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研究生: 陳志銘
Chi-Ming Chen
論文名稱: 基因演算法結合EnergyPlus求解建築通風最佳配置
The Determination of Building Ventilation Layout by a Genetic Algorithm Combined with EnergyPlus
指導教授: 陳瑞華
Rwey-Hua Cherng
口試委員: 鄭蘩
Van Jeng
黃慶東
Ching-Tun Huang
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 營建工程系
Department of Civil and Construction Engineering
論文出版年: 2009
畢業學年度: 97
語文別: 中文
論文頁數: 139
中文關鍵詞: 基因演算法EnergyPlus自然通風地中管最佳化
外文關鍵詞: Genetic Algorithm, EnergyPlus, Natural Ventilation, Earth Tube, Optimization
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  • 本研究利用基因演算法結合EnergyPlus分別求解自然通風以及自然通風搭配地中管時配置之最佳化,目標建築物為MEGA House,天氣資料為台灣台北地區標準氣象年。本研究先介紹評估舒適度之指標-PMV指標及評估室內空氣品質之指標-換氣量,並且決定兩指標之標準,以作為後續判斷室內環境是否適合居住之依據。接著介紹模擬室內熱環境的軟體-EnergyPlus與尋求最佳解的方法-基因演算法,本論文將兩者作結合,分別求解自然通風配置與自然通風搭配地中管配置之最佳化。在單獨使用自然通風的情況下,若使用本論文求得之最佳窗戶開啟角度結果,則春、夏、秋與冬季全天的室內適合居住時間比例分別可達到37.2%、32.4%、42.9%和29.8%。在自然通風搭配地中管的情況下,若使用本論文求得之最佳開啟時機結果,在無耗能限制條件下,則整年室內適合居住時間比例可達到50.4%;在限制地中管一年總用電量為200kwh下,則整年室內適合居住時間比例可達到44%。


    This study makes use of a genetic algorithm combined with Energy Plus to determine the optimal layout for natural ventilation and earth tube for the MEGA House under typical meteorological years of Taipei. Indoor comfort index, indoor air quality index and the respectively criteria, are first discussed. Then EnergyPlus and genetic algorithm are introduced. This study combined genetic algorithm with Energy Plus to determine the optimal layout for natural ventilation and earth tube. Based on the numerical analysis, the maximum ratios of time for comfortable indoor environment when considering natural ventilation alone are 37.2%, 32.4%, 42.9% and 29.8% for spring, summer, fall and winter respectively. The maximum ratios of time for comfortable indoor environment when combining natural ventilation with earth tube without energy constraint is 50.4% in one year; the ratio will be reduce to 44% if energy consumption is limited below 200kwh.

    目 錄 I 表 目 錄 VI 圖 目 錄 IX 符 號 表 XI 第一章 緒論 1 1.1 研究動機 1 1.2 研究目的 2 1.3 本文架構 3 第二章 建築之自然通風 5 2.1 前言 5 2.2 自然通風原理 5 2.2.1 風壓通風 5 2.2.2 浮力通風 6 2.3 自然通風利用方式 6 2.3.1 單獨使用自然通風 6 2.3.2 自然通風搭配其他環境控制手法 8 2.4 自然通風相關研究 8 第三章 建築物理環境 11 3.1 前言 11 3.2 建築物理環境概述 11 3.3 室內熱環境 11 3.3.1 影響室內熱環境的六大要素 11 3.3.2 評估室內舒適度之指標 14 3.3.3 室內舒適標準之決定 17 3.4 室內空氣品質 17 3.4.1 室內空氣品質基準 17 3.4.2 室內換氣量標準之決定 19 第四章 以EnergyPlus模擬目標建築物室內環境 21 4.1 前言 21 4.2 EnergyPlus簡介 21 4.3 目標建築物 23 4.3.1 MEGA House 23 4.3.2 室內熱源 25 4.4 室外環境 25 4.4.1 標準氣象年 25 4.4.2 氣象年環境參數換算成目標建築物室外環境參數 26 4.5 可模擬自然通風之模組 28 4.5.1 氣流網路模組(AirflowNetwork Model) 28 4.5.2 簡易通風模組(Ventilation Model) 31 4.6 其它模組 34 4.6.1 地中管模組(EarthTube Model) 34 4.6.2 遮陽板模組(Shading Model) 36 4.7 EnergyPlus輸出參數之應用 38 4.7.1 計算舒適度指標所需之參數 38 4.7.2 計算換氣量指標所需之參數 39 4.7.3 計算耗能所需之參數 39 第五章 目標建築物自然通風配置之最佳化 40 5.1 前言 40 5.2 自然通風配置最佳化問題之陳述 40 5.3 基因演算法 41 5.4 基因演算法搭配EnergyPlus之程式發展 44 5.5 各季節目標建築物自然通風配置之最佳化 46 5.5.1 春季時自然通風配置之最佳化 46 5.5.1.1 參數設定與設計變數範圍之決定 46 5.5.1.2 最佳化結果與討論 47 5.5.2 夏季時自然通風配置之最佳化 49 5.5.2.1 參數設定與設計變數範圍之決定 49 5.5.2.2 最佳化結果與討論 50 5.5.3 秋季時自然通風配置之最佳化 52 5.5.3.1 參數設定與設計變數範圍之決定 52 5.5.3.2 最佳化結果與討論 52 5.5.4 冬季時自然通風配置之最佳化 54 5.5.4.1 參數設定與設計變數範圍之決定 54 5.5.4.2 最佳化結果與討論 55 5.5.5 四季綜合討論 57 第六章 目標建築物自然通風搭配地中管配置之最佳化 60 6.1 前言 60 6.2 自然通風搭配地中管配置最佳化問題之陳述 60 6.3 設計流量與室內風速之估計 61 6.3.1 簡易通風模組設計流量之估計 61 6.3.2 室內風速之估計 62 6.4 基因演算法搭配EnergyPlus之程式發展 63 6.5 目標建築物自然通風搭配地中管配置之最佳化 65 6.5.1 參數設定與設計變數之決定 65 6.5.2 最佳化結果與討論 66 6.5.2.1 無耗能限制條件之最佳化結果與討論 66 6.5.2.2 有耗能限制條件之最佳化結果與討論 68 第七章 結論與建議 71 7.1 結論 71 7.2 未來研究方向之建議 73 參考文獻 75 附錄一 EnergyPlus輸入檔參數值 77

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    無法下載圖示 全文公開日期 2014/08/06 (校內網路)
    全文公開日期 本全文未授權公開 (校外網路)
    全文公開日期 本全文未授權公開 (國家圖書館:臺灣博碩士論文系統)
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