耦合期望函数的响应面法用于多目标优化：最小化室内过热小时数与最大化有效日光照度
系统与控制
2025-06-23 v1 系统与控制
摘要
本研究通过一个案例，采用响应面法（RSM）和期望函数来优化一种热带住宅类型计算模型的热工与采光性能。具体而言，该方法通过总体期望值（D）同时优化室内过热小时数（IOH）和有效日光照度（UDI）这两个指标。由于IOH与其他年度采光指标之间缺乏显著关联，使得对IOH和UDI进行聚焦优化成为可能。每个响应仅需138次模拟运行（276次运行约需30小时），即可确定被动式策略的最佳值：四个朝向上的窗墙比（WWR）和屋顶挑檐深度，共计八个因子。首先，基于部分因子设计的初始筛选，利用逐步回归和Lasso回归确定了四个关键因子，并将其缩减为三个：南向和西向的屋顶挑檐深度、西向窗墙比以及南向窗墙比。然后，RSM优化得出了一个最优解（屋顶挑檐：3.78米，西向窗墙比：3.76%，南向窗墙比：29.3%），其总体期望值D为0.625（IOH：8.33%，UDI：79.67%）。最后，通过1000次自助法复制的稳健性分析，提供了最优值的95%置信区间。本研究通过一种计算高效的多目标方法，以少量实验实现了热舒适与日光照度的最优平衡。
引用
@article{arxiv.2409.09093,
title = {Response Surface Methodology coupled with desirability functions for multi-objective optimization: minimizing indoor overheating hours and maximizing useful daylight illuminance},
author = {Juan Gamero-Salinas and Jesús López-Fidalgo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.09093},
year = {2025}
}