Експертне оцінювання енергоефективності огороджувальних конструкцій будівель нечіткими множинами та лінгвістичними змінними

Abstract

In accordance with the energy strategy of the European Union, a significant introduction of innovative technologies for decarbonization is planned through the implementation of energy-saving technologies to ensure optimal microclimate parameters in building premises. The relevant legislative framework of Ukraine regarding increasing the energy efficiency of the thermal insulation shell of buildings is dedicated to solving this problem. The development of tools for predicting the energy efficiency of external enclosing structures of buildings throughout their life cycle requires an assessment of the influence of determining parameters, which are characterized by quantitative and qualitative values. Determining the values of these parameters experimentally is expensive and in many cases impossible with a given reliability. As a source of necessary information, it is advisable to use expert assessments of the influence of determining parameters on the predicted energy efficiency of the thermal insulation shell of buildings. To develop a component of the expert modeling system for intellectual support of organizational and technological decision-making on increasing the energy efficiency of building envelopes, the mathematical apparatus of fuzzy logic was used, namely, the method of constructing a system of fuzzy logical equations that characterize the degree of membership of an arbitrary element of universal sets to a fuzzy set. The method is based on the distribution of the degree of membership of the universal set, on which the fuzzy set is given, according to their ranks. The degrees of membership of parameters to a fuzzy set, which is defined by the corresponding term, were calculated using known formulas by composing the corresponding matrices. Fuzzy sets for various linguistic variables of determining parameters of the influence on the predicted energy efficiency of building envelopes are presented in the form of corresponding fuzzy logical equations. These equations characterize the surface of the membership of linguistic variables by the corresponding term to the objective function, namely energy consumption for capital construction or reconstruction, for operation and recycling.

Відповідно до енергетичної стратегії Європейського союзу планується суттєве впровадження інноваційних технологій декарбонізації шляхом реалізації енергоефективних технологій забезпечення оптимальних параметрів мікроклімату в приміщеннях будівель. Вирішенню цієї проблеми присвячена відповідна законодавча база України стосовно підвищення енергоефективності теплоізоляційної оболонки будівель. Розвиток інструментарію прогнозування енергоефективності зовнішніх огороджувальних конструкцій будівель протягом їхнього життєвого циклу потребує оцінки впливу визначальних параметрів, які характеризуються кількісними та якісними значеннями. Визначення значень цих параметрів експериментальним шляхом дороговартісне та в багатьох випадках неможливе з заданою достовірністю. Як джерело необхідної інформації доцільно використовувати експертні оцінки впливу визначальних параметрів на прогнозовану енергоефективність теплоізоляційної оболонки будівель. Для розроблення складової експертно-моделювальної системи інтелектуальної підтримки прийняття організаційно-технологічних рішень щодо підвищення енергоефективності огороджувальних конструкцій будівель використано математичний апарат нечіткої логіки, а саме метод побудови системи нечітких логічних рівнянь, які характеризують ступінь належності довільного елемента універсальних множин до нечіткої множини. Метод базується на розподілу ступеня належності універсальної множини, на якій задається нечітка множина, відповідно до їх рангів. Ступені належності параметрів до нечіткої множини, яка означена відповідним термом, обчислено за відомими формулами, шляхом складання відповідних матриць. Нечіткі множини для різних лінгвістичних змінних визначальних параметрів впливу на прогнозовану енергоефективність огороджувальних конструкцій будівель представлено у вигляді відповідних нечітких логічних рівнянь. Ці рівняння характеризують поверхню належності лінгвістичних змінних за відповідним термом на цільову функцію, а саме витрати енергії на капітальне будівництво або реконструкцію, на експлуатацію та рециклінг.