式3所示：

R1=（rij）4×4=10.0960.0890.321

0.09610.1630.078

0.0890.16310.070

0.3210.0780.0701（3）

3.4 閾值λ的獲得

問卷中，各個(gè)影響因素的等級(jí)為大、較大、中等、較小、小，得分分別定為5分、4分、3分、2分、1分。利用MATLAB對(duì)各個(gè)影響因素的等價(jià)矩陣進(jìn)行求解，利用標(biāo)準(zhǔn)化矩陣即可得到各個(gè)影響因素的綜合得分，如下表所示，表中，將綜合得分和動(dòng)態(tài)聚類圖綜合考慮，可以得到每個(gè)影響因素中的具體分類（模糊）。

4 結(jié)論

綜上所述，本文在聚類分析中引入了模糊算法，以建筑的供電設(shè)施為例，分析了這種新型聚類分析在建筑節(jié)能中的應(yīng)用，為建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)提供了新思路。

參考文獻(xiàn)：

[1]侯振國(guó).新建住宅電力設(shè)施建設(shè)與科學(xué)管理[J].湖北電力，2012，36（2）：4951.

[2]曹瑋.住宅小區(qū)公共配套設(shè)施建設(shè)及現(xiàn)狀研究[J].佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2010，28（6）：3943.