武宏博，徐昊，问俊杰，覃唐江
（石河子大学水利建筑工程学院，新疆石河子 832003）
摘要：近年来，石河子居民人们生活档次逐步提高，但团场民宅的房屋节能研究目前较少，民宅普遍存在居室墙体保温隔热性能较差，构造粗糙，居民节能意识差。本文采用GA-BPNN神经网络遗传计算，以居室热舒适性、工程造价、采暖能耗为目标进行研究，为石河子团场民宅房屋节能实行优化设计提供方案。
关键词：房屋节能；多目标优化；遗传算法；民宅；热舒适性；
引言
石河子地处天山北麓，准噶尔盆地南部，为典型的温带大陆性气候，冬天较长而且寒冷，夏天短而酷热，冬天采暖方式有燃煤和电暖等方式，民宅多为自建房，农民节能意识差，在冬天造成大量的供暖热量流失，对形成居室热舒适性良好，采暖能耗低的综合平衡节能效应产生很大阻力[[参考文献
[] 王海军．内蒙古农牧民住宅节能技术应用研究[J]．硅酸盐通报，2016，35（4）：1296-1300．]]。与城市房屋节能技术相比，农村民宅节能技术落后，可结合本地气候和地区特点，实现房屋节能优化。
房屋节能优化的研究逐渐变得热门，李海全解决了以体形系数，迎风面积的多目标优化问题利用遗传算法的房屋节能多目标模型的建立[[[] 李海全．基于遗传算法的房屋体形系数及迎风面积比优化方法研究[D]．2015：]]，通过建立零能耗房屋多目标优化天津大学的吴伟东，证实了优化模型具有可行性和实效性[[[] 吴伟东．寒冷地区零能耗太阳能居住房屋多目标优化设计研究[D]．天津：天津大学，2016：]]，通过遗传算法建立多目标优化，李涛等人选取武汉地区某房屋为例，以能耗和房屋模拟软件将能耗和房屋模拟软件作为条件产生房屋优化设计方案[[[] 李涛，林尧林，杨薇．基于遗传算法的绿色房屋优化设计[J]．房屋节能，2016，44（6）：53-57+64．]]等等。
目前将房屋工程造价和室内热舒适性以及房屋采暖能耗的综合研究较少，大部分都是单个技术的节能研究。居室热舒适性、房屋工程造价和房屋采暖能耗彼此相互影响相互制约，符合多目标优化问题的条件。使用建模分析的方法，对石河子团场民宅的房屋进行分析，在一定程度上会改善由于民宅设计者水平较低以及农民房屋建造者节能意识差而造成的经济损失，提供相应的技术措施以及设计依据。
1研究的方法
对影响石河子团场民宅房屋节能的因素分析，使用定向定量分析的方法对房屋能耗，民宅热舒适性，房屋工造价三个优化目标进行讨论分析。
2研究内容
通过对目前房屋节能领域多目标优化的研究方向以及存在的现象，利用文献综述和理论阐述，具体论述多目标优化理论和解决多目标的智能计算。
选择新疆石河子市周边团场的民宅房屋，利用基于 GA—BPNN 的石河子团场民宅房屋节能多目标优化模型实现多目标优化，通过与ABC-BPNN进行对照，证实多目标优化的高效实用性。
BP神经网络算法具有较强非线性映射能力，利用BP神经网络算法可以很大程度降低影响因素与房屋节能优化目标的关系描述难度，创立房屋节能预测模型，求解多目标优化的适应性因变量。
使用调查问卷的方式对石河子市周边团场居民进行采访调研，采集农村民宅的房屋材料，以及房屋的保温性能等相关数据，新疆石河子属于严寒地区，冬天较长而寒冷，因此供暖周期较长，供暖能耗成为房屋能耗的主要成分，故可作为房屋节能的优化目标。采用Design Builder 软件输出房屋采暖所需能耗。
石河子团场民宅室内热舒适度会影响居住者的心情，健康以及工作情况，采用运用比较多的热舒适评价指标预测平均投票值（PMV），评价房屋室内热舒适性，以此获得适宜人类居住生活的热环境，评价指标由ASHRAE 制定[[[] ASHRAE55-2013 ．《 Thermal environmental conditions for human occupancy 》[S]．Atlanta：ASHRAE Inc．，2013．]]，热舒适性的参数通过在 Design Builder 软件中 Activity Template 工作界面设置。
农村民宅以自建房为主，造价较单一，由部分项目工程费，和税金组成，民宅房屋造价使用清单计价计算得相关数据。
3结论
充分考虑房屋采暖能耗、居室热舒适性、房屋工程造价之间的关系进行研究探讨，对石河子团场民宅房屋节能存在的问题，本文基于 GA—BPNN 的石河子团场民宅房屋节能优化研究，通过一系列的计算模拟石河子团场民宅房屋节能优化，得到最佳的石河子团场民宅房屋节能优化方案，为以后该地区民宅房屋节能体系提供技术支持和优化设计支撑。
利用房屋节能多目标优化与所选取的影响要素相关性，得到各个窗户朝向的传热系数以及不同方位的外窗玻璃传热系数。网络的输入神经元主要为挑选出来的房屋节能优化目标的多个主要影响要素，民宅房屋节能的三个优化目标为网络输出神经元。采用优化变量的不同值设计多组方案，模拟计算结果中的部分数据作为网络的模拟样本，剩余部分数据作为网络的测试样本，计算测试样本的预测平均误差，证明预测模型的可用性。
基于 GA—BPNN 的石河子团场民宅房屋节能多目标优化，对民宅房屋进实行多目标优化，获取优化方案，房屋采暖能耗，室内热环境，房屋工程造价明显降低，实现优化目的，因此属于严寒地区的房屋可以进行模拟多目标优化。