Πολυκριτηριακή βελτιστοποίηση αναβάθμισης κτηρίων με χρήση γενετικών αλγορίθμων: Συστηματική ανασκόπηση και ανάλυση ερευνητικών κενών

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζει την εφαρμογή γενετικών αλγορίθμων (ΓΑ) στην πολυκριτηριακή βελτιστοποίηση αναβάθμισης κτηρίων, εστιάζοντας σε μια συστηματική ανασκόπηση της βιβλιογραφίας και την ανάλυση των ερευνητικών κενών. Οι ΓΑ αποτελούν μια υποσχόμενη προσέγγιση για την επίλυση σύνθετων προβλημάτων που περιλαμβάνουν αντικρουόμενα κριτήρια, όπως η ελαχιστοποίηση του ενεργειακού κόστους, η μεγιστοποίηση της ενεργειακής απόδοσης, η βελτίωση της θερμικής άνεσης και η μείωση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων. Αρχικά, η εργασία διερευνά το θεωρητικό υπόβαθρο των κτηριακών αναβαθμίσεων, αναλύοντας τις βασικές μεθόδους και τεχνολογίες που χρησιμοποιούνται στη βελτίωση της ενεργειακής αποδοτικότητας των κτηρίων. Παρουσιάζει επίσης τη χρήση των ΓΑ ως μια αποτελεσματική τεχνική βελτιστοποίησης, συγκρίνοντάς την με άλλες εναλλακτικές μεθόδους, όπως ο πολυκριτηριακός προγραμματισμός και οι εξελικτικοί αλγόριθμοι. Στη συνέχεια, η εργασία περιλαμβάνει μια συστηματική βιβλιογραφική ανασκόπηση της εφαρμογής των ΓΑ στην ενεργειακή αναβάθμιση κτηρίων. Μέσα από την ανάλυση των δημοσιευμένων ερευνών της τελευταίας πενταετίας, εντοπίζονται οι βασικές κατευθύνσεις της έρευνας, καθώς και οι κυριότερες ελλείψεις και προκλήσεις. Μεταξύ των βασικών ευρημάτων, διαπιστώνεται ότι οι περισσότερες μελέτες επικεντρώνονται στον αλγόριθμο NSGA-II, ενώ υπάρχει περιορισμένη διερεύνηση των νεότερων προσεγγίσεων, όπως οι κβαντικοί γενετικοί αλγόριθμοι και οι συνδυαστικοί αλγόριθμοι βελτιστοποίησης. Από την ανάλυση προκύπτουν σημαντικά ερευνητικά κενά, όπως η έλλειψη ανοιχτών δεδομένων για τη σύγκριση μεθόδων, η υποεκπροσώπηση του μικροκλίματος στην ανάλυση και η ανάγκη για μεγαλύτερη ενσωμάτωση πολυκριτηριακών μεθόδων λήψης αποφάσεων. Επίσης, διαπιστώνεται η απουσία δυναμικών μοντέλων που λαμβάνουν υπόψη χρηματοδοτικά εργαλεία και επενδυτικές στρατηγικές, καθώς και η περιορισμένη ενσωμάτωση της ποιότητας του εσωτερικού περιβάλλοντος στις αντικειμενικές συναρτήσεις. Συμπερασματικά, η εργασία προτείνει κατευθύνσεις για μελλοντική έρευνα, όπως η αξιοποίηση νέων αλγοριθμικών τεχνικών, η χρήση προσαρμοστικών μεθόδων επιλογής των αντικειμενικών. Η συμβολή της μελέτης έγκειται στη συστηματική χαρτογράφηση της υπάρχουσας έρευνας και στην ανάδειξη τομέων που χρήζουν περαιτέρω διερεύνησης.