建筑中典型行为模式及人群分布获取及检验方法研究

Occupant behavior in buildings is a significant factor in building energy consumption, as well as in the evaluation of adaptability of energy saving technologies. It has been the research focus in the building simulation field. However, there is large diversity regarding behavior patterns among individuals. It is urgent to have several typical behavior patterns and their distribution derived from statistical investigation of crowds of people, which can be applied as the input in the building simulation and technology evaluation. Current research on occupant behavior simulation focuses on the modelling and simulation of an individual, lacking a scientific and systematic method to conclude the typical behavior patterns and their distribution. Therefore, this project aims to propose a scientific research framework which includes acquisition of large-scale occupant behavior data, derivation of typical behavior patterns and their distribution, and scientific methods to test the typical patterns. The outcome of the project will be supportive to building design, technology evaluation and building retrofit, which would be of great scientific and application significance.

建筑中的人行为是影响建筑能耗的重要因素，同时对于技术措施的选择也有显著的影响。近年来人行为的模拟已经成为建筑能耗模拟领域的研究热点。但由于个体人行为之间存在明显的多样性和差异性，因而从建筑中人行为模拟应用于实际工程的角度来看，迫切需要采用基于大范围人群统计的若干种典型人行为模式及分布，作为能耗模拟和技术评估中的重要输入条件。目前的人行为模拟研究主要侧重于个体的建模，缺少科学系统的方法得到典型行为模式及其分布。因此，本项目的研究拟提出从大量人行为数据获取、典型行为模式及人群分布提取，和典型行为模式检验的科学方法，这将为新建建筑设计优化、节能技术评估和建筑节能改造分析提供更加准确可信的技术支撑，具有重要的科学意义和实用价值。

联合国政府间气候变化专门委员会评估报告指出，建筑人行为所造成建筑能耗的差异可高达10倍。建筑人行为是建筑性能模拟过程中不确定性的主要来源之一，人行为和典型人行为模式和分布的提取对技术措施的选择有显著的影响。中国工程院在全球工程焦点报告中指出，“建筑环境与人行为”是土木、水利与建筑工程领域前十的工程研究热点。建筑中人行为具有随机性、多样性、反馈性的特征是其难以科学定量刻画的主要原因。因此项目围绕建筑中人行为的科学定量刻画和典型行为模式及分布提取开展研究，包括数据采集、模型构建与典型模式提取、模型检验与研究体系建立、工程应用四个部分，具体包括：①多源人行为数据采集方法技术与人行为识别算法研究：基于Kinect设备采集人员在室与移动数据，利用虚拟现实技术获取建筑中人员位移与行为特征数据，提出考虑人行为特征的用电模式识别算法，平均准确度达95.6%，基于空调大数据获取到1亿余（户·天）的人行为数据②建筑人行为模型构建与典型人行为模式提取研究：提出人员用电设备动作模型，创新性利用SARIMA提出时序分析与ANN集成人数预测模型，误差从23.8%降至9.5%，通过聚类分析提取公共建筑标准化人数的典型周模式，开展基于问卷的典型采暖模式提取研究，基于空调系统大数据的典型空调模式提取研究③建筑人行为模型检验方法研究，构建建筑人行为科学定量刻画方法体系：提出基于对比指标选取与随机过程的人行为模型评价检验方法，提出人行为观测、建模、检验、应用全过程的科学定量刻画方法④建筑人行为在实际工程与政策制定中的应用研究：利用人行为研究指导政策制定，基于人员在室识别的照明控制研究，基于人行为的冷量预测研究，使得平均相对误差从17.9%降至12.1%。本项目实现了人行为观测、建模、检验、应用全过程的科学定量刻画方法体系的构建与典型人行为模式提取研究，对新建建筑设计优化、节能技术评估、建筑优化运行和建筑节能改造分析提供更加准确可信的技术支撑，具有重要的科学意义和实用价值。