Aplicação de técnicas de inteligência computacional para a previsão de cargas de aquecimento e resfriamento em edificações

dc.contributorGoliatt, Priscila Vanessa Zabala Capriles
dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/3074561832181610
dc.contributorFonseca, Leonardo Goliatt da
dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/9030707448549156
dc.contributorBorges, Carlos Cristiano Hasenclever
dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/2487554612123446
dc.contributorBarbosa, Sabrina andrade
dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/4420667624995365
dc.creatorSilva, Gisele Goulart Tavares da
dc.date2019-12-19T16:18:37Z
dc.date2019-12-18
dc.date2019-12-19T16:18:37Z
dc.date2019-09-12
dc.date.accessioned2023-09-29T16:13:51Z
dc.date.available2023-09-29T16:13:51Z
dc.identifierhttps://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/11481
dc.identifier.urihttps://repositorioslatinoamericanos.uchile.cl/handle/2250/9135831
dc.descriptionDue to climate change, by 2040 buildings may consume 20% more energy, with energy performance being the key element for achieving sustainable development in the building sector. Design costs, environmental damage and constructive characteristics, such as geometry, thermal properties of materials and weather conditions, are necessary to assess the energy performance of a building. One way to solve this problem is to apply Machine Learning Methods to estimate a response from data. The use of Machine Learning Methods can assist construction specialists in scenario analysis at an early stage of the project and bring savings to the building. The present work evaluates the application of the Elastic Net, Extreme Learning Machine and Extreme Gradient Boosting models for the forecasting of heating and cooling loads in residential buildings. Two databases are used to evaluate the performance of the methods, including geometric input variables and two thermal output variables. For the selection of method parameters, the Differential Evolution optimization algorithm was applied to find the sets of hyperparameters that reinforce the predictive capabilities of the models. Comparisons of the results were made using the MAE, MAPE, RMSE and R2 metrics. The results showed that the Extreme Gradient Boosting achieved a better performance among the tested methods and also compared to the literature, presenting the lowest values for the error metrics and significant difference in the statistical tests. In addition, the Differential Evolution algorithm showed to be effective for the optimization of the parameters of the tested models, and may also be applied to other models in the literature. Thus, a combination of Differential Evolution and Extreme Gradient Boosting methods can be applied to predict thermal loads in buildings, assisting in projects that aim at energy saving and sustainability.
dc.descriptionDevido às mudanças climáticas, até 2040 os edifícios podem vir a consumir 30% mais energia, sendo o desempenho energético o elemento chave para o alcance do desenvolvimento sustentável no setor da construção civil. Custos de projeto, dano ambiental e características construtivas como geometria, propriedades térmicas dos materiais e condições climáticas são necessárias para avaliar a performance energética de uma edificação. Uma forma de solucionar este problema de avaliação é a aplicação de Métodos de Aprendizado de Máquina para estimar uma resposta a partir de uma entrada de dados. O uso de Métodos de Aprendizado de Máquina pode vir a auxiliar especialistas da área da construção civil na análise de cenários ainda na fase inicial do projeto e trazer economia para a edificação. O presente trabalho avalia a aplicação dos modelos Elastic Net, Máquina de Aprendizado Extremo e Extreme Gradient Boosting para a previsão das cargas de aquecimento e resfriamento em edificações residenciais. Duas bases de dados são utilizadas para avaliar o desempenho dos métodos, contendo variáveis geométricas de entrada e duas variáveis térmicas de saída. Para a seleção de parâmetros dos métodos, o algoritmo de otimização Evolução Diferencial foi aplicado, com o objetivo de encontrar os conjuntos de hiperparâmetros que reforcem as capacidades preditivas dos modelos. As comparações dos resultados ocorreram através do uso das métricas MAE, MAPE, RMSE e R2. Os resultados mostraram que o método Extreme Gradient Boosting obteve uma melhor performance dentre os métodos testados e também em comparação com a literatura, apresentando os menores valores para as métricas de erro e diferença significativa nos testes estatísticos. Além disso, o algoritmo de Evolução Diferencial se mostrou eficaz para a otimização dos parâmetros dos modelos testados, podendo vir a ser aplicado também a outros modelos da literatura. Dessa forma, a combinação dos métodos Evolução Diferencial e Extreme Gradient Boosting pode vir a ser aplicada na previsão das cargas térmicas em edificações, auxiliando em projetos que visem economia de energia e sustentabilidade.
dc.descriptionCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
dc.formatapplication/pdf
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
dc.publisherBrasil
dc.publisherICE – Instituto de Ciências Exatas
dc.publisherPrograma de Pós-graduação em Modelagem Computacional
dc.publisherUFJF
dc.rightsAcesso Aberto
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
dc.rightshttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subjectEficiência energética
dc.subjectCargas de aquecimento e resfriamento
dc.subjectExtreme gradient boosting
dc.subjectEvolução diferencial
dc.subjectSeleção de modelos
dc.subjectEnergy efficiency
dc.subjectHeating and cooling loads
dc.subjectExtreme gradient boosting
dc.subjectDifferential evolution
dc.subjectModel selection
dc.subjectCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
dc.titleAplicação de técnicas de inteligência computacional para a previsão de cargas de aquecimento e resfriamento em edificações
dc.typeDissertação


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